«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

ПАРЦИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ Н-БУТАНОЛА С УЧАСТИЕМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА НА ВАНАДИЙ-МОЛИБДЕНОВЫХ ОКСИДАХ

УДК: 541.128
DOI: -

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина

Ключевые слова: синглетный кислород, эмиссия синглетного кислорода, ванадий-молибденовые катализаторы, парциальное окисление н-бутанола, пероксогруппы

Аннотация:

Обнаружена и изучена эмиссия синглетного кислорода (¹D_gO₂) с твердых растворов переходных металлов состава хV₂O₅×уMoO₃ при достаточно низких температурах по сравнению с рассмотренными ранее (ниже 300°С). При этом показано, что температурный интервал, в котором наблюдается низкотемпературная эмиссия синглетного кислорода, и его количество за-висят от состава твердых растворов. Обнаружена способность к регене-рации центров эмиссии ¹D_gO₂ после повторной адсорбции молекулярного кислорода поверхностью катализатора. Была определена каталитическая активность хV₂O₅×MoO₃ в парциальном окислении н -бутанола молекуляр-ным кислородом и описаны вероятные маршруты этого процесса. Уста-новлена связь между способностью хV₂O₅×MoO₃ генерировать ¹D_gO₂ и про-являемыми при этом каталитическими свойствами системы в окислении н -бутанола. Высказано предположение, что эмиссия ¹D_gO₂ связана с терми-ческим разложением пероксидных групп.

Список литературы:

1. Соболев В.И., Данилевич Е.В., Колтунов К.Ю. Роль ванадиевых форм в процессе селективного окисления этанола на катализаторах V₂O₅/TiO₂//Кинетика и катализ. — 2013. — Т. 54. — № 6. — С. 771-775.
2. Бескопыльный А.М., Пай З.П., Попов Ю.В., Тучапская Д.П. Каталитическое окисление первичных алифатических спиртов пероксидом водорода//В мире научных открытий. — 2010. — № 4-15. — С. 20-21.
3. Levitsky M.M., Bilyachenko A.N., Shulpin G.B. Oxidation of  C-H compounds with peroxides catalyzed by polynuclear transition metal complexes. Journal of Organometallic Chemistry, 2017, in press.
4. Патент РФ № 2301790, 2007. Способ окисления органических соединений в присут-ствии пероксида водорода (варианты)/Е.В. Кузнецова, Л.А. Вострикова, О.А. Махоткина, Д.В. Козлов; патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН.
5. Mingzhou Wu, Wangcheng Zhan, Yanglong Guo, Yun Guo, Yunsong Wang, Li Wang, Guanzhong Lu. An effective Mn-Co mixed oxide catalyst for the solvent-free selective oxidation of cyclohexane with molecular oxygen. Applied Catalysis A: General. — 2016. — Vol. 523. — P. 97–106.
6. Соболев В.И., Колтунов К.Ю. Селективное газофазное окисление этанола молекуляр-ным кислородом на оксидных и золотосодержащих катализаторах//Катализ в химической и нефтехимической промышленности. — 2012. — № 3. — С. 20–25.
7. Luis G. Possato, Wellington H. Cassinelli, Camilo I. Meyer, Teresita Garetto, Sandra H. Pulcinelli, Celso V. Santilli, Leandro Martins. Thermal treatments of precursors of molybdenum and vanadium oxides and the formed Mo_xV_yO_z phases active in the oxydehydration of glycerol//Applied Catalysis A: General. — 2017. — Vol. 532. — P. 1–11.
8. Alessandro Chieregato, Jose M. Lopez Nieto, Fabrizio Cavani. Mixed-oxide catalysts with vanadium as the key element for gas-phase reactions//Coordination Chemistry Reviews. — 2015. — Vol. 301–302. — P. 3–23.
9. Соболев В.И., Колтунов К.Ю. Газофазное окисление спиртов молекулярным кислородом на катализаторе Au/TiO₂. Роль активных кислородных форм//Кинетика и катализ. — 2015. — Т. 56. — № 3. — С. 342–345.
10. Li X., Iglesia E. Selective catalytic oxidation of ethanol to acetic acid on dispersed Mo-V-Nb mixed oxides. Chem. Eur. J. — 2007. — Vol. 13. — P. 9324–9330.
11. Патент РФ № 2462307, 2012. Катализатор и способ получения уксусной кислоты или смеси уксусной кислоты и этилацетата/В.И. Соболев, К.Ю. Колтунов, Т.В. Андрушкевич, Г.Я. Попова, В.Н. Пармон; патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН.
12. Iwamoto M., Lunsford J.H. Oxidation of alkanes and alkenes by O₂ on MgO. J. Phys. Chem. — 1980. — Vol. 84. — 3079 р.
13. Che M., Tench A.J. Characterization and Reactivity of Mononuclear Oxygen Species on Oxide Surfaces//Advances in Catalysis. — 1982. — Vol. 31. — 77 р.
14. Che M., Tench A.J. Characterization and Reactivity of Molecular Oxygen Species on Oxide Surfaces. Advances in Catalysis. — 1983. — Vol. 32. — 1 р.
15. Sobolev V.I., Koltunov K.Yu. Catalytic Epoxidation of Propylene with CO/O₂ over Au/TiO₂. Applied Catalysis A. — 2014. — Vol. 476. — 197 р.
16. Завьялов С.А., Мясников И.А., Завьялова Л.М. Термическое образование и эмиссия синглетного кислорода с поверхности пятиокиси ванадия//Журнал физ. химии. — 1984. — Т. 58. — C. 1532–1534.
17. Вишнецкая М.В., Емельянов А.Н., Щербаков Н.В. и др. Роль синглетного кислорода в превращениях углеводородов на цеолитах//Журнал физ. химии. — 2004. — Т. 78. — 2152 с.
18. Romanov A.N., Rufov Y.N., Korchak V.N. Thermal Generation of Singlet Oxygen on ZSM-5 Zeolite. Mendeleev Commun. — 2000. — Vol. 10, no. 3. — 116 р.
19. Матросова О.В., Руфов Ю.Н., Вишнецкая М.В. Оксиды переходных металлов: низкотемпературная эмиссия синглетного кислорода//Журнал физ. химии. — 2010. — Т. 84. — № 12. — С. 2387–2389.
20. Матросова О.В., Вишнецкая М.В. Окисление сульфитов на ванадий-молибденовых оксидах//Журнал физ. химии. — 2014. — Т. 88. — № 1. — С. 27–31.
21. Вольнов И.И. Пероксокомплексы хрома, молибдена, вольфрама. — М.: Наука, 1989. —175 с.
22. Abu Haija M., Guimond S., Romanyshyn Y. Low temperature adsorption of oxygen on reduced V₂O₅(0001) surfaces. Surf. Sci. — 2006. — Vol. 600. — 1497 р.
23. Guimond S., Abu Haija M., Kaya S. Vanadium oxide surfaces and supported vanadium oxide nanoparticles. Topics in Catalysis. — 2006. — Vol. 38, no  1–3. — 117 р.
24. Хаула Е.В., Матросова О.В., Вишнецкая М.В., Руфов Ю.Н. О природе кислородных частиц при низкотемпературной десорбции с оксидов ванадия//Журнал физ. химии. — 2011. — Т. 85. — № 2. — С. 39–395.