Carbon Supported Size-Controlled Ru Catalysts for Selective Levulinic Acid Hydrogenation into γ-Valerolactone
View/ Open:
URI (for links/citations):
https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/135077Author:
Simakova, Irina L.
Demidova, Yuliya S.
Simonov, Mikhail N.
Niphadkar, Prashant S.
Bokade, Vijay V.
Devi, Nandini
Dhepe, Paresh L.
Murzin, Dmitry Yu.
Симакова, И.Л.
Демидова, Ю.С.
Симонов, М.Н.
Нипхадкар, П.С.
Бокаде, В.В.
Деви, Н.
Дхепе, П.Л.
Мурзин, Д.Ю.
Date:
2020-03Journal Name:
Журнал Сибирского федерального университета. Химия, 2019. Journal of Siberian Federal University. Chemistry, 2020 13 (1)Abstract:
Liquid phase levulinic acid hydrogenation into γ-valerolactone in 1,4-dioxane as a
solvent (165°C, 20 bar) was studied over a range of Ru monometallic catalysts using mesoporous
carbon material Sibunit as a support. In addition to the catalyst prepared by impregnation with
RuCl3∙nH2O (0.1 M) followed by reduction in H2, size-controlled Ru(NPs)/Sibunit catalysts
were synthesized by immobilization of polyvinylpyrrolidone (PVP) stabilized Ru nanoparticles
(NPs) (dRu=2.4 nm). Сarbon supported colloidal Ru NPs were not studied earlier in levulinic acid
hydrogenation. Activity of colloidal Ru(NPs)/Sibunit catalysts was found to be lower than that of
impregnated Ru/Sibunit which could be attributed to hampering effect of PVP. However, colloidal
Ru(NPs)/Sibunit purified by thermal treatment in air (180°C) followed by reduction in H2 (400°C)
exhibited the same activity as impregnated one yielding 93% γ-valerolactone at 100% levulinic
acid conversion. Applicability of supported PVP-assisted colloidal Ru NPs in hydrogenation of
levulinic acid illustrates a potential to prepare more efficient catalysts for this reaction with a
desired particle size. The catalysts were characterized by TEM, XRF, and N2 physisorption to
compare their physical chemical properties Жидкофазное гидрирование левулиновой кислоты (ЛК) в γ-валеролактон (ГВЛ)
было изучено в присутствии Ru на мезопористом углеродном носителе Сибунит (растворитель
1,4-диоксан, 165 °C, давление водорода 20 бар). Наряду с катализаторами, приготовленными
методом пропитки раствором RuCl3 nH2O (0,1 М) с последующим восстановлением в Н2, были
синтезированы катализаторы Ru/Сибунит с контролируемым размером частиц Ru путем
иммобилизации стабилизированных поливинилпирролидоном (ПВП) наночастиц (НЧ) Ru
(dRu 2,4 нм), ранее не исследованные в гидрировании ЛК. Показано, что активность коллоидных
Ru(НЧ)/Сибунит ниже, чем у пропиточных, что может быть обусловлено блокирующим
эффектом ПВП. Обработка на воздухе (180 °C) с последующим восстановлением в водороде
(400 °C) приводит к увеличению активности Ru(НЧ)/Сибунит до активности пропиточного
Ru/Сибунит с селективностью 93 % по ГВЛ при 100%-й конверсии ЛК. Эффективность ПВП-
стабилизированных коллоидных НЧ Ru в гидрировании ЛК открывает возможность получения
более эффективных катализаторов для этой реакции с контролируемым размером частиц.
Катализаторы изучены методами ПЭМ, РФлА и адсорбции азота