Ruthenium Catalysts on Zr- SBA-15 and Nb/Zr- SBA-15 Supports for Xylose Hydrogenation

Abstract

A novel Ru-catalysts based on niobia modified Zr-SBA-15 were developed for xylose to xylitol hydrogenation. The catalysts showed excellent activity and selectivity in the process at temperature as low as 70 °C providing 93 % conversion and >98 % selectivity within 90 min. As shown by the catalysts characterization: spectroscopy (XPS, UV–Vis DRS), microscopy (TEM), temperature-programmed reduction (TPR-H2) and low angle X-ray diffraction, niobium oxide has a strong interaction with the deposited ruthenium. This causes a slight decrease of the initial reaction rate of xylose hydrogenation. However, modification of Zr- SBA-15 with niobia drastically improves the acidic properties required for a potential use of the developed catalyst in one-pot hydrolysis-hydrogenation processing of plant polysaccharides into polyols, which will be the focus of a future research

Разработаны новые рутениевые катализаторы на основе Zr-SBA-15 и модифицированного оксидом ниобия Zr-SBA-15 для гидрирования ксилозы в ксилит. Катализаторы показали отличную активность и селективность в процессе гидрирования при температуре до 70 °C, обеспечивая 93 % конверсии и >98 % селективности за 90 минут. Как показало комплексное исследование, включающее спектральный анализ (РФЭС, спектроскопию диффузного отражения), просвечивающую электронную микроскопию, температурно-программируемое восстановление (ТПВ-H2), порошковую рентгеновскую дифракцию в малоугловой области, наблюдается сильное взаимодействие оксида ниобия с нанесенным рутением. Это вызывает некоторое снижение начальной скорости реакции гидрирования ксилозы. Однако модификация Zr-SBA-15 оксидом ниобия существенно улучшает кислотные свойства носителя, необходимые для использования разработанных катализаторов в одностадийных процессах гидролиза-гидрирования растительных полисахаридов до многоатомных спиртов, что является целью дальнейших исследований