Гидрогенолиз этаноллигнина березы в среде сверхкритического этанола в присутствии бифункциональных Ru- и Ni-содержащих катализаторов, закрепленных на окисленном углеродном носителе

Abstract

Проведено исследование каталитического процесса гидрогенолиза органосольвентного лигнина березы белой (Betula alba) в среде сверхкритического этанола в присутствии бифункциональных катализаторов, содержащих наноразмерныеметаллические частицы Ru и Ni, закрепленные на окисленном углеродном материале Сибунит. Приготовленные катализаторы изучены физико-химическими методами (ПЭМ, адсорбция N2, рН суспензии) и испытаны в процессе гидрогенолиза в мягких условиях при 260 °C, 6-8 МПа. Состав жидких и газообразных продуктов процесса гидрогенолиза анализировали методами ГХ и ГХ-МС. Обнаружено, что присутствие в реакционной среде катализаторов, содержащих металлические частицы Ru и Ni, приводит к увеличению выходов жидких продуктов (с ростом выходов мономеров) и уменьшению выходов газа и кокса. Максимальный выход жидких продуктов в присутствии катализатора, содержащего 3 мас. % Ru, составил 81 мас. %, из которых выход мономеров 36 %. Показано, что использование углеродного носителя с высокой концентрацией кислотных центров увеличивает выход продуктов этанолиза. Применение Ni- и Ru-содержащих катализаторов приводит к существенному увеличению выходов продуктов гидрогенолиза лигнина. Однако в присутствии Ni-катализаторов наблюдается образование продуктов крекинга С-С-связи алифатического заместителя, в то время как в присутствии Ru-катализатора наблюдаются продукты гидрирования

Here we studied the process of catalytic hydrogenolysis of organosolvent birch wood lignin (Betula alba) in supercritical ethanol under soft conditions – 260 ºC, 6-8 МPa. We use the nanoscale Ru and Ni metallic particles supported on oxidized carbon material Sibunit like bifunctional catalysts. We characterized the catalysts by TEM, N2 adsorption (BET), suspension pH. We analyze the liquid and gaseous reaction products by gas chromatography (GC) and gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS). We found that Ru- and Ni-contained catalysts increase the liquid products yields (significant increasing of yields of monomeric components) and prevent formation of gas and char. The maximal yield of products (81 wt. %) was obtained in presence of catalyst contained 3 wt. % of Ru, moreover the monomer yield was 36 %. The use of carbon support with high concentration of acid sites allows us to enhance the process of lignin ethanolysis. The sametime we found that use of Ni catalysts leads to formation of C-C bond cracking products. The use of Ru catalysts results in formation of hydrogenation products