CC BY
4
УДК 544.47
Осман М.Е., Шешко Т.Ф., Чередниченко А.Г., Коган В.М.
СИНТЕЗ АЛИФАТИЧЕСКИХ СПИРТОВ ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА НА МОДИФИЦИРОВАН -НОМ КАТАЛИЗАТОРЕ C 0M0S2
Осман М.Е. - аспирант кафедры физической и коллоидной химии Российского университета дружбы народов, Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.
Шешко Т.Ф. - к.х.н., доцент кафедры физической и коллоидной химии Российского университета дружбы народов, Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.
Чередниченко Александр Генрихович - д.х.н., заведующий кафедрой физической и коллоидной химии Российского университета дружбы народов, Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6. Коган В.М. - д.х.н., профессор, заведующий лабораторией катализа ИОХ РАН имени Н.Д. Зелинского, Россия, Москва 119991, Ленинский проспект, д. 47.
В ходе проведенного исследования является было изучено влияние текстурных характеристик носителей и материалов на основе K-CoMoS2 на их каталитические характеристики в синтезе алифатических спиртов из синтез-газа. Для получения высоких технологических показателей процесса были объединены полезные характеристики AhO3 и углерода путем нанесения соответствующего углеродного покрытия на поверхность неорганического носителя. Для синтеза алифатических спиртов из синтез-газа с применением модифицированных калием катализаторов K-CoMoS2 удалось получить высокий выход алифатических спиртов С2-С3.
Ключевые слова: синтез алифатических спиртов, гетерогенный катализ, синтез-газ, K-модифицированные катализаторы CoMoS2, углеродсодержащие материалы.
SYNTHESIS OF ALIPHATIC ALCOHOLS FROM SYNTHESIS GAS OVER A MODIFIED C0M0S2 CATALYST
Osman M.E.,1 Sheshko T.F.,1 Cherednichenko A.G.,1 Kogan V.M.2
'Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), 6 Miklukho-Maklaya Street, Moscow, 117198, Russia 2Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 47 Leninky st., Moscow, 119991, Russia
During the conducted research, the influence of textural characteristics of carriers and materials based on K-CoMoS2 on their catalytic characteristics in the synthesis of aliphatic alcohols from synthesis gas was studied. To obtain high technological parameters of the process, the useful characteristics of AhO3 and carbon were combined by applying an appropriate carbon coating to the surface of the inorganic carrier. For the synthesis of aliphatic alcohols from synthesis gas using potassium-modified catalysts K-CoMoS2, it was possible to obtain a high yield of aliphatic alcohols C2-C3. Keywords: synthesis of aliphatic alcohols, heterogeneous catalysis, synthesis gas, K-modified CoMoS2 catalysts, carbon-containing materials.
Введение
Разработка катализаторов на основе сульфида молибдена для производства алифатических спиртов из синтез-газа привлекает интерес как академических, так и промышленных исследователей по нескольким причинам. Спирты широко применяются в качестве исходных продуктов для получения различных материалов для разнообразных отраслей промышленности. Например, смесь алифатических спиртов может быть использована без разделения в качестве добавки в моторное топливо с целью увеличения октанового числа автомобильного бензина и уменьшения токсичных выбросов КОх, СО и высокомолекулярных ароматических соединений. Исходный синтез-газ может быть получен из угля, попутного нефтяного газа или биомассы. При этом он может содержать достаточно большое количество сернистых соединений, таких как сероводород, сероуглерод, меркаптаны и тиофены. Коммерческие оксидные катализаторы быстро теряют свою активность в присутствии даже очень малых концентраций серосодержащих соединений.
Катализаторы на основе сульфидов переходных металлов не чувствительны к такому отравлению. Таким образом, модифицированный калием катализатор CoMoS2 является перспективной каталитической системой для синтеза алифатических спиртов из синтез-газа [1].
Экспериментальная часть
Катализаторы K-C0M0S2, нанесенные на углеродсодержащие материалы с различными текстурными характеристиками, были изготовлены по разработанным ранее методикам и протестированы для синтеза алифатических спиртов из синтез-газа. Полученные результаты были сравнены с характеристиками аналогичных катализаторов на основе оксида алюминия. В качестве носителей использовались y-Al2O3, оксид алюминия с аморфным углеродным и графеновым покрытием (CCA, GCA). Для изучения состава и строения носителей и нанесенных катализаторов K-C0M0S2 использовали сканирующую электронную микроскопию (SEM), просвечивающую электронную микроскопию (TEM), рентгенофлуоресценцию
(ХКР), УФ-спектральный анализ адсорбции пиридина и физическую абсорбцию N2.
Эффективность применения у-Л120з в синтезе спиртов из синтез-газа с участием катализатора К-СоМоБ2 улучшается после покрытия носителя аморфным углеродом и графеном, поскольку
Рис. 1. Соотношение выхода спирта и углеводородов катализаторов, нанесенных на AI2O3, CA и GCA.
углеродные материалы уменьшают взаимодействие между оксидом алюминия и активной фазой. Этот эффект также уменьшает выход углеводородов, образующихся за счет реакции гидрирования (рис. 1 и 2).
СтгарЬепе
1 /V
Рис. 2. Роль графена в ОСА для превращения синтез-газа с помощью катализатора К-СоМо$2 в алифатические спирты
Содержание графена в образце GCA показывает положительную корреляцию с содержанием CO, тогда как оптимальное массовое содержание аморфного углерода в образце CCA для было определено нами ранее [1]. Было установлено, что углерод не покрывает поверхность оксида алюминия равномерно, если его содержание ниже 5 %, поскольку органические предшественники предпочтительно адсорбируются на участках Льюиса и блокируют их. Максимальное соотношение между спиртами и углеводородами в продуктах реакции наблюдалось при содержании углерода 1,2% как в образце CCA, так и в катализаторе GCA. При этом максимальный выход алифатических спиртов
наблюдался в случае каталитических систем, сформированных на носителе, покрытом графеном (рис. 1).
Публикация выполнена при поддержке Программы стратегического академического лидерства РУДН.
Список литературы
1. Dorokhov V.S., Kamorin M.A., Rozhdestvenskaya N.N., Kogan V.M. // C. R. Chimie. 2016. № 19. Р. 11841196.
2. Surisetty V.R., Dalai A. K. Kozinski // App. Catal. A: General. 2011. V.393. P. 50-58.
