Фундаментальные основы создания бифункциональных каталитических систем для процессов одностадийной переработки полисахаридов лигноцеллюлозной биомассы в полиолы

По разработанным методикам синтезированы катализаторы 1% или 3% высокодисперсного Ru с размером наночастиц ~1 нм, нанесенного на стабильные и активные Cs-ГПК: Cs₂HPW₁₂O₄₀ и Cs₃HSiW₁₂O₄₀. Катализаторы охарактеризованы методами адсорбции N₂, РФА, ПЭМ, ИК, ЭСДО и протестированы в гидролизе-гидрировании механически активированной целлюлозы при 180ºС и давлении H₂ 50 атм. Бифункциональные Ru/Cs-ГПК значительно более активны (выход сорбитола 36 - 63%), чем механическая смесь Ru/C и Cs-ГПК (выход сорбитола 8%), т.е. обнаружен синергетический эффект при использовании именно Ru/Cs-ГПК, вызванный близким расположением кислотных и восстановительных каталитических центров. Катализаторы 1%Ru более активны, чем 3%Ru. При одинаковом содержании металла системы на Si-W-ГПК более активны, чем системы на основе P-W-ГПК. Таким образом, самый перспективный катализатор - 1%Ru/Сs₃HSiW₁₂O₄₀ (выход сорбитола 63% при селективности 93%). Эти показатели превышают все отраженные в литературе к настоящему времени. Кинетические эксперименты в присутствии 1%Ru/Сs₃HSiW₁₂O₄₀ с целлобиозой и глюкозой в качестве субстратов показали высокие скорости и селективности реакций гидролиза и восстановления, общая наблюдаемая скорость процесса лимитируется растворением целлюлозы.