Разработка новых эффективных каталитических систем для создания ресурсосберегающей технологии селективного восстановления фурфурола

За два года данного проекта удалось реализовать все поставленные задачи. Фурфурол – широко используемое вещество, получаемое дегидратацией ксилозы (побочный продукт сельского хозяйства и деревообработки), продуктами гидрирования которого, являются фурфуриловый спирт, тетрагидрофуриловый спирт, циклопентанон и другие. Фурфуриловый спирт применяется в лакокрасочном производстве, в качестве растворителя и прекурсора при производстве стекловолокна и полимербетона. При гидрировании фурфурола обычно используются гетерогенные катализаторы в связи с их высокой стабильностью, легкостью отделения от реакционной среды и возможностью вторичного использования. В результате были исследованы новые катализаторы для селективного гидрирования фурфурола до фурфурилового спирта на основе наночастиц сплава Pd-Cu, наночастиц Pd с разными прекурсорами и наночастиц Ru, сформированных в недорогом, коммерчески доступном микро/мезопористом сверхсшитом полистироле. Сравнение каталитических свойств синтезированных и восстановленных (обозначенных “r”) катализаторов, а также наночастиц сплава Pd-Cu и монометаллического палладия показало значительное повышение каталитических характеристик Pd-Cu/HPS-r по сравнению с другими исследованными катализаторами, что привело к конверсии фурфурола примерно на 100%, селективности 95,2% для фурфурилового спирта. Это объяснялось обогащением поверхности наночастиц атомами меди, нарушающим адсорбцию фуранового кольца, и присутствием как нулевалентных, так и катионных соединений палладия и меди, что приводило к оптимальной адсорбции водорода и фурфурола. Эти факторы наряду с исключительной стабильностью катализатора в течение десяти последовательных каталитических циклов делают его весьма перспективным в практическом применении. Также были синтезированы и сравнены два типа рутениевых катализаторов: наночастицы RuO2 и Ru0, стабилизированные в сверхсшитых порах полистирола. Новизна данной работы заключается в том, что было проведено сравнение сверхсшитых полистирольных стабилизированных наночастиц Ru0 и RuO2 и показаны различия в их каталитических свойствах. Данные БЭТ, ПЭМ и МУРР показали образование наночастиц, содержащих Ru, сходных по размеру и структуре для обоих катализаторов. Сравнение каталитических свойств катализаторов Ru показало, что катализатор с Ru0 (Ru-PS) демонстрирует более высокие значения конверсии фурфурола (99 %) и селективности к фурфуроловому спирту (96 %). Можно предположить, что наночастицы Ru0 ответственны за образование каталитически активных центров селективного гидрирования фурфурола до фурфуролового спирта.