Создание фундаментальных основ для разработки процессов гидролиза-окисления и гидролиза-гидрогенолиза целлюлозы в ценные химические вещества в присутствии твердых бифункциональных катализаторов на основе полиоксометаллатов

Проект посвящен разработке фундаментальных основ для создания процессов одностадийной переработки целлюлозы в ценные химические вещества, муравьиную кислоту, этилен- и пропиленгликоли в присутствии новых бифункциональных катализаторов на основе полиоксометаллатов. Заявленная в проекте область исследований находится на стыке четырех направлений химической науки: химии неорганических материалов; химии сахаров, гетерогенного катализа, физико-химических исследований материалов. Работы будут направлены на создание основ дизайна катализаторов и поиск путей управления процессами одностадийной переработки целлюлозы в заявленные ценные соединения для достижения максимальной эффективности превращений.Конечные продукты процесса имеют важное значение для фармацевтической, кожевенной, химической, топливной промышленностях, технике. Для их получения предлагается перерабатывать целлюлозу, основной компонент растительной биомассы, являющейся перспективным альтернативным сырьем, в одностадийных (one-pot) процессах гидролиза-окисления (муравьиная кислота) и гидролиза-гидрогенолиза (этилен- и пропиленгликоли). Одностадийные процессы превращения целлюлозы планируется осуществить с использованием бифункциональных катализаторов, созданных на основе полиоксометаллатов, и несущих каталитические центры гидролиза целлюлозы в глюкозу и центры окисления/расщепления моносахарида в заявленные продукты. Будут приготовлены твердые катализаторы гидролиза-окисления целлюлозы на основе гетерополикислот, содержащих ванадий и молибден/вольфрам; твердые катализаторы гидролиза-гидрогенолиза полисахарида на основе а) оксидов вольфрама, полученных разложением полиоксовольфраматов, нанесенных на различные углеродные носители, б) металлорганических каркасов, содержащих в своем составе полиоксовольфраматы, в том числе образцы, содержащие наночастицы металлов рутения, никеля. Структура и электронное состояние катализаторов до и после испытаний будут установлены физико-химическими методами (элементный анализ, адсорбция азота, РФА, РФЭС и др.). В работе будет изучена стабильность каталитических систем в условиях реакции, установлено влияние условий каталитического процесса (температура, давление газов, соотношение субстрат:катализатор) на селективность и скорость образования продуктов. Благодаря систематическому подходу к синтезу катализаторов и исследованиям каталитического процесса, а также комплексному подходу к изучению физико-химических свойств катализаторов, будут установлены взаимосвязи выходов и селективностей образования продуктов с условиями проведения процесса гидролиза-окисления и гидролиза-гидрогенолиза целлюлозы и физико-химическими свойствами катализаторов.Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, станут фундаментальной основой для создания эффективных и экологически безопасных методов переработки целлюлозы в муравьиную кислоту и гликоли.