SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю
The article is devoted to the review of scientific works on the use of SnO2-containing mixed oxides as catalysts for the conversion of monosaccharides into value-added chemical products. Fossil feedstocks such as oil, coal, and natural gas, once the dominant sources for fue...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/124 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1859471889431265280 |
|---|---|
| author | Prudius, Svitlana V. |
| author_facet | Prudius, Svitlana V. |
| author_sort | Prudius, Svitlana V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-28T17:23:30Z |
| description | The article is devoted to the review of scientific works on the use of SnO2-containing mixed oxides as catalysts for the conversion of monosaccharides into value-added chemical products. Fossil feedstocks such as oil, coal, and natural gas, once the dominant sources for fuels and petrochemicals, are being gradually replaced by biomass and waste-derived alternatives. In particular, the study highlights the potential of sugar-based biomass as key renewable feedstocks for the synthesis of high-value-added chemicals. A detailed review is provided on catalytic strategies for biomass conversion, with a focus on heterogeneous acid and bifunctional oxide catalysts containing tin ions. These catalysts demonstrate significant promise due to their thermal stability, reusability, and reduced environmental footprint compared to traditional homogeneous acid systems. The article explores the structural, acidic, and redox properties of tin-containing mixed oxides such as ZrO₂–SiO₂–SnO₂, SnO₂/Al₂O₃, ZnO–SnO₂/Al₂O₃, and CeO₂–SnO₂/Al₂O₃, obtained via sol–gel synthesis or impregnation techniques. Special emphasis is placed on the catalytic role of Lewis and Brønsted acid sites formed by Sn⁴⁺ ions in tetrahedral and octahedral coordination. These active sites enable a variety of key biomass-derived transformations, including dihydroxyacetone conversion to methyl lactate, and selective production of levulinic and formic acids, esters of lactic and glycolic acids from fructose and xylose. Experimental results show high selectivity and yields under mild conditions, confirming the industrial potential of such catalysts. For example, superacid ZrO₂–SiO₂–SnO₂ allow complete fructose conversion to levulinic and formic acids with high yields (at 80÷90 mol. %). The SnO2/Al2O3 catalyst (5 wt. % tin dioxide) in a flow regime converts dihydroxyacetone, the simplest monosaccharide, to methyl lactate (selectivity 90 mol. %). ZnO–SnO₂/Al₂O₃ catalyst with basic and acid centers promotes complete transformation of fructose to alkyl lactates (yields of ethyl and methyl lactates 56 % and 70 % respectively), while bifunctional CeO₂–SnO₂/Al₂O₃ catalyst enable direct transformation of xylose (100 % conversion) with yield of methyl lactate and methyl glycolate in 42 % and 24 % respectively. The multifunctional properties of Sn-containing mixed oxide catalysts - combining acidic, basic, and redox sites - open pathways for cascade reactions and integrated biomass valorization. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:42Z |
| format | Article |
| id | oai:katalizorgua:article-124 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:42Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:katalizorgua:article-1242025-12-28T17:23:30Z SnO2-containing catalysts for conversion of monosaccharides to value-added chemical products SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю Prudius, Svitlana V. tin dioxide, mixed oxides, catalyst, fructose, xylose, methyl lactate, methyl glycolate, levulinic acid діоксид олова, змішані оксиди, каталізатор, фруктоза, ксилоза, метиллактат, метилгліколат, левулінова кислота The article is devoted to the review of scientific works on the use of SnO2-containing mixed oxides as catalysts for the conversion of monosaccharides into value-added chemical products. Fossil feedstocks such as oil, coal, and natural gas, once the dominant sources for fuels and petrochemicals, are being gradually replaced by biomass and waste-derived alternatives. In particular, the study highlights the potential of sugar-based biomass as key renewable feedstocks for the synthesis of high-value-added chemicals. A detailed review is provided on catalytic strategies for biomass conversion, with a focus on heterogeneous acid and bifunctional oxide catalysts containing tin ions. These catalysts demonstrate significant promise due to their thermal stability, reusability, and reduced environmental footprint compared to traditional homogeneous acid systems. The article explores the structural, acidic, and redox properties of tin-containing mixed oxides such as ZrO₂–SiO₂–SnO₂, SnO₂/Al₂O₃, ZnO–SnO₂/Al₂O₃, and CeO₂–SnO₂/Al₂O₃, obtained via sol–gel synthesis or impregnation techniques. Special emphasis is placed on the catalytic role of Lewis and Brønsted acid sites formed by Sn⁴⁺ ions in tetrahedral and octahedral coordination. These active sites enable a variety of key biomass-derived transformations, including dihydroxyacetone conversion to methyl lactate, and selective production of levulinic and formic acids, esters of lactic and glycolic acids from fructose and xylose. Experimental results show high selectivity and yields under mild conditions, confirming the industrial potential of such catalysts. For example, superacid ZrO₂–SiO₂–SnO₂ allow complete fructose conversion to levulinic and formic acids with high yields (at 80÷90 mol. %). The SnO2/Al2O3 catalyst (5 wt. % tin dioxide) in a flow regime converts dihydroxyacetone, the simplest monosaccharide, to methyl lactate (selectivity 90 mol. %). ZnO–SnO₂/Al₂O₃ catalyst with basic and acid centers promotes complete transformation of fructose to alkyl lactates (yields of ethyl and methyl lactates 56 % and 70 % respectively), while bifunctional CeO₂–SnO₂/Al₂O₃ catalyst enable direct transformation of xylose (100 % conversion) with yield of methyl lactate and methyl glycolate in 42 % and 24 % respectively. The multifunctional properties of Sn-containing mixed oxide catalysts - combining acidic, basic, and redox sites - open pathways for cascade reactions and integrated biomass valorization. У статті розглянуто сучасний стан і перспективи заміни викопної сировини у хімічній промисловості відновлюваними джерелами вуглецю, зокрема біомасою. Проаналізовано напрями каталітичної конверсії вуглеводів, одержаних із біомаси, до цінних хімічних сполук, таких як левулінова кислота, естери молочної та гліколевої кислот. Особливу увагу приділено розробці для таких процесів твердих кислотних і біфункціональних оксидних каталізаторів, що містять діоксид олова. Розглядається також вплив умов синтезу на формування активних центрів Льюїса та Бренстеда. Наведено результати власних досліджень фізико-хімічних властивостей змішаних оксидних систем ZrO₂–SiO₂–SnO₂, SnO₂/Al₂O₃, ZnO–SnO₂/Al₂O₃ та CeO₂–SnO₂/Al₂O₃. Показано можливість досягнення високих показників конверсії та селективності при перетворенні фруктози й ксилози на розроблених олововмісних каталізаторах до левулінової та мурашиної кислот, а також до алкіллактатів і метилгліколяту. Наприклад, на суперкислотному оксиді ZrO₂–SiO₂–SnO₂ відбувається повне перетворення фруктози до левулінової та мурашиної кислот з високими виходами (80÷90 мол. %). Каталізатор SnO2/Al2O3 (5 мас. % діоксиду олова) у проточному режимі з 96 % конверсією перетворює дигідроксиацетон, найпростіший моноцукор, до метиллактату (селективність 90 мол. %). Каталізатор ZnO–SnO₂/Al₂O₃ з основними та кислотними центрами сприяє повному перетворенню фруктози до алкіллактатів (вихід етил- та метиллактатів 56  та 70 % відповідно). Біфункціональний CeO₂–SnO₂/Al₂O₃ каталізує пряме перетворення ксилози (конверсія 100 %) з виходом метиллактату та метилгліколяту 42 % та 24 % відповідно. Доведено стабільність каталізаторів після регенерації. Отримані результати підтверджують перспективність застосування олововмісних оксидних систем у процесах екологічно безпечної хімічної трансформації біомаси. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-08 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/124 10.15407/kataliz2025.36.001 Catalysis and petrochemistry; No. 36 (2025): Catalysis and petrochemistry; 1-17 Каталіз та нафтохімія; № 36 (2025): Каталіз та нафтохімія; 1-17 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2025.36 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/124/108 Copyright (c) 2025 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | діоксид олова змішані оксиди каталізатор фруктоза ксилоза метиллактат метилгліколат левулінова кислота Prudius, Svitlana V. SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title | SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title_alt | SnO2-containing catalysts for conversion of monosaccharides to value-added chemical products |
| title_full | SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title_fullStr | SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title_full_unstemmed | SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title_short | SnO2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| title_sort | sno2-вмісні каталізатори для перетворення моноцукрів на хімічні продукти з доданою вартістю |
| topic | діоксид олова змішані оксиди каталізатор фруктоза ксилоза метиллактат метилгліколат левулінова кислота |
| topic_facet | tin dioxide mixed oxides catalyst fructose xylose methyl lactate methyl glycolate levulinic acid діоксид олова змішані оксиди каталізатор фруктоза ксилоза метиллактат метилгліколат левулінова кислота |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/124 |
| work_keys_str_mv | AT prudiussvitlanav sno2containingcatalystsforconversionofmonosaccharidestovalueaddedchemicalproducts AT prudiussvitlanav sno2vmísníkatalízatoridlâperetvorennâmonocukrívnahímíčníproduktizdodanoûvartístû |