Одержання ангідридних продуктів окисненням н-пентану на VPO-каталізаторах

• Дата: 2020
• Автори: Zazhigalov, V.O., Kiziun, O.V.
• Формат: Стаття
• Мова: Українська
• Опубліковано: V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2020
• Теми: VPМеO-каталізатори; н-пентан; каталітичне окиснення; фталевий ангідрид; малеїновий ангідрид; цитраконовий ангідрид.
• Онлайн доступ: https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/21
• Назва журналу: Catalysis and petrochemistry

Були досліджені VPМеO-каталізатори (де Me=Fe, Mo, Te, W, Ni, Ti, La, Bi, Zr і Ag іони з Ме/V=0,05-0,40) окиснення н-пентану. Головними продуктами реакції на даних каталітичних зразках є фталевий (ФА), малеїновий (МА) і цитраконовий (ЦА) ангідриди, а також оксиди вуглецю й в незначних кількостях оцтова і акрилова кислоти. Встановлено, що зміна фізико-хімічних властивостей VPМеO-каталізаторів впливає на перебіг реакції окиснення н-пентану. Визначено, що уведення домішок та їхній вміст у базовій VPО композиції впливає на фазовий склад, морфологію, кислотні властивості поверхні каталізатора, температуру кристалізації активного компонента та ступінь окиснення ванадію в ньому. Встановлено, що домішки в базовому VPO зразку можуть бути розподілені двома способами: а) рівномірно, високодисперсно (Fe, Te, Ni, Ag іони), б) з утворенням рентгеноаморфної фази фосфату домішки (Ti, Bi, La, W, Zr іони). Домішки, які знижують температуру утворення активної фази каталізатора і підвищують температуру її окиснення (Fe, Ti, Bi, Zr іони), позитивно впливають на строк експлуатації каталітичного зразка без втрати його селективності в окисненні н-пентану. Домішки, які знижують енергію зв’язку O 1s-лектронів і збільшують вміст кисню (O/(V+P+Me)) на поверхні VPО-композиції, підвищують питому швидкість окиснення вуглеводню. Зростання вмісту фосфору на поверхні синтезованих композицій також збільшує час їхньої стабільної роботи. Встановлений вплив співвідношення кислотних центрів Бренстеда і Льюїса на поверхні VPMeO-зразків на селективність утворення ангідридів. Зростання вмісту кислотних центрів на поверхні зразків підвищує селективність утворення ЦА. Збільшення кількості кислотних центрів Льюїса сприяє утворенню ФА, тоді як селективність за МА знижується у продуктах реакції. Згідно з одержаними експериментальними даними модифікування VPO-каталізатора впливає на його фізико-хімічні і каталітичні властивості. Зміна певних фізико-хімічних властивостей каталітичного зразка дає можливість регулювати процес окиснення н-пентану в бік утворення того чи іншого з ангідридів.