Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України
In this publication the results of heterogeneous catalytic processes of different nature compounds oxidation in&am...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/90 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1872009052895051776 |
|---|---|
| author | Zazhigalov, Valeriy O. |
| author_facet | Zazhigalov, Valeriy O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Valeriy O. Zazhigalov",
"institution": "Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, вул. Генерала Наумова, 13; Київ, 03164, Україн"
}
] |
| author_sort | Zazhigalov, Valeriy O. |
| baseUrl_str | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-12-24T10:38:54Z |
| description | In this publication the results of heterogeneous catalytic processes of different nature compounds oxidation in productive and ecological catalysis obtained in Institute for Sorption and Problems of Endoecology NAS of Ukraine during last 30-years are summarized. The problems of effective catalysts synthesis for these reactions and development of nontraditional preparation methods to catalysts technology are considered. The results obtained in investigation of saturated hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, pentane) partial oxidation in valuable products (formaldehyde, ethylene, propylene, maleic and phthalic anhydrides) are presented. The mechanisms of paraffins hydrocarbons transformation are presented. New approaches to effective catalysts preparation, which based on alternative methods (mechanochemistry, sonochemistry, barothernal synthesis, ionic implantation) using, for these processes are shown and the comparison of results obtained on synthesis catalysts with known literature data was realized. It was established that in most cases the catalysts prepared by us are more effective in different processes that known analogous catalysts.
New schemes of maleic anhydride production in excess of n-butane in reaction mixture and phthalic anhydride from n-pentane with two catalysts in catalytuic bed were proposed.
The process of ethanol oxidation to acetaldehyde was studied and very effective catalysts for this process realization were proposed.
The synthesis of the catalysts for environment protection (total oxidation of H2S, CO and CO in hydrogen excess) is considered and it was shown that the developed catalysts don’t give in activity foreign analogues. The results obtained at catalysts preparation for photocatalytic degradation of different organic compounds, including herbicides and medical substances, in water medium are presented. The positive effects of the catalysts synthesis by nontradional methods (mechanochemistry and sonochemistry) for effective photocatalysts preparation are shown. The new perspective directions of catalytic oxidation processes and methods of the catalysts preparations are presented. |
| doi_str_mv | 10.15407/kataliz2023.34.001 |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 1
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
УДК 544.47
https://doi.org/10.15407/kataliz2023.34.001
Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та
проблем ендоекології Національної академії наук України *
Bалерій O. Зажигалов
Інститут сорбції та проблем ендоекології Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова, 13, Київ, 03164, Україна, e-mail: zazhigal@ispe.kev.ua
В даній роботі узагальнені результати досліджень гетерогенно-каталітичних процесів окиснення
різних речовин як в продуктивному, так і екологічному каталізі, одержані в Інституті за 30-річний період,
розглянуті питання синтезу ефективних каталізаторів для цих реакцій та розвитку нетрадиційних підходів
до технології каталізаторів. Наведено результати, що досягнуті при дослідженні процесів парціального
окиснення насичених вуглеводнів: метану, етану, пропану, бутану та пентану в цінні продукти
органічного синтезу: формальдегід, етилен, пропілен, малеїновий та фталевий ангідриди. Розглянуто
механізми перетворення парафінових вуглеводнів в цільові продукти. Продемонстровано підходи до
синтезу ефективних каталізаторів цих процесів, які в більшості випадків базуються на використанні
альтернативних методів приготування (механохімія, сонохімія, баротермальний синтез, іонна
імплантація). Проведено співставлення одержаних результатів на нових синтезованих каталізаторах з
відомими літературними аналогами. Показано, що в більшості випадків синтезовані в Інституті
каталізатори перевищують по своїм показникам ці аналоги. Запропоновані нові схеми одержання
малеїнового ангідриду з н-бутану при підвищеній концентрації вуглеводню в реакційній суміші, та
фталевого ангідриду при окисненні н-пентану.
Досліджено процес окиснення етанолу в оцтовий альдегід та розроблені ефективні каталізатори
цього процесу, які по своїм показникам перевищують відомі аналоги.
Розглянуто синтез каталізаторів для процесів екологічного напрямку: окиснення Н2S, СО та СО в
надлишку водню та показано, що розроблені каталізатори не поступаються відомим закордонним
аналогам. Розглянуто результати, досягнуті при синтезі каталізаторів для фотокаталітичних процесів, в
тому числі нейтралізації медичних препаратів та гербіцидів у водному середовищі. Показано
перспективність нетрадиційних підходів до синтезу цих каталітичних композицій. Показані перспективні
напрямки досліджень окислювальних каталітичних процесів та застосування альтернативних методів до
синтезу каталізаторів для їх реалізації.
Ключові слова: окислювальний гетерогенний каталіз, фотокаталіз, каталізатори, парафінові
вуглеводні, етанол
Вступ
З самого початку існування Інституту сорбції та проблем ендоекології його засновник та
директор академік В.В. Стрелко добре усвідомлював, що тверді тіла, сорбенти, як вуглецеві, так і
оксидні, які синтезували в Інституті можуть виступати в якості каталізаторів різних гетерогенних
реакцій, демонструючи при цьому неабиякі показники (наприклад, [1-3]). В той же час,
відсутність в новоствореному Інституті обладнання для проведення каталітичних процесів та
досвідчених дослідників в цій області в якийсь мірі стримувало розвиток цих досліджень, тому
фактично каталітичні дослідження були сконцентровані на простих реакціях, які
використовували як тестові, для характеристики фізико-хімічних властивостей твердих тіл, які
синтезували в різних відділах Інституту. Однією з таких реакцій був розклад пероксиду водню,
яку успішно застосовувала С.С. Ставицька [наприклад, 3, 4]. У відношення до процесів
______________________
* До 30-річчя Інституту сорбції та проблем ендоекології НАН України та пам’яті засновника Інституту та його
першого директора академіка НАН України В.В. Стрелка
2 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
каталітичного окиснення піонерською роботою було дослідження реакції окиснення сірководню
на вуглецевих каталізаторах, яку успішно виконали С.В. Михаловський та Ю.П. Зайцев [5]
(детально одержані та опубліковані ними результати будуть розглянуті нижче).
В 1999 році до Інституту перейшла Українсько-Польська лабораторія по каталізу на чолі з
професором В.О. Зажигаловим і на базі цієї лабораторії та відділу, яким до цього керував
С.В. Михаловський (який в 1998 році переїхав працювати за кордон), було створено відділ
окислювальних гетерогенно-каталітичних процесів.
Основним напрямком діяльності лабораторії було дослідження процесів селективного
окиснення вуглеводнів, в першу чергу парафінових вуглеводнів, та створення ефективних
каталізаторів для цих реакцій, що і стало базовим для розвитку робіт відділу.
Дещо пізніше (в 2000 році), за ініціативою академіка В.В. Стрелка, до Інституту перейшов
працювати член-кореспондент НАН України В.М. Власенко та було створено, під його
керівництвом, лабораторію, яка проводила дослідження процесів окислювального каталізу в
екологічному напрямку. Найбільш вагомим і значущим результатом цих років роботи
В.М. Власенко в ІСПЕ НАН України (2000-2012 рр.) стала публікація монографії «Екологічний
каталіз» [6]. В ній представлено фізико-хімічні основи екологічного каталізу та представлено
деякі конкретні технології технічного каталізу. Монографія широко використовується в
навчальних курсах вищих учбових закладах України та при підготовці аспірантів в Інститутах
НАН України.
Процеси екологічного окислювального каталізу в газовій фазі
а) Каталізатори на основі вуглецевих матеріалів
Автори роботи [5], про яку було згадано вище, провели дослідження значної кількості
вуглецевих матеріалів (ВМ), таких як КАУ, СКН, СКТ, АГ-5, антрацит, в процесах адсорбції
сірководню та його окиснення в різних за складом реакційних сумішах. Було встановлено, що за
температури 25 °С найбільша кількість сірководню (8.6 %, ваг. Н2S/ваг. ВМ) сорбується вуглецем
КАУ (до проскоку), при цьому, як показали дослідження зразку методом РФЕС, фіксується лише
один сигнал від елементарної сірки, той час як, наприклад, на вуглеці СКН адсорбція H2S
супроводжується утворенням не тільки сірки, але й окисненням сірководню з формуванням на
поверхні сірки, зв’язаної з киснем (+4 та +6). Проведення реакції окиснення сірководню (1 об. %
в повітрі) при 200 °С дозволило встановити, що хоча в присутності СКН кількість утворюваної
сірки зростає до 95 %, однак селективність по сірці складає 89 % (11 % складають SOX). В той же
час, на вуглеці КАУ окиснення протікає практично до утворення лише елементарної сірки
(селективність 99.2 %), хоча при цьому кількість перетвореного сірководню була дещо менша
(75 %). Різницю між цими вуглецевими каталізаторами підтверджують і дані РФЕС: так на КАУ,
після проведення каталітичної реакції, фіксується лише один сигнал, який відповідає S0.
В зв’язку з високою селективністю окиснення сірководню на вуглеці КАУ до сірки, в
роботі [5] було проведено дослідження впливу каталізаторів на основі КАУ з нанесеними на його
поверхню іонами металів (V, Fe, Mo, Mn) на цей процес. Встановлено, що найбільш
перспективним каталізатором, є зразок з нанесеним ванадієм, при цьому було показано, що
нанесення ванадію відомим мокрим методом з використанням NH4VO3 веде до формування
каталізатору, окиснення сірководню на якому протікає зі значним утворенням оксидів сірки
(селективність 52.4 %), при цьому кількість перетворюваного Н2S також знижується у порівнянні
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 3
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
з вихідним носієм. Інші результати були одержані на зразку, синтезованому шляхом
прищеплення ванадію на поверхню носія в неорганічному розчиннику при використанні VOCl3.
Цей каталізатор веде окиснення сірководню зі 100 % селективністю по утворенням елементарної
сірки. Таким чином, в роботі [5] було одержано дуже цікаві дані, які було покладено в основу
подальших поглиблених досліджень цього процесу в присутності ВМ.
Так, Д.В. Бражником було проведено дослідження окисненого вугілля КАУ в реакції
окиснення сірководню [7] та показано, що окиснення ВМ веде до підвищення його активності в
цьому процесі, але ще більш позитивно впливає подальша температурна обробка ВМ в аргоні
(табл. 1). Після прогріву зразка при 1000 °С кількість перетвореного сірководню при кімнатній
температурі збільшується в 4 рази, а підвищення температури реакції окиснення H2S до 180 °С
дозволяє окислити 1.9 г H2S/г каталізатора, тобто забезпечує повне перетворення сірководню в
сірку протягом 19 годин його експлуатації (при вхідній концентрації Н2S – 1 об. % в повітрі). Ці
результати перевищували відомі з літератури [5, 8, 9] дані по окисненню сірководню на ВМ.
Вперше було проведено детальне дослідження наявності на поверхні ВМ функціональних груп,
які містять кисень, з використання традиційного методу титрування по методу Бьома та методу
РФЕС. Останній метод дозволив встановити, наявність на поверхні вуглецевих каталізаторів,
окрім традиційних С-ОН, С=О, С-О-С групп, адсорбованого негативного зарядженого кисню
(О3.1 з енергією зв’язку електронів близько 537 еВ). Співставлення активності зразків ВМ з
відносною кількістю цього кисню на поверхні (рис. 1) показало, що він приймає активну участь у
процесі селективного окиснення сірководню, але, незважаючи на здатність його відновлення на
поверхні ВМ при підвищених температурах, утворення шару сірки на поверхні (рис. 2) веде до
дезактивації ВМ, як каталізаторів окиснення сірководню.
Враховуючи результати роботи [5], які показали позитивний вплив нанесення ванадію на
поверхню ВМ при окисненні H2S, було здійснено синтез зразку на окисненому вугіллі КАУ
двома методами: просочення водним розчином NH4VO3 та OV(acac)2 в ацетонітрилі при
однаковій кількості ванадію (2·10–4 атомаV/г носія). Показано [10], що при температурах реакції
окиснення сірководню до 100 °С активність зразків з нанесеним ванадієм незначно вище, ніж
вихідного ВМ, однак, при температурах 150 та 180 °С ці каталізатори дозволяють переробити
більшу кількість H2S. При цьому, зразок одержаний з використанням OV(acac)2 після 40 год
роботи продовжує окислювати сірководень без втрати активності з утворенням лише
елементарної сірки (окиснення більш ніж 5000 мг H2S/г каталізатора), в той час, як зразок
одержаний з застосуванням NH4VO3 через 30 год експлуатації починає втрачати свою активність
(наявність H2S на виході з реактора). Методом АСМ було встановлено [10], що причиною втрати
активності цього зразка є утворення шару сірки на його поверхні, в той час, як на зразку
синтезованому з OV(acac)2 частина активного оксиду ванадію залишається вільною від сірки. В
результаті роботи було одержано перспективний каталізатор нейтралізації викидів сірководню в
повітрі його прямим окисненням без використання двостадійного Клаус-процесу.
Іншим напрямком робіт відділу було дослідження процесу окиснення СО в повітрі,
включаючи процеси його окиснення в надлишку водню (очищення водню від домішок СО) в
присутності каталізаторів, які містили оксиди металів та метали на поверхні ВМ. В роботах
[11, 12] було досліджено зразки з нанесеними Pd, Au та Pd-Au на поверхню вуглеців СКН та КАВ
та показано, що нанесення цих металів на СКН дозволяє одержати більш активні каталізатори.
При цьому встановлено, що температура повного перетворення СО (1 об. % СО) на найбільш
4 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
активному каталізаторі Pd/СКН досягається при 150 °С. Каталізатор виявився достатньо
активним та перспективним для до окиснення СО в повітрі, однак, при цій же температурі, при
наявності надлишку водню, ступень перетворення Н2 досягає 30 %, що унеможливлює його
застосування для очищення водню від СО.
Таблиця 1. Окиснення сірководню на модифікованому вугіллі КАУ
Зразок
Кількість перетвореного H2S при температурах реакції,
мг H2S/г каталізатора
Час роботи при
XH2S = 100 %, год
25 °C 70 °C 100 °C 150 °C 180 °C 25 °C 180 °C
KAУвих 34 нд 45 235 810 0.4 7.2
KAУок 37 нд 75 315 720 0.4 6.8
KAУ600 32 36 нд 510 930 0.4 10.2
KAУ800 89 92 260 720 1410 1.0 13.7
KAУ1000 157 169 - 1020 1950 1.7 19.3
Рис. 1. Залежність кількості перетвореного сірководню від відносної кількості хемосорбованого
негативного зарядженого кисню на поверхні ВМ, прогрітих при різних температурах.
Температура реакції 150 °С (нижня пряма) та 180 °С (верхня пряма)
Рис. 2. Вигляд поверхні ВМ за даними АСМ після проведення каталітичної реакції окиснення
сірководню при 180 °С
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 5
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
Дослідження оксидних систем, нанесених на вуглець КАВ, показало [13], що серед
досліджених оксидів (Co, Mn, V, Fe, Mo) найбільш активним є оксид кобальту, який не
поступається Pd/СКН, і при температурі 150 °С на ньому досягається та сама 100 % конверсія
СО. При цьому було встановлено, що нанесення з неводного розчину Со(асас)2 менш ефективне
(температура досягнення 100 % конверсії на 100 °С вища), ніж використання водного розчину
Со(NO3)2. Це було пояснено тим, що при нанесені з водного розчину відбувається більш
рівномірне покриття поверхні ВМ активним елементом (його оксидом), в той час як синтез з
Со(асас)2 веде до утворення окремих значних за розмірами кластерів оксиду кобальту (рис. 3). На
жаль, і для цих каталізаторів було встановлено, що при наявності надлишку водню в реакційній
суміші температура досягнення 100 % конверсії СО зсувається до 210 °С і при цьому перебігає
конкурентне окиснення Н2.
а б
Рис. 3. Морфологія поверхні зразків Со/КАВ одержаних при нанесені з водного розчину солі
кобальта (а) та неводного розчину Со(асас)2 (б)
б) Каталізатори на базі оксидних носіїв
Глибоке окиснення різних за класом сполук (метанол, СО, метан) на каталізаторах, які
містили оксиди різних металів, нанесені на поверхню деяких природних цеолітів, показали, що
найбільш ефективними є зразки з оксидами Со та Сu на їх поверхні, при цьому у випадку
органічних сполук досягається 100 % селективність по СО2 при повному перетворенні вихідного
реагенту [14-16]. Показано, що дані каталізатори по своїх показниках кращі ніж зразки, на інших
оксидних носіях [17, 18], а в окиснені метану кращі ніж ті, які містять Pd (5 % мас) на різних
оксидних носіях [19], і лише незначно поступаються зразку каталізатора Pd/синтетичний цеоліт
HZSM-5 [20].
В подальшому були проведені дослідження з використанням іншого оксидного носія
(СеО2) та показано, що найбільш перспективним в окисненні СО є зразок СuO/CeO2 [21]. На
цьому каталізаторі повна ступень перетворення СО досягалася при температурах 110-130 °С.
Модифікація даного зразка, шляхом його механохімічної обробки, дозволила досягти суттєвого
зниження температури повного перетворення СО до 80 °С [22], при цьому каталізатор стабільно
працював протягом більш ніж 100 год та, на відміну від низькотемпературного каталізатора
окиснення СО, який містить нанодисперсне золото на різних оксидних носіях [23-25], його
показники не знижувалися в присутності вологи, або СО2 в реакційній суміші. Більш того,
6 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
виявилося, що каталізатор ефективно працює в окисненні СО при присутності надлишку водню в
реакційній суміші [22], температура повного перетворення СО незначно змінюється (82 °С), в той
час, як температура початку окиснення водню становить 95 °С (рис. 4). Таким чином, даний
каталізатор може бути ефективно застосований для очищення водню від домішок СО, з
використанням Н2 в паливних комірках.
Рис. 4. Термопрограмована реакція (суміш 1 об. % СО, 50 об. % Н2, 10 об. % О2, інше Ar) з мас-
спектрометричним аналізом продуктів на Cu-Ce-O каталізаторі після механохімічної обробки: 1 -
СО, 2 - СО2, 3 - Н2, 4 - Н2О, 5 - О2
в) Каталізатори на металічних носіях
З легкої руки В.М. Власенка відділ проводив дослідження по синтезу нанесених оксидних
каталізаторів на металічних носіях та їх використанню в різних процесах. Ці каталізатори
привертають увагу не тільки своєю стійкістю до температури і механічних дій, але й високою
теплопровідністю (зняття перегрівів) та можливістю досить легкої зміни форми (сітчасті або
фольгові), в залежності від форми реактора, тоді як, для керамічного носія, його форма
заздалегідь визначається місцем використання. Ще однією особливістю, при використанні
металевих носіїв, на яку звертав увагу В.М. Власенко, є можливість безпосереднього нагріву
каталізатора (наприклад, електричним струмом), замість нагріву реакційного потоку, в якому,
основну масу складає повітря, а не реагент, тобто виникає перспектива проведення реакції в
енергозбережувальному режимі.
В якості методу синтезу каталізаторів на металічних носіях було застосовано
низькотемпературну іонну імплантацію, коли йони металів не тільки покривають поверхню
носія, але й частково інтеркалюються в приповерхневий шар носія формуючи проміжний шар,
що фактично забезпечує їх високу механічну стійкість (відсутність відшарування активних
компонентів від поверхні носія при зміні форми) [26, 27]. При цьому було встановлено, що в
результаті імплантації міцність поверхні каталізатора збільшується у порівнянні з вихідним носієм
(фольгою з нержавіючої сталі 12Х18Н10Т - HC), а температурна обробка синтезованого композиту
на повітрі з метою одержання оксиду активного металу, лише незначно зменшує його механічну
міцність (табл. 2) [26-29]. Одержані експериментальні дані було підтверджено теоретичними
розрахунками, проведеними з використанням програм SRIM-2012, Gwyddion, RIO [30, 31].
Методом атомно силової мікроскопії було показано, що імплантація металів в поверхневому шарі
0
0.00001
0.00002
0.00003
0.00004
0.00005
0 50 100 150 200
T oC
3
1
5
4
2
T
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 7
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
веде до зміни їх шорсткості та утворення вторинних макропор в поверхневому шарі [27-29], що
веде до збільшення питомої поверхні на два порядки (у вихідної фольги питома поверхня
практично не відрізняється від її геометричної поверхні). Це дозволяє використовувати
синтезовані методом іонної імплантації композити в якості носіїв при нанесенні інших елементів
з водних та неводних розчинів з одержанням каталізаторів та сенсорів [28, 29, 32-35].
Таблиця 2. Механічна міцність (ММ, ГПа) поверхневого шару композитів на нержавіючій сталі
(НС)
Зразок НС Cr/HC Ti/HC Al/HC Mo/HC Ti/HC/ox* Al/HC/ox*
ММ 1.7 2.1 5.3 5.7 6.8 4.1 3.7
*ox – після окиснення на повітрі при 600 °С
Методом рентгено-фотоелектронної спектроскопії, вперше в світовій літературі, було
встановлено, що при синтезі композитів методом іонної імплантації на поверхні одержаних
композитів, в залежності від природи імпланту, можуть утворюватися оксидні, нітридні,
оксинітридні сполуки металу. При цьому, відбувається інтеркаляція азоту (супроводжуючий газ)
в структуру вихідного металічного носія, а глибина його впровадження значно більша ніж іонів
металів [27, 30-32].
Дослідження каталітичних властивостей синтезованих композитів дозволило встановити
їх високу активність в процесі окиснення метану [28, 32], при цьому імплантований зразок
Pd/Ni/HC незначно поступається по своїм показникам зразку Pd/Ni/Al/HC, синтезованому
плазмохімічним методом, при низьких концентраціях метану в реакційній суміші (температура
повного перетворення близько 560 °С) і в той же час показує значно кращі показники при
підвищеній концентрації метану в реакційній суміші. Одночасно встановлено, що повне
перетворення СО, навіть у присутності в реакційній суміші парів води, досягається при 350 °С,
що дозволяє рекомендувати даний каталізатор для застосування в газових турбінах чи
каталітичних горілках при спаленні метану без наявності СО у викидних газах. Було показано
високу ефективність Ni/Al/HC каталізатора в процесі парової конверсію етанолу [28, 32] при
значному виході водню (82 %) та відсутності СО в продуктах. Це дозволяє використовувати
даний каталізатор для одержання водню з відновлюваної сировини (етанолу) з прямим його
використанням в паливних комірках без додаткового очищення від СО.
Рис. 5. Термічний розклад етанолу до водню в залежності від потужності електричного струму
при проведенні реакції в традиційному режимі при нагріві реакційної суміші ((1, 2) та при нагріві
електричним струмом каталізатора (3, 4). Каталізатори: Ni/HC (1, 3), Mo/Ti/Al/HC (2, 4)
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
Х
, %
E, Вт
4 2 3 1
8 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
Дослідження електротехнічних властивостей композитів на нержавіючій сталі дозволило
встановити, що температура на їх поверхні на 80-100 °С при пропусканні електричного струму
вища, ніж на поверхні стандартної ніхромової спіралі для нагрівних приладів. Більш того, було
показано, що при подачі повітря в зону нагріву (обдув спіралі) різниця температур на користь
синтезованого методом іонної імплантації композиту ще більша і сягає 130-150 °С [28, 29, 36]. Це
дозволило рекомендувати використовувати дані композити замість стандартних нагрівних
елементів в побутових електротехнічних виробах з суттєвою економією електричної енергії.
З іншого боку, встановлений факт достатньо ефективного нагріву електричним струмом
синтезованих композитів дозволив реалізувати ідею В.М. Власенка про реалізацію каталітичної
реакції при безпосередньому нагріві електричним струмом власне каталізатора, а не нагрів всієї
реакційної суміші, де основну масу має повітря. Було показано, що при безпосередньому нагріві
каталізатора електричним струмом процес окиснення метану та термічного розкладу етанолу до
водню (рис. 5) реалізується при меншій потужності електричного струму [28, 29].
Фотокаталітичні процеси знешкодження шкідливих речовин в воді
Після переводу до відділу групи фотохімії, якою керував Є.І. Капінус, у відділі достатньо
широко розпочалися дослідження процесів фотокаталітичної деградації різних шкідливих
речовин у водному середовищі. Є.І. Капінус свої роботи узагальнив в статтях (наприклад, [37-
40]) та двох монографіях [41, 42]. Після нього цей напрямок продовжила Т.А. Халявка, роботи
якої було присвячено модифікації відомого фотокаталізатора ТіО2 з метою підвищення його
активності в процесах деградації шкідливих домішок в воді. Було вивчено ефект введення таких
домішок, як метали (La, Sn, Fe, Ce), оксиди металів (ZnO, V2O5, MnxOy, BaTiO3, SrTiO3) на
структурні характеристики одержаного каталізатора та показано, що, наприклад, введення
домішки оксиду ванадію дозволяє в два рази підвищити його фотокаталітичну активність в
деградації барвників сафраніну Т та родаміну В при УФ-опроміненні, а введення домішки С3N4, в
чотири рази та одержати каталізатор активний при опроміненні видимим світлом [43-45]. В своїх
подальших дослідження Т.О. Халявка детально вивчила ефект введення домішок вуглецю та
сірки та їх сумісного введення на властивості диоксиду титану. Показано, що сумісне введення
цих домішок веде до зменшення ширини забороненої зони та значного покращення
фотокаталітичної активності в розкладі барвників у порівнянні з вихідним оксидом титану чи
стандартним фотокаталізатором Р25 [46-48]. Показано також, що застосування модифікованого
оксиду титану веде до збільшення швидкості утворення водню з водно-етанольної суміші
(наприклад, табл. 3 та [49, 50]).
Таблиця 3. Швидкості (
2H ) отримання водню
№
Кількість модифікатора, ваг.
%
Зразок
2H ×10−7, моль/(хв·г ТіО2)
1 - TiO2 3.3
2 1.69 1Sn/TiO2 5.3
3 2.29 2Sn/TiO2 6.7
4 3.77 3Sn/TiO2 3.8
Інший шлях для одержання ефективних фотокаталізаторів було обрано С.В. Халамейдою
та В.В. Сидорчуком, які застосували альтернативні методи (механохімію та ультразвукову
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 9
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
обробку) для введення в базові оксиди домішок інших металів чи синтезу подвійних оксидів.
Було показано, що дані методи синтезу ведуть до утворення дефектів в структурі оксидів титану,
олова, ніобію та ін., внаслідок чого збільшується поглинання видимого світла синтезованими
модифікованими оксидами [51-54]. В результаті цього модифіковані оксиди набувають
фотокаталітичну активність під дією видимого світла. Механохімічне та сонохімічне допування
діоксидів титану та олова металами та неметалами веде до зміщення краю поглинання у видиму
область та звуження ширини забороненої зони, а в результаті до підвищення фотокаталітичної
активності допованих оксидів [55, 56] (деякі з одержаних даних представлені в табл. 4).
Таблиця 4. Результати фотокаталітичної деградації родаміну Б в водних розчинах під дією
видимого опромінення
Склад фотокаталізатора Умови синтезу * Eg, еВ Kd 105, с–1 Cтупінь
деградації **
Р-25 Порівняльний зразок 3.30 1.1 32/13
TiO2 пірогенний МХО суха 3.19 6.5 78/51
TiO2 допований CO(NH2)2 МХО суха 3.05 8.3 86/65
SnO2 осаджений Вихідний 4.19 2.9 16/5
SnO2 осаджений МХО суха 3.58 9.3 96/70
SnO2 допований 1 %Ag УЗО + ТО при 300 °С 2.59 99.7 98/75
Nb2O5 осаджений МХО суха 3.64 4.2 48/22
ZnO-SnO2 суміш 1:1 МХО суха 3.20 4.8 65/40
Bi2O3-SnO2 суміш 1:1 МХО суха 3.01 2.8 42/22
Bi2O3-SnO2 суміш 1:1 МХО суха + ТО 500 °С 2.74 4.9 70/54
BaTiO3 МХО суха 2.86 5.0 85/46
* МХО - механохімічна обробка, УЗО - ультразвукова обробка, ТЛ - термічна обробка
** ступінь деградації оцінювався за ступенем знебарвлення (в чисельнику) та ступенем мінералізації - за
зменшенням вмісту органічного вуглецю (в знаменнику)
Рис. 6. Залежність константи швидкості фотокаталітичної деградації родаміну Б від ширини
забороненої зони Eg для зразків BaTiO3 синтезованих МХО в різних умовах
Було показано, що типові широкозонні напівпровідники зі структурою перовскіту,
отримані механохімічним шляхом з різних вихідних речовин, а саме титанат барію та ніобат
літію, теж демонструють досить високу фотокаталітичну активність в деградації родаміну Б під
дією видимого світла [57-63]. При цьому, в залежності від умов синтезу, відбувається зменшення
ширини забороненої зони та підвищення фотокаталітичної активності (рис. 6), одночасно,
механохімічний синтез веде до утворення ВаТіО3 з значно підвищеним значенням питомої
10 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
поверхні, у порівнянні з традиційним твердофазним синтезом (2-4м2/г), і це також
супроводжується підвищенням фотокаталітичної активності (рис. 7).
Перший крок до практичного застосування наших фотокаталітичних процесів та
фотокаталізаторів було зроблено Д.В. Бражником. Було створено фотокаталітичні установки з
коаксіально розташованим джерелом освітлення (УФ- або видиме світле) з рециркуляцію
реакційної суміші та ємністю по ній до 500 мл (рідкої фази) [64] та розпочато дослідження по
деградації органічних речовин (бензолу, фенолу), медичних препаратів та гербіцидів. Створення
цих установок дало можливість використовувати в якості каталізатора фрагменти фольги з
імплантованим титаном (більш детально в розділі «альтернативні методи синтезу матеріалів»)
розмірами 10×29 см, розташованої вздовж стінки циліндричного реактора, що при можливості
одноразової деградації 50-100 ампул застарілих медпрепаратів, фактично може розглядатися як
пілотна установка [29, 32, 64, 66-68]. При цьому, вона моделює реальні установки по очищенню
водних стоків, де використовують скляні труби з покриттям нижньої частини діоксидом титану.
Використання замінних фотокаталізаторів на фользі, для яких дуже легко змінювати розміри та
форму, відкриває нові перспективи для практичного використання фото каталітичних процесів
очищення води.
Рис. 7. Залежність константи швидкості фотокаталітичної деградації родаміну Б від питомої
поверхні зразків BaTiO3 одержаних методом МХО в різних умовах
Парціальне окиснення вуглеводнів та їх похідних (продуктивний каталіз)
У відділі продовжилися дослідження парціального окиснення парафінових вуглеводнів, а
власне н-бутану та н-пентану, в такі цінні напівпродукти органічного синтезу як малеїновий та
фталевий ангідрид, які успішно проводила Українсько-Польська лабораторія з каталізу в
Інституті фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України. Незважаючи на те, що обидва
перспективні процеси не було впроваджено в Україні, в результаті проведених в ІСПЕ НАН
України досліджень було одержано ряд нових результатів відносно механізму самих процесів та
синтезовано ряд нових каталізаторів, які по своїм показникам перевищують відомі закордонні
промислові аналоги. Одержано значний об’єм результатів, але в цій статті буде розглянуто лише
найбільш перспективні.
а) Окиснення н-бутану. Процес окиснення н-бутану до малеїнового ангідриду (світове
виробництво в 2017 р. – 1.8 млн. т, при зростанні 3.7 % на рік [69]) за останні 20 років фактично
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 11
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
замінив стару технологію на основі бензолу в усьому світі (виключенням є незначні старі
потужності в Китаї та Індії). Однак, проблемою є такий собі нонсенс, що за ці ж роки жодного
поступу вперед відносно виходу базового продукту, не відбулося. Незважаючи на численні
дослідження по модифікації одержання оксидного ванадій-фосфорного (VPO) каталізатора
базовим методом, вони не дозволили досягти успіху і вихід залишається на рівні 56-60 мол. %
[70-75]. Для підвищення продуктивності по малеїновому ангідриду в літературі з’явилися
пропозиції проводити процес окиснення н-бутану з надлишком вуглеводню (традиційна
реакційна суміш містить до 1.7 об. % С4Н10) [70, 71, 76-78]. Однак, як виявилося, при
використанні VPO каталізатора, синтезованого традиційним методом, підвищення концентрації
вуглеводню веде до суттєвого зменшення селективності по МА, його виходу (фактичного до
10 %) та продуктивності по цьому продукту. В зв’язку з цим, основні дослідження відділу було
присвячено застосуванню альтернативних методів синтезу або використанню альтернативного
методу на одному з етапів одержання VPO каталізатора.
Таблиця 5. Властивості VPO зразків, синтезованих традиційним методом з використанням V2O5
після механохімічної обробки (в дужках час обробки в хв)
Вихідний реагент
V2O5
Властивості синтезованих VPO зразків
Фазовий склад I001/I200 Sпит., м2/г
V2O5(МХО30) VOHPO4·0.5H2O 1.4 12.6
V2O5(МХО60) VOHPO4·0.5H2O 2.5 15.7
50
55
60
65
70
75
80
85
0 0,5 1 1,5 2 2,5
I001/I200
X
, %
, S
M
A
, м
о
л
. %
1
2
Рис. 8. Залежність конверсії н-бутану (1) та селективності утворення малеїнового ангідриду (2)
від відносного вмісту базальної площини в VPO каталізаторі при використанні традиційної
реакційної суміші (1.7 об. % С4Н10 в повітрі)
Так було показано, що використання попередньо обробленого механохімічним методом
V2O5, вихідного реагенту в синтезі VPO каталізатора, при використанні традиційного методу
приготування дозволяє значно спростити його (зменшити час синтезу в 5 разів, зменшити
кількість органічного розчинника в 3 рази, непотрібно додатково вводити відновник). Одночасно,
як показують дані табл. 5, використання механохімічно обробленого оксиду ванадію веде до
збільшення відносного вмісту базальної площини (001) в активній фазі VPO каталізатора, а це
відповідно веде до збільшення активності та селективності каталізатора в процесі окиснення н-
бутану до малеїнового ангідриду (рис. 8) при використанні традиційної реакційної суміші
(1.7 об. % С4Н10 в повітрі). Збільшення концентрації вуглеводню в реакційній суміші (рис. 9), у
відповідності до наведеного вище, веде до зменшення активності та селективності каталізатора
12 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
(порівняння рис. 8 та рис. 9), але все одно, вихід продукту є в 1.5 рази вищим, ніж було
встановлено в літературі.
Якщо враховувати, що конверсія вуглеводню (рис. 9) при підвищеному вмісті н-С4Н10 в
реакційній суміші не перевищує 50 %, стає можливим та економічно вигідним рецикл н-бутану,
який було запропоновано в [78, 79]. Нами запропоновано інший варіант проведення процесу
окиснення н-С4Н10. Після першого реактора, на вхід якого поступає суміш з надлишком
вуглеводню, та виділення малеїнового ангідриду з продуктів реакції після першого реактора,
газова суміш (концентрація не прореагованого н-бутану близько 1.7 об. %) поступає на другий
реактор з каталізатором, на якому відбувається окиснення н-бутану. При цьому реалізується, так
звана, каскадна схема проведення процесу. Сумарна продуктивність, в цьому випадку, може
досягати 2.34 моль МА/(год·кг VPO), що практично в 2 рази перевищує традиційну
продуктивність. В результаті проведених досліджень було одержано патенти України [80, 81].
10
20
30
40
50
0 0,5 1 1,5 2 2,5
I001/I200
X
, %
, S
M
A
, м
о
л
.%
1
2
Рис. 9. Залежність конверсії н-бутану (1) та селективності утворення малеїнового ангідриду (2) від
відносного вмісту базальної площини в VPO каталізаторі при використанні реакційної суміші
збагаченої вуглеводнем (3.5 об. % С4Н10 в повітрі)
Таблиця 6. Каталітичні властивості VОХ/SiO2 каталізаторів в реакції окиснення н-бутану
Атомне
співвід-
ношення
V/Si
об’єм)
Окиснення н-бутану (СС4Н10 = 1.7 об. %) Окиснення н-бутану (СС4Н10 = 12,5 об. %)
Температура
реакції, °С
Конверсія
н-бутану,
%
Селектив-
ність за МА,
мол. %
Температура
реакції, °С
Конвер-
сія
н-бутану,
%
Селектив-
ність за
С4H8,
мол. %
Селектив-
ність за
С4H6,
мол. %
0.08 480 34 21 540 11 15 7
0.15 450 41 29 520 23 34 14
0.20 440 48 41 500 29 42 22
0.35 450 42 32 510 27 40 25
Проблема зміни параметрів окиснення н-бутану при підвищенні його концентрації в
реакційній суміші була підмічена досить давно, при дослідження механізму цього процесу
методом ТАР [82] в присутності VPO каталізатора, коли було встановлено утворення
ненасичених вуглеводнів С4, як основних продуктів. Це ж було нами показано в роботі [83] для
VOX/SiO2 каталізаторів, що представлено в табл. 6. Принципово, це може бути пояснено на базі
механізмів окиснення н-бутану [84, 85] та бутенів [86], які базуються на міграції вуглеводневих
фрагментів по поверхні каталізатора з залученням кисню від різних сусідніх груп, а при наявності
значної кількості вуглеводню адсорбованого на поверхні, ця можливість блокується, тому в
процесі приймають 1-2 атоми кисню, що веде власне до утворення продуктів дегідрування.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 13
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
б) Окиснення н-пентану. Перші дослідження цього процесу [87-89] дозволили встановити, що
окиснення цього вуглеводню в присутності (VO)2P2O7 каталізатора веде до утворення двох цікавих з
практичної точки зору продуктів – малеїнового та фталевого ангідриду. Відносно останнього
продукту, то зростання цін на о-ксилол, традиційну сировину виробництва фталевого ангідриду,
визначило практичний інтерес, а з теоретичної точки зору цікавим було формування продукту, який
містить вісім атомів вуглецю з вихідної речовини, в якій є тільки п’ять атомів вуглецю. В роботі [88]
була запропонована схема утворення фталевого ангідриду через послідовне дегідрування н-пентану
до пентену та пентадієну, з циклізацію останнього та утворенням складного темплату, який власне і
окислюється до фталевого ангідриду. Дана схема викликала ряд суттєвих питань та не зовсім
узгоджувалася з рядом експериментальних фактів, в результаті чого у відділі було проведено
додаткові дослідження з цього питання [90-93] та запропонована принципова інша схема процесу
(базується на схемі окиснення парафінів [85]), за якою на першому етапі відбувається відрив
СН3-групи та утворення олефінів С4, а утворення фталевого ангідриду є результатом реакції
Дільса-Альдера між малеїновим ангідридом та олефінами С4. Було показано зв’язок між
селективністю утворення фталевого ангідриду (ФА) та кислотністю Льюіса поверхні модифікованих
домішками різних металів VPO каталізаторів (рис. 10) та запропоновано шляхи підвищення
селективності та виходу ФА при окисненні н-пентану [93-97]. Так, в роботі [95] було показано, що
використання двох послідовних реакторів, в які завантажені два різних (модифікованих домішками
різних металів) VPМеO каталізатора дозволяє підвищити селективність по фталевому ангідриду до
44 %, та висунута гіпотеза про те, що можливо використати один реактор з пошаровим
завантаженням цих каталізаторів. Результати дослідження показали, що такий варіант дозволяє ще
підвищити селективність по фталевому ангідриду до 48 % (табл. 7) та досягти виходу цього
продукту – 40 мол. % [97]. Сумарна селективність по двом ангідридам (МА + ФА) досягає 57 %, при
їх сумарному виході 47 мол. %. Враховуючи різницю в цінах на традиційну сировину одержання
ФА (о-ксилол) та н-пентан (перша в 2.5 рази вища), навіть при нижчому виході фталевого ангідриду
новий процес його одержання стає економічно вигідним.
Таблиця 7. Співставлення результатів окиснення н-пентану (350 °С) при завантаженні в реактор
одного за природою каталізатора та пошаровому завантаженні двох різних каталізаторів
Каталізатор Селективність, мол. %
Вихід ФА, мол. %
Верхній шар Нижній шар МА ФА
VPTiO VPTiO 54 11 9
VPBiO VPBiO 11 42 34
VPTiO VPBiO 9 48 40
в) Окиснення пропану. Механізм активації парафінів в присутності VPO каталізаторів,
запропонований в [85], передбачав можливість підвищення виходу олефінів в реакціях
окислювального дегідрування пропану, шляхом модифікації різними домішками базової
каталітичної композиції. Дійсно, було встановлено [98], що введення деяких елементів в склад
VPO каталізатора дозволяє при тій самій конверсії парафіну збільшити селективність утворення
пропілену з 25 до 40 % (при конверсії парафіну 10 %).
Однак, в цілому показники по виходу продукту залишалися на рівні відомих з світової
літератури, хіба що температура процесу була на 50-100 °С нижча. Значно перспективнішими
виявилися зразки каталізаторів, які містять оксид ванадію, впроваджений в матрицю SiO2 [83]. Як
14 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
показують наведені в табл. 8 результати, в їх присутності досягається (при температурах нижче
500 °С) селективність та вихід продукту, які перевищують відомі аналоги.
0.0 0.1 0.2 0.3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
МА
L, мкмоль/м2
S M
А
, S
Ф
А
, м
ол
.%
VPO
ФА
Рис. 10. Залежність селективності утворення малеїнового (МА) та фталевого (ФА) ангідридів від
кількості кислотних центрів Льюїса на поверхні VPMeO каталізаторів
Таблиця 8. Каталітичні властивості VОХ/SiO2 каталізаторів в реакції окиснення пропану
Атомне
співвідношенняV/Si
(об’єм)
Окиснення пропану
Температура
реакції, °С
Конверсія
пропану, %
Селективність за
пропіленом,
мол. %
Продуктивність по
пропілену,
г-моль/(кгкат год)
V2O5 [99] 500 5 40 0.6
0.15 460 35 43 4.5
0.20 450 41 45 5.6
0.35 470 33 37 3.7
VOX/MCM-41 [100] 550 31 35 3.2
г) Окиснення етану. В основі досліджень процесу окиснення етану до етилену було
покладено ті ж самі уявлення про активацію парафінів на поверхні VPO каталізаторів [85]. В
роботах [101, 102] було показано, що введення домішок деяких елементів до базової VPO
композиції дозволяє суттєво підвищити селективність утворення етилену (до 75-80 %) при конверсії
етану 10 %. В цілому було показано, що дані каталізатори дозволяють досягти виходу етилену
18-19 % мол при продуктивності біля 80 г/(кгкат год). В подальшому, з метою підвищення
показників процесу було застосовано подвійну механохімічну обробку при синтезі VPO каталізатора
Рис. 11. Морфологія зразка (СЕМ) VPO-каталізатора, синтезованого на основі V2O5(МХО60) (а) та
після його МХО протягом 2 год (б), 4 год (в)
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 15
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
(спочатку обробляли вихідний реагент оксид ванадію, а в подальшому проводили обробку
синтезованого на його основі прекурсора – полугідрата гідрофосфата ванаділу). Результатом
цього є суттєва зміна морфології частинок каталізатора (рис. 11) та збільшення відносного вмісту
бокової площини (220) в зразку (табл. 9). У відповідності до гіпотези [85] це веде до підвищення
ефективності окислювального дегідрування етану до етилену, що показано в табл. 9. Одержані
показники перевищують відомі світові аналоги, результатом чого було одержано патент України
на спосіб одержання каталізатора [103].
Таблиця 9. Деякі властивості VPO каталізаторів, синтезованих на основі оксиду ванадію після
60 хв його МХО, після їх повторної МХО
Параметр
Час МХО синтезованого прекурсора, год
0 1 2 4 6
I(001)/I(220) 2.5 1.3 0.8 0.5 0.3
Sпит, м2/г 16 17 18 22 22
Х, %* 19 30 58 56 48
SC2=, %* 18 34 52 57 57
YC2=, %* 9 10 30 32 27
* Окислювальне дегідрування етану при 500 °С: Х - конверсія етану, SC2= - селективність по етилену, YC2= - вихід
етилену
д) Окиснення метану. З літератури добре відомо, що найбільш перспективні результати в
селективному окисненні метану до формальдегіду було одержано на нанесених оксидних
молібденових та ванадієвих каталізаторах, хоча вони не дають змоги поки що реалізувати даний
процес. Нами було запропонована гіпотеза, що показники процесу можуть бути підвищені при
формуванні каталізатора, йони металів якого можуть утворювати пероксидний кисень на
поверхні. Нанесення на поверхню SiO2 пероксокомплексу ванадію та дослідження цього зразка в
реакції окиснення метану [104] показало, що існують два максимуми утворення формальдегіду:
перший - при температурі близько 300 °С і другий в районі 550 °С. Зрозуміло, що при цих
дослідах пероксокомплес ванадію руйнувався, що відображено максимумом концентрації
формальдегіду. Синтезований VSiO каталізатор також демонстрував наявність
низькотемпературної активності в утворенні формальдегіду, а при високих температурах він
працював достатньо стабільно (без максимуму концентрації формальдегіду), хоча як виявилося, в
стаціонарному процесі окиснення метану, його показники по виходу та селективності
формальдегіду не перевищували відомі [105]. Вдосконалення методу синтезу ванадієвих
каталізаторів дозволило одержати [83] зразки, які по своїх показниках перевищують відомі
аналоги (табл. 10). Високі показники, на нашу думку, зв’язані з можливістю тетраедрично
координованого ванадію в матриці оксиду кремнію адсорбувати кисень з газової фази з
утворенням власне пероксидного кисню на йоні V4+.
е) Окиснення о-ксилолу у фталевий ангідрид. Даний процес реалізовано в промисловості і
він достатньо ефективно протікає в присутності V2O5/TiO2 каталізаторів [106, 107], які
одержують шляхом просочення оксиду титану розчином метаванадату амонію (промисловий
каталізатор також містить ряд домішок інших елементів). Нами [108] було запропоновано новий
метод синтезу каталізатора, шляхом механохімічної обробки суміші оксидів ванадію та титану в
етанолі. Одержаний каталізатор дозволяв отримувати фталевий ангідрид з селективністю 87 %
при 89 % конверсії о-ксилолу, тобто фактично не поступався промисловим зразкам, однак при
цьому працював при температурах на 100 °С нижчих.
16 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
Таблиця 10. Каталітичні властивості VОХ/SiO2 каталізаторів в реакції окиснення метану
Атомне
співвідношення
V/Si (об’єм)
Окиснення метану
Температура
реакції, °С
Конверсія
метану, %
Селективність за
формальдегідом,
мол. %
Продуктивність по
формальдегіду,
г-моль/(кгкат год)
V2O5 610 4 0 0
0.08 560 9 4 1.4
0.15 530 14 17 7.9
0.20 510 18 18 9.2
0.35 540 14 12 5.3
0.60 560 12 6 2.8
VOX/MCM-41 [105] 633 10 12 4.6
ж) Окиснення бензолу в фенол молекулярним киснем. В літературі було запропоновано
одержання фенолу шляхом окиснення бензолу закисом азоту [109], як альтернатива
промисловому процесу його одержання через ізопропілбензол. Новий процес, незважаючи на
досить високі показники, має ряд недоліків, тому досі не реалізований. Нами були розпочаті
дослідження синтезу каталізаторів для окиснення бензолу молекулярним киснем повітря [110],
однак, хоча перші результати показали можливість його протікання, одержані дані були далекі
від бажаних (вихід фенолу на рівні 4 %). Дослідження останніх років дозволили синтезувати
каталізатори, які забезпечують вихід продукту до 28-30 %, що є вже значно прийнятним для
практичної реалізації.
з) Окиснення етанолу в ацетальдегід. Відомо, що базовим процесом одержання
ацетальдегіду є Ваккер-процес з використанням етилену в якості вихідного реагенту.
Двостадійний та одностадійний Ваккер-процеси мають ряд суттєвих недоліків, тому перспективи
розвитку синтезу ацетальдегіду пов’язують з реакцією окиснення етанолу і на сьогодні вже біля
30 % всіх потужностей базуються на ній [111, 112]. В результаті проведених досліджень було
розроблено механохімічний та сонохімічний способи одержання молібдату цинку [113, 114],
який виявився ефективним каталізатором окиснення етанолу в оцтовий альдегід (одержаний
механохімічним методом незначно ефективніший ніж сонохімічний) [115, 116]. Одержані
каталізатори показують високі показники при низькій температурі реакції (трохи вище 200 °С),
селективність утворення ацетальдегіду складає 95-96 % при конверсії спирту 100 % (табл. 11),
продуктивність каталізатора сягає 2.2 моль/(кгкат за год). Як можна побачити з даних,
представлених в табл. 11, розроблені каталізатори по своїх показниках перевищують
опубліковані в літературі дані.
Таблиця 11. Каталітичні властивості СеО2/МоО3 композиції після механохімічної обробки в
реакції окиснення етанолу до оцтового альдегіду
Час обробки, год Температура, ºС Конверсія, %
Селективність за
ОА, мол. %
Вихід ОА,
мол. %
2 245 98 90 88
4
190 50 100 50
225 100 96 96
8
170 50 100 50
205 100 95 95
Сu-Ca-Si-O [117] 270 57 95 54
Ag/SrFeO3 [118] 250 80 92 74
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 17
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
Окрім зазначених реакцій, у відділі досліджували також процеси окиснення та термічної
деструкції етанолу до водню, окиснення пропану до акрилової кислоти, окиснення етану до
оцтової кислоти, однак синтезовані на сьогодні каталізатори поступаються відомим аналогам.
Висновки
Представлено основні результати в галузі окислювального гетерогенного каталізу,
одержані в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України.
Розроблено ефективні каталізатори для процесів екологічного каталізу (селективного
окиснення сірководню, окиснення СО та нейтралізації СО в надлишку водню). Показана
перспектива застосування каталізаторів на металічних носіях.
Встановлена перспектива застосування альтернативних металів синтезу (механохімія,
сонохімія) для синтезу ефективних фотокаталізаторів нейтралізації шкідливих домішок
органічних сполук, включаючи медпрепарати та гербіциди, у водному середовищі.
Розроблено ефективні каталізатори окиснення н-бутану в малеїновий ангідрид, н-пентану
у фталевий ангідрид, етану в етилен, метану в формальдегід, які по своїм параметрам
перевищують відомі закордонні аналоги.
Запропоновано нові схеми процесів окиснення н-бутану в малеїновий ангідрид, при
підвищеній концентрації вуглеводню, та н-пентану у фталевий ангідрид.
Розроблені каталізатори окиснення етанолу в оцтовий альдегід з показниками, які значно
перевищують відомі аналоги та працюють при більш низьких температурах. Процес на цих
каталізаторах є конкурентоздатним відомому Ваккер-процесу.
Подяка
Автор висловлює вдячність всім співробітникам відділу окислювальних гетерогенно-каталітичних
процесів, нинішнім та колишнім, за проведення експериментальних досліджень та одержані результати, та
колегам з інших вітчизняних та закордонних організацій, які приймали участь в роботах.
Література
1. Ставицкая С.С., Стрелко В.В. Каталитические свойства углеродных энтеросорбентов. Теоретическая и
экспериментальная химия, 1995, 31(2), 76–80.
2. Сергучев Ю.А., Стецюк Г.А., Стрелко В.В., Томиленко Е.И. Каталитические свойства активных углей в
реакциях жидкофазного хлорирования толуола. Теоретическая и экспериментальная химия, 1996, 32(6),
358–361.
3. Ставицкая С.С., Тарковская И.А., Петренко Т.П. Основные факторы, определяющие каталитические
свойства активных углей. Теоретическая и экспериментальная химия, 1996, 32(6), 336–344.
4. Ставицкая С.С. Кислотный катализ окисленными углями различного происхождения. Український
хімічний журнал, 1997, 63(7), 27–36.
5. Mikhalovsky S.V., Zaitsev Y.P. Catalytic properties of activated carbons. 1. Gas-phase oxidation of hydrogen
sulphide. Carbon, 1997, 35(9), 1367–1374.
6. Власенко В.М. Экологический катализ: монографія. – Київ: Наукова думка, 2010. – 237 с.
7. Brazhnyk D.V., Zaitsev Yu.P., Bacherikova I.V., Zazhigalov V.A., Stoch J., Kowal A. Oxidation of H2S on
activated carbon KAU and influence of the surface state. Appl. Catal. B., 2007, 70(1–4), 557–566.
8. Nhut J.M., Nguen P., Pham-Huu C., Kellere N., Ledoux M.J. Carbon nanotubes as nanosized reactor for the
selective oxidation of H2S into elemental sulfur. Catalysis Today, 2004, 91/92, 91–97.
9. Bagreev A., Bandosz T.J. A role of sodium hydroxide in the process of hydrogen sulfide adsorption/oxidation on
caustic impregneted activated carbon. Industrial Engeneering Chemical Researches, 2002, 41(4), 672–679.
18 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
10. Brazhnyk D.V., Bacherikova I.V., Zazhigalov V.A., Kowal A. Modification of activated carbon KAU surface
properties. Chemistry Physics and Technology of Surface, 2011, 2(1), 41–52.
11. Герасимюк І.П., Зажигалов В.О., Лапко В.Ф., Лисенко Ф.О., Тарасенко Ю.О. Нанесені на активне
вугілля Pd- і Pd, Au-каталізатори в реакціях окиснення водню та моно оксиду вуглецю. Монографія.
Хімія, фізика та технологія поверхні. – Київ: КМ «Академія», 2004, 10, 151–155.
12. Зажигалов В.А., Лапко В.Ф., Бачерикова И.В., Зайцев Ю.П., Герасимюк И.П. Каталитическая активность
нанесенных на активные угли Pd- и Pd-Au- катализаторов в реакции окисления монооксида углерода.
Український хімічний журнал, 2011, 77(3–4), 92–98.
13. Зайцев Ю.П., Бражник Д.В., Зажигалов В.А. Влияние метода приготовления на размер частиц и
каталитические свойства Со/С катализатора в реакции окисления СО. Наносистемы, наноматериалы,
Нанотехнологии, 2004, 2(4), 1307–1312.
14. Григорян Р.Р., Вартикян Л.А., Гарибян Т.А., Зажигалов В.А. Использование природных цеолитов для
создания катализаторов нейтрализации газовых выбросов. 1. Глубокое окисление метанола.
Энерготехнологии и ресурсосбережение, 2008, 5, 24–30.
15. Бражник Д.В., Зажигалов В.А., Григорян Р.Р., Вартикян Л.А., Гарибян Т.А. Использование природных
цеолитов для создания катализаторов нейтрализации газовых выбросов. 2. Окисление СО.
Энерготехнологии и ресурсосбережение, 2009, 1, 27–32.
16. Бражник Д.В., Зажигалов В.А., Григорян Р.Р., Вартикян Л.А., Гарибян Т.А. Использование природных
цеолитов для создания катализаторов нейтрализации газовых выбросов. 3. Окисление метана.
Энерготехнологии и ресурсосбережение, 2009, 2, 34–38.
17. Hutchings G.J., Scurrell M.S. Designing oxidation catalysts. Are we getting better? CATTECH, 2003, 7(3), 90–103.
18. Wang C.B., Tang C.WQ., Tsai H.C., Chien S.H. Characterization and catalytic oxidation of carbon monoxide
over supported cobalt catalysts. Catalysis Letters, 2006, 107(3–4), 223–230.
19. Yoshida H., Nakajima T., Yazawa Y., Hattori T. Support effect on methane combustion over palladium
catalysts. Applied Catalysis, B: Environmental, 2007, 71(1), 70–79.
20. Shi C.K., Yang L.F., Wang Z.C., He X.E., Cai J.X., Li G., Wang X.S. Promotion effects of ZrO2 on the
Pd/HZSM-5 catalyst for low-temperature catalytic combustion of methane. Applied Catalysis, A: General, 2003,
243(2), 379–388.
21. Романова И.В., Фарбун И.А., Хайнаков С.А., Кириллов С.А., Зажигалов В.А. Исследование
каталитических свойств материалов на основе оксидов переходных металлов и церия. Доповіді НАН
України (Reports of Nat. Acad. Sci. Ukraine), 2008, 10, 154–159.
22. Zazhigalov V.A. Effect of mechanochemical treatment on the kinetic properties of V, Mo, Ti-containing oxide
systems. Theoretical and Experimental Chemistry, 2013, 49(3), 178–184.
23. Augouropoulos G., Manzoli M., Boccuzzi F., Tabakova T., Papavasiliou J., Ionnides T., Idakiev V. Catalytic
performance and characterization of Au/doped-ceria catalysts for the preferencial CO oxidation reaction. Journal
of Catalysis, 2008, 256(2), 237–247.
24. Qiao B., Zhang J., Liu L., Deng Y. Low prepared highly effective ferric hydroxide supported gold catalysts for
carbon monoxide selective oxidation in the presence of hydrogen. Applied Catalysis, A: General, 2008, 340(2),
220–228.
25. Imai H., Date M., Tsubota S. Preferencial oxidation of CO in H2-rich gas at low temperatures over Au
nanoparticles supported on metal oxides. Catalysis Letters, 2008, 124(1), 68–73.
26. Черный А.А., Мащенко С.В., Гончаров В.В., Зажигалов В.А. Низкотемпературная наномодификация
поверхности нержавеющей стали ионными пучками. Хімія, фізика та технологія поверхні, 2014, 5(2),
190–196.
27. Zazhigalov V.O., Honcharov V.V. The formation of nanoscale coating on the 12Cr18Ni10Ti steel during ion
implantation. Metallofizika Noveishie Tekhnologii, 2014, 36(6), 757–766.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 19
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
28. Зажигалов В.А., Гончаров В.В., Бачерикова И.В. Низкотемпературная имплантация – перспективный
метод синтеза новых катализаторов и функциональных материалов. Фундаментальные проблемы
создания новых веществ и материалов химического производства: монографія. – Київ:
Академпериодика, 2016, 279–288.
29. Honcharov V., Zazhigalov V., Sawlowicz Z., Socha R., Gurgul J. Structural, catalytic and thermal properties of
stainless steel with nanoscale surface layer. Springer Proceeding in Physics, 2017, 195, 355–364.
30. Cherny A.A., Maschenko S.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.A. Nanodimension layers on stainless stail
surface synthesized by ionic implantation and their simulation. Springer Proceeding in Physics, 2015, 157, 203–213.
31. Nikolaieva D.Yu., Honcharov V.V., Ivashin D.Yu., Zazhigalov V.O. Use of spectroscopy and computer
simulation to the study of surfaces modified by ionic implantation. Ukrainian Journal of Physics, 2021, 66(6),
511–517.
32. Zazhigalov V.A., Honcharov V.V., Bacherikova I.V., Socha R., Gurgul J. Formation of nanodimensional layer
of catalytically active metals on stainless steel surface by ionic implantation. Theoretical and Experimental
Chemistry, 2018, 54(2), 128–137.
33. Honcharov V., Skarha-Bandurov, Zazhigalov V., Vasilenko N. The use of ionic implantation for medical
materials modifying. Biomedical Journal Science and Technology Researches, 2018, 11(3), 1–3.
34. Honcharov V., Zazhigalov V. The use of ionic implantation in the synthesis nano palladium for biosensors.
International Journal of Biosensors and Bioelectronics, 2018, 4(3), 98–100.
35. Kryvoruchko S.O., Kryvoruchko A.O., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Properties of steel modified by
surface ion implantation with Mo, Ti and Al. Ukrainian Journal of Physics, 2022, 67(4), 292–298.
36. Katruha A.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Steel heaters with implanted titanium. International Journal of
Energy Clean Environmental, 2016, 17(2–4), 133–144.
37. Kapinus E.I., Viktorova T.I., Khalyavka T.A. Dependence of the rate of photocatalytic decomposition of
safranin on the catalyst concentration. Theoretical and Experimental Chemistry, 2009, 45(2), 114–117.
38. Kapinus E.I., Viktorova T.I. Kinetics of the photocatalytic degradation of methylene blue on titanium dioxide.
Theoretical and Experimental Chemistry, 2010, 46(3), 163–167.
39. Kapinus E.I. Fluorescence properties of nanosized sulphides. Russian Journal of Physical Chemistry, A, 2011,
85(4), 668–671.
40. Kapinus E.I., Kamyshan S.V. Autoinhibition of photocatalytic reduction of safranin and dichromate ions at
anatase. Theoretical and Experimental Chemistry, 2011, 47(5), 311–316.
41. Капинус Е. Фундаментальные концепции в химии: монографія. – Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT
acad. Publ., 2013. – 284 с.
42. Kapinus E.I. Energy, charge and electron transfer processes in chemistry: book. – Kyiv: Akademperiodika,
2016. – 134 с.
43. Kernazhitsky L., Shymanovska V., Gavrilko T., Naumov V., Kshnyakin V., Khalyavka T. A comparative study
of optical absorption and photocatalytic properties of nanocrystalline single-phase anatase and rutile TiO2 doped
with transition metal cations. Journal of Solid State Chemistry, 2013, 198, 511–519.
44. Khalyavka T.A., Tsyba N.N., Kamyshan S.V., Kapinus E.I. Synthesis and study of physicochemical, sorption,
and photocatalytic properties of barium titanate - modified titania powder. High Energy Chemistry, 2015, 49(4),
263–266.
45. Khalyavka T.A., Kamyshan S.V., Lysenko A.A., Trikhlev V.A. Photocatalytic degradation of safranin T and
rodamine on nanoparticles of rutile modified with C3N4. Theoretical and Experimental Chemistry, 2016, 52(4),
227–232.
46. Shapovalova M.V., Khalyavka T.A., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Permyakov V.V., Shcherbakov S.N. The
influence of sulfur dopants on optical, textural, structural and photocatalytic properties of titanium dioxide.
Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 2020, 18(3), 681–695.
20 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
47. Khalyavka T., Bondarenko M., Shcherban N., Petrik I., Melnik A. Effect of the C and S additives on structural,
optical and photocatalytic properties of TiO2. Applied Nanoscience, 2019, 9(5), 695–702.
48. Shapovalova M.V., Khalyavka T.A., Khyzhun O.Y., Shcherban N.D., Permyakov V.V., Scherbakov S.N. The
influence of titanum dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic
properties. Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2019, 10(4), 377–388.
49. Khalyavka T.A., Shymanovska V.V., Manuilov E.V., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Korzhak G.V.,
Permyakov V.V. The influence of La doping on structural, optical and photocatalytic properties of TiO2 in dyes
destruction and hydrogen evolution. Springer Proceeding in Physics, 2021, 246, 361–380.
50. Khalyavka T.A., Shapovalova M.V., Korzhak G.V., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Camyshan S.V.,
Permyakov V.V., Scherbakov S.N. Photocatalytic hydrogen evolution and Rifampicinum destruction in the
presence of TiO2, modified with carbon by different methods. Research in Chemistry of Intermediates, 2022,
48(1), 13–28.
51. Сидорчук В.В., Халамейда С.В., Skubiszewska-Zięba J., Давиденко Л.О., Зажигалов В.О. Модифікування
та каталітичні властивості пентаоксиду ніобію. Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8(2), 175–193.
52. Khalameida S., Samsonenko M., Skubiszewska-Zięba J., Zakutevskyy O. Dyes catalytic degradation using
modified tin (IV) oxide and hydroxide powders. Adsorption Science and Technology, 2017, 35, 853–865.
53. Kucio K., Sydorchuk V., Khalameida S., Charmas B. Mechanochemical and microwave treatment of
precipitated zirconium dioxide and study of its physical-chemical, thermal and photocatalytic properties. Journal
of Thermal Analysis and Calorimetry, 2022, 147, 253–262.
54. Kucio K., Sydorchuk V., Khalameida S., Charmas B. The effect of mechanochemical, microwave and
hydrothermal modification of precipitated TiO2 on its physical-chemical and photocatalytic properties. Journal
of Alloys and Compounds, 2021, 862, 158011.
55. Khalameida S., Samsonenko M., Khyzhun O., Sydorchuk V., Starchevskyy V., Charmas B., Skwarek E. Sono -
and mechanochemical doping of tin dioxide with silver and it sphysicochemical characteristics and
photocatalytic properties. Research on Chemical Intermediates, 2023, 49, 121–125.
56. Khalameida S., Samsonenko M., Sydorchuk V., Zakutevskyy O., Starchevskyy V., Lakhnik A.A. Improving the
photocatalytic properties of tin dioxide doped with titanium and copper in the degradation of rhodamine B and
safranin T. Reaction Kinetics and Mechanisms of Catalysis, 2022, 135, 1665–1685.
57. Sydorchuk V.V., Zazhigalov V.A., Khalameida S.V., Wieczorek-Ciurowa K. Mechanochemical synthesis of
BiTiO3 using different forms of TiO2. Inorganic Materials, 2010, 46(10), 1126–1130.
58. Khalameida S., Sydorchuk V., Skubiszewska-Zięba J., Leboda R., Zazhigalov V. Synthesis, thermoanalytical,
and spectroscopical studies of dispersed barium titanate. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2010,
101(2), 779–784.
59. Gorelov B.M., Kotenok E.V., Makhno S.V., Sidorchuk V.V., Khalameida S.V., Zazhigalov V.A. Structure and
optical and dielectric properties of barium titanate nanoparticles obtained by the mechanochemical method.
Technical Physics, 2011, 56(1), 83–91.
60. Khalameida S., Sydorchuk V., Zazhigalov V., Wieczorek-Ciurowa K., Skubiszewska-Zięba J., Charmas B. The
interaction between barium and titanium oxides under mechanochemical, hydrothermal and microwave
treatments and properties of prepared products. Advanced Science and Engineering Medical, 2017, 9(3), 235–246.
61. Zazhygalov V., Khalameida S., Sydorchuk V., Wiechorek-Ciurowa K., Rakoczy J. Sposob wytwarzania nano-
proszku tytanianu baru. Polish Patent N 225501. 2017. 05. 08 (ISPE NAN Ukrainy, Politechnika Krakowska PL).
62. Сидорчук В.В., Халамейда С.В., Skubiszewska-Zieba J., Leboda R., Зажигалов В.О., Давиденко Л.О. Фото-
та механокаталітична деградація сафраніну Т в присутності дисперсного ніобату літію. Хiмiя, Фiзика та
Технологія Поверхні, 2012, 3(3), 265–272.
63. Khalameida S., Sydorchuk V., Leboda R., Skubiszewska-Zięba J., Zazhigalov V. Preparation of nano-dispersed
lithium niobate by mechanochemical route. Journal of Thermal Analysis Calorimetry, 2014, 115(1), 579–586.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 21
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
64. Sanzhak O.V., Brazhnyk D.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.A., Azimov F.A. The physical-chemical
properties of Ti-containing stainless steel composites and its photoactivity. Chemistry, Physics and Technology
of Surface, 2019, 10(4), 410–418.
65. Санжак О.В., Бражник Д.В., Азімов Ф.А., Зажигалов В.О. Фотодеградація бензолу у водному розчині на
допованому нітрогеном ТіО2, нанесеному на силікагель. Каталіз та Нафтохімія, 2018, 27, 76–83.
66. Sanzhak O.V., Goncharov V.V., Brazhnyk D.V, AzimovF.A., Zazhigalov V.O. Preparation of new
photocatalytic materials using ion implantation method. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2019, 671(1),
156–163.
67. Honcharov V.V., Zazhigalov V.O, Sanzhak O.V., Azimov F.A., Brazhnyk D.V., Parlinska-Wojtan M.,
Drzymala E. Nanoscale photocatalytic layers with titania on stainless steel foil. Springer Proceeding of Physics,
2019, 222, 121–129.
68. Sanzhak O.V., Brazhnyk D.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Ti-implanted nanoscale layers for the
chloramphenicol photocatalytic decomposition. Springer Proceeding of Physics, 2021, 263, 103–116.
69. Обзор рынка малеинового ангидрида в России и в мире. ИХТЦ Химические технологии, 2019, http://ect-
center.com/blog/maleic-anhydride_2
70. Kourtakis K., Gai P.L. Novel microstructures and reactivity for n-butane oxidation: advances and challenges in
vapor phase alkane oxidation catalysis. Journal of Molecular Catalysis, A: Chemistry, 2004, 220, 93–102.
71. Ballarini N., Cavani F., Cortelli C., Ligi S., Pierelli F., Trifiro F., Fumagali C., Mazzoni G., Monti F. VPO
catalyst for n-butane oxidation to maleic anhydride: A goal achieved, or a still open challenge? Topics in
Catalysis, 2006, 38(1–3), 147–156.
72. Schulz C., Roy S.C., Wittich K., Naumann d’Alnoncourt R., Linke S., Strempel V.E., Frank B., Glaum R.,
Rosowski F. αII-(V1-xWx)OPO4 catalysts for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride. Catalysis
Today, 2019, 333, 113–119.
73. Védrine J.C. Revisiting active sites in heterogeneous catalysts: Their structure and their dynamic behavior.
Applied Catalysis, A: General, 2014, 474, 40–50.
74. Lesser D., Mestl G., Turek T. Transient behavior of vanadyl pyrophosphate catalysts during the partial oxidation
of n-butane in industrial-sized, fixed bed reactors. Applied Catalysis, A: General, 2016, 510, 1–10.
75. Faizan M., Zhang R., Liu R. Vanadium phosphorus oxide catalyst: Progress, development and application.
Journal Industrial Engineering Chemistry, 2022, 110, 27–67.
76. Ballarini N., Cavani F., Cortelli C., Gasparini F., Mignani A., Pierelli F., Trifiro F., Fumagali C., Mazzoni G.
The contribution of homogeneous and non-oxidative side reactions in the performance of vanadyl pyrophosphate
catalyst for the oxidation of n-butane to maleic anhydride under hydrocarbon-rich conditions. Catalysis Today,
2005, 99, 115–122.
77. Kamiya Y., Nishikawa E., Okuhara T., Hattori T. Catalytic property of vanadyl pyrophosphates for selective
oxidation of n-butane at high n-butane concentrations. Applied Catalysis, A: General, 2001, 206, 103–112.
78. Patience G.S., Bockrath R.E. Butane oxidation process development in a circulating fluidized bed. Applied
Catalysis, A: General, 2010, 376(1–2), 4–12.
79. Bertola A., Cassarino S. High productivity process to produce maleic anhydride from n-butane. US Pat 6040460,
Pantochim S.A. - 21.03.2000.
80. Діюк О.А., Зажигалов В.О. Спосіб одержання нанесеного ванадій-фосфорного оксидного (VPO)
каталізатора окиснення н-бутану в малеїновий ангідрид. Пат. 121051 Україна, Патент на корисну
модель (власник Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України). опубл. 27.11.2017р., бюл. № 22.
81. Діюк О.А., Зажигалов В.О. Спосіб одержання оксидного ванадій-фосфорного (VPO) каталізатора окиснення
н-бутану підвищеної концентрації в малеїновий ангідрид. Пат. 122421 Україна, Патент на корисну модель
(власник Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України). опубл. 10.01.2018., бюл. № 01.
82. Gleaves J.T., Ebner J.R., Kuechler T.C. Themporal analysis of products (TAP) – A unique catalyst evaluation
system with submillisecond time resolution. Catalysis. Review: Science Engineering, 1988, 30(1), 49–116.
22 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
83. Zazhigalov V.O., Grinenko S.B., Bacherikova I.V., Diuyk O.A. Nanodispersed VOX/SiO2 catalysts of partial
oxidation of paraffin hydrocarbons. Theoretical and Experimental Chemistry, 2022, 58(4), 261–268.
84. Ziolkowski J., Bordes E., Courtine P. Dynamic description of the oxidation of n-butane various faces of
(VO)2P2O7 in terms of crystallochemical model of active sites. Journal of Molecular. Catalysis, 1993, 84(3),
307–326.
85. Zazhigalov V.A. The role of geometric factor in the selective oxidation of lower paraffins at VPO catalysts.
Theoretical and Experimental Chemistry, 1999, 35(5), 247–257.
86. Ziolkowski J., Bordes E., Courtine P. Oxidation of butane and butene on (100) face of (VO)2P2O7: A dynamic
view in terms of crystallochemical model of active sites. Journal of Catalysis, 1990, 122(1), 126–150.
87. Centi G., Lopez Nieto J., Pinelli D., Trifiro F. Synthesis of phthalic and maleic anhydrides from n-pentane.
1.Kinetic analysis of the reaction network. Industrial Engineering and Chemical Researches, 1989, 28(4), 400–406.
88. Centi G., Pinelli D., Trifiro F., Lopez Nieto J. Synthesis of phthalic and maleic anhydrides from n-pentane:
reactivity of possible intermediates and co-feeding experiments. Studied Surface Science and Catalysis, 1990,
55, 635–642.
89. Zazhigalov V.A., Mikhailyuk V.D., Stoch J., Bacherikova I.V., Golovatyi V.G., Shabel’nikov V.P. Effect of
chemical modification of VPO catalysts on their acid-base and catalytic properties in the oxidation of n-pentane.
Theoretical and Experimental Chemistry, 1996, 32(3), 164–166.
90. Zazhigalov V.A., Haber J., Stoch J., Cheburakova E.V. The mechanism of n-pentane partial oxidation on VPO
and VPBiO catalysts. Catalysis Communication, 2001, 2(11-12), 375–378.
91. Zazhigalov V.A., Cheburakova E.V., Bacherikova I.V., Stoch J., Haber J. The n-pentane partial oxidation and
catalysts for its realization. DGMK Conference, 2004, 3, 265–272.
92. Zazhigalov V.A., Cheburakova E.V., Gansior M., Stoch J. Mechanism of phthalic anhydride formation in the
oxidation of n-pentane on a vanadium-phosphorus oxide catalyst. Kinetics and Catalysis, 2006, 47(4), 803–811.
93. Cheburakova E.V., Zazhigalov V.A. Reaction mechanism-based design of efficient VPO catalysts for n-C5H12
oxidation into phthalic, maleic and citraconic anhydrides. Kinetics and Catalysis, 2008, 49(4), 577–586.
94. Haber J., Stoch J., Zazhigalov V.A., Bacherikova I.V., Cheburakova E.V. Selective oxidation of light alkanes on
transition metal promoted vanadyl pyrophosphate (VPO) catalysts. Polish Journal of Chemistry, 2008, 82(10),
1839–1852.
95. Zazhigalov V.A., Kiziun E.V. Formation of phthalic anhydride by Diels-Alder reaction during n-pentane
oxidation on VPO catalysts and control the process selectivity. Theoretical and Experimental Chemistry, 2017,
53(3), 194–198.
96. Kізюн О.В., Зажигалов В.О. Спосіб одержання ванадій-фосфорного каталізатора (VPO) окиснення н-
пентану у фталевий ангідрид. Пат. 120930 Україна, Патент на корисну модель; (власник Інститут
сорбції та проблем ендоекології НАН України). опубл. 27.11.2017, Бюл. № 22.
97. Кізюн О.В., Зажигалов В.О. Спосіб одержання фталевого ангідриду окисненням н-пентану. Пат. 121108
Україна, Патент на корисну модель (власник Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України).
опубл. 27.11.2017, Бюл. № 22.
98. Gasior M., Gressel І., Zazhigalov V.A., Grzybowska B. Effect of additives to VPO system on its catalytic
properties in oxidative dehydrogenation of propane and ethane. Polish Journal of Chemistry, 2003, 77(6), 909–915.
99. Ono T., Tanaka Y., Takeuchi T., Yamamoto K. Characterization of K-mixed V2O5 catalyst and oxidative
dehydrogenation of propane on it. Journal of Molecular Catalysis, 2000, 159(2), 293–300.
100. Pena M.L., Dejoz A., Fornes V., Rey F., Vazquez M.I., Lopez Nieto J.M. V-containing MCM-41 and MCM-48
catalysts for the selective oxidation of propane in gas phase. Applied Catalysis, A: General, 2001, 209(1–2),
155–164.
101. Solsona B., Zazhigalov V.A., Lopez Nieto J.M., Bacherikova I.V., Diyuk E.A. Oxidative dehydrogenation of
ethane on promoted VPO catalysts. Applied Catalysis A: General, 2003, 249(1), 81–92.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 23
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
102. Діюк О.А., Зажигалов В.О., Бачерикова І.В., Лопес Ніето Ж.М. Модифікування структури і поверхні
VPO-вмісного каталізатора реакції окислювального дегідрування етану. Хімія, фізика та технологія
поверхні. – Київ: КМ Академія, 2004, 10, 114–117.
103. Діюк О.А., Зажигалов В.О. Спосіб одержання оксидного ванадій-фосфорного каталізатора (VPO)
окислювального дегідрування етану в етилен. Пат. 121744 Україна, Патент на корисну модель (власник
Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України). опубл. 11.12.2017, Бюл. № 23.
104. Grinenko S.B., Zazhigalov V.A., Zaitsev Yu.P., Stoch J. Hydrothermal synthesis VSiO catalysts selective in
partial hydrocarbon oxidation. 4th World Congress of Oxidation Catalysis. Berlin: Dechema e.V. 2001, 1, 73–76.
105. Berndt H., Martin A., Bruckner A., Schreier E., Muller D., Kosslick H., Wolf G.-U., Lucke B. Structure and
catalytic properties of VOX/MCM materials for the partial oxidation of methane to formaldehyde. Journal of
Catalysis, 2000, 191(2), 384–392.
106. Nikolov V., Klissurski D., Anastasov A. Phthalic anhydride from o-xylene catalysis: Science and engineering.
Catalalysis Review – Science and Engineering, 1991, 33(3–4), 319–374.
107. Grzybowska-Swierkosz B. Vanadia-titania catalysts for oxidationof o-xylene and other hydrocarbons. Applied
Catalysis, A: General, 1997, 157(1–2), 263–310.
108. Zazhigalov V.A., Haber J., Stoch J., Kharlamov A.I, Marino A., Depero L., Bacherikova I.V. Mechanochemical
preparation of V-Ti-O catalysts for o-xylene low temperature oxidation. Studied Surface Science and Catalysis,
2000, 130, 1805–1810.
109. Panov G.I., Uriarte A.K., Rodkin M.A., Sobolev V.I. Generation of active oxygen species on solid surfaces.
Opportunity for novel oxidation technologies over zeolites. Catalysis Today, 1998, 41(4), 365–385.
110. Zazhigalov V.A., Khalameida S.V., Zaitsev Yu.P., Bacherikova I.V. Direct benzene oxidation to phenol by
molecular oxygen of modificated MoO3. 4th World Congress on Oxidation Catalysis. Berlin: Dechema e.V.
2001, 1, 291–297.
111. https://www.statista.com/statistics/1245235/acetaldehyde-market-volume-worldwide/
112. https://ihsmarkit.com/products/acetaldehyde-chemical-economics-handbook.html
113. Сачук О.В., Зажигалов В.О. Механохімічний спосіб одержання нанорозмірних стержнів β-ZnMoO4.
Пат. 116067 Україна. Патент на корисну модель (власник Інститут сорбції та проблем ендоекології
НАН України). опубл. 10.05.2017, Бюл. № 9.
114. Сачук О.В., Зажигалов В.О. Старчевський В.Л. Сонохімічний спосіб одержання нанорозмірної фази α-
ZnMoO4. Пат. 117264 Україна. Патент на корисну модель (власник Інститут сорбції та проблем
ендоекології НАН України). опубл. 26.06.2017, Бюл. № 12.
115. Zazhigalov V.A., Wieczorek-Ciurowa K, Sachuk O.V., Diyuk O.A., Bacherikova I.V. Mechanochemical
synthesis of nanodispersed molybdenum oxide catalysts. Theoretical and Experimental Chemistry, 2018, 54(4),
225–234.
116. Zazhigalov V.O., Sachuk O.V., Diyuk O.A., Kopachevska N.S., Starchevskyy V.L., Kurmach M.M. The effect
of ultrasonic treatment on the physical-chemical properties of ZnO/MoO3 system. Springer Proceeding in
Physics, 2018, 221, 153–166.
117. Segawa A., Nakashima A., Nojima R., Yoshida N., Okamoto M. Acetaldehyde production from ethanol by eco-
friendly non-chromium catalysts consisting of copper and calcium silicate. Industrial Engineering and Chemical
Researches, 2018, 57(35), 11852–11867.
118. Gebers J.C., Kasim A.F.B.A., Fulham G.J., Kwong K.Y., Marek E.J. Production of acetaldehyde via oxidative
dehydrogenation of ethanol in a chemical looping setup. ACS Engineering Au, 2023, 3(3), 184–194.
References
1. Stavitskaya S.S., Strelko V.V. Kataliticheskie svoistva uglerodnykh enterosorbentov. Тeoretical and
Experimantal Chemistry, 1995, 31(2), 76–80. [in Russian].
24 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
2. Serguchev Yu.A., Stetsuyk G.A., Strelko V.V., Tomilenko E.I. Kataliticheskie svoistva aktivnych uglej v
reaktsiyakh zhidkofaznogo khloririvaniya toluola. Тeoretical and Experimantal Chemistry, 1996, 32(6), 358–361.
[in Russian].
3. Stavitskaya S.S., Tarkovskaya I.A., Petrenko T.P. Osnovnye factory opredelyayustchie kataliticheskie scoistva
aktivnych uglej. Тeoretical and Experimantal Chemistry, 1996, 32(6), 336–344. [in Russian].
4. Stavitskaya S.S. Kislotnyj kataliz okislennymi uglyami razlichnogo proiskhozhdeniya. Ukrainskyy khimichnyi
Zhurnal, 1997, 63(7), 27–36. [in Russian].
5. Mikhalovsky S.V., Zaitsev Y.P. Catalytic properties of activated carbons. 1. Gas-phase oxidation of hydrogen
sulphide. Carbon, 1997, 35(9), 1367–1374.
6. Vlasenko V.M. Ekologicheskij kataliz. – Kiev: Naukova dumka, 2010. – 237 p.
7. Brazhnyk D.V., Zaitsev Yu.P., Bacherikova I.V., Zazhigalov V.A., Stoch J., Kowal A. Oxidation of H2S on acti-
vated carbon KAU and influence of the surface state. Applied Catalysis B: Environmental, 2007, 70(1–4), 557–566.
8. Nhut J.M., Nguen P., Pham-Huu C., Kellere N., Ledoux M.J. Carbon nanotubes as nanosized reactor for the
selective oxidation of H2S into elemental sulfur. Catalysis Today, 2004, 91/92, 91–97.
9. Bagreev A., Bandosz T.J. A role of sodium hydroxide in the process of hydrogen sulfide adsorption/oxidation on
caustic impregneted activated carbon. Industrial Engeneering Chemical Researches, 2002, 41(4), 672–679.
10. Brazhnyk D.V., Bacherikova I.V., Zazhigalov V.A., Kowal A. Modification of activated carbon KAU surface
properties. Chemistry Physics and Technology of Surface, 2011, 2(1), 41–52.
11. Gerasimyuk I.P., Zazzhigalov V.A., Lapko V.F., Lysenko F.O., Tarasenko Yu.O. Naneseni na aktyvne vugillya
Pd- I Pd, Au – katalizatory v reaktsiyakh okisnennya vodnyu ta mono oksydu vygletsyu. Khimiya, Fizika ta
Tekhnologiya Poverkhni: monograph. – Kyiv: KМ «Akademiya», 2004, 10, 151–155. [in Ukrainian].
12. Zazhigalov V.A., Lapko V.F., Bacherikova I.V., Zaitsev Yu.P., Gerasimyuk I.P. Kataliticheskaya aktivnost’
nanesennykh na aktivnye ugli Pd- I Pd-Au katalizatorov v reaktsii okisleniya monooksida ugleroda. Ukrinskyy
Khimicnyy Zhurnal, 2011, 77(3–4), 92–98. [in Russian].
13. Zaitsev Yu.P., Brazhnyk D.V., Zazhigalov V.A. Vliyanie metoda prigotovleniya yf razmer chastits I
kataliticheskie svoistva Co/C katalizatora v reaktsii okisleniya CO. Nanosistemy, nanomaterialy,
nanotekhnologii, 2004, 2(4), 1307–1312. [in Russian].
14. Grigoryan R.R., Vartikyan L.A., Garibyan T.A., Zazhigalov V.A. Ispol’zovanie prirodnykh ceolitov dkya
sozdaniya katalizatorov neitralizacii gazovykh vybrosov. 1. Glubokoe okislenie metanola. Energotekhnologii i
resursosberezhenie, 2008, 5, 24–30. [in Russian].
15. Brazhnyk D.V., Zazhigalov V.A., Grigoryan R.R., Vartikyan L.A., Garibyan T.A. Ispol’zovanie prirodnykh
ceolitov dkya sozdaniya katalizatorov neitralizacii gazovykh vybrosov. 2. Okislenie CO. Energotekhnologii I
resursosberezhenie, 2009, 1, 27–32. [in Russian].
16. Brazhnyk D.V., Zazhigalov V.A., Grigoryan R.R., Vartikyan L.A., Garibyan T.A. Ispol’zovanie prirodnykh
ceolitov dkya sozdaniya katalizatorov neitralizacii gazovykh vybrosov. 3. Okislenie metana. Energotekhnologii I
resursosberezhenie, 2009, 2, 34–38. [in Russian].
17. Hutchings G.J., Scurrell M.S. Designing oxidation catalysts. Are we getting better? CATTECH, 2003, 7(3), 90–103.
18. Wang C.B., Tang C.WQ., Tsai H.C., Chien S.H. Characterization and catalytic oxidation of carbon monoxide
over supported cobalt catalysts. Catalysis Letters, 2006, 107(3–4), 223–230.
19. Yoshida H., Nakajima T., Yazawa Y., Hattori T. Support effect on methane combustion over palladium
catalysts. Applied Catalysis, B: Environmental, 2007, 71(1), 70–79.
20. Shi C.K., Yang L.F., Wang Z.C., He X.E., Cai J.X., Li G., Wang X.S. Promotion effects of ZrO2 on the
Pd/HZSM-5 catalyst for low-temperature catalytic combustion of methane. Applied Catalysis, A: General, 2003,
243(2), 379–388.
21. Romanova I.V., Farbun I.A., Khainakov S.A., Kirillov S.A., Zazhigalov V.A. Issledovanie kataliticheskikh
svoistv materialov na osnove oksidov perekhodnykh metallov i ceriya. Dopovidi NAN Ukrainy (Reports of Nat.
Acad. Sci. Ukraine), 2008, 10, 154–159. [in Russian].
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 25
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
22. Zazhigalov V.A. Effect of mechanochemical treatment on the kinetic properties of V, Mo, Ti-containing oxide
systems. Theoretical and Experimental Chemistry, 2013, 49(3), 178–184.
23. Augouropoulos G., Manzoli M., Boccuzzi F., Tabakova T., Papavasiliou J., Ionnides T., Idakiev V. Catalytic
performance and characterization of Au/doped-ceria catalysts for the preferencial CO oxidation reaction. Journal
of Catalysis, 2008, 256(2), 237–247.
24. Qiao B., Zhang J., Liu L., Deng Y. Low prepared highly effective ferric hydroxide supported gold catalysts for
carbon monoxide selective oxidation in the presence of hydrogen. Applied Catalysis, A: General, 2008, 340(2),
220–228.
25. Imai H., Date M., Tsubota S. Preferencial oxidation of CO in H2-rich gas at low temperatures over Au
nanoparticles supported on metal oxides. Catalysis Letters, 2008, 124(1), 68–73.
26. Chernyi A.A., Mastchenko S.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.A. Nizkotemperaturnaya nanomodifikaciya
poverkhnosti nerzhaveyustchei stali ionnymi puchkami. Khimiya, Fizyka ta Tekhnologiya Poverkhni, 2014, 5(2),
190–196. [in Russian].
27. Zazhigalov V.O., Honcharov V.V. The formation of nanoscale coating on the 12Cr18Ni10Ti steel during ion
implantation. Metallofizika Noveishie Tekhnologii, 2014, 36(6), 757–766.
28. Zazhigalov V.A., Honcharov V.V., Bacherikova I.V. Nizkotemperaturnaya implantaciya – perspektivnyi metod
sinteza novykh katalizatorov i funkcional’nykh materialov. Fundamental’nye problemy sozdaniya novykh
vestchestv i materialov khimicheskogo proizvodstva. – Kyiv: Akademperiodika, 2016, 279–288.
29. Honcharov V., Zazhigalov V., Sawlowicz Z., Socha R., Gurgul J. Structural, catalytic and thermal properties of
stainless steel with nanoscale surface layer. Springer Proceeding in Physics, 2017, 195, 355–364.
30. Cherny A.A., Maschenko S.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.A. Nanodimension layers on stainless stail
surface synthesized by ionic implantation and their simulation. Springer Proceeding in Physics, 2015, 157, 203–213.
31. Nikolaieva D.Yu., Honcharov V.V., Ivashin D.Yu., Zazhigalov V.O. Use of spectroscopy and computer
simulation to the study of surfaces modified by ionic implantation. Ukrainian Journal of Physics, 2021, 66(6),
511–517.
32. Zazhigalov V.A., Honcharov V.V., Bacherikova I.V., Socha R., Gurgul J. Formation of nanodimensional layer
of catalytically active metals on stainless steel surface by ionic implantation. Theoretical and Experimental
Chemistry, 2018, 54(2), 128–137.
33. Honcharov V., Skarha-Bandurov, Zazhigalov V., Vasilenko N. The use of ionic implantation for medical
materials modifying. Biomedical Journal Science and Technology Researches, 2018, 11(3), 1–3.
34. Honcharov V., Zazhigalov V. The use of ionic implantation in the synthesis nano palladium for biosensors.
International Journal of Biosensors and Bioelectronics, 2018, 4(3), 98–100.
35. Kryvoruchko S.O., Kryvoruchko A.O., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Properties of steel modified by
surface ion implantation with Mo, Ti and Al. Ukrainian Journal of Physics, 2022, 67(4), 292–298.
36. Katruha A.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Steel heaters with implanted titanium. International Journal of
Energy Clean Environmental, 2016, 17(2–4), 133–144.
37. Kapinus E.I., Viktorova T.I., Khalyavka T.A. Dependence of the rate of photocatalytic decomposition of
safranin on the catalyst concentration. Theoretical and Experimental Chemistry, 2009, 45(2), 114–117.
38. Kapinus E.I., Viktorova T.I. Kinetics of the photocatalytic degradation of methylene blue on titanium dioxide.
Theoretical and Experimental Chemistry, 2010, 46(3), 163–167.
39. Kapinus E.I. Fluorescence properties of nanosized sulphides. Russian Journal of Physical Chemistry, A, 2011,
85(4), 668–671.
40. Kapinus E.I., Kamyshan S.V. Autoinhibition of photocatalytic reduction of safranin and dichromate ions at
anatase. Theoretical and Experimental Chemistry, 2011, 47(5), 311–316.
41. Kapinus E.I. Fundamental’nye koncepcii v khimii: monograph. – Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT
acad. Publ., 2013. – 284 p.
26 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
42. Kapinus E.I. Energy, charge and electron transfer processes in chemistry: book. – Kyiv: Akademperiodika,
2016. – 134 p.
43. Kernazhitsky L., Shymanovska V., Gavrilko T., Naumov V., Kshnyakin V., Khalyavka T. A comparative study
of optical absorption and photocatalytic properties of nanocrystalline single-phase anatase and rutile TiO2 doped
with transition metal cations. Journal of Solid State Chemistry, 2013, 198, 511–519.
44. Khalyavka T.A., Tsyba N.N., Kamyshan S.V., Kapinus E.I. Synthesis and study of physicochemical, sorption,
and photocatalytic properties of barium titanate - modified titania powder. High Energy Chemistry, 2015, 49(4),
263–266.
45. Khalyavka T.A., Kamyshan S.V., Lysenko A.A., Trikhlev V.A. Photocatalytic degradation of safranin T and
rodamine on nanoparticles of rutile modified with C3N4. Theoretical and Experimental Chemistry, 2016, 52(4),
227–232.
46. Shapovalova M.V., Khalyavka T.A., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Permyakov V.V., Shcherbakov S.N. The
influence of sulfur dopants on optical, textural, structural and photocatalytic properties of titanium dioxide.
Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 2020, 18(3), 681–695.
47. Khalyavka T., Bondarenko M., Shcherban N., Petrik I., Melnik A. Effect of the C and S additives on structural,
optical and photocatalytic properties of TiO2. Applied Nanoscience, 2019, 9(5), 695–702.
48. Shapovalova M.V., Khalyavka T.A., Khyzhun O.Y., Shcherban N.D., Permyakov V.V., Scherbakov S.N.. The
influence of titanum dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic
properties. Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2019, 10(4), 377–388.
49. Khalyavka T.A., Shymanovska V.V., Manuilov E.V., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Korzhak G.V.,
Permyakov V.V. The influence of La doping on structural, optical and photocatalytic properties of TiO2 in dyes
destruction and hydrogen evolution. Springer Proceeding in Physics, 2021, 246, 361–380.
50. Khalyavka T.A., Shapovalova M.V., Korzhak G.V., Shcherban N.D., Khyzhun O.Y., Camyshan S.V.,
Permyakov V.V., Scherbakov S.N. Photocatalytic hydrogen evolution and Rifampicinum destruction in the
presence of TiO2, modified with carbon by different methods. Research in Chemistry of Intermediates, 2022,
48(1), 13–28.
51. Sydorchuk V.V., Khalameida S.V., Skubiszewska-Zięba J., Davidenko L.O., Zazhigalov V.O. Modyfikuvannya
ta katalitychni vlastyvosti pentaoksydu niobiyu. Khimia, Fizyka ta Tekhnologiya Poverkhni, 2017, 8(2), 175–193.
[in Ukrainian].
52. Khalameida S., Samsonenko M., Skubiszewska-Zięba J., Zakutevskyy O. Dyes catalytic degradation using
modified tin (IV) oxide and hydroxide powders. Adsorption Science and Technology, 2017, 35, 853–865.
53. Kucio K., Sydorchuk V., Khalameida S., Charmas B. Mechanochemical and microwave treatment of
precipitated zirconium dioxide and study of its physical-chemical, thermal and photocatalytic properties. Journal
of Thermal Analysis and Calorimetry, 2022, 147, 253–262.
54. Kucio K., Sydorchuk V., Khalameida S., Charmas B. The effect of mechanochemical, microwave and
hydrothermal modification of precipitated TiO2 on its physical-chemical and photocatalytic properties. Journal
of Alloys and Compounds, 2021, 862, 158011.
55. Khalameida S., Samsonenko M., Khyzhun O., Sydorchuk V., Starchevskyy V., Charmas B., Skwarek E. Sono –
and mechanochemical doping of tin dioxide with silver and it sphysicochemical characteristics and
photocatalytic properties. Research on Chemical Intermediates, 2023, 49, 121–125.
56. Khalameida S., Samsonenko M., Sydorchuk V., Zakutevskyy O., Starchevskyy V., Lakhnik A.A. Improving the
photocatalytic properties of tin dioxide doped with titanium and copper in the degradation of rhodamine B and
safranin T. Reaction Kinetics and Mechanisms of Catalysis, 2022, 135, 1665–1685.
57. Sydorchuk V.V., Zazhigalov V.A., Khalameida S.V., Wieczorek-Ciurowa K. Mechanochemical synthesis of
BiTiO3 using different forms of TiO2. Inorganic Materials, 2010, 46(10), 1126–1130.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 27
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
58. Khalameida S., Sydorchuk V., Skubiszewska-Zięba J., Leboda R., Zazhigalov V. Synthesis, thermoanalytical,
and spectroscopical studies of dispersed barium titanate. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2010,
101(2), 779–784.
59. Gorelov B.M., Kotenok E.V., Makhno S.V., Sidorchuk V.V., Khalameida S.V., Zazhigalov V.A. Structure and
optical and dielectric properties of barium titanate nanoparticles obtained by the mechanochemical method.
Technical Physics, 2011, 56(1), 83–91.
60. Khalameida S., Sydorchuk V., Zazhigalov V., Wieczorek-Ciurowa K., Skubiszewska-Zięba J., Charmas B. The
interaction between barium and titanium oxides under mechanochemical, hydrothermal and microwave
treatments and properties of prepared products. Advanced Science and Engineering Medical, 2017, 9(3), 235–246.
61. Zazhygalov V., Khalameida S., Sydorchuk V., Wiechorek-Ciurowa K., Rakoczy J. Sposob wytwarzania
nanoproszku tytanianu baru. Polish Patent N 225501. 2017. 05. 08 (ISPE NAN Ukrainy, Politechnika
Krakowska PL).
62. Sydorchuk V.V., Khalameida S.V., Skubiszewska-Zieba J., Leboda R., Zaqzhigalov V.O., Davidenko L.O.
Foto- ta mekhanokatalitychna degradaciya safraninu T v prysutnosti dyspersnogo niobatu litiyu. Khimia, Fizyka
ta Tekhnologiya Poverkhni, 2012, 3(3), 265–272. [in Ukrainian].
63. Khalameida S., Sydorchuk V., Leboda R., Skubiszewska-Zięba J., Zazhigalov V. Preparation of nano-dispersed
lithium niobate by mechanochemical route. Journal of Thermal Analysis Calorimetry, 2014, 115(1), 579–586.
64. Sanzhak O.V., Brazhnyk D.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.A., Azimov F.A. The physical-chemical
properties of Ti-containing stainless steel composites and its photoactivity. Chemistry, Physics and Technology
of Surface, 2019, 10(4), 410–418.
65. Sanzhak O.V., Brazhnyk D.V., Azimov F.A., Zazhigalov V.A. Fotodegradaciya benzolu u vodnomu rozchyni na
dopovanomu nitrogenom ТіО2, nanesenomu na silikagel’. Kataliz I Naftokhimia, 2018, 27, 76–83. [in Ukrainian].
66. Sanzhak O.V., Goncharov V.V., Brazhnyk D.V, Azimov F.A., Zazhigalov V.O. Preparation of new
photocatalytic materials using ion implantation method. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2019, 671(1),
156–163.
67. Honcharov V.V., Zazhigalov V.O, Sanzhak O.V., Azimov F.A., Brazhnyk D.V., Parlinska-Wojtan M.,
Drzymala E. Nanoscale photocatalytic layers with titania on stainless steel foil. Springer Proceeding of Physics,
2019, 222, 121–129.
68. Sanzhak O.V., Brazhnyk D.V., Honcharov V.V., Zazhigalov V.O. Ti-implanted nanoscale layers for the
chloramphenicol photocatalytic decomposition. Springer Proceeding of Physics, 2021, 263, 103–116.
69. Obzor rynka maleinovogo anhidrida v rosii i v mire. IKhTC Khimicheskie tekhnologii. 2019. http://ect-
center.com/blog/maleic-anhydride_2
70. Kourtakis K., Gai P.L. Novel microstructures and reactivity for n-butane oxidation: advances and challenges in
vapor phase alkane oxidation catalysis. Journal of Molecular Catalysis, A: Chemistry, 2004, 220, 93–102.
71. Ballarini N., Cavani F., Cortelli C., Ligi S., Pierelli F., Trifiro F., Fumagali C., Mazzoni G., Monti F. VPO
catalyst for n-butane oxidation to maleic anhydride: A goal achieved, or a still open challenge? Topics in
Catalysis, 2006, 38(1–3), 147–156.
72. Schulz C., Roy S.C., Wittich K., Naumann d’Alnoncourt R., Linke S., Strempel V.E., Frank B., Glaum R.,
Rosowski F. αII-(V1-xWx)OPO4 catalysts for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride. Catalysis
Today, 2019, 333, 113–119.
73. Védrine J.C. Revisiting active sites in heterogeneous catalysts: Their structure and their dynamic behavior.
Applied Catalysis, A: General, 2014, 474, 40–50.
74. Lesser D., Mestl G., Turek T. Transient behavior of vanadyl pyrophosphate catalysts during the partial oxidation
of n-butane in industrial-sized, fixed bed reactors. Applied Catalysis, A: General, 2016, 510, 1–10.
75. Faizan M., Zhang R., Liu R. Vanadium phosphorus oxide catalyst: Progress, development and application.
Journal Industrial Engineering Chemistry, 2022, 110, 27–67.
28 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
76. Ballarini N., Cavani F., Cortelli C., Gasparini F., Mignani A., Pierelli F., Trifiro F., Fumagali C., Mazzoni G.
The contribution of homogeneous and non-oxidative side reactions in the performance of vanadyl pyrophosphate
catalyst for the oxidation of n-butane to maleic anhydride under hydrocarbon-rich conditions. Catalysis Today,
2005, 99, 115–122.
77. Kamiya Y., Nishikawa E., Okuhara T., Hattori T. Catalytic property of vanadyl pyrophosphates for selective
oxidation of n-butane at high n-butane concentrations. Applied Catalysis, A: General, 2001, 206, 103–112.
78. Patience G.S., Bockrath R.E. Butane oxidation process development in a circulating fluidized bed. Applied
Catalysis, A: General, 2010, 376(1–2), 4–12.
79. Bertola A., Cassarino S. High productivity process to produce maleic anhydride from n-butane. US Pat 6040460,
Pantochim S.A. - 21.03.2000.
80. Diyuk O.A., Zazhigalov V.O. Sposib oderzhannya nanesenogo vanadii-fosfornogo oksidnogo (VPO)
katalizatora okisleniya n-butana v maleinovyi anhydride. Pat. 121051 Ukraina, Patent na kotysnu model’.
Vlasnyk Instytut sorbcii to problem endoekologii NAN Ukrainy. Opubl. 27.11.2017, bul. N 22. [in Ukrainian].
81. Diyuk O.A., Zazhigalov V.O. Sposib oderzhannya oksidnogo vanadii-fosfornogo (VPO) katalizatora okisneniya
n-butanu pidvystchenoi koncentracii v maleinovyi anhydride. Pat. 122421 Ukraina, Patent na kotysnu model’.
Vlasnyk Instytut sorbcii to problem endoekologii NAN Ukrainy. Opubl. 10.01.2018, bul. N 01. [in Ukrainian].
82. Gleaves J.T., Ebner J.R., Kuechler T.C. Themporal analysis of products (TAP) – A unique catalyst evaluation
system with submillisecond time resolution. Catalysis. Review: Science Engineering, 1988, 30(1), 49–116.
83. Zazhigalov V.O., Grinenko S.B., Bacherikova I.V., Diuyk O.A. Nanodispersed VOX/SiO2 catalysts of partial
oxidation of paraffin hydrocarbons. Theoretical and Experimental Chemistry, 2022, 58(4), 261–268.
84. Ziolkowski J., Bordes E., Courtine P. Dynamic description of the oxidation of n-butane various faces of
(VO)2P2O7 in terms of crystallochemical model of active sites. Journal of Molecular. Catalysis., 1993, 84(3),
307–326.
85. Zazhigalov V.A. The role of geometric factor in the selective oxidation of lower paraffins at VPO catalysts.
Theoretical and Experimental Chemistry, 1999, 35(5), 247–257.
86. Ziolkowski J., Bordes E., Courtine P. Oxidation of butane and butene on (100) face of (VO)2P2O7: A dynamic
view in terms of crystallochemical model of active sites. Journal of Catalysis, 1990, 122(1), 126–150.
87. Centi G., Lopez Nieto J., Pinelli D., Trifiro F. Synthesis of phthalic and maleic anhydrides from n-pentane.
1.Kinetic analysis of the reaction network. Industrial Engineering and Chemical Researches, 1989, 28(4), 400–406.
88. Centi G., Pinelli D., Trifiro F., Lopez Nieto J. Synthesis of phthalic and maleic anhydrides from n-pentane:
reactivity of possible intermediates and co-feeding experiments. Studied Surface Science and Catalysis, 1990,
55, 635–642.
89. Zazhigalov V.A., Mikhailyuk V.D., Stoch J., Bacherikova I.V., Golovatyi V.G., Shabel’nikov V.P. Effect of
chemical modification of VPO catalysts on their acid-base and catalytic properties in the oxidation of n-
pentane. Theoretical and Experimental Chemistry, 1996, 32(3), 164–166.
90. Zazhigalov V.A., Haber J., Stoch J., Cheburakova E.V. The mechanism of n-pentane partial oxidation on VPO
and VPBiO catalysts. Catalysis Communication, 2001, 2(11–12), 375–378.
91. Zazhigalov V.A., Cheburakova E.V., Bacherikova I.V., Stoch J., Haber J. The n-pentane partial oxidation and
catalysts for its realization. DGMK Conference, 2004, 3, 265–272.
92. Zazhigalov V.A., Cheburakova E.V., Gansior M., Stoch J. Mechanism of phthalic anhydride formation in the
oxidation of n-pentane on a vanadium-phosphorus oxide catalyst. Kinetics and Catalysis, 2006, 47(4), 803–811.
93. Cheburakova E.V., Zazhigalov V.A. Reaction mechanism-based design of efficient VPO catalysts for n-C5H12
oxidation into phthalic, maleic and citraconic anhydrides. Kinetics and Catalysis, 2008, 49(4), 577–586.
94. Haber J., Stoch J., Zazhigalov V.A., Bacherikova I.V., Cheburakova E.V. Selective oxidation of light alkanes on
transition metal promoted vanadyl pyrophosphate (VPO) catalysts. Polish Journal of Chemistry, 2008, 82(10),
1839–1852.
Каталіз та нафтохімія, 2023, №34 29
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
95. Zazhigalov V.A., Kiziun E.V. Formation of phthalic anhydride by Diels-Alder reaction during n-pentane
oxidation on VPO catalysts and control the process selectivity. Theoretical and Experimental Chemistry, 2017,
53(3), 194–198.
96. Kiziun O.V., Zazhigalov V.O. Sposib oderzhannya vanadii-fosfornogo katalizatora (VPO) okisnennya n-
pentanu u ftalevyi anhydride. Pat. 120930 Ukraina, Patent na kotysnu model’. Vlasnyk Instytut sorbcii to
problem endoekologii NAN Ukrainy. Opubl. 27.11.2017, bul. N 22. [in Ukrainian].
97. Kiziun O.V., Zazhigalov V.O. Sposib oderzhannya ftalevogo anhydridu okisnennyam n-pentanu. Pat. 121108
Ukraina, Patent na kotysnu model’. Vlasnyk Instytut sorbcii to problem endoekologii NAN Ukrainy. Opubl.
27.11.2017, bul. N 22.
98. Gasior M., Gressel І., Zazhigalov V.A., Grzybowska B. Effect of additives to VPO system on its catalytic properties
in oxidative dehydrogenation of propane and ethane. Polish Journal of Chemistry, 2003, 77(6), 909–915.
99. Ono T., Tanaka Y., Takeuchi T., Yamamoto K. Characterization of K-mixed V2O5 catalyst and oxidative
dehydrogenation of propane on it. Journal of Molecular Catalysis, 2000, 159(2), 293–300.
100. Pena M.L., Dejoz A., Fornes V., Rey F., Vazquez M.I., Lopez Nieto J.M. V-containing MCM-41 and MCM-48
catalysts for the selective oxidation of propane in gas phase. Applied Catalysis, A: General, 2001, 209(1–2),
155–164.
101. Solsona B., Zazhigalov V.A., Lopez Nieto J.M., Bacherikova I.V., Diyuk E.A. Oxidative dehydrogenation of
ethane on promoted VPO catalysts. Applied Catalysis A: General, 2003, 249(1), 81–92.
102. Diyuk O.A., Zazhigalov V.A., Bacherikova I.V., Lopez Nieto J.M. Modyfikuvannya struktury I poverkhni
VPO-vmisnogo katalizatora reakcii okyslyuval’nogo dehidruvannya etanu. Khimiya, fizyka ta tekhnologiya
poverkhni. – Kyiv: Akademiya, 2004, 10, 114–117. [in Ukrainian].
103. Diyuk O.A., Zazhigalov V.O. Sposib oderzhannya oksidnogo vanadii-fosfornogo (VPO) katalizatora
okyslyuval’nogo dehidruvannya etanu v etilen. Pat. 121744 Ukraina, Patent na kotysnu model’. Vlasnyk Instytut
sorbcii to problem endoekologii NAN Ukrainy. Opubl. 11.12.2017, bul. N 23. [in Ukrainian].
104. Grinenko S.B., Zazhigalov V.A., Zaitsev Yu.P., Stoch J. Hydrothermal synthesis VSiO catalysts selective in
partial hydrocarbon oxidation. 4th World Congress of Oxidation Catalysis. Berlin: Dechema e.V, 2001, 1, 73–76.
105. Berndt H., Martin A., Bruckner A., Schreier E., Muller D., Kosslick H., Wolf G.-U., Lucke B. Structure and
catalytic properties of VOX/MCM materials for the partial oxidation of methane to formaldehyde. Journal of
Catalysis, 2000, 191(2), 384–392.
106. Nikolov V., Klissurski D., Anastasov A. Phthalic anhydride from o-xylene catalysis: Science and engineering.
Catalalysis Review – Science and Engineering, 1991, 33(3–4), 319–374.
107. Grzybowska-Swierkosz B. Vanadia-titania catalysts for oxidationof o-xylene and other hydrocarbons. Applied
Catalysis, A: General, 1997, 157(1–2), 263–310.
108. Zazhigalov V.A., Haber J., Stoch J., Kharlamov A.I, Marino A., Depero L., Bacherikova I.V. Mechanochemical
preparation of V-Ti-O catalysts for o-xylene low temperature oxidation. Studied Surface Science and Catalysis,
2000, 130, 1805–1810.
109. Panov G.I., Uriarte A.K., Rodkin M.A., Sobolev V.I. Generation of active oxygen species on solid surfaces.
Opportunity for novel oxidation technologies over zeolites. Catalysis Today, 1998, 41(4), 365–385.
110. Zazhigalov V.A., Khalameida S.V., Zaitsev Yu.P., Bacherikova I.V. Direct benzene oxidation to phenol by
molecular oxygen of modificated MoO3. 4th World Congress on Oxidation Catalysis. Berlin: Dechema e.V,
2001, 1, 291–297.
111. https://www.statista.com/statistics/1245235/acetaldehyde-market-volume-worldwide/
112. https://ihsmarkit.com/products/acetaldehyde-chemical-economics-handbook.html
113. Sachuk O.V., Zazhigalov V.O. Mekhanokhimichnyi sposib oderzhannya nanorozmirnykh sterzhniv β-ZnMoO4.
Pat. 116067 Ukraina, Patent na kotysnu model’. Vlasnyk Instytut sorbcii to problem endoekologii NAN
Ukrainy. Opubl. 10.05.2017, bul. N 09. [in Ukrainian].
30 Каталіз та нафтохімія, 2023, №34
Catalysis and Petrochemistry, 2023, 34
114. Sachuk O.V., Zazhigalov V.O., Starchevskyy V.L. Sonokhimichnyi sposib oderzhannya nanorozmirnoi fazy α-
ZnMoO4. Pat. 117264 Ukraina, Patent na kotysnu model’. Vlasnyk Instytut sorbcii to problem endoekologii
NAN Ukrainy. Opubl. 26.06.2017, bul. N 12.
115. Zazhigalov V.A., Wieczorek-Ciurowa K., Sachuk O.V., Diyuk O.A., Bacherikova I.V. Mechanochemical
synthesis of nanodispersed molybdenum oxide catalysts. Theoretical and Experimental Chemistry, 2018, 54(4),
225–234.
116. Zazhigalov V.O., Sachuk O.V., Diyuk O.A., Kopachevska N.S., Starchevskyy V.L., Kurmach M.M. The effect
of ultrasonic treatment on the physical-chemical properties of ZnO/MoO3 system. Springer Proceeding in
Physics, 2018, 221, 153–166.
117. Segawa A., Nakashima A., Nojima R., Yoshida N., Okamoto M. Acetaldehyde production from ethanol by eco-
friendly non-chromium catalysts consisting of copper and calcium silicate. Industrial Engineering and Chemical
Researches, 2018, 57(35), 11852–11867.
118. Gebers J.C., Kasim A.F.B.A., Fulham G.J., Kwong K.Y., Marek E.J. Production od acetaldehyde via oxidative
dehydrogenation of ethanol in a chemical looping setup. ACS Engineering Au, 2023, 3(3), 184–194.
Надійшла до редакції 14.08.2023 р.
Development of oxidation heterogeneous catalysis in Institute for Sorption and
Problems of Endoecology of National Academy of Sciences of Ukraine
Valery O. Zazhigalov
Institute for Sorption and Problems of Endoecology of National Academy of Sciences of Ukraine
13 General Naumov Str., Kyiv, 03164, Ukraine, zazhigal@ispe.kiev.ua
In this publication the results of heterogeneous catalytic processes of different nature compounds oxidation in
productive and ecological catalysis obtained in Institute for Sorption and Problems of Endoecology NAS of Ukraine
during last 30-years are summarized. The problems of effective catalysts synthesis for these reactions and development
of nontraditional preparation methods to catalysts technology are considered. The results obtained in investigation of
saturated hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, pentane) partial oxidation in valuable products
(formaldehyde, ethylene, propylene, maleic and phthalic anhydrides) are presented. The mechanisms of paraffins
hydrocarbons transformation are presented. New approaches to effective catalysts preparation, which based on
alternative methods (mechanochemistry, sonochemistry, barothernal synthesis, ionic implantation) using, for these
processes are shown and the comparison of results obtained on synthesis catalysts with known literature data was
realized. It was established that in most cases the catalysts prepared by us are more effective in different processes that
known analogous catalysts.
New schemes of maleic anhydride production in excess of n-butane in reaction mixture and phthalic anhydride
from n-pentane with two catalysts in catalytuic bed were proposed.
The process of ethanol oxidation to acetaldehyde was studied and very effective catalysts for this process
realization were proposed.
The synthesis of the catalysts for environment protection (total oxidation of H2S, CO and CO in hydrogen
excess) is considered and it was shown that the developed catalysts don’t give in activity foreign analogues. The results
obtained at catalysts preparation for photocatalytic degradation of different organic compounds, including herbicides
and medical substances, in water medium are presented. The positive effects of the catalysts synthesis by nontradional
methods (mechanochemistry and sonochemistry) for effective photocatalysts preparation are shown. The new
perspective directions of catalytic oxidation processes and methods of the catalysts preparations are presented.
Keywords: heterogeneous oxidation catalysis, photocatalysis, catalysts, paraffin hydrocarbons, ethanol
|
| id | oai:katalizorgua:article-90 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:17Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | katalizorgua/1d/5d024b4fa2e845cabcb98d9b66c9141d.pdf |
| spelling | oai:katalizorgua:article-902024-12-24T10:38:54Z Development of oxidation heterogeneous catalysis in Institute for Sorption and Problems of Endoecology NAS of Ukraine Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України Zazhigalov, Valeriy O. heterogeneous oxidation catalysis, photocatalysis, catalysts, paraffin hydrocarbons, ethanol окислювальний гетерогенний каталіз, фотокаталіз, каталізатори, парафінові вуглеводні, етанол In this publication the results of heterogeneous catalytic processes of different nature compounds oxidation in productive and ecological catalysis obtained in Institute for Sorption and Problems of Endoecology NAS of Ukraine during last 30-years are summarized. The problems of effective catalysts synthesis for these reactions and development of nontraditional preparation methods to catalysts technology are considered. The results obtained in investigation of saturated hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, pentane) partial oxidation in valuable products (formaldehyde, ethylene, propylene, maleic and phthalic anhydrides) are presented. The mechanisms of paraffins hydrocarbons transformation are presented. New approaches to effective catalysts preparation, which based on alternative methods (mechanochemistry, sonochemistry, barothernal synthesis, ionic implantation) using, for these processes are shown and the comparison of results obtained on synthesis catalysts with known literature data was realized. It was established that in most cases the catalysts prepared by us are more effective in different processes that known analogous catalysts. New schemes of maleic anhydride production in excess of n-butane in reaction mixture and phthalic anhydride from n-pentane with two catalysts in catalytuic bed were proposed. The process of ethanol oxidation to acetaldehyde was studied and very effective catalysts for this process realization were proposed. The synthesis of the catalysts for environment protection (total oxidation of H2S, CO and CO in hydrogen excess) is considered and it was shown that the developed catalysts don’t give in activity foreign analogues. The results obtained at catalysts preparation for photocatalytic degradation of different organic compounds, including herbicides and medical substances, in water medium are presented. The positive effects of the catalysts synthesis by nontradional methods (mechanochemistry and sonochemistry) for effective photocatalysts preparation are shown. The new perspective directions of catalytic oxidation processes and methods of the catalysts preparations are presented. В даній роботі узагальнені результати досліджень гетерогенно-каталітичних процесів окиснення різних речовин як в продуктивному, так і екологічному каталізі, одержані в Інституті за 30-річний період, розглянуті питання синтезу ефективних каталізаторів для цих реакцій та розвитку нетрадиційних підходів до технології каталізаторів. Наведено результати досягнуті при дослідженні процесів парціального окиснення насичених вуглеводнів: метану, етану, пропану, бутану та пентану в цінні продукти органічного синтезу: формальдегід, етилен, пропілен, малеїновий та фталевий ангідриди. Розглянуто механізми перетворення парафінових вуглеводнів в цільові продукти. Продемонстровано підходи до синтезу ефективних каталізаторів цих процесів, які в більшості випадків базуються на використанні альтернативних методів приготування (механохімія, сонохімія, баротермальний синтез, іонна імплантація). Проведено співставлення одержаних результатів на нових синтезованих каталізаторах з відомими літературними аналогами. Показано, що в більшості випадків синтезовані в Інституті каталізатори перевищують по своїм показникам ці аналоги. Запропоновані нові схеми одержання малеїнового ангідриду з н-бутану, при підвищеній концентрації вуглеводню в реакційній суміші, та фталевого ангідриду при окисненні н-пентану. Досліджено процес окиснення етанолу в оцтовий альдегід та розроблені ефективні каталізатори цього процесу, які по своїм показникам перевищують відомі аналоги. Розглянуто синтез каталізаторів для процесів екологічного напрямку: окиснення Н2S, СО та СО в надлишку водню та показано, що розроблені каталізатори не поступаються відомим закордонним аналогам. Розглянуто результати досягнуті при синтезі каталізаторів для фотокаталітичних процесів, в тому числі нейтралізації медичних препаратів та гербіцидів у водному середовищі. Показано перспективність нетрадиційних підходів до синтезу цих каталітичних композицій. Показані перспективні напрямки досліджень окислювальних каталітичних процесів та застосування альтернативних методів до синтезу каталізаторів для їх реалізації. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2023-09-07 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/90 10.15407/kataliz2023.34.001 Catalysis and petrochemistry; No. 34 (2023): Catalysis and petrochemistry; 1-30 Каталіз та нафтохімія; № 34 (2023): Каталіз та нафтохімія; 1-30 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2023.34 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/90/90 Copyright (c) 2023 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | окислювальний гетерогенний каталіз фотокаталіз каталізатори парафінові вуглеводні етанол Zazhigalov, Valeriy O. Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title | Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title_alt | Development of oxidation heterogeneous catalysis in Institute for Sorption and Problems of Endoecology NAS of Ukraine |
| title_full | Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title_fullStr | Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title_full_unstemmed | Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title_short | Розвиток окислювального гетерогенного каталізу в Інституті сорбції та проблем ендоекології НАН України |
| title_sort | розвиток окислювального гетерогенного каталізу в інституті сорбції та проблем ендоекології нан україни |
| topic | окислювальний гетерогенний каталіз фотокаталіз каталізатори парафінові вуглеводні етанол |
| topic_facet | heterogeneous oxidation catalysis photocatalysis catalysts paraffin hydrocarbons ethanol окислювальний гетерогенний каталіз фотокаталіз каталізатори парафінові вуглеводні етанол |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/90 |
| work_keys_str_mv | AT zazhigalovvaleriyo developmentofoxidationheterogeneouscatalysisininstituteforsorptionandproblemsofendoecologynasofukraine AT zazhigalovvaleriyo rozvitokokislûvalʹnogogeterogennogokatalízuvínstitutísorbcíítaproblemendoekologíínanukraíni |