Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0824U000151, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту 28-02-2024 Статус Наказ про видачу диплома Назва роботи Конверсія фруктози до алкіллактатів та левулінової кислоти на SnO2-вмісних каталізаторах Здобувач Гес Наталія Леонідівна, Керівник Прудіус Світлана Володимирівна Опонент Патриляк Любов Казимирівна Опонент Борисенко Микола Васильович Рецензент Романова Ірина Вікторівна Рецензент Халамейда Світлана В'ячеславівна Опис Дисертаційна робота присвячена розробці ефективних каталізаторів для перетворення фруктози в алкіллактати та левулінову кислоту. Запропоновано спосіб одержання SnО2 вмісних оксидів як каталізаторів для синтезу алкіллактатів з фруктози – поновлювальної сировини, простим методом просочення гранульованого γ Al2O3. Зразки SnO2/Al2O3 з різним вмістом діоксиду олова додатково було доповано такими оксидами металів як, ZnO, MgO, CoO, NiO, MoO3. Наведено структурні та текстурні характеристики зразків, які одержані методами рентгено-фазового аналізу та низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту. За допомогою УФ спектроскопії дифузного відбиття було виявлено, що на поверхні зразків з вмістом SnO2 10 20 мас.% та зразків, додатково допованих 5 мас.% ZnO, знаходяться ізольовані тетраедрично координовані іони IVSn4+. Встановлено, що додавання 5 мас.% ZnO до SnO2/Al2O3 оксидів дозволяє отримувати зразки із одночасно наявними як слабкими кислотними (H0 = +3.3) так і слабкими основними (H− = +7.2) центрами. В дисертаційній роботі досліджено використання синтезованих SnO2-вмісних оксидів як каталізаторів одержання алкіллактатів з концентрованих спиртових розчинів фруктози. Показано, що розроблені 20SnO2/Al2O3 та 5ZnO 10SnO2/Al2O3 каталізатори здатні продукувати етиллактат з високим 50% виходом з концентрованих 13% розчинів фруктози у 98% етанолі при температурі 160 °С за 3 години в стаціонарному режимі, що може становити практичний інтерес. В роботі детально досліджено перетворення метанольного розчину фруктози до метиллактату в проточному режимі, який є більш придатним для промисловості. Як реакційну суміш використовували 1.6-9.5 мас.% розчини фруктози в 80% водному розчині метанолу. Встановлено, що додавання до початкового розчину фруктози в метанолі 0.03 мас.% карбонату калію приводить до збільшення селективності за метиллактатом на 15% при 100% конверсії фруктози. При цьому продуктивність каталізатора становить 2.0 ммоль C4H8O3/млкат/год. Слід відмітити, що в результаті конверсії D-фруктози на SnO2/Al2O3 каталізаторі можна одержати рацемічну суміш L- та D-метиллактатів. Встановлено, що SnO2/Al2O3 каталізатор стабільно працює протягом 6 год при збереженні конверсія фруктози на рівні 100% та селективності за метиллактатом у 60%. Після регенерації каталізатор повністю відновлював свою активність. З метою уникнення додавання солей лужних металів, як каталізатор запропоновано використовувати SnO2/Al2O3 оксид, допований іонами цинку. Знайдено оптимальні умови проведення реакції, а саме використання 4.8% розчину фруктози у 80% метанолі, температура реакції 180 °С, тиск 3.0 МПа при навантаженні на 5ZnO-10SnO2/Al2O3 каталізатор у 1.5 ммоль C6H12O6/млкат/год при часі контакту 11 хв, які дозволяють одержати метиллактат з високим виходом у 70% при 100% конверсії фруктози. Для підтвердження припущення, що саме іони IVSn4+, як L-центри, забезпечують перетворення дигідроксиацетону до алкіллактатів було досліджено реакцію перетворення метанольного розчину дигідроксиацетону до метиллактату в проточному режимі. Знайдено, що 5SnO2/Al2O3 каталізатор забезпечує повну конверсію дигідроксиацетону з виходом метиллактату у 80% при температурі 150 °С та тиску 1 МПа. Показано, що суперкислотний потрійний ZrO2 SiO2–SnO2 оксид (атомне спiввiдношення Zr:Si:Sn = 20:60:20) здатен протонувати молекули оцтового ангідриду з утворенням катіонів ацилію в реакції ацилювання толуолу в присутності оцтового ангідриду. Проведені експериментальні дослідження показують, що цей синтезований оксид ефективно каталiзує реакцію ацилювання толуолу оцтовим ангідридом в проточному реакторі при температурі 150 °С з 45% конверсію ангідриду при практично 100% селективності за 4 метилацетофеноном. Припускається, що вища активність ZrO2 SiO2–SnO2 оксиду, порівняно з цеолітами в цій реакції пов’язана з наявністю суперкислотних центрів, а також більш розвиненою питомою поверхнею та більшим розміром пор. Суперкислотний ZrO2-SiO2-SnO2 оксид (атомне спiввiдношення Zr:Si:Sn = 29:60:11) протестовано як каталізатор конверсії концентрованого водного розчину фруктози до левулінової та мурашиної кислот в стаціонарному режимі за температури 160–190 С та атмосферного тиску протягом 1-5 годин. Встановлено, що цей суперкислотний каталізатор забезпечує 100% конверсію 20% водного розчину фруктози з виходом левулінової та мурашиної кислот до 80% та 90% від теоретичного відповідно, за оптимальних умов: температура 180 С, 3.5 години. Дата реєстрації 2024-01-05 Додано в НРАТ 2024-03-06 Закрити