تبدیل انتخابی سوربیتول به گلیکول و پایداری نیکل-روتنیم بر روی کاتالیزورهای هیدروکسید کلسیم

تبدیل انتخابی سوربیتول به گلیکول و پایداری نیکل

تبدیل انتخابی سوربیتول به گلیکول

زیست توده لیگنوسلولزیک به عنوان یک منبع جایگزین روغن در تولید مواد شیمیایی ارائه شده است زیرا مخزنی از کربن و هیدروژن است. سلولز جزء اصلی لیگنوسلولز (۵۰-۳۸٪) است و در این زمینه، کاتالیز ناهمگن علاقه زیادی برای تبدیل سلولز به الکل‌های قندی مانند سوربیتول در یک مرحله پیدا می کند. سوربیتول به عنوان یکی از دوازده عنصر اصلی سازنده مشتق شده از زیست توده شناخته شده است زیرا دارای بسیاری از کاربردهای مستقیم یا واکنش های مرتبط است که سایر محصولات با ارزش افزوده بالا را تولید می کند.

تبدیل انتخابی سوربیتول به گلیکول و پایداری نیکل

تولید گلیکول ها، مانند ۱،۲-پروپیلن گلیکول (۱،۲-PG) و اتیلن گلیکول (EG)، که در حال حاضر به عنوان سورفاکتانت، به عنوان مایعات ضد یخ، برای تولید رزین های پلی استر و کاربردهای پزشکی استفاده می شود. این گلیکول ها در حال حاضر از روغن مشتق شده اند، بنابراین تولید سوربیتول (سلولز) به معنای یک مسیر تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست است. سوربیتول نیز کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد.

هیدروژنولیز سوربیتول

هیدروژنولیز سوربیتول برای تولید گلیکول ها در حضور کاتالیزورهای فلزی تحت فشار بالای H2 و معمولاً در حضور یک پروموتر اساسی اضافه شده به محیط واکنش انجام می شود. با این حال، واکنش‌های کاتالیزور فلز شامل پلی الها مشکلات گزینشی مرتبط با بسیاری از واکنش‌های احتمالی را ایجاد می کند. بیشترین مکانیسم پذیرفته شده برای این فرایند مبتنی بر اولین هیدروژن زدایی سوربیتول در حضور فلز برای ایجاد یک واسطه آلدوز است.

هیدروژنولیز سوربیتول با افزودن یک پروموتر اساسی به محیط ترویج می شود، که انرژی را در برش پیوند C-C کاهش می دهد و تراکم رترو آلدول مورد نیاز برای به دست آوردن گلیکول های انتخابی را ترویج می کند. در میان محرک‌های پایه جامد که در محیط واکنش گنجانده شده است، بیشترین استفاده هیدروکسید کلسیم، Ca (OH) 2 است که تا حدی در محیط آبی نامحلول است.

در بین فلزات مورد استفاده در هیدروژنولیز سوربیتول به گلیکول ها، روتنیوم و نیکل بیشترین استفاده را در گزارش های قبلی دارند، فشار زیاد H2 برای دستیابی به مقادیر تبدیل مطلوب هنگام استفاده از کاتالیزورهای مبتنی بر نیکل مورد نیاز است. بنابراین، کاتالیزور بارگذاری کم روتنیم به طور گسترده ای در ترکیب با استفاده از محیط قلیایی استفاده می شود. با این حال، افزودن نیکل ارزان تر به عنوان یک پروموتور فلزی به دلیل قابلیت برش پیوند C-C بسیار توصیه می شود. روتنیوم پشتیبانی شده بر روی کاتالیزور SiO2 در یک کار پیشگام توسطD. K. Sohounloue و همکاران مورد مطالعه قرار گرفت.

تبدیل انتخابی سوربیتول به گلیکول و پایداری نیکل

بعداً، چندین کارکرد کاتالیزوری روتنیوم را که روی کربن فعال (AC) یا نانولوله های کربنی پشتیبانی می شود، مورد مطالعه قرار دادند و پس از ۴ ساعت واکنش به بازده ۴۳ درصد گلیکول در ۴۹۳ K و ۸ مگاپاسکال فشار هیدروژن رسیدند.

نتایج و بحث

فعالیت کاتالیزوری

برای بررسی تأثیر افزودن هیدروکسیدهای پایه به محیط واکنش بر رفتار کاتالیزوری روتنیوم پشتیبانی شده از آلومینا، یک سری آزمایش ها را انجام شد. کاتالیزور RuAl-LT بدون پروموتر قلیایی (ورودی ۱) ۷۳٫۹٪ تبدیل سوربیتول و ۱۹٫۱٪ گزینندگی را به گلیکول ها می دهد و بازده گلیکول ها ۱۴٫۱٪ است. محصولات جزئی به عنوان پلی ال های C5 و C4 (ریبیتول، زایلیتول و اریتریتول)، گلیسرول و سایر موارد (سوربیتان و اتانول) نیز برای این کاتالیزور تشخیص داده شد، اما PH هیچ یک از آن‌ها در انتخاب پذیری از ۷ درصد تجاوز نمی کند. در پایان واکنش PH از ۷ به ۴ تغییر می کند و نشان می دهد که با پیشرفت واکنش، محصولات اسیدی تشکیل می شوند.

در این مورد، تعادل کربن نسبتاً پایین (۵۳٫۴) بود. تشکیل برخی از ترکیبات C1 در فاز گازی را می توان بر اساس تشکیل پلی ال های C5 در نظر داشت. روتنیوم گونه انتخابی در تبدیل سوربیتول به گلیکول است.  تبدیل سوربیتول ۱۵٪، یک انتخاب برای الکل های دارای پنج اتم کربن است. علاوه بر این، یک آزمایش خالی تنها با پروموتر اولیه در محیط واکنش انجام شد. در این آزمایش، ۰٫۹ گرم هیدروکسید کلسیم در شرایط واکنش توصیف شده در بخش تجربی به راکتور بارگذاری شد و تبدیل سوربیتول ناچیز بود، که نشان می دهد یک کاتالیزور فلزی برای دستیابی به تبدیل سوربیتول به صورت گزینشی به گلیکول ها مورد نیاز است.

نتیجه گیری

نتایج نشان می دهد که وقتی روتنیوم به طور مستقیم بر روی یک پروموتر قلیایی مانند Ca (OH) 2 پشتیبانی می شود، افزایش قابل توجهی در عملکرد گلیکول ها مشاهده می‌شود. این نشان می دهد که ارتباط بین گونه های روتنیم و پروموتر اصلی بسیار مهم است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *