Каталитическое жидкофазное окисление глюкозы в глюконовую кислоту в присутствии катализаторов Pd-Sn/Al2O3

1. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В ГЛЮКОНОВУЮ КИСЛОТУ В ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРОВ Pd-Sn/Al2O3

КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ
ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В
ГЛЮКОНОВУЮ КИСЛОТУ В
ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРОВ PdSn/Al2O3
Автор: М.П. Санду (НИ ТГУ)
Соавторы:
Н.В. Громов (Институт катализа им. Г. К.
Борескова СО РАН);
И.С. Бондарчук (НИ ТГУ)
Научный руководитель:
профессор, д.ф-м.н. И.А. Курзина

2.

Глюконовая кислота и ее соли широко используются в
фармацевтической, пищевой, текстильной, целлюлознобумажной и химической отраслях промышленности при
производстве пищевых добавок, чистящих средств,
лекарственных препаратов, стабилизаторов и др.

3.

В качестве катализаторов окисления глюкозы перспективными
представляются биметаллические системы высокодисперсных
драгоценных металлов (Pt, Pd, Au), промотированных добавками Sn, Bi,
Co, Tl, Te и др. и нанесенных на твердые носители (C, Al2O3, TiO2, ZrO2,
ZnO2, CeO2). Причем именно Pd-содержащие катализаторы
представляются наиболее перспективными , а в качестве
промотирующих добавок чаще всего используют Bi, Pb, также Au, Ru,
Co. Однако, влияние добавки Sn на активность катализаторов в
рассматриваемой реакции систематически не исследовалось.
Цель: изучение промотирующего влияния олова на каталитические
свойства катализаторов Pd, нанесенного на носитель γ-Al2O3, в реакции
окислении глюкозы в глюконовую кислоту.

4.

Приготовлено три образца катализаторов, отличающихся
соотношением металлов: Pd/γ-Al2O3, PdSn/γ-Al2O3, Pd3Sn/γ-Al2O3
(табл 1). Суммарное содержание металлов на поверхности составило
~1,3%.
Таблица 1
Состав катализаторов
Образец
Содержание
элемента, масс. %
% соотношение
металлов
Sn
Pd
Sn
Pd
1,32
0
100
Pd/γ-Al2O3
PdSn/γ-Al2O3
0.74
0.64
54
46
Pd3Sn/γ-Al2O3
0.39
0.96
29
71

5.

Рисунок 1 - Выход глюконовой кислоты в присутствии катализаторов (а) Pd/γAl2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γ-Al2O3

6. Вывод: Активность катализаторов возрастала в ряду: Pd/γ-Al2O3 < PdSn/γ-Al2O3 < Pd3Sn/γ-Al2O3. Выходы глюконовой кислоты

Вывод: Активность катализаторов возрастала в ряду: Pd/γAl2O3 < PdSn/γ-Al2O3 < Pd3Sn/γ-Al2O3.
Выходы глюконовой кислоты составили 47, 65 и 80% в
присутствии катализаторов Pd/γ-Al2O3, PdSn/γ-Al2O3 и
Pd3Sn/γ-Al2O3, соответственно. Результаты позволяют
сделать предположение, что промотирование палладиевого
катализатора оловом в количестве до 29% (Pd3Sn/γ-Al2O3)
способствует росту каталитической активности в ~1.7
раза. При увеличении содержания Sn до 54% в PdSn/γAl2O3 активность катализатора падает, что, однако, может
быть связано с увеличением доли окисленной фазы
палладия на поверхности катализатора.

7.

Спасибо за внимание!

8.

Рисунок 2 - Продукты окисления глюкозы

9.

(а)
(в)
(б)
10 нм
10 нм
Рисунок 3 - Микрофотографии, полученная методом ПЭМ, для
катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γ-Al2O3

10.

0,35
(а)
(б)
0,30
0,35
0,30
Доля частиц
Доля частиц
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,00
2
(в)
0,25
3
4
5
6
1,0
7
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Размер частиц, нм
Размер частиц, нм
0,35
1,5
0,30
Доля частиц
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
1
2
3
4
5
Размер частиц, нм
6
7
Рисунок 4 – Диаграммы распределения диаметров частиц по
размерам для катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γAl2O3

11.

Pd3d5/2
(а)
Интенсивность, отн. ед.
Pd
Pd3d3/2
PdO
Рисунок 5 – Спектры РФЭС
для катализаторов (а) Pd/γAl2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3
332
334
336
338
340
342
344
346
Энергия связи, эВ
Pd3d5/2
Pd
Интенсивность, отн. ед.
PdO
331
332
333
334
335
336
337
Энергия связи, эВ
Sn3d5/2
Интенсинвость, отн. ед.
(б)
338
339
340
SnOx
Sn
481
482
483
484
485
486
487
488
489
Энергия связи, эВ
490
491
492

12.

Интенсивность, отн. ед.
Pd3d5/2
Интенсивность, отн. ед.
Pd
Pd3d3/2
PdO
332
334
336
338
340
342
Энергия связи, эВ
344
346
Sn3d5/2
SnOx
Sn
481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493
Энергия связи, эВ
Рисунок 6 – Спектры РФЭС для катализаторов Pd3Sn/γ-Al2O3