cat-proc-biomass-2017

УД-8
Введение меди в состав цеолитов приводит к увеличению конверсии метана и
пероксида водорода, однако удельная активность снижается из-за значительного
увеличения содержания активных компонентов. Введение аммиачных комплексов
приводит к изменению pH реакционного раствора с кислого на щелочной и изменению
порядка реакции разложения пероксида водорода с первого на нулевой, что
свидетельствует об изменении механизма реакции. Катализаторы с аммиачными
комплексами меди оказались менее активными. Эксперименты с варьированием pH
показали, что указанные изменения связаны с изменением кислотности среды.
Основным продуктом реакции окисления метана в присутствии медьсодержащих
катализаторов при pH 9 является метилгидропероксид, селективность образования
которого падает при уменьшении pH. Снижение pH реакционного раствора меди
приводит к значительному увеличению конверсии метана и повышению селективности
по муравьиной кислоте.
Полученные результаты продемонстрировали, что активность и селективность
катализаторов по реакционным продуктам для железосодержащих катализаторов
зависят от трех ключевых факторов: площади внешней поверхности кристаллитов,
количества Бренстедовских кислотных центров и количества оксидных кластеров Fe.
Введение меди увеличивает конверсию как H 2 O 2 , так и метана, однако при этом
значительно снижается удельная активность катализаторов. Изменение механизмов
реакции при введении аммиачных комплексов меди обусловлено изменением pH
реакционной среды. Метан и муравьиная кислота превращаются по гетерогенному
маршруту, при этом активный центр образуется через взаимодействие оксо-кластеров
Fe c H 2 O 2 . В случае окисления метанола преобладает радикальный механизм.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда
в рамках научного проекта № 17-73-39932.
Литература:
[1] R.K. Thauer, Angew. Chem.49 (2010) 6712−6713.
[2] S.J. Blanksby, G.B. Ellison, Chem. Res. 36 (2003) 255.
[3] А.Е. Шилов, А.А. Штейман, Усп. Химии. 81 (2012) 291−316.
[4] J.M. Bollinger, Nature. 465 (2010) 40–41.
[5] S.S. Arzumanov, I.B. Moroz, D. Freude, J. Haase, A.G. Stepanov, J. Phys. Chem. C. 118 (2014)
14427−14432.
[6] A.A. Gabrienko, S.S. Arzumanov, M.V. Luzgin, A.G. Stepanov, V.N. Parmon, J. Phys. Chem. C. 119
(2015) 24910−24918.
[7] A.Ya. Sychev, V.G. Isak, Rus. Chem. Rev. 64 (1995) 1105–1130.
[8] A.B. Sorokin, E.V. Kudrik, L.X. Alvarez, P. Afanasiev, J.-M.M. Millet, D. Bouchu, Catal. Tod. 157
(2010) 149–154.
40