ПОЛУЧЕНИЕ КСИЛИТОЛА ИЗ КСИЛОЗЫ НА РУТЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ НА ОСНОВЕ ДОПИРОВАННОГО ОКСИДОМ ЦИРКОНИЯ СИЛИКАТА SBA-15

УДК 547.455.526, 544.478

  • Виктор Александрович Голубков Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН Email: golubkov.va@icct.krasn.ru
  • Юлия Николаевна Зайцева Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН Email: jnz@icct.ru
  • Сергей Дмитриевич Кирик Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет Email: kiriksd@yandex.ru
  • Анна Олеговна Еремина Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН Email: anna.oleg.er@mail.ru
  • Валентин Владимирович Сычев Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет Email: sychev.vv@icct.krasn.ru
  • Оксана Павловна Таран Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет Email: taran.op@icct.krasn.ru
DOI_disc_logo https://doi.org/10.14258/jcprm.20230414105
Ключевые слова: растительное сырьё, гемицеллюлозы, ксилан, ксилоза, ксилит, гидрирование, рутений, SBA-15

Аннотация

Ксилитол является важным продуктом переработки ксилана — основной гемицеллюлозы древесины березы и осины. Ксилитол получают прямым гидрированием ксилозы, в данном исследовании субстрат – ксилоза, был получен кислотным гидролизом ксилана древесины березы. Промышленным катализатором процесса получения ксилитола является никель Ренея. Пирофорность, склонность к спеканию, выщелачивание Ni и загрязнение продукта являются актуальными проблемами его применения. Нами разработаны новые нанесенные рутениевые катализаторы гидрирования ксилозы на основе мезопористого силиката SBA-15, допированного оксидом циркония (5Zr-SBA-15). Предложенный способ модификации SBA-15 допированием оксидом циркония улучшает гидротермальную стабильность носителя. Нанесенный Ru присутствует в виде высокодисперсных частиц RuO2 и распределен равномерно. Катализаторы стабильны и безопасны, а их высокая каталитическая активность позволяет вести процесс в очень мягких условиях – в чистой воде при температуре 70 °С и давлении 5.5 МПа H2, при этом катализаторы сохраняют селективность по основному продукту на уровне 96–99%. Внедрение в производство ксилитола разработанных катализаторов позволит сократить производственные затраты на очистку продукта, снизить энергетические затраты, тем самым улучшая эколого-экономические показатели процессов глубокой химической переработки растительного сырья.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Виктор Александрович Голубков, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

младший научный сотрудник лаборатории каталитических превращений возобновляемых ресурсов

Юлия Николаевна Зайцева, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии и анализа

Сергей Дмитриевич Кирик, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, профессор

Анна Олеговна Еремина, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

научный сотрудник лаборатории каталитических превращений возобновляемых ресурсов

Валентин Владимирович Сычев, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет

младший научный сотрудник лаборатории каталитических превращений возобновляемых ресурсов

Оксана Павловна Таран, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, профессор, директор

Литература

Levdansky V.A., Kondrasenko A.A., Levdansky A.V., Kuznetsov B.N. Journal of Siberian Federal University. Chemistry, 2021, vol. 14, no. 3, pp. 325–336. DOI: 10.17516/1998-2836-0241.

Jin X., Hu Z., Wu S., Song T., Yue F., Xiang Z. Carbohydrate polymers, 2019, vol. 215, pp. 235–245. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.03.092.

Kuznetsov B.N., Sudakova I.G., Chudina A.I., Garyntseva N.V., Kazachenko A.S., Skripnikov A.M., Malyar Y.N., Ivanov I.P. Biomass Conversion and Biorefinery, 2022. DOI: 10.1007/s13399-022-02498-x.

Ly K.A., Milgrom P., Rothen M. Pediatric dentistry, 2006, vol. 28, no. 2, pp. 154–163.

Ylikahri R. Advances in Food Research. Academic Press, 1979, pp. 159–180.

Schiweck H.B., Albert & Vogel, Roland & Schwarz, Eugen & K, MARKWART & Lüssem, Bernd & Moser, Matthias & Peters, Siegfried & C, DUSAUTOIS & Lefranc-Millot, Catherine & A, CLEMENT. Sugar Alcohols // Ullmann's Encyclopedia of Industrial ChemistryEdition: 7th Edition Chapter: Sugar Alcohols. 2011. DOI: 10.1002/14356007.a25_413.pub2.

Delgado Arcaño Y., Valmaña García O.D., Mandelli D., Carvalho W.A., Magalhães Pontes L.A. Catalysis Today, 2020, vol. 344, pp. 2–14. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.07.060.

García B., Orozco-Saumell A., López Granados M., Moreno J., Iglesias J. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2021, vol. 9, no. 44, pp. 14857–14867. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c04957.

Cheng S., Martínez-Monteagudo S.I. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2019, vol. 14, no. 1. e2275. DOI: 10.1002/apj.2275.

Hoffer B.W., Crezee E., Mooijman P.R.M., van Langeveld A.D., Kapteijn F., Moulijn J. A. Catalysis Today, 2003, vol. 79–80, pp. 35–41. DOI: 10.1016/S0920-5861(03)00040-3.

Michel C., Gallezot P. ACS Catalysis, 2015, vol. 5, no. 7, pp. 4130–4132. DOI: 10.1021/acscatal.5b00707.

Ahmed M.J., Hameed B.H. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2019, vol. 96, pp. 341–352. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.11.028.

Kusserow B., Schimpf S., Claus P. Advanced Synthesis & Catalysis, 2003, vol. 345, no. 1-2, pp. 289–299. DOI: 10.1002/adsc.200390024.

Singh S., Kumar R., Setiabudi H.D., Nanda S., Vo D.-V.N. Applied Catalysis A: General, 2018, vol. 559, pp. 57–74. DOI: 10.1016/j.apcata.2018.04.015.

Kozlova S.A., Kirik S.D. Microporous and Mesoporous Materials, 2010, vol. 133, no. 1-3, pp. 124–133. DOI: 10.1016/j.micromeso.2010.04.024.

Sabbaghi A., Lam F. L. Y., Hu X. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2015, vol. 409, pp. 69–78. DOI: 10.1016/j.molcata.2015.08.005.

Gromov N., Medvedeva T., Panchenko V., Taran O., Timofeeva M., Parmon V. Catalysis in Industry, 2023, vol. 15, no. 1, pp. 87–98. DOI: 10.1134/S2070050421010050.

Gromov N.V., Medvedeva T.B., Rodikova Y.A., Timofeeva M.N., Panchenko V.N., Taran O.P., Kozhevnikov I.V., Parmon V.N. Bioresource Technology, 2021, vol. 319, pp. 124122. DOI: 10.1016/j.biortech.2020.124122.

Zhao D., Huo Q., Feng J., Chmelka B.F., Stucky G.D. Journal of the American Chemical Society, 1998, vol. 120, no. 24, pp. 6024–6036. DOI: 10.1021/ja974025i.

Thunyaratchatanon C., Luengnaruemitchai A., Chaisuwan T., Chollacoop N., Chen S.-Y., Yoshimura Y. Microporous and Mesoporous Materials, 2017, vol. 253, pp. 18–28.

Miroshnikova A.V., Sychev V.V., Tarabanko V.E., Kazachenko A.S., Skripnikov A.M., Eremina A.O., Kosivtsov Y., Taran O.P. International Journal of Molecular Sciences, 2023, vol. 24, no. 14, pp. 11337.

Ruiz-Matute A.I., Hernández-Hernández O., Rodríguez-Sánchez S., Sanz M. L., Martínez-Castro I. Journal of chromatography. B. Analytical technologies in the biomedical and life sciences, 2011, vol. 879, no. 17-18, pp. 1226–1240. DOI: 10.1016/j.jchromb.2010.11.013.

Huo L., Wang T., Xuan K., Li L., Pu Y., Li C., Qiao C., Yang H., Bai Y. Catalysts, 2021, vol. 11, no. 6, pp. 710. DOI: 10.3390/catal11060710.

Kwon N.H., Kim M., Jin X., Lim J., Kim I.Y., Lee N.-S., Kim H., Hwang S.-J. NPG Asia Materials, 2018, vol. 10, no. 7, pp. 659–669. DOI: 10.1038/s41427-018-0060-3.

Baudel H., Abreu C. d., Zaror C. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2005, vol. 80, no. 2, pp. 230–233. DOI: 10.1002/jctb.1155.

Vilcocq L., Paez A., Freitas V. D., Veyre L., Fongarland P., Philippe R. RSC advances, 2021, vol. 11, no. 62, pp. 39387–39398. DOI: 10.1039/D1RA08193D.

Delgado-Arcaño Y., Mandelli D., Carvalho W.A., Pontes L.A.M. Waste and Biomass Valorization, 2021, vol. 12, no. 9, pp. 5109–5120. DOI: 10.1007/s12649-021-01348-7.

Опубликован
2023-12-15
Как цитировать
1. Голубков В. А., Зайцева Ю. Н., Кирик С. Д., Еремина А. О., Сычев В. В., Таран О. П. ПОЛУЧЕНИЕ КСИЛИТОЛА ИЗ КСИЛОЗЫ НА РУТЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ НА ОСНОВЕ ДОПИРОВАННОГО ОКСИДОМ ЦИРКОНИЯ СИЛИКАТА SBA-15 // Химия растительного сырья, 2023. № 4. С. 397-405. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/14105.
Выпуск
№ 4 (2023)
Раздел
Низкомолекулярные соединения

Copyright (c) 2023 Химия растительного сырья

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:

1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.