ПОЛИМЕР-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ НАНЕСЁННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ОКИСЛЕНИЯ ЦИКЛОГЕКСАНА ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА

Аннотация

В работе исследованы нанесённые полимер-модифицированные Co-, Cr- и Cu-содержащие катализаторы селективного окисления циклогексана пероксидом водорода с образованием циклогексанола и циклогексанона, составляющих КА-ойл. Цель исследования заключалась в установлении влияния природы активного металла, оксидного носителя и полимерного модификатора на конверсию циклогексана и селективность образования целевых продуктов. В качестве носителей использовали MgO, Al₂O₃, SiO₂ и TiO₂, а в качестве полимерных модификаторов - хитозан, полиакриловую кислоту (ПАК) и поли(4-винилпиридин) (П4ВП). Катализаторы получали адсорбционным методом путём последовательного нанесения полимера и ионов металла на поверхность оксидного носителя. Закрепление хитозана изучали методами вискозиметрии и ИК-спектроскопии, а содержание и распределение активных металлов определяли методами энергодисперсионного рентгеновского анализа, сканирующей электронной микроскопии и элементного картирования. Каталитические испытания проводили в среде ацетонитрила при атмосферном давлении и температуре 50 °C. Степень адсорбции хитозана на исследованных оксидах составляла 96,9–98,9%. Для всех Co-, Cr- и Cu-содержащих систем наиболее эффективным носителем оказался MgO. Конверсия циклогексана на Co-Хит/MgO, Cr-Хит/MgO и Cu-Хит/ MgO составила соответственно 2,3; 6,2 и 16,3%. Максимальная конверсия 16,3% достигнута на Cu-Хит/MgO при селективности 76,7% по циклогексанолу и 23,3% по циклогексанону. Содержание меди в этом образце составило 5,3 масс.%, а элементное картирование показало её относительно равномерное распределение по поверхности. Образование циклогексилгидропероксида как промежуточного продукта подтверждалось увеличением выхода циклогексанола после обработки реакционной смеси трифенилфосфином. При сопоставимом содержании меди активность катализаторов существенно зависела от природы полимерного модификатора: конверсия снижалась в ряду хитозан (16,3%) > ПАК (14,7%) ≫ П4ВП (0,5%). Полученные результаты показывают, что каталитические свойства определяются не только количеством активного металла, но также его локальным окружением и доступностью для взаимодействия с окислителем и субстратом. По совокупности структурных и каталитических характеристик система Cu-Хит/MgO является наиболее перспективной среди исследованных для мягкого окисления циклогексана пероксидом водорода.