image: RUDN University chemists proposed a new way to synthesize catalysts for the conversion of ethyl alcohol. The obtained materials are promising catalysts for the selective conversion of ethanol, which is an important stage in the development of an alternative technology for obtaining valuable chemical synthesis products based on plant raw materials. view more
Credit: RUDN University
俄罗斯人民友谊大学化学家们提出用新方法合成用于乙醇加工的催化剂。所获得的材料是很有前景的一种催化剂，可以使生物乙醇优先转化，这是开发替代技术的重要一步，它以植物原料为基础去获得有价值的化学合成产品。研究结果发表在《今日催化》上。 生物乙醇 - 从植物材料中获得的乙醇 - 通过工业或农业废料中的生物质发酵获取。它作为燃料，比汽油更环保。 但这并不是唯一的选择——乙醇可以加工成乙醛、二乙醚和其他行业需要的化合物。为了实现这种化学反应，需要高效的催化剂。 然而，现有的催化剂含有贵金属，因此使用成本太高。 俄罗斯人民友谊大学的化学家提出了基于铝和锆并用铜改进的新型催化剂。 Anna Zhukova（化学副博士，俄罗斯人民友谊大学物理与胶体化学系副教授）说到：“最著名的乙醇转化催化剂是基于贵金属加助（催化）剂的氧化物。但是它们非常昂贵。一种更实惠的方案是以铜为活性相的催化剂，但尚未在其中找到最佳选择。在这些催化剂的帮助下，需要最后加工以确保反应的高转化率和选择性 - 即尽可能少地留下未加工的乙醇，同时获得必要的物质，而不是副产物。”
俄罗斯人民友谊大学的化学家们结合了两种方法来提高催化剂生成乙醛的效率。首先，他们在纳米复合材料中结合了几种金属的氧化物：铝、铈和锆。研究人员合成了五种具有不同氧化物比例的粉末。并且，第一批由五种化合物提取的粉末是在180°C的相对低温下制备的，而第二批被加热到950°C。这使得在材料中会形成不同结构。煅烧过的样品具有大孔径和体积。
第二个想法是添加铜。所有粉末都用硝酸铜水溶液浸渍，在室温下干燥，并暴漏在 400°C 的氢气流中加热。之后，将成品催化剂在乙醇蒸气脱氟化氢反应中进行了测试。它们在240°C至360°C的温度下被放置在多孔过滤器上的薄层中，然后在氦气流中提取乙醇气体。 所有纳米复合材料均表现出催化活性，但转化率和选择性不同。在温度相同的条件下，若使用不同的催化剂，乙醛出产率为32%至95%，加工乙醇的比率为17%至57%。大多数主要产品是使用组合物中含有 5% 氧化铝的催化剂获得的。
Anna Zhukova（化学副博士，俄罗斯人民友谊大学物理与胶体化学系副教授）说到：“以铜为基础的含 5% 氧化铝的催化剂样品在整个温度范围内表现出的选择性最高。我们发现，氧化物的混合物为不同电荷的铜离子在催化剂表面形成反应中心创造了条件。最好的方案是在催化剂的合成中使用铝含量低的氧化物混合物，并在950°C下煅烧它们。”
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Catalysis Today