- PII
- 10.31857/S0235010625040106-1
- DOI
- 10.31857/S0235010625040106
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 4
- Pages
- 394-404
- Abstract
- Nanoscale catalytic systems are interesting from the point of view of their application in the field of ecology, organic synthesis, in particular, in redox reactions, where high catalytic activity is required using small amounts of a catalyst. Such reactions are often advisable to implement in liquid media or solutions. The high specific surface area of nanostructured materials has a positive effect on the catalytic activity in cases where their sufficient wettability and contact with a liquid substrate are ensured. When using the above-mentioned catalysts, for this reason, it is necessary to find optimal conditions for the implementation of target reactions in order to prevent possible processes of agglomeration and deactivation of catalytic systems. The different chemical nature of catalytic materials has a very significant effect on the selectivity of oxidation processes in relation to different substances. Therefore, in principle, it is possible to create catalysts that selectively oxidize certain compounds in complex mixtures. The article presents the results of studying the kinetics of liquid-phase catalytic oxidation of water-soluble organic substances by peroxide compounds in the presence of a nanoscale sample of metallic silver, nanocluster polyoxometalate (Mo72Fe30), heterogeneous iron molybdate and highly dispersed bronze powder of the PBVD brand. Phenol and ethylene glycol were used as model organic substances, the conversion of which was determined during the reaction by gas chromatography with a flame ionization detector, and saturated solutions of potassium persulfate and 36% hydrogen peroxide were used as oxidizing agents. For the catalyst samples that showed the highest substrate conversion, the reaction rate constants were calculated using the Origin program using the pseudo-first order equation. Some oxidation products have also been identified using a mass spectroscopic detector. Porous spherical nanocluster polyoxometalate Mo72Fe30 turns out to be a more effective catalyst for the oxidation of phenol with persulfate in alcoholic solutions, compared with Fe2(MoO4)3. Among the studied catalysts of liquid-phase peroxidation of ethylene glycol, colloidal silver has the greatest catalytic effect on the oxidation process.
- Keywords
- кинетика полиоксометаллат кеплерат наноразмерное серебро порошок ПБВД молибдат железа каталитические свойства окисление газовая хроматография
- Date of publication
- 02.07.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 13
References
- 1. Меньшиков С.Ю., Белозерова К.А., Остроушко А.А. Воздействие нанокластерного полиоксометаллата Mo72Fe30 на окисление переулкатам йодид-ионов // Физ. хим. аспекты изучения кластер. наностр. наномат. 2020. № 12. С. 853–859.
- 2. Елисеева Е.А., Березина С.Л. Кинетические характеристики растворения диоксида титана в кислотной среде // Металлы. 2024. № 1. С. 36–41.
- 3. Пат. 2780201 РФ. Композиция для изготовления электротехнических изделий. – № 2022109944; заявл. 13.04.2022; опубл. 20.09.2022.
- 4. Меньшиков С.Ю., Вураско А.В., Петров Л.А., Волков В.Л., Новоселова А.А. Жидкофазное окисление антрацена пероксидом водорода в присутствии оксидных ванадиевых бронз CuxV2O5 // Нефтехимия. 1992. № 2. 32. С. 162–164.
- 5. А.с. № 1657225. Способ получения катализатора для делигнификации древесины (СССР). – № 4738522/04; заявл. 31.07.1989; опубл. 22.02.1991, Бюл. № 23.
- 6. Богачева Н.В., Тарбеева К.А., Огородова Н.Ю. Разработка пошаговой методики получения наночастиц серебра цитратным методом // Извест. вузов. Химия и хим. технол. 2020. № 5. 63. С. 65–69.
- 7. Rey A., Faraldos M., Casas J.A.. Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over Fe/AC catalysts: Influence of iron precursor and activated carbon surface // Appl. Catalysis B: Environm. 2009. 86 (1–2). P. 69–77.
- 8. Сиротин С.В., Московская И.Ф., Колягин Ю.Г. и др. Каталитические свойства хлорида железа (III), нанесенного на молекулярное сито MCM-41 в жидкофазном окислении фенола // Жур. физ. хим. 2011. № 3. 85. С. 453–459.
- 9. Сапунов В.Н., Михайлюк А.И., Литвинцев И.Ю. Кинетика и механизм каталитического гидроксилирования фенола пероксидом водорода // Кинетика и каталия. 1998. № 3. 39. С. 365–375.
- 10. Shi H., Yin X., Subramaniam B., Chaudhari R.V. Liquid-Phase Oxidation of Ethylene Glycol on Pt and Pt—Fe Catalysts for the Production of Glycolic Acid: Remarkable Bimetallic Effect and Reaction Mechanism // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. 58. P. 18561–18568.
- 11. Водянкина О.В., Курина Л.Н., Петров Л.А., Князев А.С. Глиоксаль: монография. Academia. 2007.
- 12. Shaked K., Javaid M., Muazzam Y., Nagvi S.R., Tagvi S.A.A., Uddin F., Mehran M.T., Sikander U., Niazi M.B.K. Performance comparasion of industrially produced formaldehyde using two different catalysts // Processes. 2020. 8. P. 571–582.
- 13. Müller A., Krickemeyer E., Bögge H. et al. Organizational forms of matter: an inorganic super fullerene and keplerate based on molybdenum oxide // Angewandte Chem. Internat. Ed. 1998. 37 (24). P.3359–3363.
- 14. Müller A., Sarkar S., Shah S.Q.N. et al. Archimedean synthesis and magic numbers: «sizing» giant molybdenum-oxide-based molecular spheres of the keplerate type // Angewandte Chem. Internat. Ed. 1999. 38 (21). P. 3238–3241.
- 15. Тонкушина М.О., Гагарин И.Д., Русских О.В. и др. Деструкция полиоксометаллата Mo72Fe30 как транспортного агента в средах, моделирующих кровь, его стабилизация альбумином // Физ. хим. аспекты изучения кластер. наностр. наномат. 2020. № 12. С. 885–892.
- 16. Velikov K.P., Zegers G.E., A. van Blaaderen. Synthesis and characterization of large colloidal silver particles // Langmuir. 2003. 19 (4). P. 1384–1389.
- 17. Dong X., Ji X., Wu H., Zhao L., Li J., Yang W. Phys J. Shape control of silver nanoparticles by stepwise citrate reduction // Chem. C. 2009. 113 (16). P. 6573–6576.
- 18. Крутяков Ю.А., Кудринский А.А., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы // Успехи химии. 2008. № 3. 77. С. 242–269.
- 19. Малышев А.Н., Меньшиков С.Ю. Жидкофазное окисление КI и скипидара переульфатом в CH3COOH // Сборник трудов XXVIII Междунар. науч.-техн. конф. «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». 2023. С. 207–209.
- 20. Меньшиков С.Ю., Важенин В.А., Валова М.С., Ганебных И.Н., Трошин Д.П., Шишлов О.Ф., Ковалев А.А., Баженова Л.Н., Марков А.А. Использование методов ВЭЖX и ЭПР-спектроскопии в изучении газофазного окисления метанола в присутствии смешанных металлоксидных катализаторов // Тезисы докл. ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. 26-30 октября 2016. Т.3. С.261.
- 21. Кодаков Н.А., Приходько А.А., Шмаков А.А., Асадов О.И., Трошин Д.П., Шишлов О.Ф., Ковалев А.А., Важенин В.А., Суриков В.Т., Гансбных И.Н., Баженова Л.Н., Меньшиков С.Ю. Использование газовых анализаторов в определении состава газовой фазы при окислении метанола в присутствии смешанного металлоксидного катализатора// Сборник трудов XXII Междунар. науч.-техн. конф. «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». 2017. С. 399.
