VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Разработки последних лет указывают на перспективность использования редкоземельных элементов в катализе и в научных журналах все чаще появляются статьи с использованием редкоземельных элементов в качестве составных частей катализаторов органического синтеза. Продукт реакции гидрирования бензальдегида - бензиловый спирт используется в парфюмерной и фармацевтической промышленности.

Ранее нами исследовались реакции гидрирования аллилового спирта, о-нитрофенола на платиновых и палладиевых катализаторах, нанесенных на оксиды редкоземельных элементов, которые показали эффективность изученных катализаторов в условиях «мягкого» гидрирования органических соединений [1,2].

Целью работы является активности 1%Pt/Dy₂O₃ катализатора в реакции гидрирования бензальдегида в воде в мягких условиях (температура 20 ± 5 °С, давление водорода – атмосферное).

Реакцию осуществляли на лабораторной установке [3], которая позволяет измерять объем поглощенного водорода в единицу времени. В качестве катализатора сравнения использовали 1%Pt/Al₂O₃.

Известно, что любая гетерогенно-каталитическая реакция протекает через следующие стадии: диффузия компонентов к катализатору; адсорбция; собственно каталитическая реакция; десорбция и обратная диффузия продуктов реакции. Различают кинетическую и диффузионную области протекания гетерогенно-каталитических реакций. Для исключения влияния процессов диффузии на реакцию гидрирования исследовалось влияние скорости перемешивания (числа качаний) на скорость гидрирования (рис.1). Установлено, что при числе качаний равном 500 кач/мин кривая выходит на плато и дальнейшее увеличение числа качаний не приводит к росту скорости реакции. Это свидетельствует о переходе реакции из диффузионной в кинетическую область.

Кинетические кривые реакции гидрирования бензальдегида на катализаторах 1%Pt/Dy₂O₃ и 1%Pt/Al₂O₃ представлены на рис. 2. При гидрировании бензальдегида общее количество поглощенного водорода соответствует теоретически рассчитанному, что свидетельствует о практически полном превращении бензальдегида в бензиловый спирт. Хроматографический анализ продуктов реакции показал: содержание бензилового спирта составило 99,8%, что подтверждает высокую селективность реакции. Гидрирование бензальдегида протекает с постоянно уменьшающейся скоростью, при этом скорость гидрирования бензальдегида на катализаторе 1%Pt/Dy₂O₃ в 2,5 раза выше, чем на 1%Pt/Al₂O₃.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: что замена известного носителя Al₂O₃ на Dy₂O₃ позволяет увеличить скорость гидрирования бензальдегида в 2,5 раза.

Список литературы

1. Курунина Г.М., Зорина Г.И., Курунина Г.М., Бутов Г.М., Попова Е.В., Кочетков В.Г. Изучение реакции гидрирования аллилового спирта на 1%Pd/Nd₂O₃ катализаторе // Ж. Успехи современного естествознания. - № 9, 2011, С.100-101.

2. Калинова К.А., Осипова Е.С., Курунина Г.М., Зорина Г.И., Бутов Г.М. Гидрирование n-нитрофенола на платиновых катализаторах, нанесённых на оксиды Gd, Sm и Al. // Ж. Современные наукоемкие технологии № 9, 2013, С. 79-80.

3. Бутов Г.М., Зорина Г.И., Каблов В.Ф. и др. Гидрирование нитробензола на палладиевых катализаторах, нанесенных на оксиды редкоземельных элементов // Нефтехимия и нефтепереработка. - 2003. - № 5.- с.29.