Исследование микроструктуры синтезированных in situ медь-цинковых катализаторов гидродеоксигенации глицерина до 1,2-пропандиола
- Authors: Чернышев К.И.1, Порукова Ю.И.2, Максимов A.Л.2, Васильев A.Л.1,3
-
Affiliations:
- НИЦ «Курчатовский институт»
- Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН
- Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
- Issue: Vol 98, No 4 (2025)
- Pages: 238-256
- Section: Катализ
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/0044-4618/article/view/689712
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461825040016
- EDN: https://elibrary.ru/LIQKPW
- ID: 689712
Cite item
Abstract
Исследованы структурные особенности синтезированных in situ в условиях жидкофазного гидрогенолиза глицерина до 1,2-пропандиола медь-цинковых катализаторов с различным содержанием меди (от 6.25 до 100 мас%). Установлено, что проведение процесса формирования катализатора в реакционной среде в диапазоне концентраций 12.5–25 мас% Cu обеспечивает как достижение минимальных размеров Cu-зерен (50–150 нм), устойчивый анизотропный рост ZnO (длина 80–230 нм), так и формирование тонкой оксидной оболочки на поверхности частиц Cu. Результатом является максимальная каталитическая активность и селективность формирующейся in situ каталитической системы.
Full Text

About the authors
К. И. Чернышев
НИЦ «Курчатовский институт»
Author for correspondence.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-4770-5096
к.ф.-м.н.
Russian Federation, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1Ю. И. Порукова
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН
Email: a.vasiliev56@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3452-8009
к.х.н.
Russian Federation, 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский пр., д. 29A. Л. Максимов
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН
Email: a.vasiliev56@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950
д.х.н., акад. РАН
Russian Federation, 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский пр., д. 29A. Л. Васильев
НИЦ «Курчатовский институт»; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Email: a.vasiliev56@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7884-4180
Russian Federation, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1; 141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9
References
- Ten Dam J., Hanefeld U. Renewable chemicals: Dehydroxylation of glycerol and polyols // ChemSusChem. 2011. V. 4. P. 1017–1034. https://doi.org/10.1002/cssc.201100162
- Bienholz A., Hofmann H., Claus P. Selective hydrogenolysis of glycerol over copper catalysts both in liquid and vapour phase: Correlation between the copper surface area and the catalystʹs activity // Appl. Catal. A: General. 2011. V. 391 (1). P. 153–157. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2010.08.047
- Zhu S., Gao X., Zhu Y., Fan W., Wang J., Li Y. A highly efficient and robust Cu/SiO2 catalyst prepared by the ammonia evaporation hydrothermal method for glycerol hydrogenolysis to 1,2-propanediol // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5 (2). P. 1169–1180. https://doi.org/10.1039/c4cy01148a
- Huang Z., Cui F., Kang H., Chen J., Xia C. Characterization and catalytic properties of the CuO/SiO2 catalysts prepared by precipitation-gel method in the hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol: Effect of residual sodium // Appl. Catal. A: General. 2009. V. 366 (2). P. 288–298. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2009.07.017
- Li X., Xiang M., Wu D. Hydrogenolysis of glycerol over bimetallic CuNi catalysts supported on hierarchically
- porous SAPO-11 zeolite // Catal. Commun. 2019. V. 119. P. 170–175. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.11.004
- Niu L., Wei R., Jiang F., Zhou M., Liu C., Xiao G. Selective hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol on the modified ultrastable Y-type zeolite dispersed copper catalyst // React. Kinet. Mech. Catal. 2014. V. 113 (2). P. 543–556. https://doi.org/10.1007/s11144-014-0745-8
- Kant A., He Y., Jawad A., Li X., Rezaei F., Smith J. D., Rownaghi A.A. Hydrogenolysis of glycerol over Ni, Cu, Zn, and Zr supported on H-beta // Chem. Eng. J. 2017. V. 317. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.02.064
- Mane R., Potdar A., Jeon Y., Rode C. Calcination temperature impacting the structure and activity of CuAl catalyst in aqueous glycerol hydrogenolysis to 1,2-propanediol // Top. Catal. 2025. V. 68. 318–331. https://doi.org/10.1007/s11244-024-02032-5
- Zhao H., Zheng L., Li X., Chen P., Hou Z. Hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol over Cu-based catalysts: A short review // Catal. Today. 2020.V. 355. P. 84–95. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.03.011
- Mane R., Jeon Y., Rode C. A. A review on non-noble metal catalysts for glycerol hydrodeoxygenation to 1,2-propanediol with and without external hydrogen // Green Chem. 2022. V. 24 (18). P. 6751–6781. https://doi.org/10.1039/D2GC01879A
- Du Y., Wang C., Jiang H., Chen C., Chen R. Insights into deactivation mechanism of Cu–ZnO catalyst in hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol // J. Ind. Eng. Chem. 2016. V. 35. P. 262–267. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.01.002
- Balaraju M., Rekha V., Sai Prasad P. S., Prasad R. B. N., Lingaiah N. Selective hydrogenolysis of glycerol to 1,2-propanediol over Cu–ZnO catalysts // Catal. Lett. 2008. V. 126. P. 119–124. https://doi.org/10.1007/s10562-008-9590-6
- Omar L., Perret N., Daniele S. Self-assembled hybrid ZnO nanostructures as supports for copper-based catalysts in the hydrogenolysis of glycerol // Catalysts. 2021. V. 11. P. 516. https://doi.org/10.3390/catal11040516
- Gao Q., Xu B., Tong Q., Fan Y. Selective hydrogenolysis of raw glycerol to 1,2-propanediol over Cu–ZnO catalysts in fixed-bed reactor // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2015. V. 80. P. 215–220. https://doi.org/10.1080/09168451.2015.1088372
- Meher L. C., Gopinath R., Naik S. N., Dalai A. K. Catalytic hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol over mixed oxides derived from a hydrotalcite-type precursor // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. P. 1840–1846. https://doi.org/10.1021/ie8011424
- Wang S., Liu H. Selective hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol on Cu–ZnO catalysts // Catal. Lett. 2007. V. 117. P. 62–67. https://doi.org/10.1007/s10562-007-9106-9
- Porukova I., Samoilov V., Lavrentev V., Ramazanov D., Maximov A. Hydrogenolysis of bio-glycerol over in situ generated nanosized Cu–ZnO catalysts // Catalysts. 2024. V. 14. P. 908. https://doi.org/10.3390/catal14120908
- Porukova I., Samoilov V., Ramazanov D., Kniazeva M., Maximov A. In situ-generated, dispersed cu catalysts for the catalytic hydrogenolysis of glycerol // Molecules. 2022. V. 27. P. 8778. https://doi.org/10.3390/molecules27248778
- Albertsso J., Abrahams S. C., Kvick A. Structural and thermal dependence of normal-mode condensations in K2TeBr6 // Acta Crystallogr. B. 1989. V. 45. P. 34–40. https://doi.org/10.1107/S0108768188010109
- Vainshtein B. K., Zuyagin B. B., Avilov A. S. // Electron Diffraction Techniques / Ed. by J. M. Cowley. Oxford Univ. Press, Oxford, 1992. V. 1. Chap. 6. P. 216.
- Якимов И. С., Дубинин П. С., Пиксина О. Е. Регуляризация метода ссылочных интенсивностей для количественного рентгенофазового анализа поликристаллов // Журн. Сиб. фед. ун-та. Химия. 2009. Т. 2. С. 71–80.
- Kirfel A., Eichhorn K. D. Accurate structure analysis with synchrotron radiation // Acta Crystallogr. A. 1990. V. 46 (4). P. 271–284. https://doi.org/10.1107/s0108767389012596
- Schmahl N.G.,Eikerling G .F. Ueber kryptomodifikationen des Cu(II)-oxids // Zeitschrift fuer Physikalische Chemie (Frankfurt Am Main). 1968. V. 62. P. 268–279. https://doi.org/10.1524/zpch.1968.62.5_6.268
- Massarotti V., Capsoni D., Bini M., Altomare A., Moliterni A. G. G. X-ray powder diffraction ab initio structure solution of materials from solid state synthesis: The copper oxide case // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1998. V. 213. P. 259–265. https://doi.org/10.1524/zkri.1998.213.5.259
Supplementary files
