NICKEL PHOSPHIDE CATALYST BASED ON MESOPOROUS NANOSPHERICAL POLYMER IN HYDROCONVERSION OF GUAIACOL AND FURFURAL

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Получен нанесенный никельфосфидный катализатор in situ в условиях синтеза мезопористого резорцинформальдегидного полимера. Катализатор испытан в гидрировании гваякола и фурфурола в толуоле при давлении водорода 4 МПа. Исследованы характеристики гидрирования фурфурола в зависимости от давления водорода, массы загруженного катализатора, температуры и продолжительности процесса. Оценена активность полученного никельфосфидного катализатора в гидрировании смеси гваякола и фурфурола в толуоле.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I Sh.

Moscow Lomonosov State University

Email: sammy-power96@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2029-693X
Russian Federation, Moscow, 119991

Максим Павлович Бороноев

Moscow Lomonosov State University

Email: maxbv04@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6129-598X

н.с., химический факультет

Russian Federation, Moscow, 119991

E. A. Roldugina

Moscow Lomonosov State University

Email: rolduginakate@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9194-1097
Russian Federation, Moscow, 119991

Юлия Сергеевна Кардашева

Moscow Lomonosov State University

Email: yuskard@petrol.chem.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6580-1082

к.х.н., химический факультет

Russian Federation, Moscow, 119991

Сергей Викторович Кардашев

Moscow Lomonosov State University

Author for correspondence.
Email: chemus6@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1818-7697

к.х.н., химический факультет

Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Lu Q., Li W.-Z., Zhu X.-F. Overview of fuel properties of biomass fast pyrolysis oils // Energy Convers. Manage. 2009. V. 50, № 5. P. 1376–1383. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2009.01.001
  2. Jin W., Pastor-Pérez L., Shen D., Sepúlveda-Escribano A., Gu S., Ramirez Reina T. Catalytic upgrading of biomass model compounds: novel approaches and lessons learnt from traditional hydrodeoxygenation – a review // ChemCatChem. 2019. V. 11, № 3. P. 924–960. https://doi.org/10.1002/cctc.201801722
  3. Ouedraogo A.S., Bhoi P.R. Recent progress of metals supported catalysts for hydrodeoxygenation of biomass derived pyrolysis oil // J. Clean. Prod. 2020. V. 253. ID 119957. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.119957
  4. Qu L., Jiang X., Zhang Z., Zhang X.-g., Song G.-y., Wang H.-l., Yuan Y.-p., Chang Y.-l. A review of hydrodeoxygenation of bio-oil: model compounds, catalysts, and equipment // Green Chem. 2021. V. 23, № 23. P. 9348–9376. https://doi.org/10.1039/D1GC03183J
  5. Gollakota A.R.K., Shu C.-M., Sarangi P.K., Shadangi K.P., Rakshit S., Kennedy J.F., Gupta V.K., Sharma M. Catalytic hydrodeoxygenation of bio-oil and model compounds - choice of catalysts, and mechanisms // Renew. Sustain. Energy Rev. 2023. V. 187. ID 113700. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113700
  6. Kim S., Kwon E.E., Kim Y.T., Jung S., Kim H.J., Huber G.W., Lee J. Recent advances in hydrodeoxygenation of biomass-derived oxygenates over heterogeneous catalysts // Green Chem. 2019. V. 21, № 14. P. 3715–3743. https://doi.org/10.1039/C9GC01210A
  7. Yao G., Wu G., Dai W., Guan N., Li L. Hydrodeoxygenation of lignin-derived phenolic compounds over bi-functional Ru/H-Beta under mild conditions // Fuel. 2015. V. 150. P. 175–183. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.02.035
  8. Golubeva M.A., Maximov A.L. Transition metal compounds in the hydrodeoxygenation of biomass derivatives // Renew. Sustain. Energy Rev. 2025. V. 210. ID 115153. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115153
  9. Бороноев М.П., Шакиров И.И., Ролдугина Е.А., Кардашева Ю.С., Кардашев С.В., Максимов А.Л., Караханов Э.А. Гидрирование гваякола на наноразмерных рутениевых нанесенных катализаторах: влияние размера частиц носителя и присутствия оксигенатов бионефти // Журн. прикл. химии. 2022. Т. 95, № 10. С. 1263–1272. http://doi.org/10.31857/S004446182210005X
  10. [Boronoev M.P., Shakirov I.I., Roldugina E.A., Kardasheva Y.S., Kardashev S.V., Maksimov A.L., Karakhanov E.A. Hydrogenation of guaiacol on nanoscale supported ruthenium catalysts: influence of support particle size and the presence of bio-oil oxygenates // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95, № 10. P. 1555–1563. https://doi.org/10.1134/S1070427222100068]
  11. Liang C., Li Z., Dai S. Mesoporous carbon materials: synthesis and modification // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47, № 20. P. 3696–3717. https://doi.org/10.1002/anie.200702046
  12. Wei J., Liang Y., Zhang X., Simon G.P., Zhao D., Zhang J., Jiang S., Wang H. Controllable synthesis of mesoporous carbon nanospheres and Fe–N/carbon nanospheres as efficient oxygen reduction electrocatalysts // Nanoscale. 2015. V. 7, № 14. P. 6247–6254. https://doi.org/10.1039/C5NR00331H
  13. Peroni M., Lee I., Huang X., Baráth E., Gutiérrez O.Y., Lercher J.A. Deoxygenation of palmitic acid on unsupported transition-metal phosphides // ACS Catal. 2017. V. 7, № 9. P. 6331–6341. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b01294
  14. Golubeva M.A., Maximov A.L. Hydroprocessing of furfural over in situ generated nickel phosphide based catalysts in different solvents // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 608. ID 117890. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117890
  15. Wu S.-K., Lai P.-C., Lin Y.-C. Atmospheric hydrodeoxygenation of guaiacol over nickel phosphide catalysts: effect of phosphorus composition // Catal. Lett. 2014. V. 144, № 5. P. 878–889. https://doi.org/10.1007/s10562-014-1231-7
  16. Cecilia J.A., Infantes-Molina A., Rodríguez-Castellón E., Jiménez-López A. A novel method for preparing an active nickel phosphide catalyst for HDS of dibenzothiophene // J. Catal. 2009. V. 263, № 1. P. 4–15. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2009.02.013
  17. Bui P., Cecilia J.A., Oyama S.T., Takagaki A., Infantes-Molina A., Zhao H., Li D., Rodríguez-Castellón E., Jiménez-López A. Studies of the synthesis of transition metal phosphides and their activity in the hydrodeoxygenation of a biofuel model compound // J. Catal. 2012. V. 294. P. 184–198. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.07.021
  18. Wang R., Smith K.J. The effect of preparation conditions on the properties of high-surface area Ni₂P catalysts // Appl. Catal. A: Gen. 2010. V. 380, № 1‒2. P. 149–164. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2010.03.055
  19. Dai X., Song H., Yan Z., Li F., Chen Y., Wang X., Yuan D., Zhang J., Wang Y. Effect of preparation temperature on the structures and hydrodeoxygenation performance of Ni₂P/C catalysts prepared by decomposition of hypophosphites // New J. Chem. 2018. V. 42, № 24. P. 19917–19923. https://doi.org/10.1039/C8NJ04628J
  20. d’Aquino A.I., Danforth S.J., Clinkingbeard T.R., Ilic B., Pullan L., Reynolds M.A., Murray B.D., Bussell M.E. Highly-active nickel phosphide hydrotreating catalysts prepared in situ using nickel hypophosphite precursors // J. Catal. 2016. V. 335. P. 204–214. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2015.12.006
  21. Li Y., Fu J., Chen B. Highly selective hydrodeoxygenation of anisole, phenol and guaiacol to benzene over nickel phosphide // RSC Adv. 2017. V. 7, № 25. P. 15272–15277. https://doi.org/10.1039/C7RA00989E
  22. Gonçalves V.O.O., de Souza P.M., Cabioc’h T., da Silva V.T., Noronha F.B., Richard F. Hydrodeoxygenation of m-cresol over nickel and nickel phosphide based catalysts. Influence of the nature of the active phase and the support // Appl. Catal. B: Environ. 2017. V. 219. P. 619–628. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.07.042
  23. Шакиров И.И., Бороноев М.П., Кардашев С.В., Путилин Ф.Н., Караханов Э.А. Селективное гидрирование фенола с использованием нанесенного на мезопористый наносферический полимер Ni₂P-катализатора // Наногетерогенный катализ. 2021. Т. 6, № 2. С. 92–99. https://doi.org/10.56304/S2414215821020076
  24. [Shakirov I.I., Boronoev M.P., Kardashev S.V., Putilin F.N., Karakhanov E.A. Selective hydrogenation of phenol using a Ni₂P catalyst supported on mesoporous polymeric nano-spheres // Pet. Chem. 2021. V. 61, № 10. P. 1111–1117. https://doi.org/10.1134/S0965544121100042]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Рис. 1. Микрофотография (а) и распределение сферических частиц по размерам (б) мез-опористого резорцинформальдегидного полимера

Download (70KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Изотерма адсорбции–десорбции азота мезопористого резорцинформальдегидного полимера.

Download (38KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Дифрактограмма никельфосфидного катализатора, нанесенного на мезопористый полимер.

Download (60KB)
Indexing metadata
5. Рис. 4. Микрофотография никельфосфидного катализатора, нанесенного на мезопористый полимер (а), и распределение наночастиц Ni2P по размерам (б).

Download (74KB)
Indexing metadata
6. Рис. 5. Спектры термопрограммируемой десорбции аммиака мезопористого полимера и никельфосфидного катализатора.

Download (52KB)
Indexing metadata
7. Рис. 6. Деконволюции Ni2p (а) и P2p (б) рентгеновских фотоэлектронных спектров ни-кельфосфидного катализатора.

Download (70KB)
Indexing metadata
8. Рис. 7. Конверсия фурфурола и селективности образования продуктов его гидрирования в присутствии никельфосфидного катализатора в зависимости от: а – температуры; б – давления водорода; в – загрузки катализатора; г – продолжительности процесса гидрирования.

Download (88KB)
Indexing metadata
9. Рис. 8. Конверсия гваякола и селективности образования продуктов его гидрирования в присутствии никельфосфидного катализатора в зависимости от: а – температуры гидрирования; б –продолжительности процесса гидрирования.

Download (113KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).