Effective Catalysts Based on Palladium-Phosphorus Particles for Hydrogen Peroxide Production by the Anthrahquinone Method

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The properties of Pd–P catalysts supported on ZSM-5 zeolite in H- and Na-forms in the hydrogenation of 2-ethyl-9,10-anthraquinone under mild conditions were studied. The size and phase composition of Pd–P particles were determined using transmission electron microscopy and X-ray powder diffraction analysis. The promoting effect of phosphorus on the dispersion of palladium catalysts and the yield of H2O2 has been established. The influence of the decationized form of the zeolite support on the properties of palladium catalysts in the hydrogenation of 2-ethyl-9,10-anthraquinone was considered. It was shown that the deposition of Pd on HZSM-5 zeolite increases the contribution of 2-ethyl-9,10-anthrahydroquinone hydrogenolysis, reducing the yield of H2O2. Modification of palladium catalysts with phosphorus significantly suppresses both side processes: saturation of aromatic rings and hydrogenolysis of the C–OH bond of 2-ethyl-9,10-anthrahydroquinone. With an increase in the P:Pd ratio from 0 to 1.0, the yield of H2O2 increases from 72–77 to 92–99%. The main reasons for the promoting effect of phosphorus are discussed.

About the authors

L. B. Belykh

Irkutsk State University

Author for correspondence.
Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

T. A. Kornaukhova

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

N. I. Skripov

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

E. A. Milenkaya

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

A. A. Maltsev

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

F. K. Schmidt

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russian Federation, K. Marx, 1, Irkutsk, 664003

References

  1. Menegazzo F., Signoretto M., Ghedini E., Strukul G. // Catalyst. 2019. V. 9. № 3. P. 251.
  2. Ranganathan S., Sieber V. // Catal. 2018. V. 8. № 9. P. 379.
  3. Мухортова Л.И., Ефимов Ю.Т., Глушков И.В., Константинова Т.Г. Химия и технология пероксида водорода: учебное пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2020. 104 с.
  4. Liang J., Wang F., Li W., Zhang J., Guo C.-L. // Mol. Catal. 2022. V. 524. Art. 112264.
  5. Campos-Martin J.M., Blanco-Brieva G., Fierro J.L. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. V. 45. № 42. P. 6962.
  6. Стеренчук Т.П., Белых Л. Б., Скрипов Н.И., Санжиева С.Б., Гвоздовская К.Л., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 3. С. 286. (Sterenchuk T. P., Belykh L. B., Skripov N. I., Sanzhieva S.B., Gvozdovskaya K. L., Schmidt F. K. // Kinetics and Catalysis. 2018. V. 59. No. 5. P. 585.)
  7. Drelinkiewicz A., Waksmundzka-Gora A. // J. Mol. Catal. A. Chem. 2006. V. 246. P. 167
  8. Petr J., Kurc L., Belohlav Z., Cervený L. // Chem. Eng. Process. 2004. V. 43. P. 887.
  9. Priyadarshini P., Ricciardulli T., Adams J.S., Yun Y. S., Flaherty D.W. // J. Catal. 2021. V. 399. P. 24.
  10. Paunovic V., Ordomsky V.V., Sushkevich V.L., Schouten J.C., Nijhuis T.A. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 1161.
  11. Bi R., Wang Q., Miao C., Feng J., Li D. // Catal. Lett. 2019. V. 149. P. 1286.
  12. Ingle A.A., Ansari S.Z., Shende D.Z., Wasewar K.L., Pandit A.B. // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2022. V. 29. № 57. P. 86468.
  13. Zhang J., Gao K., Wang S., Li, W., Han Y. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 11. P. 6447.
  14. Yuan E., Wu C., Hou X., Dou M., Liu G., Li G., Wang L. // J. Catal. 2017. V. 347. P. 79.
  15. Han Y., He Z., Wang S., Li W., Zhang J. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 2630.
  16. Ferrin P., Kandoi S., Nilekar A.U., Mavrikakis M. // Surf. Sci. 2012. V. 606. № 7. P. 679.
  17. Li W., Wang F., Zhang X., Sun M., Hu J., Zhai Y., Lv G. // Appl. Catal. A: Gen. 2021. V. 619. Art. 118124.
  18. Li X, Su H, Ren G, Wang S. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 517. P. 168.
  19. Liu Y., McCue A.J., Li D. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 9102.
  20. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Mol. Catal. 2022. V. 528. Art. 112509.
  21. Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Стеренчук Т.П., Акимов В.В., Таусон В.Л., Лихацкий М.Н., Миленькая Е.А., Корнаухова Т.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 6. С. 749.
  22. Li D., Su H., Yan H., Yang X., Zhou J., Wang S. // Catal. 2022. V. 12. P. 1156.
  23. Li A., Wang Y. H., Ren J., Zhang J. L., Li W., Guo C.L. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 593. Art. 117422.
  24. Wu Z.-Y., Nan H., Shen S.-C., Chen M.-X., Liang H.-W., Huang C.-Q., Yao T., Chu S.-Q., Li W.-X., Yu S.-H. // CCS Chem. 2022. V. 4. P. 3051.
  25. Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Романченко А.С., Гвоздовская К.Л., Санжиева С.Б., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 6. С. 788. (Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Skripov N.I., Akimov V. V., Tauson V. L., Romanchenko A. S., Gvozdovskaya K. L., Sanzhieva S. B., Shmidt F. K. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. № 6. P. 805.)
  26. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Savanovich T.A., Schmidt F.K. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 589. Art. 117293.
  27. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V. V., Tauson V.L., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Eur. J. Inorg. Chem. 2021. V. 44. P. 4586.
  28. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Москва: Мир, 1976. 572 с. ( Gordon A.J., Ford R.A. The Chemist’s Companion. New-York: Wiley & Sons, 1972.)
  29. Matthews J.C., Nashua N.H., Wood L.L. USA Patent 3,474,464, 1969.
  30. Sandri F., Danieli M., Zecca M., Centomo P. // ChemCatChem. 2021. V. 13. P. 2653.
  31. Drelinkiewicz A., Waksmundzka-Gora A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. V. 246. P. 167.
  32. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия в 4 частях. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 544 с.
  33. Drelinkiewicz A., Laitinen R., Kangas R., Pursiainen J. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. V. 284. P. 59.
  34. Kosydar R., Drelinkiewicz A., Lalik E., Gurgul J. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 402. P. 121.
  35. Drelinkiewicz A., Hasik M. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. V. 177. P. 149.
  36. Белых Л.Б., Миленькая Е.А., Скрипов Н.И., Корнаухова Т.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2024. В печати.
  37. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Milenkaya E.A., Kornaukhova T.A., Schmidt F.K. // Appl. Catal. A: Gen. 2023. V. 664. Art. 119330.
  38. Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Стеренчук Т.П., Акимов В.В., Таусон В.Л., Лихацкий М.Н., Миленькая Е.А., Корнаухова Т.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 6. С. 749. ( Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Akimov V.V., Tauson V.L., Likhatski M.N., Milenkaya E.A., Kornaukhova T.A., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. № 6. P. 804.)
  39. Николаев С.А., Занавескин Л.Н., Смирнов В.В., Аверьянов В.А., Занавескин К.Л. // Успехи химии. 2009. Т. 78. № 3. С. 248. (Nikolaev S.A., Smirnov V.V., Zanaveskin L.N., Zanaveskin, K.L., Averyanov V.A. // Russ. Chem. Rev. 2009. V. 78. № 3. P. 231.)
  40. Bi R., Wang Q., Miao C., Feng J., Li D. // Catal. Lett. 2019. V. 149. P. 1286.
  41. Zhang J., Gao K., Wang S., Lia W., Han Y. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 6447.
  42. Clausen B.S., Topsoe H., Frahm R. // Adv. Catal. 1998. V. 42. Р. 315.
  43. Fang J., Chen X., Liu B., Yan S., Qiao M., Li H., He H., Fan K. // J. Catal. 2005. V. 229 P. 97.
  44. Stojewski M., Kowalska J., Jurczakowski R. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 9. P. 3707.
  45. Kamachi T., Ogata T., E. Mori, K. Iura, N. Okuda, M. Nagata, K. Yoshizawa // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 8748.
  46. Maccarrone M.J., Lederhos C.R., Torres G., Betti C., Coloma-Pascual F., Quiroga M.E., Yori J.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2012. V. 90. P. 441.
  47. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Schmidt F.K. // Catal. Commun. 2020. V. 146. Art. 106124.
  48. Flanagan B.T.B., Biehl G.E., Clewley J.D., Kundqvist S., Anderson Y. // J.C.S. Faraday I. 1980. V. 76. P. 196
  49. Yuan E., Wang L., Zhang X., Feng R., Wu C., Li G. // ChemPhysChem. 2016. V. 17. P. 3974.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download