Каталитическое жидкофазное окисление глюкозы в глюконовую кислоту в присутствии катализаторов Pd-Sn/Al2O3

Глюконовая кислота и ее соли широко используются в фармацевтической, пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности при производстве пищевых добавок, чистящих средств, лекарственных препаратов, стабилизаторов и др.

В качестве катализаторов окисления глюкозы перспективными представляются биметаллические системы высокодисперсных драгоценных металлов (Pt, Pd, Au), промотированных добавками Sn, Bi, Co, Tl, Te и др. и нанесенных на твердые носители (C, Al2O3, TiO2, ZrO2, ZnO2, CeO2). Причем именно Pd-содержащие катализаторы представляются наиболее перспективными , а в качестве промотирующих добавок чаще всего используют Bi, Pb, также Au, Ru, Co. Однако, влияние добавки Sn на активность катализаторов в рассматриваемой реакции систематически не исследовалось.
Цель: изучение промотирующего влияния олова на каталитические свойства катализаторов Pd, нанесенного на носитель γ-Al2O3, в реакции окислении глюкозы в глюконовую кислоту.

Приготовлено три образца катализаторов, отличающихся соотношением металлов: Pd/γ-Al2O3, PdSn/γ-Al2O3, Pd3Sn/γ-Al2O3 (табл 1). Суммарное содержание металлов на поверхности составило ~1,3%.
Таблица 1
Состав катализаторов

Рисунок 1 - Выход глюконовой кислоты в присутствии катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γ-Al2O3

Вывод: Активность катализаторов возрастала в ряду: Pd/γ-Al2O3 < PdSn/γ-Al2O3 < Pd3Sn/γ-Al2O3.
Выходы глюконовой кислоты составили 47, 65 и 80% в присутствии катализаторов Pd/γ-Al2O3, PdSn/γ-Al2O3 и Pd3Sn/γ-Al2O3, соответственно. Результаты позволяют сделать предположение, что промотирование палладиевого катализатора оловом в количестве до 29% (Pd3Sn/γ-Al2O3) способствует росту каталитической активности в ~1.7 раза. При увеличении содержания Sn до 54% в PdSn/γ-Al2O3 активность катализатора падает, что, однако, может быть связано с увеличением доли окисленной фазы палладия на поверхности катализатора.

Спасибо за внимание!

Рисунок 2 - Продукты окисления глюкозы

Рисунок 3 - Микрофотографии, полученная методом ПЭМ, для катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γ-Al2O3
(а)
(б)
(в)

Рисунок 4 – Диаграммы распределения диаметров частиц по
размерам для катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3 и (в) Pd3Sn/γ-Al2O3
(а)
(б)
(в)

(а)
(б)
Рисунок 5 – Спектры РФЭС для катализаторов (а) Pd/γ-Al2O3, (б) PdSn/γ-Al2O3