Слоистые титаносиликаты могут быть потенциальными катализаторами для получения новых материалов из побочных продуктов биодизельного топлива

Международный журнал Molecular Catalysis издательства Elsevier опубликовал описание специфики работы этих соединений в качестве композитных катализаторов для синтеза органических веществ глицидола и глицеринкарбоната из ключевого побочного продукта производства биодизельного топлива, глицерина. Глицеринкарбонат широко используют в качестве растворителя в пищевой, косметологической, текстильной и фармацевтической индустрии, как электролит для литий-ионных аккумуляторов.

Это вещество также широко применяется в органической химии в качестве строительного компонента для получения полимеров, полиэфиров, поликарбонатов и многих других соединений. Глицидол применяют в промышленности для стабилизации натуральных масел и виниловых полимеров, в качестве химического промежуточного продукта в синтезе глицидиловых эфиров (процессы получения смол), сложных эфиров (ароматизаторы, растворители, пластификаторы) и аминов (производство пластмасс, красителей, антиоксидантов, пестицидов), фармацевтических препаратов.

По данным одного из крупнейших аналитических центров маркетинга Transparency Market Research, в 2019 году мировой рынок глицидола оценивался в 8190,2 миллионов долларов США. К 2027 году рост рынка прогнозируют до 13205,5 миллионов долларов США.

Одно из главных условий в схеме получения катализатора — использование в качестве исходного сырья промежуточных или обедненных по содержанию титана источников (например, сырья, отправляемого на долгосрочное хранение после извлечения полезных компонентов из апатито-нефелиновых руд предприятия АО «Апатит»). Такой подход позволяет проектировать технологии с увеличением процента комплексного использования рудных ресурсов и уменьшением ежегодной нагрузки на окружающую среду. Большое значение имеет и снижение себестоимости продукта и энергозатрат при его производстве и дальнейшем использовании.

Новый катализатор представляет собой композитный материал, основой которого является аналог минерала линтисита, а добавочным компонентом его кристаллической структуры — цеолитоподобное вещество с цинк-имидазолятным каркасом ZIF-8 (материал, широко применяемый для селективного улавливания углекислого газа, разделения водорода от примеси иных газов, доставке лекарственных препаратов). Такой «союз» позволяет значительно снизить потерю ZIF-8 и получить новый катализатор с управляемыми физико-химическими свойствами, высокой удельной площадью поверхности, равномерным распределением пор, наличием необходимого количества активных кислотных и основных центров.

Существует несколько распространенных методов синтеза глицерин карбоната и глицидола, наиболее экологичным и экономичным из которых исследователи посчитали одностадийный синтез в результате взаимодействия глицерина с диметилкарбонатом. В присутствии нового гетерогенного катализатора AM-4/ZIF-8 реакция проходит с максимальной селективностью по отношению к итоговому продукту (78,4 процента) при температуре 100 градусов Цельсия.

Сотрудники Центра наноматериаловедения ФИЦ КНЦ РАН благодарят доктора химических наук Марию Тимофееву и ее коллектив за сотрудничество и бесценный труд по развитию технологий применения аналога одного из редких минералов Кольского полуострова для области органического синтеза полезных промышленных веществ.

КНЦ РАН

76 статей

Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.

Показать больше