Kinetics and CatalysisKinetics and CatalysisКинетика и катализ0453-88113034-5413The Russian Academy of Sciences66031410.31857/S0453881123050039MYRFJBARTICLESСТАТЬИBimetallic Heterogeneous Catalysts for the Oxidation of Sulfur-Containing Compounds with Hydrogen PeroxideБиметаллические гетерогенные катализаторы окисления серосодержащих соединений пероксидом водородаGulO. O.ГульО. О.lesi00gul@gmail.comPolikarpovaP. D.ПоликарповаП. Д.polikarpova@petrol.chem.msu.ruAkopyanA. V.АкопянА. В.polikarpova@petrol.chem.msu.ruAnisimovA. V.АнисимовА. В.polikarpova@petrol.chem.msu.ruLomonosov Moscow State University, Department of Petroleum Chemistry and Organic Catalysis, Faculty of ChemistryМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра химии нефти и органического катализа, химический факультет, ГСП-10109202364560961722022025Copyright ©; 2023, О.О. Гуль, П.Д. Поликарпова, А.В. Акопян, А.В. АнисимовCopyright ©; 2023, О.О. Гуль, П.Д. Поликарпова, А.В. Акопян, А.В. Анисимов2023О.О. Гуль, П.Д. Поликарпова, А.В. Акопян, А.В. АнисимовО.О. Гуль, П.Д. Поликарпова, А.В. Акопян, А.В. Анисимовhttps://journals.eco-vector.com/0453-8811/article/view/660314

Bimetallic heterogeneous catalysts based on SBA-15 containing molybdenum and iron oxides were studied in the oxidation reactions of model mixtures of organosulfur compounds. Iron additive (in the form of iron(III) oxide) in the amount of 0.05 wt % to the catalyst 5%Mo/SBA-15 turns out to be the most effective. The catalysts were confirmed by a complex of physicochemical methods: low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, X-ray phase analysis, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy. The influence of the main oxidation parameters (reaction time, temperature, composition and amount of catalyst, amount of oxidizer) on the conversion of dibenzothiophene as a component of the model mixture weas investigated. Optimal oxidation conditions that allow to achieve total transformation of the substrate were selected: H2O2 : S = 2 : 1, 0.5 wt % of the catalyst FeMo/SBA-15, 60 min, 60°C; catalysts can be used for at least 5 cycles without loss of activity during their intermediate washing from oxidation products.

Биметаллические гетерогенные катализаторы на основе SBA-15, содержащие в своем составе оксиды молибдена и железа, исследованы в реакциях окисления модельных смесей сероорганических соединений. Добавка железа (в виде оксида железа(III)) в количестве 0.05 мас. % к катализатору 5% Мо/SBA-15 была наиболее эффективной. исследованы комплексом физико-химических методов: низкотемпературная адсорбция–десорбция азота, рентгенофазовый анализ, просвечивающая электронная микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Оценено влияние основных параметров окисления (время Катализаторы реакции, температура, состав и количество катализатора, количество окислителя) на конверсию дибензотиофена как компонента модельной смеси. Подобраны оптимальные условия окисления, позволяющие достичь исчерпывающего превращения субстрата: мольное отношение H2O2 : S = 2 : 1, 0.5 мас. % катализатора FeMo/SBA-15, 60 мин, 60°C. Катализаторы могут быть использованы не менее 5 циклов без потери активности при промежуточной промывке от продуктов окисления.

oxidative desulfurizationdibenzothiophenehydrogen peroxidetransition metal oxidesbimetallic catalystSBA-15окислительное обессериваниедибензотиофенпероксид водородаоксиды переходных металловбиметаллический катализаторSBA-15Zhang M., Liu J., Li H., Wei Y., Fu Y., Liao W., Zhu L., Chen G., Zhu W., Li H. // Appl. Catal. B: Environ. 2020. V. 271. P. 118936.Lim X., Ong W. // Nanoscale Horizons. 2021. V. 6. № 8. P. 588.Song Y., Fang W., Liu C., Sun Z., Li F., Xu L. // J. Phys. Chem. Solids. 2020. V. 141. P. 109395.Tugrul Albayrak A., Tavman A. // Ultrason. Sonochem. 2022. V. 83. P. 105845.Shafiq I., Shafique S., Akhter P., Abbas G., Qurashi A., Hussain M. // Catal. Rev. Sci. Eng. 2021. P. 1.Ahmadian M., Anbia M. // Fuel. 2022. V. 324. P. 124471.Li A., Song H., Meng H., Lu Y., Li C. // Fuel. 2022. V. 310. P. 122430.Abdullah W., Ali R., Bakar W. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2016. V. 58. P. 344.Alibolandi M., Darian J., Ghaedian M., Royaee S., Shafeghat A. // Korean J. Chem. Eng. 2020. V. 37. № 11. P. 1867.Choi A., Roces S., Dugos N., Futalan C., Lin S., Wan M. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2014. V. 45. № 6. P. 2935.Campos-Martin J., Capel-Sanchez M., Perez-Presas P., Fierro J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. V. 85. № 7. P. 879.More N., Gogate P.R. // Ultrason. Sonochem. 2019. V. 51. P. 58.Dizaji A., Mokhtarani B., Mortaheb H. // Fuel. 2019. V. 236. P. 717.Ахмадуллин Р.М., Буй Д.Н., Ахмадуллина А.Г., Самуилов Я.Д. // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 3. P. 348.Haghighi M., Gooneh-Farahani S. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2020. V. 27. № 32. P. 39923.Kim T., Kim M., Kleitz F., Nair M., Guillet R., Jeong K., Chae H., Kim C., Jeong S. // ChemCatChem. 2012. V. 4. № 5. P. 687.Du Q., Guo Y., Wu P., Liu H., Chen Y. // Micropor. Mesopor. Mater. 2019. V. 275. P. 61.Kulikov L.A., Akopyan A.V., Polikarpova P.D., Zolotukhina A.V., Maximov A.L., Anisimov A.V., Karakhanov E.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 45. P. 20562.Abubackar H.N., Bengelsdorf F.R., Dürre P., Veiga M.C., Kennes C. // Appl. Energy 2016. V. 169. P. 210.Goldberg M.A., Akopyan A.V., Gafurov M.R., Makshakova O.N., Donskaya N.O., Fomin A.S., Polikarpova P.P., Anisimov A.V., Murzakhanov F.F., Leonov A.V., Konovalov A.A., Kudryavtsev E.A., Barinov S.M., Komlev V.S. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 21. P. 11604.Akopyan A., Polikarpova P., Gul O., Anisimov A., Karakhanov E. //Energy Fuels. 2020. V. 34. № 11. P. 14611.Andrei R.D., Cambruzzi N., Bonne M., Lebeau B., Hulea V. // J. Porous Mater. 2019. V. 26. № 2. P. 533.Ojeda-López R., Pérez Hermosillo I.J., Esparza-Schulz J., Cervantes-Uribe A., Domínguez A. // Adsorption. 2015. V. 21. P. 659.Farghadani M., Mahdavi V. // Fuel Process. Technol. 2022. V. 236. P. 107415.Брыжин А.А., Руднев В.С., Лукиянчук И.В., Васильева М.С., Тарханова И.Г. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 2. С. 262.Wang J., Yang B., Peng X., Ding Y., Yu S., Zhang F., Zhang L., Wu H., Guo J. // Chem. Eng. J. 2022. V. 429. P. 132446.Su T., Chi M., Chang H., Jin Y., Liao W., Ren W., Zhao D., Len C., Lü H. // Colloids Surf. A. Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 632. 2021. P. 127821.Rajendran A., Cui T., Fan H., Yang Z., Feng J., Li W. // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. № 5. P. 2246.He J., Zhou S., Wu P., Wu Y., He L., Zhu L., Zhu W., Li H. // Fuel Process. Technol. 2022. V. 236. P. 107399.Deng C., Wu P., Zhu L., He J., Tao D., Lu L., He M., Hua M., Li H., Zhu W. // Appl. Mater. Today. 2020. V. 20. P. 100680.Ammar S., Kareem Y., Ali A. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. № 6. P. 6780.Li X., Zhang L., Sun Y. // Catalysts. 2020. V. 10. № 9. P. 1091.Zhang M., Fu Y., Wang C., Wei Y., Gao Y., Yang W., Fan L., Zhu W., Li H. // Petrol. Sci. 2022. V. 19. № 1. P. 345. https://doi.org/10.1016/j.petsci.2021.09.042Beshkoofeh S., Ghalami-Choobar B., Shahidian Z., Khosharay S. // Iran. J. Chem. Chem. Eng. 2021. V. 40. № 6. C. 1777.Nazmi N.A.S.M., Razak F.I.A., Mokhtar W.N.A.W., Ibrahim M.N.M., Adam F., Yahaya N., Rosid S.J.M., Shukri N.M., Abdullah W.N.W. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2022. V. 315. P. 123239.Wang G., Zhang J., Liu Y. // Korean J. Chem. Eng. 2013. V. 30. № 5. P. 1.Bakar W.A.W.A., Ali R., Kadir A.A.A., Mokhtar W.N.A.W. // Fuel Process. Technol. 2012. V. 101. P. 78.Akopyan A., Polikarpova P., Vutolkina A., Cherednichenko K., Stytsenko V., Glotov A. // Pure Appl. Chem. 2021. V. 93. № 2. P. 231.Сычев А.Я., Исаак В.Г. Гомогенный катализ соединениями железа. Кишинев: Штиинца, 1988. 215 с.Jiang W., Zhu W., Li H., Chao Y., Xun S., Chan Y., Li H., Zhao Z. // J. Mol. Catal. A. Chem. 2014. V. 382. P. 8.Tireli A., do Rosário Guimarães I., de Castro G.M.M., Gonçalves M.A., de Castro Ramalho T., Guerreiro M.C. // Environ. Sci. Poll. Res. 2020. V. 27. P. 14963.Karpov S.I., Roessner F., Selemenev V.F. // J. Porous Mater. 2014. V. 21. № 4. P. 449.Eseva E.A., Lukashov M.O., Cherednichenko K.A., Levin I.S., Akopyan A.V. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. № 39. P. 14154.Wang B., Li X., Chen P., Zhu B. // J. Alloys Compd. 2019. V. 786. P. 440.Qin S., Zhang C., Xu J., Yang Y., Xiang H., Li Y. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 392. № 1–2. P. 118.Zhou Q., Fu S., Zou M., He Y., Wu Y., Wu T. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 85. P. 69388.Wang C., Miao Q., Huang X., Li J., Duan Y., Yan L., Jiang Y., Lu S. // New J. Chem. 2020. V. 44. № 43. P. 18745.Li H., Zhu W., Wang Y., Zhang J., Lu J., Yan Y. Deep oxidative desulfurization of fuels in redox ionic liquids based on iron chloride // Green Chem. 2009. V. 11. № 6. P. 810.Khayyat S., Roselin L.S. // J. Saudi Chem. Soc. 2017. V. 21. № 3. P. 349.Cao Y., Wang H., Ding R., Wang L., Liu Z., Lv B. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 589. P. 117308.Chamack M., Mahjoub A.R., Aghayan H. // Chem. Eng. Res. Des. 2015. V. 94. P. 565.