Наноструктурированные катализаторы эмульсионной полимеризации скипидара под воздействием персульфата калия
А.А. Остроушко1, С.Ю. Меньшиков2, Д.А. Роженцев3, Н.К. Ткачев3, А.Я. Голуб1, М.О. Тонкушина1
1 ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
2 ФБГОУ ВО «Уральского государственного горного университета»
3 ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.829
Оригинальная статья
Аннотация: Показана каталитическая активность в реакции водно-эмульсионной полимеризации скипидара
нескольких наноструктурированных материалов: нанокластерный полиоксометаллат кеплератного типа Mo72Fe30, нанопористое железо и нанопористый композит интерметаллидов Pd2In@Pd3In, полученные деаллоингом эквиатомных сплавов Fe – Mn и Pd – In. Выход чистых политерпеновых смол при использовании инициирования персульфатом калия зависит от характера контактирования катализаторов и субстратов: жидкое-жидкое или твердое-жидкое-жидкое: для растворов полиоксометаллата и нанопористых металлических образцов, соответственно. В качестве реакционной среды для сравнения была взята система, не содержавшая катализаторы. На основе полученных данных о температуре размягчения определена молекулярная масса образцов смолы. Для идентификации полученных продуктов использован метод инфракрасной спектроскопии. В реакционной среде (преимущественно водной) после выделения политерпеновых смол при помощи
хроматографического анализа обнаружены такие ценные продукты как альфа–терпинеол, используемый как полупродукт для получения ароматизаторов и флотагент.
Ключевые слова: наноструктурированные катализаторы инициирования, полиоксометаллаты, металлы, эмульсионная полимеризация, скипидар, политерпеновые смолы, персульфат калия
- Остроушко Александр Александрович – д.х.н., профессор, главный научный сотрудник, заведующий Отделом химического материаловедения, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
- Меньшиков Сергей Юрьевич – к.х.н., доцент кафедры химии, ФБГОУ ВО «Уральского государственного горного университета»
- Роженцев Данил Александрович – младший научный сотрудник, ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»
- Ткачев Николай Константинович – д.х.н., главный научный сотрудник лаборатории расплавленных солей, ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»
- Голуб Алексей Яковлевич – ассистент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды Института естественных наук и математики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
- Тонкушина Маргарита Олеговна – к.х.н., научный сотрудник Отдела химического материаловедения Института естественных наук и математики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Ссылка на статью:
Остроушко, А.А. Наноструктурированные катализаторы эмульсионной полимеризации скипидара под воздействием персульфата калия / А.А. Остроушко, С.Ю. Меньшиков, Д.А. Роженцев, Н.К. Ткачев, А.Я. Голуб, М.О. Тонкушина // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 829-837. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.829.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Ustimenko, Yu.P. Synthesis of chiral pinopyridines using catalysis by metal complexes / Yu.P. Ustimenko, A.M. Agafontsev, A.V. Tkachev // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2022. – V. 58. – I. 2-3. – P. 135-143. DOI: 10.1007/s10593-022-03066-x.
2. Ильина, И.И. Каталитический синтез душистых веществ из растительных монотерпенов / И.И. Ильина, Н.В. Максимчук, В.А. Семиколенов // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2004. – V. 48. – № 3. – С. 38-53.
3. Men’shikov, S.Yu. A comparative study of aerobic oxidation of turpentine / S.Yu. Men’shikov, Yu.V. Mishina, Yu.V. Mikushina, A.A. Ostroushko // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2008. – V. 81. – № 1. – P. 52-54. DOI: 10.1007/s11167-008-1012-4.
4. Roberts, W.J. Study of the polymerization of α– and β–pinene with friedel–crafts type catalysts / W.J. Roberts, A. R. Day // Journal of the American Chemical Society. 1950. – V. 72. – I. 3. – P. 1226-1230. DOI: 10.1021/ja01159a044.
5. Sahu, P. Terpene based elastomers: synthesis, properties, and application / P. Sahu, A.K. Bhowmick, G. Kali // Processes. – 2020. – V. 8. – I. 5. – Art. № 553. – 21 p. DOI: 10.3390/pr8050553.
6. Liu, S. Polymerization of α-pinene using Lewis acidic ionic liquid as catalyst for production of terpene resin / S. Liu, L. Zhou, S. Yu, et al. // Biomass and Bioenergy. – 2013. – V. 57. – P. 238-242. DOI: 10.1016/j.biombioe.2013.06.005.
7. Радбиль, А.Б. Полимеризация альфа-пинена в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса / А.Б. Радбиль, Т.А. Журинова, Е.Б. Старостина, Б.А. Радбиль // Химия растительного сырья. – 2004. – № 4. – С. 39-48.
8. Рязанова, Т.В. Кинетические закономерности процесса изомеризации скипидара на цеолите «Сахаптин» / Т.В. Рязанова, Г.В. Тихомиров, С.В. Соболева, А.Б. Радбиль // Химия растительного сырья. – 2000. – 1 .– P. 89-93.
9. Johanson, A.J. Emulsion polymerization of myrcene / A.J. Johanson, F.L. McKennon, L.A. Goldblatt // Industrial & Engineering Chemistry. – 1948. – V. 40. – I. 3. – P. 500-502. DOI: 10.1021/ie50459a033.
10. Noppalit, S. A renewable terpene derivative as a bio-sourced elastomeric building block in the design of functional acrylic copolymers / S. Noppalit, A. Simula, N. Ballard et al. // Biomacromolecules. – 2019. – V. 20. – I. 6. – P. 2241-2251. DOI: 10.1021/acs.biomac.9b00185.
11. Braun, D. Praktikum der makromolekularen organischen Chemie / D. Braun, H. Cherdron, W. Kern – Verlag, Heidelberg, 1966. – 250 p. (In German).
12. Елисеева, И.В. Эмульсионная полимеризация и ее применение в промышленности / И.В. Елисеева, С.С. Иванчев, С.И. Кучанов, А.В.Лебедев. – М.: Химия, 1976, – 239 с.
13. Harvey, B.G. Sustainable hydrophobic thermosetting resins and polycarbonates from turpentine / B.G. Harvey, A.J. Guenthner, T.A. Koontz et al. // Green Chemistry. – 2016. – V. 18. – I. 8. – P. 2416-2423. DOI: 10.1039/c5gc02893k.
14. Ng, F. Bio-based aromatic epoxy monomers for thermoset materials / F. Ng, G. Couture, C. Philippe, B. Boutevin, S. Caillol // Molecules. – 2017. – V. 22. – I. 1. – Art. № 149. – 48 p. DOI: 10.3390/molecules22010149.
15. Меньшиков, С.Ю. Воздействие нанокластерного полиоксометаллата {Mo72Fe30} на окисление персульфатом йодид-ионов / С.Ю. Меньшиков, К.А. Белозерова, А.А. Остроушко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 853-859. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.853.
16. Роженцев, Д.А. Каталитические свойства в гетерогенной реакции Фентона поверхности нанопористого железа, полученного посредством электрохимического деаллоинга в расплавленных хлоридных смесях / Д.А. Роженцев, Р.Р. Мансуров, Н.К. Ткачев, О.В. Русских, А.А. Остроушко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – 13. – C. 919- 927. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.919.
17. Müller, A. Archimedean synthesis and magic numbers: «sizing» giant molybdenum-oxide-based molecular spheres of the keplerate type / A. Müller, S. Sarkar, S.Q.N. Shah et al. // Angewandte Chemie International Edition. – 1999. – V. 38. – I. 21. – P. 3238-3241. DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19991102)38:21<3238::AID-ANIE3238>3.0.CO;2-6.
18. Mokhtari, R. Visible-light driven catalase-like activity of blackberry-shaped Mo72Fe30 nanovesicles: combined kinetic and mechanistic studies / R. Mokhtari, A. Rezaeifard, M. Jafarpour, A. Farrokhi // Catalysis Science & Technology. – 2018. – V. 8. – I. 18. – P. 4645-4656. DOI: 10.1039/c8cy00603b.
19. Rozhentsev, D.A. Synthesis of a Pd2In – Pd3In bi-continuous nanoporous structure by electrochemical dealloying in molten salts / D.A. Rozhentsev, N.I. Shurov, N.K. Tkachev // Dalton Transactions. – 2021. – V. 50. – I. 45. – P. 16720-16725. DOI:10.1039/D1DT03034E
20. Кокина, Т.Е. Комплексы PdCl2 с оптически активными гибридными лигандами, построенными из молекул α–пинена и β–аланина / Т.Е. Кокина, Л.А. Глинская, К.С. Маренин и др. // Координационная химия. – 2017. – T. 43. – № 4. – С. 212-221. DOI: 10.7868/S0132344X17030045.
21. Jeon, J. PdIn–based pseudo-binary alloy as a catalyst for NOx removal under lean conditions / J. Jeon, H. Ham, F. Xing et al. // ACS Catalysis. – 2020. – V. 10. – I. 19. – P. 11380-11384. DOI: 10.1021/acscatal.0c03427.
22. García-Trenco, A. PdIn intermetallic nanoparticles for the hydrogenation of CO2 to methanol / A. García-Trenco, A. Regoutz, E.R. White et al. // Applied Catalysis B: Environmental. – 2018. – V. 220. – P. 9-18. DOI:10.1016/J.APCATB.2017.07.069.
23. Скипидар сульфатный очищенный: ТУ 13-0281078-36-89. – Взамен ОСТ13-115-81; введ. 01.01.1990. М., 1990. – 24 с.