Příprava a testování účinnosti nových heterogenních katalyzátorů založených na reakci heteroboranu s anorganickými sorbenty.

Bc. Lukáš POLÁK

Master's thesis

Preparation and catalytic activity screening of new heterogeneous catalysts based on reaction of heteroborane with inorganic sorbents.

Abstract:

Cílem této práce je pokusit se o depozici komplexu [8,8'--I(+)-(1,2-kloso-C2B9H10)-komo-3-Co(III)-3'-(1',2'-kloso-C2B9H10)(-)]0 (C8I) s unikátním reaktivním jodoniovým můstkem na povrch vybraných sorbentů a následně u nich za pomoci experimentu ověřit případné zvýšení katalytické aktivity při esterifikačních reakcích s modelovou směsí mastných kyselin a methanolem na methylestery mastných kyselin. Vybrány byly sorbenty kaolin, montmorillonit, oxid hlinitý, silikagel, celulóza a hydrotalcit. Cílem bylo kovalentně navázat C8I na povrch sorbentů za vytvoření nových potenciálně vysokopovrchových superkyselých heterogenních katalyzátorů. Deponace sorbentů probíhala po dobu 284 hodin při laboratorní teplotě. Upravené sorbenty byly promyty acetonem za účelem vymytí nenavázaného C8I na povrch sorbentů. Následná analýza XRF prokázala přítomnost kobaltu v kobalt bis-dikarbolidovém komplexu deponovaném na povrchy bazického oxidu hlinitého, montmorillonitu a silikagelu, které byly dále podrobeny esterifikaci s modelovou směsí mastných kyselin a methanolem za mírných podmínek s kontinuální dehydratací. Z reakcí byly odebírány vzorky, které byly následně analyzovány systémem HPLC-MS za účelem zjištění katalytické aktivity sorbentů. Co se týče katalytické aktivity sorbentů, tak nebyla prokázána katalytická aktivita u použitých heterogenních katalyzátorů. Mírnou katalytickou aktivitu projevil pouze kysele aktivovaný methoxyderivát C8I, H+[8-I-(1,2-kloso-C2B9H10)-komo-3-Co(III)-3'-(8'-CH3O-1,2-kloso-C2B9H10)-](-) (C8I-OMe), použitý jako homogenní katalyzátor.

Abstract:

The aim of this thesis is to attempt the deposition of the complex [8,8'--I(+)-(1,2-closo-C2B9H10)-commo-3-Co(III)-3'-(1',2'-closo-C2B9H10)(-)]0 (C8I) with a unique reactive iodonium bridge on the surface of selected sorbents and subsequently to verify, using an experiment, the possible increase of catalytic activity during esterification reactions with a model mixture of fatty acids and methanol to fatty acid methyl esters. The selected sorbents were kaolin, montmorillonite, alumina, silica gel, cellulose and hydrotalcite. The aim was to covalently bind C8I to the surface of the sorbents to form new potentially high surface area superacid heterogeneous catalysts. The deposition of the sorbents was carried out for the duration of 284 hours at laboratory temperature. The treated sorbents were washed with acetone to wash out the unbound C8I on the surface of the sorbents. The subsequent XRF analysis revealed the presence of cobalt in a cobalt bis-dicarbollide complex deposited on the surfaces of basic alumina, montmorillonite and silica gel, which were further subjected to esterification with a model fatty acid mixture and methanol under mild conditions with continuous dehydration. The reactions were sampled and subsequently analyzed by HPLC-MS to determine the catalytic activity of the sorbents. As far as the catalytic activity of the sorbents is concerned, no catalytic activity was demonstrated for the heterogeneous catalysts used. Only the acid-activated methoxide derivative C8I, H+[8-I-(1,2-closo-C2B9H10)-commo-3-Co(III)-3'-(8'-CH3O-1,2-closo-C2B9H10)-](-) (C8I-OMe), used as a homogeneous catalyst, showed moderate catalytic activity.

Keywords

esterifikace, FAME, metallakarboran, jodoniový můstek, kobalt bis-dikarbolid, silikagel, kaolin, bazický oxid hlinitý, montmorillonit, katalýza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 7. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Václav Šícha, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Analytical Environmental Chemistry and Toxicology / Analytical Environmental Chemistry and Toxicology