Design-ul materialelor avansate folosite drept catalizatori heterogeni cu centri activi multifuncționali bine definiti a atras atentia comunității industriale și științifice în ultimii ani. În acest sens, prepararea de sfere mezoporoase (MHS) a beneficiat de un interes considerabil, datorită proprietăților lor interesante și versatile în diferite domenii, cum ar fi cataliza heterogenă sau ca molecule platforme pentru sinteza de medicamente. O aplicație catalitică adecvată pentru astfel de structuri multifuncționale este procesul de transformare a etanolului la 1,3- butadienă (BD) intr-o singură etapă, cunoscut din anii '20 ca procesul Lebedev. Prin urmare, principala forță motrica a propunerii de proiect HOLLOWs este de a stabili noi strategii de preparare a unui material catalitic eficient pe baza de sfere mezoporoase cu aplicatii în sinteza 1,3 butadiena (BD), un intermediar important pentru producerea de cauciucuri sintetice și alți polimeri, pornind de la resurse regenerabile, cum ar fi bioetanol.

Obiectivul principal al HOLLOWS este de a stabili noi strategii pentru a proiecta un material catalitic de tipul sferă mezoporoasa eficientă pentru  sinteza 1,3 butadienei (BD), un intermediar important pentru producerea de cauciuc sintetic și alți polimeri, pornind de la resursele regenerabile, cum ar fi bioetanolul.

Director proiect: Dr. Florentina Neațu - Cercetător ştiinţific gradul II

Membrii:

Dr. Ștefan Neațu - Cercetător ştiinţific gradul II

Dr. Nicoleta Apostol  - Cercetător ştiinţific gradul II

Drd. Mihaela Trandafir - Asistent de cercetare ştiinţifică

Dr. Dana-Georgeta Popescu- Cercetător ştiinţific gradul II

Formarea butadienei (BD) din bioetanol este un lanț complex de reacții  care necesită catalizatori care să posede un raport optim între cantitatea și puterea centrilor acizi și bazici și precum centri redox. Plecând de la aceste premise, acest proiect își propune dezvoltarea și caracterizarea de materiale acido-bazice care să conțină și centri redox pentru transformarea etanolului în BD.

Etapa 1- 2018

În această etapă s-au preparat o serie de 15 catalizatori yolk-shell sintetizați prin trei metode diferite. Aceste materiale au avut în compoziție Mn ca nucleu și silice ca înveliș. Pentru a varia proporția de centri acizi sau bazici, precum și centrii redox, Mn a fost cuplat cu alte metale tranziționale, iar silicea a fost și ea cuplată cu alți oxizi, obținându-se astfel materiale terțiare sau cuaternare. Materialele preparate au fost caracterizate prin diferite tehnici: XRD, UV-Vis, Raman, FT-IR, SEM-EDX, XPS. De asemnea prima serie de materiale sferice, ce conțin doar Mn și silice au fost testate în reacția de transformare a bioetanolului în butadienă.

Etapa 2- 2019

Au fost continuate testarile pentru materialele cuaternare si s-au continuat sintezele pentru structuri ce contine silice modificata cu alti oxizi acizi. Toate activitatile au fost indeplinite integral. Raportul stiintific sintetic in format .pdf este disponibil la unitatea contractanta.

Etapa 3- 2020

Materialele au fos optimizate astfel incat sa se obtina sfere mezoporoase si pentru structurile cuaternare, iar parametrii de reactie au fost imbunatatiti astfel incat sa se optimizeze rezultatele pentru transformarea etanolului. Toate activitatile au fost indeplinite integral. Raportul stiintific sintetic in format .pdf este disponibil la unitatea contractanta.

Conferințe

1. “Ternary and quaternary modified silica with transition metal for ethanol transformation”, F. Neatu, M.M. Trandafir, S. Neatu, M. Florea, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26-31 ianuarie 2020, poster.

2. “Mn-silica hollow spheres for ethanol transformation” M. M. Trandafir, S. Neaţu, M. Florea, F. Neaţu 47th IUPAC World Chemistry Congress, 05.07.2019-13.07.2019, Paris, Franta, poster.

3.  “XPS analysis of core-shell catalysts for ethanol to 1,3 Butadiene reaction”, Amelia Elena Bocirnea, Mihaela Mirela Trandafir, Stefan Neatu, Mihaela Florea, Florentina Neatu, Kratos Users’ Meeting 2020, online 20-21 septembrie2020, poster.

Articole

1. “Behaviour of Molybdenum-Vanadium Mixed Oxides in Selective Oxidation and Disproportionation of Toluene” Gheorghita Mitran, Florentina Neaţu, Octavian D. Pavel, Mihaela M. Trandafir, Mihaela Florea, Materials 2019, 12, 748.

2. Crown-ether functionalized graphene oxide for metal ions sequestration, S. Petrescu, S. Avramescu, A.M. Musuc, F. Neatu, M. Florea, P. Ionita, Mater. Res. Bull, 2020, 122, 110643

3. “VAlPOs as Efficient Catalysts for Glycerol Conversion to Methanol”, G. Mitran, F. Neatu, S. Neatu, M.M. Trandafir, M. Florea, Catalysts, 2020, 10, 728; DOI: 10.3390/catal10070728;

4. “Highly Efficient Ultralow Pd Loading Supported on MAX Phases for Chemoselective Hydrogenation”, M.M. Trandafir, F. Neatu, I. M. Chirica, S. Neatu, A. C. Kuncser, E. I Cucolea, V. Natu, M. W. Barsoum, M. Florea, Catalysts, 2020, 10, 728; DOI: 10.3390/catal10070728;