ID-ul Proiectului:
98PED/2017
Director de Proiect: Dr. Florentina Neatu
Tipul proiectului: National
Finantare: Romanian National Authority for Scientific Research, UEFISCDI
Contractor: Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM)
Status: Finished
Data de inceput: Tuesday, 3 January, 2017
Data finalizarii: Monday, 2 July, 2018
Rezumatul Proiectului:

Dezvoltarea de noi produsi si regandirea tehnologiilor de preparare a biopolimerilor care sa se supuna legislatiei in vigoare a tarilor dezvoltate, este necesara pentru ca productia sa poata fi realizata si in Europa.  Astfel, BIOPREC isi propune in principal sa dezvolte un material catalitic eficient care sa fie aplicat in general pentru sintezele de acizi carboxilici aromatici (precursori de bio-polimeri). Conceptul BIOPREC tine cont de doua conditii principale: metodologia de sinteza a acizilor carboxilici aromatici este o reactive de oxidare si precursorii de oxidare sa fie obtinuti din resurse regenerabile.

Obiectivele proiectului:

Obiectivul principal al BIOPREC se referă la dezvoltarea unui material catalitic eficient care se aplică în general pentru sinteza acizilor mono- și di-carboxilici aromatici (precursori pentru bio-polimeri). Conceptul BIOPREC ia în considerare două condiții principale: metodologia pentru sinteza acidului carboxilic aromatic este o reacție de oxidare, iar precursorii de oxidare se bazează pe resurse regenerabile.

ETAPA 2017: Testarea de noi materiale pentru obținerea de acizi carboxilici aromatici

Perioada acoperită:  ianuarie 2017 - decembrie 2017

Perioada raportată a avut 8 activități:

Sinteza de materiale pe bază de Mn și Fe pentru reactia de oxidare selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile. -îndeplinit integral

Caracterizarea materialelor preparate la activitatea 1.1  -îndeplinit integral

Testarea materialelor preparate la activitatea 1.1 in reactia de oxidare a p-xilenului  -îndeplinit integral

Sinteza de materiale pe bază de Co și Fe pentru reacția de oxidare selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile  -îndeplinit integral

Sinteza de materiale pe baza de Mn si Co pentru reactia de oxidare selectiva a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile -îndeplinit integral

Caracterizarea materialelor preparate la activitățile 1.4 și 1.5 (XPS, XRD, Raman, TPD, XANES, EXAFS, etc.)  -îndeplinit integral

Teste catalitice în prezența de catalizatori pe bază de Mn și Fe pentru oxidarea selectivă a p-cimen, m-xilen, toluen.  -îndeplinit integral

Teste catalitice în prezența de catalizatori pe bază de Mn și Co pentru oxidarea selectivă 5-hidroximetilfurfural, p-xilen, m-xilen, toluen.  -îndeplinit integral

În această etapă au fost preparați peste 20 de catalizatori pe bază de Mn, Fe sau Co. Cele mai bune rezultate au fost obținute pentru oxidarea p-cimenului pe catalizatorul de Mn-Co preparat prin metoda citrat si pentru oxidarea p-xilenul până la acid p-toluic, în prezență de Mn/Fe/O preparat metoda citrat.  În cazul oxidării p-xilenului au fost utilizați mai mulți agenți oxidanți, iar hidroperoxidul terț-butilic favorizează o conversie ridicată și randament bun în TA, datorită stabilității și reactivității sale, comparativ cu apa oxigenată sau oxigenul molecular. În cazul oxidării p-cimenului, oxidarea în prezența oxigenului molecular a fost cea mai eficientă, iar absența solventului s-a dovedit benefică pentru ranadamentul în acid tereftalic. S-a observat că dimensiuniile de cristalite mai mici formate în timpul preparării sunt în corelație cu activitatea catalitică (dimensiune de particule mici generând activitate mai mare).

ETAPA 2018: Optimizarea metodologiei de obținere a acizi carboxilici aromatici

Perioada acoperită:  ianuarie 2018 - iunie 2018

Perioada raportată a avut 4 activități:

Teste catalitice în prezență de catalizatori pe bază de Co și Fe pentru oxidarea selectivă a 5-hidroximetilfurfuralului, p-cimen, p-xilen, m-xilen, toluen  -îndeplinit integral

Corelarea rezultatelor cu optimizarea parametrilor de sinteză pentru generarea materialului catalitic cel mai eficient pentru oxidarea selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile -îndeplinit integral
Optimizarea condițiilor de oxidare selectivă pentru determinarea metodologiei de obținere a acizilor carboxilici aromatici -îndeplinit integral
Diseminarea rezultatelor -îndeplinit integral
În această etapă s-a avut în vedere optimizarea reacțiilor și găsirea celui mai bun catalizator care să fie capabil să oxideze o gamă mai largă de compuși de tipul hidrocarburi aromatice. În urma acestei etape s-au găsit 2 sisteme capabile sa facă acest lucru. Materialele sunt oxizi micști de MnCo și FeCo, care au reușit să oxideze până la 5 substraturi cu eficiență bună. În urma acestui proiect a fost depusă o cerere de brevet pentru catalizatorii pe bază de Mn și Co, iar rezultatele obținute vor fi publicate la 6 luni de la depunerea cererii de brevet.

ETAPA 2017: Testarea de noi materiale pentru obținerea de acizi carboxilici aromatici

Perioada acoperită:  ianuarie 2017 - decembrie 2017

Perioada raportată a avut 8 activități:

Sinteza de materiale pe bază de Mn și Fe pentru reactia de oxidare selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile. -îndeplinit integral

Caracterizarea materialelor preparate la activitatea 1.1  -îndeplinit integral

Testarea materialelor preparate la activitatea 1.1 in reactia de oxidare a p-xilenului  -îndeplinit integral

Sinteza de materiale pe bază de Co și Fe pentru reacția de oxidare selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile  -îndeplinit integral

Sinteza de materiale pe baza de Mn si Co pentru reactia de oxidare selectiva a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile -îndeplinit integral

Caracterizarea materialelor preparate la activitățile 1.4 și 1.5 (XPS, XRD, Raman, TPD, XANES, EXAFS, etc.)  -îndeplinit integral

Teste catalitice în prezența de catalizatori pe bază de Mn și Fe pentru oxidarea selectivă a p-cimen, m-xilen, toluen.  -îndeplinit integral

Teste catalitice în prezența de catalizatori pe bază de Mn și Co pentru oxidarea selectivă 5-hidroximetilfurfural, p-xilen, m-xilen, toluen.  -îndeplinit integral

În această etapă au fost preparați peste 20 de catalizatori pe bază de Mn, Fe sau Co. Cele mai bune rezultate au fost obținute pentru oxidarea p-cimenului pe catalizatorul de Mn-Co preparat prin metoda citrat si pentru oxidarea p-xilenul până la acid p-toluic, în prezență de Mn/Fe/O preparat metoda citrat.  În cazul oxidării p-xilenului au fost utilizați mai mulți agenți oxidanți, iar hidroperoxidul terț-butilic favorizează o conversie ridicată și randament bun în TA, datorită stabilității și reactivității sale, comparativ cu apa oxigenată sau oxigenul molecular. În cazul oxidării p-cimenului, oxidarea în prezența oxigenului molecular a fost cea mai eficientă, iar absența solventului s-a dovedit benefică pentru ranadamentul în acid tereftalic. S-a observat că dimensiuniile de cristalite mai mici formate în timpul preparării sunt în corelație cu activitatea catalitică (dimensiune de particule mici generând activitate mai mare).

ETAPA 2018: Optimizarea metodologiei de obținere a acizi carboxilici aromatici

Perioada acoperită:  ianuarie 2018 - iunie 2018

Perioada raportată a avut 4 activități:

Teste catalitice în prezență de catalizatori pe bază de Co și Fe pentru oxidarea selectivă a 5-hidroximetilfurfuralului, p-cimen, p-xilen, m-xilen, toluen  -îndeplinit integral

Corelarea rezultatelor cu optimizarea parametrilor de sinteză pentru generarea materialului catalitic cel mai eficient pentru oxidarea selectivă a hidrocarburilor aromatice din resurse regenerabile -îndeplinit integral
Optimizarea condițiilor de oxidare selectivă pentru determinarea metodologiei de obținere a acizilor carboxilici aromatici -îndeplinit integral
Diseminarea rezultatelor -îndeplinit integral
În această etapă s-a avut în vedere optimizarea reacțiilor și găsirea celui mai bun catalizator care să fie capabil să oxideze o gamă mai largă de compuși de tipul hidrocarburi aromatice. În urma acestei etape s-au găsit 2 sisteme capabile sa facă acest lucru. Materialele sunt oxizi micști de MnCo și FeCo, care au reușit să oxideze până la 5 substraturi cu eficiență bună. În urma acestui proiect a fost depusă o cerere de brevet pentru catalizatorii pe bază de Mn și Co, iar rezultatele obținute vor fi publicate la 6 luni de la depunerea cererii de brevet.

Brevete

 

1. Cerere de brevet de invenție – “Procedeu de oxidare selectivă a p-cimenului din surse regenerabile în prezență de catalizatori eterogeni oxizi micști pe bază de cobalt”- A/00242 din 04.04.2018, F. Neațu, S. Neațu, M. Florea.

              Conferințe

1. Seminar general in cadrul Institutului de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor, cu titlul:Catalytic selective oxidation – a key tool for a more sustainable  chemical industry” (17.02.2017)

2. “Selective oxidation of alkyl-substituted benzene in the presence of heterogeneous Mn-Co catalysts”, F. Neațu, S. Neațu, M. Florea, ROCAM iulie 2107, Romania poster

3.  “An unprecedented synthesis of terephthalic acid by p-cymene oxidation”, M. Florea, F. Neaţu, S. Nicolae, G. Culica, V. I. Parvulescu, F. Cavani, Europacat2017, Florența, Italia, 27-31.08.2017

4. Sesiune comunicari interne INCDFM, prezentare orală: “Efficient manganese and cobalt based materials for catalytic selective oxidation reactions”, F. Neațu, S. Neațu, M. Trandafir, M. Florea, Măgurele, 6-8 iunie 2018

               Articole

1.     „Insights on the terephtalic acid synthesis by p-cymene oxidation, F. Neatu, S. Neatu, F. Cavani, M. Florea, to be submitted to ChemSusChem.

2.   “Heterogeneous doped Mn oxides catalysts efficient for oxidation of alkyl-substituted benzene compounds”, F. Neatu, S. Neatu, F. Cavani, M. Florea, va fi trimis în termen de 6 luni de la depunerea cererii de brevet

3.   “Bimodal mesoporous NixCe0.20Y0.20Zr0.60-xO2-δwith enhanced carbon tolerance in catalytic partial oxidation of methane - potential IT-SOFCs anode”în evaluare în Applied Catalysis B: Environmental (Elsevier) (IF=11.6)

              Stagii de cercetare

1. Stagiu Bogdana Borca – Discuții tehnico-științifice, Max Planck Institute for Solid State research Stuttgart, 16.04-18.04.2018

2. Stagiu Adrian Lungu, Trieste - experimente XPS, Elettra-Sincrotrone Trieste, Italia, 03.06-11.06.2018



Back to top

Copyright © 2019 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved