Nr wniosku: 212239, nr raportu: 6351. Kierownik (z rap.): dr

Nr wniosku: 212239, nr raportu: 6351. Kierownik (z rap.): dr Katarzyna Joanna Stawicka
W ramach realizacji stypendium doktorskiego otrzymano serię nowej klasy katalizatorów bazujących na
mezoporowatych piankach komórkowych (MCF) oraz mezoporowatych tlenkach metali niobu i wolframu. Wymienione
nośniki poddano modyfikacji prekursorem metalu (Nb, Ta, Al, Zr, Cu) i/lub fosforem i/lub (3merkaptopropylo)trimetoksysilanem (MPTMS). Otrzymane układy katalityczne poddano wszechstronnej charakterystyce
z zastosowaniem nowoczesnych technik analitycznych oraz zbadano ich aktywność w estryfikacji kwasu octowego
glicerolem, tj. reakcji prowadzącej do uzyskania triacetyloglicerolu (TAG), substancji wykorzystywanej jako dodatek do
biodiesla. Uzyskanie wysokich ilości TAG wymaga obecności katalizatorów posiadających silne centra kwasowe typu
Brønsteda w związku z czym reakcja estryfikacji była wykorzystana jako test kwasowości dla otrzymanych kontaktów. W
ramach badań wykonano także monitoring in-situ syntez wybranych modyfikowanych materiałów MCF w celu ustalenia
mechanizmu tworzenia mezoporowatego sita oraz silnych centrów kwasowych.
Poprzez wybór odpowiednich modyfikatorów i warunków preparatyki otrzymano katalizatory posiadające
odpowiednio silne centra kwasowe umożliwiające uzyskanie wysokich wydajności TAG w kilku cyklach reakcyjnych,
porównywalnych lub wyższych od tych otrzymanych w obecności komercyjnych żywic jonowymiennych jak Nafion
SAC 13 i Amberlyst 15. Wykonany monitoring in-situ umożliwił skrócenie czasu syntezy modyfikowanych MCF,
posiadających odpowiednio wysoką aktywność katalityczną.
Wykonane badania w trakcie stażu w Catalytic Spectroscopy Laboratory, CSIC w Madrycie przyczyniły się do
wyboru odpowiednich parametrów reakcyjnych, tj. temperatury i czasu reakcji oraz ilości reagentów i katalizatora
wprowadzonych do mieszaniny reakcyjnej wpływających na ilość uzyskanych produktów w reakcjach acetalizacji
glicerolu acetonem oraz utleniania glicerolu i cykloheksenu nadtlenkiem wodoru. Badania te przeprowadzono z
zastosowaniem spektroskopii Ramana, co pozwoliło na śledzenie przebiegu badanych reakcji w sposób ciągły i
umożliwiało szybką oraz efektywną modulację procesu w celu zwiększenia jego efektywności i uzyskania wymaganych
produktów reakcji.
Przedstawione wyniki badań stanowią cenny wkład w rozwój katalizy heterogenicznej poprzez wskazanie nowych
ścieżek syntez katalizatorów posiadających silne centra kwasowe lub utleniające oraz wskazanie możliwości
wykorzystania spektroskopii Ramana do szybkiego i efektywnego modulowania procesów chemicznych,
umożliwiającego uzyskanie wysokich wydajności do wymaganych produktów reakcji przy otrzymaniu zadowalających
konwersji substratów. Zaprezentowane badania mają także duże znaczenie dla gospodarki państwa poprzez wskazanie
ścieżek efektywnego przekształcania glicerolu, którego duże ilości otrzymywane są jako produkt uboczny w trakcie
syntezy biodiesla. Umiejętne wykorzystanie glicerolu przyczynia się ponadto do ochrony środowiska naturalnego poprzez
uniknięcie potrzeby jego utylizacji, co jest także korzystne ze względów ekonomicznych. Ponadto zaproponowane w
projekcie reakcje chemiczne, które były prowadzone w obecności katalizatorów produkowanych tanimi i efektywnymi
technikami, umożliwiają otrzymanie wielu cennych substancji chemicznych, na które istnieje zapotrzebowanie na rynku.