DE102016007628A1 - Tungsten phosphates of the ReO3 structural family - Google Patents
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- B01J27/198—Vanadium
- B01J27/199—Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
-
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie, ein Verfahren zur Herstellung der Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie als heterogener Katalysator zur Durchführung chemischer Reaktionen.The present invention relates to novel tungsten phosphates of the ReO3 structural family, to a process for preparing the tungsten phosphates of the ReO3 structural family, and to the use of the tungsten phosphates of the ReO3 structural family according to the invention as a heterogeneous catalyst for carrying out chemical reactions.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie, ein Verfahren zur Herstellung der Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie als heterogener Katalysator zur Durchführung chemischer Reaktionen.The present invention relates to new tungsten phosphates of ReO 3 -Strukturfamilie, a method for manufacturing the tungsten phosphates of ReO 3 -Strukturfamilie and the use of tungsten phosphates of the invention ReO 3 -Strukturfamilie as a heterogeneous catalyst for carrying out chemical reactions.
In den letzten Jahrzehnten wurde wiederholt die thermische Zersetzung des Keggin-Anions (
Die Zersetzung von Verbindungen welche das Keggin-Anions enthalten {z. B. H3PW12O40·29 H2O (
T. Vogt beschreibt (
Wolframphosphate zeichnen sich durch strukturelle Vielfalt und hohe Variabilität in der chemischen Zusammensetzung aus. Diese Kombination führt zu interessanten Eigenschaftsprofilen. Daher können (modifizierte) Wolframphosphate als Katalysatoren verwendet werden.Tungsten phosphates are characterized by structural diversity and high variability in chemical composition. This combination leads to interesting property profiles. Therefore, (modified) tungsten phosphates can be used as catalysts.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung neue Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie, insbesondere mit einer sogenannten tetragonalen und/oder kubischen WO3-Struktur, bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide novel tungsten phosphates of the ReO 3 structural family, in particular with a so-called tetragonal and / or cubic WO 3 structure.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung der Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie und Entwicklung von Wolframphosphaten der ReO3-Strukturfamilie zur Verwendung als heterogene Katalysatoren.Another object of the invention is the preparation of the tungsten phosphates of the ReO 3 family of structures and the development of tungsten phosphates of the ReO 3 family of structures for use as heterogeneous catalysts.
Die Aufgabe wurde gelöst durch Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I):
M für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb oder Mischungen davon,
M' für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb oder Mischungen davon,
a einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30,
b einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30,
c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93,
d einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5, insbesondere einen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5, und
x einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5 hat,
wobei M ungleich M' ist.The object has been achieved by tungsten phosphates of the ReO 3 structural family of the general formula (I):
M is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb or mixtures thereof,
M 'is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb or mixtures thereof,
a is a value of ≥ 0 to ≤ 0.30,
b is a value of ≥ 0 to ≤ 0.30,
c is a value of ≥ 0.30 to ≤ 0.93,
d is a value of ≥ 0 to ≤ 0.5, in particular a value of ≥ 0.07 to ≤ 0.5, and
x has a value of ≥ 0 to ≤ 0.5,
where M is not M '.
Mit anderen Worten gilt vorzugsweise für die Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I) 0 ≤ a ≤ 0,30, 0 ≤ b ≤ 0,30, 0,30 ≤ c ≤ 0,93, 0 ≤ d ≤ 0,5, insbesondere 0,07 ≤ d ≤ 0,5, und 0 ≤ x ≤ 0,5.In other words, preferably, for the tungsten phosphates of the ReO 3 structure family of the general formula (I), 0 ≦ a ≦ 0.30, 0 ≦ b ≦ 0.30, 0.30 ≦ c ≦ 0.93, 0 ≦ d ≦ 0 , 5, in particular 0.07 ≤ d ≤ 0.5, and 0 ≤ x ≤ 0.5.
Insbesondere enthalten die Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie die Elemente der allgemeinen Formel (I) (MaM'bWcPd)O3-x, wobei M und M' für die bereits beschriebenen Elemente steht. Insbesondere sind die Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie aufgebaut aus den Elementen der allgemeinen Formel (I) (MaM'bWcPd)O3-x, wobei M und M' für die bereits beschriebenen Elemente steht.In particular, the tungsten phosphates of the ReO 3 structural family contain the elements of the general formula (I) (M a M ' b W c P d ) O 3-x , where M and M' stand for the elements already described. In particular, the tungsten phosphates of the ReO 3 structural family are composed of the elements of the general formula (I) (M a M ' b W c P d ) O 3-x , where M and M' represent the elements already described.
Ebenfalls wurde die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I).The object has also been achieved by a process for the preparation of the tungsten phosphates according to the invention of the ReO 3 structural family of the general formula (I).
Die Aufgabe wurde zudem gelöst durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I) als heterogene Katalysatoren, insbesondere als Oxidationskatalysatoren, zur Durchführung chemischer Reaktionen.The object was additionally achieved by the use of the tungsten phosphates according to the invention of the ReO 3 structural family of the general formula (I) as heterogeneous catalysts, in particular as oxidation catalysts, for carrying out chemical reactions.
Bei der ReO3-Strukturfamilie handelt es sich um Verbindungen mit Kristallstrukturen welche sich von der Kristallstruktur des Rhenium(VI)-oxids ReO3 ableiten. Von WO3 sind verschiedene Modifikationen mit unterschiedlichen Symmetrien bekannt (
Bevorzugt zeichnen sich die Verbindungen der ReO3-Strukturfamilie, insbesondere der beanspruchten Verbindungen der ReO3-Strukturfamilie, durch charakteristische Reflexe in ihrem Pulverröntgenbeugungsdiagramm mit mindestens sechs Beugungsreflexen bei den Netzebenenabständen d aus, wobei die sechs Beugungsreflexe d1 = 3,78 ± 0,02 Ångström (Å), d2 = 2,67 ± 0,02 Å, d3 = 2,18 ± 0,02 Å, d4 = 1,88 ± 0,02 Å, d5 = 1,68 ± 0,02 Å und d6 = 1,54 ± 0,02 Å sind.The compounds of the ReO 3 structural family, in particular the claimed compounds of the ReO 3 structural family, are distinguished by characteristic reflections in their powder X-ray diffraction pattern with at least six diffraction reflections at the lattice plane spacings d, the six diffraction reflectors d 1 = 3.78 ± 0, 02 Angstrom (Å), d 2 = 2.67 ± 0.02 Å, d 3 = 2.18 ± 0.02 Å, d 4 = 1.88 ± 0.02 Å, d 5 = 1.68 ± 0 , 02 Å and d 6 = 1.54 ± 0.02 Å.
Bevorzugt sind Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I):
M für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus V, Fe, Sb oder Mischungen davon,
M' für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus V, Fe, Sb oder Mischungen davon,
a einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30,
b einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30,
c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93,
d einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5, insbesondere einen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5, und
x einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5 hat,
wobei M ungleich M' ist.Tungsten phosphates of the ReO 3 structural family of the general formula (I) are preferred:
M is at least one element selected from the group consisting of V, Fe, Sb or mixtures thereof,
M 'is at least one element selected from the group consisting of V, Fe, Sb or mixtures thereof,
a is a value of ≥ 0 to ≤ 0.30,
b is a value of ≥ 0 to ≤ 0.30,
c is a value of ≥ 0.30 to ≤ 0.93,
d is a value of ≥ 0 to ≤ 0.5, in particular a value of ≥ 0.07 to ≤ 0.5, and
x has a value of ≥ 0 to ≤ 0.5,
where M is not M '.
Bevorzugt sind Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I):
M für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb oder Mischungen davon,
M' für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb oder Mischungen davon,
a einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30,
b einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30,
c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93,
d einen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5, und
x einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,5 hat,
wobei M ungleich M' ist.Tungsten phosphates of the ReO 3 structural family of the general formula (I) are preferred:
M is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb or mixtures thereof,
M 'is at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb or mixtures thereof,
a is a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.30,
b is a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.30,
c is a value of ≥ 0.30 to ≤ 0.93,
d is a value of ≥ 0.07 to ≤ 0.5, and
x has a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.5,
where M is not M '.
Insbesondere bevorzugt sind Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I):
M für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus V, Fe, Sb oder Mischungen davon,
M' für wenigstens ein Element steht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus V, Fe, Sb oder Mischungen davon,
a einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30,
b einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30,
c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93,
d einen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5, und
x einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,5 hat,
wobei M ungleich M' ist.Particular preference is given to tungsten phosphates of the ReO 3 structural family of the general formula (I):
M is at least one element selected from the group consisting of V, Fe, Sb or mixtures thereof,
M 'is at least one element selected from the group consisting of V, Fe, Sb or mixtures thereof,
a is a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.30,
b is a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.30,
c is a value of ≥ 0.30 to ≤ 0.93,
d is a value of ≥ 0.07 to ≤ 0.5, and
x has a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.5,
where M is not M '.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet M ungleich M', dass M für ein anderes Element als M' in dem erfindungsgemäßen Wolframphosphat steht.In the meaning of the present invention, M other than M 'means that M is an element other than M' in the tungsten phosphate of the present invention.
Bevorzugt ist in den Wolframphosphaten a + b + c + d = 1. Dabei kann a einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30, b einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,30, c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93, deinen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5, und x einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5 aufweisen. Besonders bevorzugt kann a einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30, b einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,30, c einen Wert von ≥ 0,30 bis ≤ 0,93, deinen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5, und x einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,5 aufweisen.A + b + c + d = 1 is preferred in the tungsten phosphates. In this case, a can have a value of ≥ 0 to ≦ 0.30, b a value of ≥ 0 to ≦ 0.30, c a value of ≥ 0.30 to ≤ 0.93, your value from ≥ 0 to ≤ 0.5, and x has a value of ≥ 0 to ≤ 0.5. Particularly preferably, a can have a value of ≥ 0.01 to ≦ 0.30, b a value of ≥ 0.01 to ≦ 0.30, c a value of ≥ 0.30 to ≦ 0.93, your value of ≥ 0 , 07 to ≤ 0.5, and x has a value of ≥ 0.01 to ≤ 0.5.
Indem x einen Wert von ≥ 0 bis ≤ 0,5 annehmen kann, wird die Ladungsneutralität in Abhängigkeit der Oxidationsstufen der beteiligten Elemente gewährleistet.By x can assume a value of ≥ 0 to ≤ 0.5, the charge neutrality is guaranteed depending on the oxidation states of the elements involved.
Bevorzugt weisen die Wolframphosphate eine tetragonale oder kubische WO3-Struktur auf.The tungsten phosphates preferably have a tetragonal or cubic WO 3 structure.
Bevorzugt weisen a und/oder b einen Wert von ≥ 0,01 bis ≤ 0,3 auf. Besonders bevorzugt weisen a und/oder b einen Wert von ≥ 0,05 bis ≤ 0,3 auf, ganz besonders bevorzugt weisen a und/oder b einen Wert von ≥ 0,1 bis ≤ 0,3 auf.Preferably, a and / or b have a value of ≥ 0.01 to ≦ 0.3. Particularly preferably, a and / or b have a value of ≥ 0.05 to ≦ 0.3, very particularly preferably a and / or b have a value of ≥ 0.1 to ≦ 0.3.
Bevorzugt weist deinen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,5 auf, ganz besonders weist deinen Wert von ≥ 0,07 bis ≤ 0,4 auf.Preferably has your value of ≥ 0.07 to ≤ 0.5, especially your value of ≥ 0.07 to ≤ 0.4.
Besonders bevorzugt weisen die Wolframphosphate, insbesondere modifizierte Wolframphosphate, ein Pulverröntgenbeugungsdiagramm mit Beugungsreflexen bei Netzebenenabständen d auf, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus d1 = 3,78 ± 0,02 Ångström (Å), d2 = 2,67 ± 0,02 Å, d3 = 2,18 ± 0,02 Å, d4 = 1,88 ± 0,02 Å, d5 = 1,68 ± 0,02 Å und d6 = 1,54 ± 0,02 Å.Particularly preferably, the tungsten phosphates, in particular modified tungsten phosphates, a powder X-ray diffraction pattern with diffraction reflections at lattice spacings d, which are selected from the group consisting of d 1 = 3.78 ± 0.02 angstrom (Å), d 2 = 2.67 ± 0 , 02 Å, d 3 = 2.18 ± 0.02 Å, d 4 = 1.88 ± 0.02 Å, d 5 = 1.68 ± 0.02 Å and d 6 = 1.54 ± 0.02 Å.
Ein weiterer Begriff für Pulverröntgenbeugungsdiagramm ist Röntgenpulverdiffraktogramm. Bevorzugt sind Wolframphosphate, insbesondere modifizierte Wolframphosphate, bei denen die Gitterparameter der kubischen Elementarzelle für die Längen a1, b1 und c1 die Werte für a1 = b1 = c1 = 3,78 ± 0,1 Å aufweisen und wobei die Werte für die Winkel α, β, γ die Werte α = 90°, β = 90°, γ = 90° aufweisen oder für die tetragonalen Elementarzellen die Längen a1, b1 und c1 die Werte für a1 = b1 = 5,30 ± 0,1 Å und c1 = 7,69 ± 0,1 Å aufweisen und wobei die Werte für die Winkel α, β, γ die Werte α = 90°, β = 90°, γ = 90° aufweisen.Another term for powder X-ray diffraction pattern is X-ray powder diffraction. Tungsten phosphates, in particular modified tungsten phosphates, in which the lattice parameters of the cubic unit cell for the lengths a1, b1 and c1 have the values for a1 = b1 = c1 = 3.78 ± 0.1 Å and where the values for the angles α, β, γ have the values α = 90 °, β = 90 °, γ = 90 ° or for the tetragonal unit cells the lengths a1, b1 and c1 have the values for a1 = b1 = 5.30 ± 0.1 Å and c1 = 7.69 ± 0.1 Å and wherein the values for the angles α, β, γ have the values α = 90 °, β = 90 °, γ = 90 °.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I), umfassend die Schritte:
- i) Bereitstellen einer homogenen Lösung umfassend mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung und mindestens ein Additiv,
- ii) Behandlung des Reaktionsgemisches aus Schritt i) unter Erhalt eines Feststoffes F1,
- iii) Erhitzen des Feststoffes F1 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 600°C unter Erhalt des Feststoffes F2,
- iv) Erhitzen des Feststoffes F2 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 800°C unter verschiedenen Gasatmosphären.
- i) providing a homogeneous solution comprising at least one tungsten compound, at least one oxidizing agent, at least one phosphorus compound and at least one additive,
- ii) treatment of the reaction mixture from step i) to obtain a solid F1,
- iii) heating the solid F1 to a temperature in the range of 300 ° C to 600 ° C to obtain the solid F2,
- iv) heating the solid F2 to a temperature in a range of 300 ° C to 800 ° C under various gas atmospheres.
Schritt i)Step i)
Unter dem Schritt i) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Bereitstellen einer homogenen Lösung umfassend mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung und mindestens ein Additiv, verstanden. Vorzugsweise wird ebenfalls ein Lösungsmittel bereitgestellt.The step i) is understood in the process according to the invention to provide a homogeneous solution comprising at least one tungsten compound, at least one oxidizing agent, at least one phosphorus compound and at least one additive. Preferably, a solvent is also provided.
Dabei kann das Lösungsmittel in dem Schritt i) ein protisches, polares Lösungsmittel sein. Insbesondere bevorzugt sind Alkohole und Wasser. Ebenfalls bevorzugt sind Mischungen von Wasser und organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ketonen oder Estern.In this case, the solvent in step i) may be a protic, polar solvent. Especially preferred are alcohols and water. Also preferred are mixtures of water and organic solvents such as alcohols, ketones or esters.
Als Oxidationsmittel kommen H2O2, S, I2, O3, O2, F2, Cl2, S2O8, HBiO3, MnO2, KMnO4, HNO3, KClO3 und/oder CuO in Betracht.Suitable oxidizing agents are H 2 O 2 , S, I 2 , O 3 , O 2 , F 2 , Cl 2 , S 2 O 8 , HBiO 3 , MnO 2 , KMnO 4 , HNO 3 , KClO 3 and / or CuO ,
Ebenfalls geeignete Oxidationsmittel sind ausgewählt aus Salzen enthaltend die Ionen MnO4 –, OCl–, NO3 –, ClO3 –, ClO2 –, Au3+, Pt2+, Pb4+, BrO3 –, CrO4 2–, Fe(CN)6 3–, Co3+, Ni3+, FeO4 2–, AsO4 3–, Cu2+, Sn2+, Pb4+, As3+ und/oder Bi3+.Also suitable oxidizing agents are selected from salts containing the ions MnO 4 - , OCl - , NO 3 - , ClO 3 - , ClO 2 - , Au 3+ , Pt 2+ , Pb 4+ , BrO 3 - , CrO 4 2- , Fe (CN) 6 3- , Co 3+ , Ni 3+ , FeO 4 2- , AsO 4 3- , Cu 2+ , Sn 2+ , Pb 4+ , As 3+ and / or Bi 3+ .
Vorzugsweise ist das Oxidationsmittel Salpetersäure.Preferably, the oxidizing agent is nitric acid.
Vorzugsweise ist die Wolframverbindung das (NH4)2W12O39 Hydrat.Preferably, the tungsten compound is the (NH 4 ) 2 W 12 O 39 hydrate.
Vorzugsweise umfasst die Phosphorverbindung Salze oder Ester der Phosphorsäure. Als Phosphorverbindung können beispielsweise Phosphorsäure, Phosphor(V)-oxid, Ammoniumhydrogenphosphat oder Diammoniumhydrogenphosphat verwendet werden.Preferably, the phosphorus compound comprises salts or esters of phosphoric acid. As the phosphorus compound, for example, phosphoric acid, phosphorus (V) oxide, ammonium hydrogenphosphate or diammonium hydrogenphosphate can be used.
Ganz besonders bevorzugt ist (NH4)2HPO4.Very particular preference is given to (NH 4 ) 2 HPO 4 .
Bevorzugte Additive sind Oxide von Metallen aus der Gruppe M, M': Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb.Preferred additives are oxides of metals from the group M, M ': Sc, Ti, V, Cr, Fe, Nb, Mo, In, Sb.
Die Mengenverhältnisse richten sich nach der gewünschten Zusammensetzung des Produktes, daher dem Wolframphosphat der allgemeinen Formel (I):
Vorzugsweise erfolgt eine Umsetzung des Reaktionsgemisches (d. h. mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung und mindestens ein Additiv). Bevorzugt werden dabei die Komponenten des Reaktionsgemisches miteinander in Kontakt gebracht. Beispielsweise wird mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung und mindestens ein Additiv, in ein Reaktionsgefäß gegeben. Die Reihenfolge der Zugabe kann variiert werden.Preferably, the reaction mixture is reacted (i.e., at least one tungsten compound, at least one oxidant, at least one phosphorus compound, and at least one additive). The components of the reaction mixture are preferably brought into contact with each other. For example, at least one tungsten compound, at least one oxidizing agent, at least one phosphorus compound and at least one additive are placed in a reaction vessel. The order of addition can be varied.
Die Bereitstellung kann von einer homogenen Lösung der Edukte wie auch von deren Suspension in wässriger Salpetersäure erfolgen. Vorzugsweise kann dabei die Synthese eines Produktes durch die Umsetzung der Edukte vollzogen werden.The provision can be made of a homogeneous solution of the educts as well as their suspension in aqueous nitric acid. Preferably, the synthesis of a product by the reaction of the starting materials can be carried out.
Die Bereitstellung kann bei einer Temperatur in einem Bereich von 0°C bis 120°C, insbesondere in einem Bereich von 15°C bis 80°C erfolgen, wobei der Druck dem Normaldruck entspricht. Der Normaldruck bezieht sich auf die physikalischen Standardbedingungen.The provision can be carried out at a temperature in a range of 0 ° C to 120 ° C, in particular in a range of 15 ° C to 80 ° C, wherein the pressure corresponds to the normal pressure. Normal pressure refers to the standard physical conditions.
Die Bereitstellung kann innerhalb eines Zeitraums von 0,25 bis 48 h, insbesondere innerhalb von 0,5 bis 12 h, erfolgen.The provision can take place within a period of 0.25 to 48 hours, in particular within 0.5 to 12 hours.
Schritt ii) Step ii)
Unter dem Schritt ii) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Behandlung des Reaktionsgemisches aus Schritt i) unter Erhalt eines Feststoffes F1 verstanden. Besonders bevorzugt erfolgt die Behandlung unter Vakuum oder unter Zuführung von Energie, so dass das Lösungsmittel entfernt wird. Beispielsweise kann das Lösungsmittel verdampft werden.Under the step ii) in the process according to the invention the treatment of the reaction mixture from step i) to obtain a solid F1 understood. Particularly preferably, the treatment is carried out under vacuum or with the supply of energy, so that the solvent is removed. For example, the solvent can be evaporated.
Vorzugsweise erfolgt eine thermische Behandlung des Reaktionsgemisches aus Schritt i) bei einer Temperatur von 20°C bis 180°C unter Erhalt eines Feststoffes F1. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung unter Normaldruck.Preferably, a thermal treatment of the reaction mixture from step i) takes place at a temperature of 20 ° C to 180 ° C to obtain a solid F1. Preferably, the treatment is carried out under normal pressure.
Schritt iii)Step iii)
Unter dem Schritt iii) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Erhitzen des Feststoffes F1 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 600°C unter Erhalt des Feststoffes F2 verstanden.Under the step iii) is understood in the process according to the invention, the heating of the solid F1 to a temperature in a range of 300 ° C to 600 ° C to obtain the solid F2.
Dabei kann der Feststoff F1 in einen vorgeheizten Ofen gegeben werden. Insbesondere kann der Feststoff F1 für 3 bis 15 min in einen auf 400°C bis 600°C vorgeheizten Ofen gegeben werden.In this case, the solid F1 can be placed in a preheated oven. In particular, the solid F1 can be placed in a preheated oven at 400 ° C to 600 ° C for 3 to 15 minutes.
In diesem Verfahrensschritt wird der Feststoff auf seine Zündtemperatur gebracht. Bei dieser Temperatur kann es zu einer Verbrennung durch Oxidation mit Sauerstoff des Feststoffes F1 unter Bildung des Feststoffes F2 kommen.In this process step, the solid is brought to its ignition temperature. At this temperature, combustion may occur by oxidation with oxygen of the solid F1 to form the solid F2.
Schritt iv)Step iv)
Unter dem Schritt iv) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Erhitzen des Feststoffes F2 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 800°C unter verschiedenen Gasatmosphären verstanden. Daher kann der Schritt iv) in einer Sauerstoffatmosphäre, an Luft oder einer Wasserstoffatmosphäre ausgeführt werden. Die Wasserstoffatmosphäre ist vorzugsweise mit Wasserdampf bei Raumtemperatur gesättigt worden.The step iv) in the process according to the invention is understood to mean the heating of the solid F 2 to a temperature in a range from 300 ° C. to 800 ° C. under different gas atmospheres. Therefore, step iv) may be carried out in an oxygen atmosphere, in air or in a hydrogen atmosphere. The hydrogen atmosphere has preferably been saturated with water vapor at room temperature.
Während und/oder nach dem Schritt iv) kann der Feststoff F3 erhalten werden. Dieser Feststoff F3 kann ein nanokristalliner polynärer Wolframphosphatpartikel sein.During and / or after step iv), the solid F3 can be obtained. This solid F3 may be a nanocrystalline polynary tungsten phosphate particle.
Im Schritt iv) kann die Temperatur stufenweise in einem Bereich von 300°C bis 800°C erhöht werden. Dabei kann die Temperatur in jeder Stufe um 100°C erhöht und von der entstandenen Verbindung zur Reaktionskontrolle ein Pulverröngtendiffraktogramm aufgezeichnet werden. Das Tempern, d. h. stufenweise Erhöhung der Temperatur um 100°C, kann gestoppt werden, sobald sich die gewünschte Struktur gebildet hat. Die Endtemperatur ist von der herzustellenden Verbindung abhängig.In step iv), the temperature may be gradually increased in a range of 300 ° C to 800 ° C. In this case, the temperature in each stage can be increased by 100 ° C and recorded from the resulting compound for the reaction control a Pulverröngtendiffraktogramm. Annealing, d. H. Gradually increase the temperature by 100 ° C, can be stopped as soon as the desired structure has formed. The final temperature depends on the connection to be made.
Vorteilhafterweise können in Schritt iv) die Oxidationsstufen der Metalle in dem Wolframphosphat gezielt eingestellt werden. Ebenfalls kann in Schritt iv) die Menge an der Metaphosphatschmelze auf der Oberfläche der nanokristallinen polynären Wolframphosphatpartikel beeinflusst werden sowie die Partikelgröße der Wolframphosphate.Advantageously, in step iv) the oxidation states of the metals in the tungsten phosphate can be adjusted in a targeted manner. Also in step iv) the amount of metaphosphate melt on the surface of the nanocrystalline polynary tungsten phosphate particles and the particle size of the tungsten phosphates can be influenced.
Vorzugsweise ist die Gasatmosphäre eine Sauerstoffatmosphäre aus entweder Luft mit einem Sauerstoffpartialdruck p(O2) in einem Bereich von 0,1 bis 0,4 bar absolut oder Argon mit einem Sauerstoffpartialdruck p(O2) in einem Bereich von 10–6 bis 10–4 bar absolut. Dabei liegt der Gesamtdruck aus Luft oder Argon mit Sauerstoff bei 1 bar absolut.Preferably, the gas atmosphere is an oxygen atmosphere of either air having an oxygen partial pressure p (O 2 ) in a range of 0.1 to 0.4 bar abs or argon having an oxygen partial pressure p (O 2 ) in a range of 10 -6 to 10 . 4 bar absolute. The total pressure of air or argon with oxygen is 1 bar absolute.
Vorzugsweise ist die Gasatmosphäre eine Wasserstoffatmosphäre aus Wasserstoff mit Sauerstoff, wobei der Sauerstoffpartialdruck p(O2) in einem Bereich 10–37 bis 10–22 bar absolut in einem Temperaturbereich von 500°C bis 800°C liegt und der Gesamtdruck von Sauerstoff und Wasserstoff 1 bar absolut ergibt.Preferably, the gas atmosphere is a hydrogen atmosphere of hydrogen with oxygen, wherein the oxygen partial pressure p (O 2 ) in a range 10 -37 to 10 -22 bar absolute in a temperature range of 500 ° C to 800 ° C and the total pressure of oxygen and hydrogen 1 bar absolute results.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I) als heterogene Katalysatoren zur Durchführung chemischer Reaktionen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Wolframphosphate der ReO3-Strukturfamilie der allgemeinen Formel (I) als Oxidationskatalysatoren zur Durchführung chemischer Reaktionen. Bevorzugt eingesetzte Wolframphosphate sind vorstehend genannt.Another object of the invention is the use of the tungsten phosphates according to the invention of the ReO 3 -Strukturfamilie the general formula (I) as heterogeneous catalysts for carrying out chemical reactions. The use of the tungsten phosphates according to the invention of the ReO 3 structural family of the general formula (I) as oxidation catalysts for carrying out chemical reactions is particularly preferred. Preferred tungsten phosphates are mentioned above.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Wolframphosphate mit einer tetragonalen oder kubischen WO3-Struktur der allgemeinen Formel (I) als heterogener Katalysatoren zur selektiven Oxidation von mindestens einem Kohlenwasserstoff zu einem Anhydrid oder von einer Aldehydgruppe zu einer Carbonsäuregruppe verwendet. Preferably, the tungsten phosphates according to the invention having a tetragonal or cubic WO 3 structure of the general formula (I) are used as heterogeneous catalysts for the selective oxidation of at least one hydrocarbon to an anhydride or of an aldehyde group to a carboxylic acid group.
Vorzugsweise findet die selektive Oxidation eines Kohlenwasserstoffes zu einem Anhydrid oder von einer Aldehydgruppe zu einer Carbonsäuregruppe bei einer Temperatur von 300°C bis 500°C statt. Besonders bevorzugt findet die selektive Oxidation bei GHSV-Werten von 500 bis 5000 h–1 statt. Dabei steht GHSV für „gas hourly space velocity” (Gasvolumenstrom/Katalysatorvolumen).Preferably, the selective oxidation of a hydrocarbon to an anhydride or from an aldehyde group to a carboxylic acid group occurs at a temperature of 300 ° C to 500 ° C. Particularly preferably, the selective oxidation takes place at GHSV values of 500 to 5000 h -1 . GHSV stands for "gas hourly space velocity" (gas volume flow / catalyst volume).
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Wolframphosphate mit einer tetragonalen oder kubischen WO3-Struktur der allgemeinen Formel (I) als heterogene Katalysatoren zur selektiven Oxidation von n-Butan zu Maleinsäureanhydrid oder zur selektiven Oxidation von ortho-Xylol zu Phthalsäureanhydrid verwendet.The tungsten phosphates according to the invention having a tetragonal or cubic WO 3 structure of the general formula (I) are preferably used as heterogeneous catalysts for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride or for the selective oxidation of ortho-xylene to phthalic anhydride.
Besonders bevorzugt werden bei der selektiven Oxidation von n-Butan zu Maleinsäureanhydrid n-Butankonzentrationen in einem Bereich von 1 bis 10 Vol.-% verwendet. Zudem kann der Gasstrom neben n-Butan weitere Gase enthalten, wie beispielsweise Sauerstoff, Wasserdampf und mindestens ein Inertgas. Dabei kann die Sauerstoffkonzentration in einem Bereich von 2 bis 25 Vol.-% liegen, die Wasserdampfkonzentration in einem Bereich von 1 bis 60 Vol.-% und die Konzentration des gegebenenfalls mindestens einen Inertgases in einem Bereich von 0 bis 97 Vol.-%, so dass die Gesamtmenge aller Gase 100 Vol.-% ergibt. Die Intergase können Edelgase und/oder Stickstoff sein.Particularly preferred in the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride n-butane concentrations in a range of 1 to 10 vol .-% are used. In addition, the gas stream in addition to n-butane may contain other gases, such as oxygen, water vapor and at least one inert gas. In this case, the oxygen concentration may be in a range from 2 to 25% by volume, the water vapor concentration in a range from 1 to 60% by volume and the concentration of the optionally at least one inert gas in a range from 0 to 97% by volume, so that the total amount of all gases is 100 vol.%. The intergass may be noble gases and / or nitrogen.
Besonders bevorzugt werden bei der selektiven Oxidation von ortho-Xylol zu Phtalsäureanhydrid ortho-Xylolkonzentrationen in einem Bereich von 0,1 bis 10 Vol.-% verwendet. Zudem kann der Gasstrom neben ortho-Xylol weitere Gase enthalten, wie beispielsweise Luft und mindestens ein Inertgas. Dabei kann die Luftkonzentration in einem Bereich von 15 bis 30 Vol.-% liegen und die Konzentration des mindestens einen Inertgases in einem Bereich von 60 bis 84,9 Vol.-%, so dass die Gesamtmenge aller Gase 100 Vol.-% ergibt. Die Inertgase können Edelgase und/oder Stickstoff sein.Particularly preferably, in the selective oxidation of ortho-xylene to phthalic anhydride, ortho-xylene concentrations ranging from 0.1 to 10% by volume are used. In addition, the gas stream in addition to ortho-xylene may contain other gases, such as air and at least one inert gas. In this case, the air concentration may be in a range of 15 to 30% by volume and the concentration of the at least one inert gas in a range of 60 to 84.9% by volume, so that the total amount of all gases is 100% by volume. The inert gases may be noble gases and / or nitrogen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Katalysator A erhältlich durch Erhitzen des Feststoffes F2 gemäß den Schritten i) bis iii) aus dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Temperatur von 300°C bis 600°C für 1 h bis 48 h.Another object of the invention is a catalyst A obtainable by heating the solid F2 according to steps i) to iii) from the inventive method to a temperature of 300 ° C to 600 ° C for 1 h to 48 h.
Vorteilhafterweise können durch das Erhitzen die Oxidationsstufen der Metalle in dem Wolframphosphat (Feststoff F2) gezielt eingestellt werden. Ebenfalls kann die Menge an der Metaphosphatschmelze auf der Oberfläche der aus dem Erhitzen von F2 resultierenden nanokristallinen polynären Wolframphosphatpartikel beeinflusst werden sowie die Partikelgröße.Advantageously, by heating, the oxidation states of the metals in the tungsten phosphate (solid F2) can be adjusted in a targeted manner. Also, the amount of metaphosphate melt on the surface of the nanocrystalline polynuclear polystyrene phosphate particles resulting from the heating of F2 can be influenced as well as the particle size.
Vorzugsweise ist der Feststoff F2 erhältlich, indem
- i) eine homogene Lösung umfassend mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung, mindestens ein Additiv und gegebenenfalls ein Lösungsmittel, bereitgestellt wird,
- ii) das Reaktionsgemisch aus Schritt i) unter Erhalt eines Feststoffes F1 behandelt wird,
- iii) der Feststoff F1 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 600°C unter Erhalt des Feststoffes F2 erhitzt wird.
- i) a homogeneous solution comprising at least one tungsten compound, at least one oxidizing agent, at least one phosphorus compound, at least one additive and optionally a solvent, is provided,
- ii) the reaction mixture from step i) is treated to give a solid F1,
- iii) the solid F1 is heated to a temperature in the range of 300 ° C to 600 ° C to obtain the solid F2.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Katalysator B erhältlich durch Erhitzen des Feststoffes F2 gemäß den Schritten i) bis iii) aus dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einer Temperatur von 400°C bis 600°C für 1 Tag bis 30 Tage.Another object of the invention is a catalyst B obtainable by heating the solid F2 according to steps i) to iii) from the inventive method at a temperature of 400 ° C to 600 ° C for 1 day to 30 days.
Vorteilhafterweise können durch das Erhitzen die Oxidationsstufen der Metalle in dem Wolframphosphat (Feststoff F2) gezielt eingestellt werden. Ebenfalls kann die Menge an der Meta-phosphatschmelze auf der Oberfläche der aus dem Erhitzen von F2 resultierenden nanokristallinen polynären Wolframphosphatpartikel beeinflusst werden sowie die Partikelgröße.Advantageously, by heating, the oxidation states of the metals in the tungsten phosphate (solid F2) can be adjusted in a targeted manner. Also, the amount of the meta-phosphate melt on the surface of the nanocrystalline polynary polystyrene phosphate particles resulting from the heating of F2 can be influenced as well as the particle size.
Vorzugsweise ist der Feststoff F2 erhältlich, indem
- i) eine homogene Lösung umfassend mindestens eine Wolframverbindung, mindestens ein Oxidationsmittel, mindestens eine Phosphorverbindung, mindestens ein Additiv und gegebenenfalls ein Lösungsmittel, bereitgestellt wird,
- ii) das Reaktionsgemisch aus Schritt i) unter Erhalt eines Feststoffes F1 behandelt wird,
- iii) der Feststoff F1 auf eine Temperatur in einem Bereich von 300°C bis 600°C unter Erhalt des Feststoffes F2 erhitzt wird.
- i) a homogeneous solution comprising at least one tungsten compound, at least one oxidizing agent, at least one phosphorus compound, at least one additive and optionally a solvent, is provided,
- ii) the reaction mixture from step i) is treated to give a solid F1,
- iii) the solid F1 is heated to a temperature in the range of 300 ° C to 600 ° C to obtain the solid F2.
Alle vorstehend aufgeführten Ausführungsformen und bevorzugten Ausführungsformen sind frei miteinander kombinierbar, sofern der Kontext nicht eindeutig dagegen spricht.All the above-mentioned embodiments and preferred embodiments can be freely combined with each other, unless the context clearly contradicts.
Der Begriff „umfassend”, „umfasst” oder „aufgebaut aus” kann besonders bevorzugt auch den Begriff „bestehen” oder „bestehend aus” umfassen.The term "comprising", "comprising" or "composed of" may more preferably also include the term "consist" or "consisting of".
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it:
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert. The invention is further illustrated by the following examples.
BeispieleExamples
A) Herstellung von verschiedenen erfindungsgemäßen neuen VerbindungenA) Preparation of various novel compounds according to the invention
A1) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (W0,75P0,25)O2,875 A1) Preparation of the new compound according to the invention (W 0.75 P 0.25 ) O 2.875
In einem 250 ml Becherglas wurden die Edukte (NH4)2HPO4 (m = 356,76 mg entsprechend 2,70 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland) und (NH4)6W12O39xH2O (m = 1996,34 mg entsprechend 7,92 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland) mit ca. 15 ml deionisiertem Wasser und 3,46 ml 65 Gew.-% HNO3 (Riedel De Haen AG, Deutschland) gelöst. Zu der Lösung wurden innerhalb von 2 min 1783,6 mg Glycin (entsprechend 23,76 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland) unter Rühren (Rührgeschwindigkeit 120 min–1) hinzugegeben. Die molare Menge des Oxidationsmittels HNO3 wurde so bemessen, dass mit dem Glycin und dem vorliegenden Ammonium („fuels”) die vollständige Verbrennung zu H2O, CO2 und molekularem Stickstoff gemäß der nachfolgen Reaktionsgleichung erfolgen kann. Geringere Mengen an Salpetersäure führen zu einer unvollständigen Verbrennungsreaktion, deutlich im Überschuss zugesetzte Salpetersäure geht bereits beim nachfolgenden Eindampfen, noch vor der Zündung der Verbrennungsreaktion verloren.
Die Lösung der Edukte wurde unter Rühren (Rührgeschwindigkeit 120 min–1) auf einer Heizplatte (Magnetrührer RH Basic 2, Fa. IKA, 79219 Staufen, Deutschland) bei einer Temperatur von 100°C zum Trocknen eingedampft (T-Messung erfolgte mit Hilfe eines Quecksilberthermometers). Das Becherglas mit dem Trockenrückstand wurde dann zur Zündung der Verbrennungsreaktion in einem auf 400°C vorgeheizten Umluft-Muffelofen (Modell L5/11 Temperaturregler B170, Fa. Nabertherm GmbH, 28865 Lilienthal, Deutschland) eingebracht und dort für 10 min belassen. Das pulverförmige Verbrennungsprodukt wurde in ein Kieselglasschiffchen überführt und in demselben Umluft-Muffelofen an Luft bei 500°C für 72 h und danach für weitere 72 h bei 600°C erhitzt.The solution of the reactants was evaporated with stirring (stirring
Von dem so erhaltenen Pulver wurde ein Röntgenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 1 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von tetragonalem WO3 wieder (
Table 1 shows the indexing based on these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of tetragonal WO 3 (
A2) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (W0,50P0,50)O2,750 A2) Preparation of the new compound according to the invention (W 0.50 P 0.50 ) O 2,750
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 unter Verwendung der folgenden Edukte:
776,5 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 5,88 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
1482,1 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 5,88 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
1324,2 mg Glycin (entsprechend 17,64 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
3,46 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 50 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
20 ml deionisiertes Wasser.The preparation was carried out as in Example A1 using the following educts:
776.5 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 5.88 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
1482.1 mg (NH 4 ) 6 W 12 O 39 .xH 2 O (corresponding to 5.88 mmol W, x = 4.8, thermogravimetric determination as WO 3 , Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
1324.2 mg glycine (corresponding to 17.64 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
3.46 ml HNO 3 (65% by weight, corresponding to 50 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
20 ml of deionized water.
Von dem so erhaltenen Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 2 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von kubischen WO3 wieder (
Table 2 shows the indexing on the basis of these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of cubic WO 3 (
A3) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (VIII 0,167W0,333P0,50)O2,5 A3) Preparation of the novel compound according to the invention (V III 0.167 W 0.333 P 0.50 ) O 2.5
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 unter Verwendung der folgenden Edukte:
792,39 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 6,00 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
231,60 mg NH4VO3 (entsprechend 1,98 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Deutschland)
1013,30 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 4,02 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
1324,2 mg Glycin (entsprechend 17,64 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
3,46 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 50 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
20 ml deionisiertes WasserThe preparation was carried out as in Example A1 using the following educts:
792.39 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 6.00 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
231.60 mg NH 4 VO 3 (corresponding to 1.98 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Germany)
1013.30 mg (NH 4) 6 W 12 O 39 · xH 2 O (corresponding to 4.02 mmol W, x = 4.8, thermogravimetric determination as WO 3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
1324.2 mg glycine (corresponding to 17.64 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
3.46 ml HNO 3 (65% by weight, corresponding to 50 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
20 ml of deionized water
Nach der Trocknung auf der Heizplatte, die wie im Beispiel A1 beschrieben erfolgte, wurde das Material in einem Muffelofen im Unterschied zu A1 nicht bei 400°C sondern bei 500°C gezündet. Die weitere thermische Behandlung erfolgte zunächst an Luft bei 500°C für 5 h, danach, zur Einstellung der Oxidationsstufe +III von Vanadium, in einem Strom (pges = 1 bar) von mit Wasserdampf gesättigtem Wasserstoff zunächst bei 500°C für 24 h und schließlich bei 600°C für 60 h.After drying on the hot plate, which was carried out as described in Example A1, the material was ignited in a muffle furnace, in contrast to A1 not at 400 ° C but at 500 ° C. The further thermal treatment was carried out initially in air at 500 ° C for 5 h, then, to adjust the oxidation state + III of vanadium, in a stream (p ges = 1 bar) of hydrogen saturated with hydrogen first at 500 ° C for 24 h and finally at 600 ° C for 60 h.
Von dem so erhaltenen, blauschwarzen Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 3 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von kubischen WO3 wieder (
Table 3 shows the indexing on the basis of these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of cubic WO 3 (
A4) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (V0,167W0,333P0,50)O2,5+δ A4) Preparation of the novel compound according to the invention (V 0.167 W 0.333 P 0.50 ) O 2.5 + δ
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 allerdings in einem 400 ml Becherglas unter Verwendung der folgenden Edukte:
3565,60 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 27,0 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
1052,80 mg NH4VO3 (entsprechend 9,0 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Deutschland)
4537,32 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 1,5 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
1830,0 mg Glycin (entsprechend 24,38 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
8,0 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 125,6 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
40 ml deionisiertes WasserThe preparation was carried out as in Example A1, however, in a 400 ml beaker using the following educts:
3565.60 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 27.0 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
1052.80 mg NH 4 VO 3 (corresponding to 9.0 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Germany)
4537.32 mg (NH 4 ) 6 W 12 O 39 .xH 2 O (corresponding to 1.5 mmol W, x = 4.8, thermogravimetric determination as WO 3 , Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
1830.0 mg glycine (corresponding to 24.38 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
8.0 ml of HNO 3 (65% by weight, corresponding to 125.6 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
40 ml of deionized water
Nach der Trocknung auf der Heizplatte, die wie im Beispiel A1 beschrieben erfolgte, wurde das Material in einem vorgeheizten Muffelofen bei 450°C gezündet. Die weitere thermische Behandlung erfolgte an Luft bei 450°C (24 h), 550°C (24 h) und 600°C (144 h).After drying on the hot plate, which was carried out as described in Example A1, the material was ignited in a preheated muffle furnace at 450 ° C. The further thermal treatment was carried out in air at 450 ° C (24 h), 550 ° C (24 h) and 600 ° C (144 h).
Von dem so erhaltenen, grünlich-gelben Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Die Tabelle gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von tetragonalem WO3 wieder (
The table shows the indexing based on these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of tetragonal WO 3 (
A5) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (V0,167W0,5P0,333)O2,5+δ A5) Preparation of the new compound according to the invention (V 0.167 W 0.5 P 0.333 ) O 2.5 + δ
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 unter Verwendung der folgenden Edukte:
1434,1 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 10,86 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
635,5 mg NH4VO3 (entsprechend 5,43 mmol V. Chempur, 76137 Karlsruhe, Deutschland)
4217,9 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 1,36 mmol W, x = 9,37, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
4898,1 mg Glycin (entsprechend 65,25 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
9,7 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 138,64 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
40 ml deionisiertes WasserThe preparation was carried out as in Example A1 using the following educts:
1434.1 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 10.86 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
635.5 mg NH 4 VO 3 (corresponding to 5.43 mmol V. Chempur, 76137 Karlsruhe, Germany)
4217.9 mg (NH 4) 6 W 12 O 39 · xH 2 O (corresponding to 1.36 mmol W, x = 9.37, thermogravimetric determination as WO 3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
4898.1 mg glycine (corresponding to 65.25 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
9.7 ml of HNO 3 (65% by weight, corresponding to 138.64 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
40 ml of deionized water
Nach der Trocknung auf der Heizplatte, die wie im Beispiel A1 beschrieben erfolgte, wurde der Trockenrückstand in einem Muffelofen bei 400°C gezündet. Die weitere thermische Behandlung erfolgte an Luft bei 500°C (48 h) und 600°C (24 h).After drying on the hot plate, which was carried out as described in Example A1, the dry residue was ignited in a muffle furnace at 400 ° C. The further thermal treatment was carried out in air at 500 ° C (48 h) and 600 ° C (24 h).
Von dem so erhaltenen, hellbräunlich-grauen Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 5 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von kubischen WO3 wieder (
Table 5 shows the indexing on the basis of these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of cubic WO 3 (
A6) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (FeIII 0,1V0,1WVI 0,3PV 0,5)O2,5+δ A6) Preparation of the new compound according to the invention (Fe III 0.1 V 0.1 W VI 0.3 P V 0.5 ) O 2.5 + δ
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 allerdings in einem 500 ml Becherglas unter Verwendung der folgenden Edukte:
3169,4 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 24,0 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
701,89 mg NH4VO3 (entsprechend 6,0 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Deutschland)
904,98 mg FePO4 (entsprechend 6,0 mmol Fe, Synthese nach R. Glaum, Dissertation, Universität Gießen 1990)
4537,52 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 18,0 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
2595 mg Glycin (entsprechend 34,58 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
16,0 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 251,2 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
40 ml deionisiertes WasserThe preparation was carried out as in Example A1, however, in a 500 ml beaker using the following starting materials:
3169.4 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 24.0 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
701.89 mg NH 4 VO 3 (corresponding to 6.0 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Germany)
904.98 mg FePO 4 (corresponding to 6.0 mmol Fe, synthesis according to R. Glaum, Dissertation, University of Gießen 1990)
4537.52 mg (NH 4) 6 W 12 O 39 · xH 2 O (corresponding to 18.0 mmol W, x = 4.8, thermogravimetric determination as WO 3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
2595 mg glycine (corresponding to 34.58 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
16.0 ml HNO 3 (65% by weight, corresponding to 251.2 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
40 ml of deionized water
Nach der Trocknung auf der Heizplatte, die wie im Beispiel A1 beschrieben erfolgte, wurde der Trockenrückstand in einem Muffelofen bei 400°C gezündet. Die weitere thermische Behandlung erfolgte an Luft bei 450°C (24 h), 550°C (24 h) und 600°C (24 h).After drying on the hot plate, which was carried out as described in Example A1, the dry residue was ignited in a muffle furnace at 400 ° C. The further thermal treatment was carried out in air at 450 ° C (24 h), 550 ° C (24 h) and 600 ° C (24 h).
Von dem so erhaltenen, hellgrünlich-grauen Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 6 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von kubischen WO3 wieder (
Table 6 shows the indexing on the basis of these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of cubic WO 3 (
A7) Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Verbindung (SbIII 0,1V0,1WVI 0,3PV 0,5)O2,5+δ A7) Preparation of the novel compound according to the invention (Sb III 0.1 V 0.1 W VI 0.3 P V 0.5 ) O 2.5 + δ
Die Herstellung erfolgte wie im Beispiel A1 unter Verwendung der folgenden Edukte:
5162,2 mg (NH4)2HPO4 (entsprechend 39,10 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Deutschland)
914,6 mg NH4VO3 (entsprechend 7,82 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Deutschland)
1139,6 mg Sb2O3 (entsprechend 3,91 mmol Sb, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
5912,0 mg (NH4)6W12O39·xH2O (entsprechend 1,96 mmol W, x = 4,8, thermogravimetrische Bestimmung als WO3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Deutschland)
8803,2 mg Glycin (entsprechend 117,27 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Deutschland)
18,8 ml HNO3 (65 Gew.-%, entsprechend 269,73 mmol, Riedel De Haen AG, Deutschland)
40 ml deionisiertes Wasser The preparation was carried out as in Example A1 using the following educts:
5162.2 mg (NH 4 ) 2 HPO 4 (corresponding to 39.10 mmol P, Merck, 64293 Darmstadt, Germany)
914.6 mg NH 4 VO 3 (corresponding to 7.82 mmol V, Chempur, 76137 Karlsruhe, Germany)
1139.6 mg Sb 2 O 3 (corresponding to 3.91 mmol Sb, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
5912.0 mg (NH 4) 6 W 12 O 39 · xH 2 O (corresponding to 1.96 mmol W, x = 4.8, thermogravimetric determination as WO 3, Alfa Aesar GmbH, 76185 Karlsruhe, Germany)
8803.2 mg glycine (corresponding to 117.27 mmol, Sigma Aldrich GmbH, Germany)
18.8 ml of HNO 3 (65% by weight, corresponding to 269.73 mmol, Riedel De Haen AG, Germany)
40 ml of deionized water
Nach der Trocknung auf der Heizplatte, die wie im Beispiel A1 beschrieben erfolgte, wurde der Trockenrückstand in einem Muffelofen bei 400°C gezündet. Die weitere thermische Behandlung erfolgte an Luft bei 500°C (48 h) und 600°C (48 h).After drying on the hot plate, which was carried out as described in Example A1, the dry residue was ignited in a muffle furnace at 400 ° C. The further thermal treatment was carried out in air at 500 ° C (48 h) and 600 ° C (48 h).
Von dem so erhaltenen, hellbräunlich-grauen Pulver wurde ein Röngtenpulverdiffraktogramm aufgenommen (IP Guinier-Kamera G670, Fa. HUBER, 83253 Rimsting, Deutschland, Cu-Kα1 Strahlung, Ge-Monochromator, λ = 1.54059 Å,
Tabelle 7 gibt basierend auf diesen Guinieraufnahmen die Indizierung anhand der Kristallstruktur von kubischen WO3 wieder (
Table 7 shows the indexing on the basis of these Guinieraufnahmen on the basis of the crystal structure of cubic WO 3 (
B) Katalytische Testung der verschiedenen erfindungsgemäßen neuen VerbindungenB) Catalytic Testing of the Various Novel Compounds of the Invention
B1) Testung für die Selektivoxidation von n-Butan zu MaleinsäureanhydridB1) Testing for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride
Die Performancetests der verschiedenen Katalysatoren wurden in einer Hochdurchsatztestanlage mit parallelen Durchflussreaktorsystemen der Firma hte GmbH (69123 Heidelberg, Deutschland) durchgeführt. Die Anlage wurde speziell für die Oxidation von Butan zu Maleinsäureanhydrid ausgelegt und besteht aus einer Gasdosierung mit Verdampfern für Flüssigkeiten, einer Ofeneinheit mit 9 individuell beheizbaren Reaktoren (8 Reaktoren für Katalysatoren, ein Reaktor gefüllt mit Inertmaterial zur Bestimmung des Eduktgasgemischs), und einem Analytikteil, der die chemische Zusammensetzung des Edukt- und Produktgemisches bestimmt. Die ganze Anlage ist vollautomatisiert.The performance tests of the various catalysts were carried out in a high-throughput test system with parallel flow reactor systems from hte GmbH (69123 Heidelberg, Germany). The plant was specially designed for the oxidation of butane to maleic anhydride and consists of a gas metering with evaporators for liquids, a furnace unit with 9 individually heatable reactors (8 reactors for catalysts, a reactor filled with inert material for the determination of the educt gas mixture), and an analytical part, which determines the chemical composition of the educt and product mixture. The whole system is fully automated.
Die Gasdosierung ist ausgelegt für GHSV (gas hourly space velocity: GHSV = Gasvolumenstrom/Katalysatorvolumen) von 500 bis 5000 h–1. Die Butankonzentration lässt sich von 1 bis 10 Vol.-% variieren. Die Sauerstoffkonzentration lässt sich von 2 bis 25 Vol.-% variieren. Die Wasserdampfkonzentration lässt sich von 1 bis 60 Vol.-% variieren. Die Reaktionen werden stets bei Normaldruck durchgeführt. Die Reaktoren bestehen aus Edelstahlrohren mit einem Außendurchmesser von 18 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm. In den Reaktoren befinden sich Tauchhülsen aus Edelstahl mit einem Außendurchmesser von 1/8 Zoll, in die Dreipunktthermoelemente zur Überwachung der Temperatur der Katalysatorbetten eingebracht werden. Die Temperatur der Reaktoren lässt sich mittels einer elektrischen Heizung von 250 bis 550°C variieren. Die Analytik besteht aus zwei Gaschromatographen (GC 7890A, Agilent Technologies GmbH, 76337 Waldbronn, Deutschland), die mit Flammenionisationsdetektoren und Wärmeleitfähigkeitssensoren ausgerüstet sind, und über Probenschleifenventile online Gasproben aus den Gasströmen der einzelnen Reaktoren entnehmen können. Alle Leitungen vom Reaktor zu den Gaschromatographen sind vollständig beheizt (elektronisch geregelt auf 200°C).The gas metering is designed for GHSV (gas hourly space velocity: GHSV = gas volume flow / catalyst volume) of 500 to 5000 h -1 . The butane concentration can be varied from 1 to 10% by volume. The oxygen concentration can be varied from 2 to 25% by volume. The water vapor concentration can be varied from 1 to 60% by volume. The reactions are always carried out at atmospheric pressure. The reactors consist of stainless steel tubes with an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 10 mm. The reactors contain stainless steel immersion sleeves with an outer diameter of 1/8 inch into which three-point thermocouples are placed to monitor the temperature of the catalyst beds. The temperature of the reactors can be varied by means of an electric heater from 250 to 550 ° C. The analysis consists of two gas chromatographs (GC 7890A, Agilent Technologies GmbH, 76337 Waldbronn, Germany), which are equipped with flame ionization detectors and thermal conductivity sensors, and can take gas samples from the gas streams of the individual reactors via sample loop valves online. All lines from the reactor to the gas chromatograph are fully heated (electronically controlled to 200 ° C).
In einem typischen Test wird jeweils 1 ml eines gepressten, gesplitteten und gesiebten Katalysators (100 bis 200 μm Korngröße) pro Reaktor eingesetzt. Zum Pressen der im Ursprungszustand feinen Katalysatorpulver wird eine in Spektroskopie-Laboren übliche Laborpresse mit Presswerkzeug verwandt (2,5 min bei einem Anpressdruck von 2 t auf einem 12 mm Stempel). Zum Splitten wird ein Achatmörser verwendet. Das Sieben erfolgt mittels Analysensieben aus Edelstahl. Das Katalysatorbett wird im Reaktorrohr durch eine Unter- und Überschüttung aus Inertmaterial (gebrannter Steatit, Korngröße 800 bis 1000 μm, Firma CeramTec GmbH, 73207 Plochingen, Deutschland) fixiert. Die Reaktoren werden bei Raumtemperatur in den Ofen eingebaut. Die GHSV wird auf 2000 h–1 gesetzt. Die Katalysatoren werden in einem Gemisch aus 5 Vol.-% Sauerstoff in Stickstoff bis auf 250°C geheizt. Dann wird die Reaktionsmischung auf 2 Vol.-% Butan, 3 Vol.-% Wassersdampf, 3 Vol.-% Argon (als interner Standard für die Analytik.) in Stickstoff gewechselt. Die Temperatur der Reaktoren wird auf 375°C gesetzt. Nach 30 min Wartezeit startet der eigentliche Test. Es werden 5 Messungen pro Reaktor mit den Gaschromatographen durchgeführt. Dann wird die Temperatur der Reaktoren um 25°C erhöht, und es werden erneut 5 Messungen durchgeführt. Die Temperatur der Reaktoren wird so schrittweise von 375°C auf 450°C erhöht, und anschließend wieder schrittweise auf 375°C gesenkt. Dadurch lässt sich eine Aussage zur thermischen Stabilität und zur Desaktivierung von Katalysatoren treffen. Insgesamt beträgt die Testdauer typischerweise 7 Tage. Nach dem Test werden die Reaktoren in einem Gemisch aus 5 Vol.-% Sauerstoff in Stickstoff auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Katalysatoren werden ausgebaut, vom Steatit getrennt und ihr Zustand nach Katalysetest mit verschiedenen Analysemethoden (z. B. Stickstoffphysisorption, Röntgendiffraktometrie) untersucht.In a typical test, 1 ml each of a pressed, split and sieved catalyst (100 to 200 μm grain size) is used per reactor. For pressing the catalyst powder, which is fine in the original state, a laboratory press with a press tool, which is customary in spectroscopy laboratories, is used (2.5 min at a contact pressure of 2 t on a 12 mm stamp). For splitting an agate mortar is used. Sieving is carried out by means of analysis sieves made of stainless steel. The catalyst bed is fixed in the reactor tube by a bottom and cover of inert material (calcined steatite, grain size 800 to 1000 microns, CeramTec GmbH, 73207 Plochingen, Germany). The reactors are installed in the oven at room temperature. The GHSV is set to 2000 h -1 . The catalysts are heated in a mixture of 5 vol .-% oxygen in nitrogen up to 250 ° C. Then the reaction mixture is changed to 2% by volume of butane, 3% by volume of water vapor, 3% by volume of argon (as internal standard for the analysis) in nitrogen. The temperature of the reactors is set at 375 ° C. After 30 minutes of waiting the actual test starts. 5 measurements per reactor are carried out with the gas chromatographs. Then the temperature of the reactors is raised by 25 ° C and another 5 measurements are made. The temperature of the reactors is gradually increased from 375 ° C to 450 ° C, and then gradually lowered again to 375 ° C. This makes it possible to make a statement about the thermal stability and the deactivation of catalysts. Overall, the test duration is typically 7 days. After the test, the reactors are cooled to room temperature in a mixture of 5 vol.% Oxygen in nitrogen. The catalysts are removed, separated from the steatite and their state after catalysis tested by various analysis methods (eg nitrogen physisorption, X-ray diffractometry).
Umsatz und Selektivitäten werden aus den mittels Gaschromatographie ermittelten Konzentrationen berechnet (gemittelt über die pro Temperaturschritt gemessen 5 Analysen). Der Umsatz (UC4) wird aus den Butankonzentrationen (c(Butan)), gemessen am Reaktorausgang der einzelnen Reaktoren (Ri), und der Butankonzentration, gemessenen am Ausgang des mit Inertmaterial gefüllten Reaktors (R9), welche dem Eingangsgas aller Reaktoren entspricht, ermittelt, mit Bezug auf die gemessenen Konzentrationen des internen Standards Argon (c(Ar)), gemäß Gleichung 1. Hierbei stellt c(Ar)R9/c(Ar)Ri den durch die Reaktionen verursachten Volumenänderungsfaktor dar. Die Selektivitäten (S(Nebenprodukt)) stellen den Anteil des umgesetzten Butans dar, der als das jeweilige Nebenprodukt anfällt (mit Bezug auf die Anzahl Kohlenstoffatome (NC) des Nebenprodukts und des Butans), gemäß Gleichung 2. Als mögliche Nebenprodukte werden Butene, Acrylsäure, Propionsäure, Essigsäure, Acrolein, Acetaldehyd, Propan, Propen, Ethan, Ethen, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid berücksichtigt. In den gaschromatographischen Spektren gibt es keine unzugeordneten Peaks. Die Selektivität zu Maleinsäureanhydrid (SMSA) berechnet sich gemäß Gleichung 3 aus der Summe der Selektivitäten aller Nebenprodukte.Sales and selectivities are calculated from the concentrations determined by gas chromatography (averaged over the 5 analyzes measured per temperature step). The conversion (U C4 ) is determined from the butane concentrations (c (butane)), measured at the reactor outlet of the individual reactors (R i ), and the butane concentration, measured at the outlet of the reactor filled with inert material (R 9 ), which is the input gas of all reactors Equivalent to the measured concentrations of the internal standard argon (c (Ar)) according to Equation 1. Here, c (Ar) R9 / c (Ar) Ri represents the volume change factor caused by the reactions. The selectivities (S. (by-product)) represent the portion of the converted butane, which is obtained as the respective by-product ((with respect to the number of carbon atoms N C) of by-product and butane), according to equation 2. as a possible by-products are butenes, acrylic acid, propionic acid, Acetic acid, acrolein, acetaldehyde, propane, propene, ethane, ethene, carbon monoxide and carbon dioxide. There are no unassigned peaks in the gas chromatographic spectra. The selectivity to maleic anhydride (S MSA ) is calculated according to equation 3 from the sum of the selectivities of all by-products.
Tabelle 1 enthält die katalytischen Testergebnisse für die Umsetzung von n-Butan zu Maleinsäureanhydrid für die in der Schrift enthaltenen erfindungsgemäßen neuen Verbindungen. Tabelle 1
B2) Testung für die Selektivoxidation von o-Xylol zu PthalsäureanhydridB2) Testing for the selective oxidation of o-xylene to pthalic anhydride
Die katalytische Testung für die Selektivoxidation von o-Xylol zu Pthalsäureanhydrid an der erfindungsgemäßen neuen Verbindung A5 erfolgte in einem Mikroreaktor wie in der
2,0 Vol-% o-Xylol
20,4 Vol-% Luft
75,9 Vol-% N2
bei einem Eingangsgasstrom von insgesamt 100 go-Xylol/Nm3 und 4 Nm3 LuftThe catalytic testing for the selective oxidation of o-xylene to Pthalsäureanhydrid on the novel compound A5 according to the invention was carried out in a microreactor as in
2.0% by volume o-xylene
20.4% by volume of air
75.9% by volume N 2
at a total input gas flow of 100 g o-xylene / Nm 3 and 4 Nm 3 air
Die Differenz auf 100 Vol.-% bestand aus Stickstoff. Die Analyse des Produktgasstroms erfolgte durch eine gaschromatographische Analyse (Agilent Technologies GmbH, 76337 Waldbronn, Deutschland, Model 6890N, FID mit HP5-Säule, WLD mit CTR-Säule, Vorsäulen Supelco Poropack QS 80/100 Säulen). Unter Selektivität der Pthalsäureanhydridbildung (SPSA in mol-%) wird in dieser Schrift verstanden:
Der Umsatz UC8 an o-Xylol (mol-%) ist in entsprechender Weise definiert als:
Tabelle 2 enthält die katalytischen Testergebnisse für die Umsetzung von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid für eine in dieser Schrift enthaltenen erfindungsgemäßen neuen Verbindungen. Tabelle 2
**GHSV = gas hourly space velocity = Gasvolumen/Katalysatorvolumen pro StundeTable 2 contains the catalytic test results for the conversion of o-xylene to phthalic anhydride for a novel compounds of this invention. Table 2
** GHSV = gas hourly space velocity = gas volume / catalyst volume per hour
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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WO2020120755A1 (en) | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Basf Se | Mixed oxide comprising oxygen, phosphorous, tungsten and at least one metal from the groups 8 to 11 of the periodic table of the elements |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |