RU2428251C1 - Catalyst for synthesis of carboxylic esters, preparation method thereof and method for synthesis of carboxylic esters - Google Patents

Catalyst for synthesis of carboxylic esters, preparation method thereof and method for synthesis of carboxylic esters Download PDF

Info

Publication number
RU2428251C1
RU2428251C1 RU2010104845/04A RU2010104845A RU2428251C1 RU 2428251 C1 RU2428251 C1 RU 2428251C1 RU 2010104845/04 A RU2010104845/04 A RU 2010104845/04A RU 2010104845 A RU2010104845 A RU 2010104845A RU 2428251 C1 RU2428251 C1 RU 2428251C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
nickel
reaction
gold
carrier
Prior art date
Application number
RU2010104845/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кен СУЗУКИ (JP)
Кен СУЗУКИ
Тацуо ЯМАГУТИ (JP)
Тацуо ЯМАГУТИ
Original Assignee
Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн filed Critical Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн
Application granted granted Critical
Publication of RU2428251C1 publication Critical patent/RU2428251C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to catalysts for synthesis of carboxylic esters. Described is a catalyst for synthesis of a carboxylic ester through reaction of (a) an aldehyde and alcohol, or (b) one or more types of alcohols in the presence of oxygen, the catalyst containing: nickel oxide; and X, where X is at least one element selected from a group comprising palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper, deposited on a carrier in atomic ratio Ni/(Ni+X) from 0.20 to 0.99. Described is a method of preparing a catalyst for synthesis of a carboxylic ester, involving a first step for producing a catalyst precursor by depositing nickel and component X, where X is at least one element selected from a group comprising palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper on a carrier through neutralisation of an acidic solution of a soluble metal salt containing nickel and X; and a second step for oxidising nickel via thermal treatment of the obtained catalyst precursor, where the atomic ratio Ni/(Ni+X) ranges from 0.20 to 0.99. Described also is a method for synthesis of a carboxylic ester, involving a step for reaction of the described catalyst with (a) an aldehyde and alcohol, or (b) one or more types of alcohols, in the presence of oxygen.
EFFECT: active catalyst for synthesis of a carboxylic ester is obtained.
17 cl, 5 tbl, 5 dwg, 48 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к катализатору для получения сложных эфиров карбоновых кислот путем взаимодействия альдегида и спирта, или одного, или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода, к способу получения катализатора и к способу получения сложных эфиров карбоновых кислот с использованием катализатора.The present invention relates to a catalyst for producing carboxylic acid esters by reacting an aldehyde and an alcohol, or one or more kinds of alcohols in the presence of oxygen, to a method for producing a catalyst and to a method for producing carboxylic acid esters using a catalyst.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Способ получения сложных эфиров карбоновых кислот в промышленных масштабах, в случае метилметакрилата, например, может включать способ, в котором метакриловую кислоту получают окислением метакролеина кислородом с последующим взаимодействием метакриловой кислоты с метанолом, чтобы получить метилметакрилат. Однако гетерополикислотный катализатор, используемый на стадии получения метакриловой кислоты окислением метакролеина, имеет проблемы, связанные с термической стабильностью, и постепенно разлагается при температурных условиях реакции. Кроме того, выход также еще остается недостаточным, предоставляя, таким образом, возможность для улучшения промышленного катализатора.A method for producing commercial carboxylic acid esters in the case of methyl methacrylate, for example, may include a method in which methacrylic acid is obtained by oxidizing methacrolein with oxygen, followed by reacting methacrylic acid with methanol to obtain methyl methacrylate. However, the heteropoly acid catalyst used in the methacrylic acid production step by the oxidation of methacrolein has thermal stability problems and gradually decomposes under the reaction temperature conditions. In addition, the yield also remains insufficient, thus providing an opportunity for improving the industrial catalyst.

С другой стороны, прямой метапроцесс получения метилметакрилата или метилакрилата за одну стадию путем взаимодействия метакролеина или акролеина с метанолом и молекулярным кислородом является простым способом, который не требует отделения легко полимеризуемой метакриловой кислоты или акриловой кислоты и в настоящее время привлекает внимание вследствие более высокого выхода метилметакрилата по сравнению с вышеуказанным способом.On the other hand, the direct metaprocess of producing methyl methacrylate or methyl acrylate in one step by reacting methacrolein or acrolein with methanol and molecular oxygen is a simple method that does not require the separation of readily polymerizable methacrylic acid or acrylic acid and is currently attracting attention due to the higher yield of methyl methacrylate according to Compared to the above method.

В таком способе в качестве катализатора используется катализатор, содержащий преимущественно палладий. Однако в процессе получения метилметакрилата или метилакрилата за одну стадию путем взаимодействия метакролеина или акролеина с метанолом и молекулярным кислородом, поскольку метакролеин или акролеин является ненасыщенным альдегидом, многочисленные ацетали ненасыщенного альдегида и алкокси-формы, образуемые добавлением спирта к ненасыщенным связям, образуются в виде побочных продуктов, что также приводит к проблеме, связанной с образованием газообразного диоксида углерода, который является конечным продуктом окисления (см. патентный документ 1).In this method, a catalyst containing predominantly palladium is used as a catalyst. However, in the process of producing methyl methacrylate or methyl acrylate in one step by reacting methacrolein or acrolein with methanol and molecular oxygen, since methacrolein or acrolein is an unsaturated aldehyde, numerous acetals of the unsaturated aldehyde and alkoxy form, formed by the addition of alcohol to unsaturated bonds, form , which also leads to a problem associated with the formation of gaseous carbon dioxide, which is the final oxidation product (see patent th document 1).

В связи с этим созданы модификации катализатора для преодоления этих проблем. Например, сообщалось, что вышеуказанные проблемы, относящиеся к образованию побочных продуктов, решены, и сложный эфир карбоновой кислоты может быть получен с высоким выходом в результате использования катализатора, содержащего интерметаллическое соединение, имеющее в своем составе палладий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из свинца, ртути, висмута и таллия, или катализатора, содержащего соединение щелочного металла или соединение щелочноземельного металла (см. патентный документ 2).In this regard, catalyst modifications have been created to overcome these problems. For example, it was reported that the above problems related to the formation of by-products have been resolved and the carboxylic acid ester can be obtained in high yield by using a catalyst containing an intermetallic compound having palladium and at least one element selected from a group consisting of lead, mercury, bismuth and thallium, or a catalyst containing an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound (see Patent Document 2).

С другой стороны, хотя, как полагали в течение длительного времени, для катализаторов, используемых в данном способе, требуется присутствие катализатора, содержащего палладий, в последнее время сообщалось об использовании катализаторов, которые содержат благородный металл, такой как рутений или золото, нанесенный на носитель. Конкретные примеры таких способов включают использование катализатора, в котором золото нанесено на носитель (см. патентный документ 3), или использование катализатора, содержащего рутений (см. патентный документ 4), в процессе получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия альдегида и спирта в присутствии содержащего кислород газа.On the other hand, although it has been believed for a long time that the catalysts used in this process require the presence of a catalyst containing palladium, lately, the use of catalysts that contain a noble metal such as ruthenium or gold supported on a support has been reported. . Specific examples of such methods include the use of a catalyst in which gold is supported on a support (see Patent Document 3), or the use of a catalyst containing ruthenium (see Patent Document 4) in the process of producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol in the presence of oxygen-containing gas.

Патентный документ 1: публикация патента Японии № S45-34368Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. S45-34368

Патентный документ 2: публикация патента Японии № S62-7902Patent Document 2: Japanese Patent Publication No. S62-7902

Патентный документ 3: выложенная заявка на патент Японии № 2000-154164Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-154164

Патентный документ 4: выложенная заявка на патент Японии № 2001-220367.Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-220367.

Описание изобретенияDescription of the invention

Задачи, решаемые настоящим изобретениемTasks Solved by the Present Invention

Как бы то ни было, в каждом из известных способов, описанных выше, селективность полученных сложных эфиров карбоновых кислот и активность катализатора являются недостаточными, и, поскольку дорогие благородные металлы, такие как палладий, рутений и золото, используют путем нанесения на носитель в больших количествах, экономическое бремя, вытекающее из увеличенных затрат на производство катализатора, велико, что затрудняет, следовательно, рассмотрение этих способов как выгодных в промышленных масштабах.Be that as it may, in each of the known methods described above, the selectivity of the carboxylic acid esters obtained and the activity of the catalyst are insufficient, and since expensive noble metals such as palladium, ruthenium and gold are used in large quantities on a support , the economic burden arising from increased costs for the production of the catalyst is large, which complicates, therefore, the consideration of these methods as advantageous on an industrial scale.

Кроме того, поскольку палладий, рутений и золото, которые используются в вышеуказанных способах производства, являются представителями благородных металлов, они являются дорогостоящими, и в качестве компонента катализатора их часто используют посредством диспергирования и нанесения на носитель, делая, тем самым, в таких случаях чрезвычайно важным выбор носителя.In addition, since palladium, ruthenium and gold, which are used in the above production methods, are representatives of noble metals, they are expensive, and they are often used as a catalyst component by dispersion and deposition on a carrier, thereby making, in such cases, extremely important media choice.

Ставя задачу практического применения промышленного способа, в результате проведенных обширных исследований катализаторов с нанесенными композитными наночастицами, содержащими окисленный никель и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди), авторами настоящего изобретения сделан несомненный вывод о том, что катализатор, удовлетворительный с точки зрения его срока службы, необязательно получается в случае использования активированного угля, карбоната кальция, оксида алюминия, оксида кремния или оксида кремния с диоксидом титана в качестве носителя. А именно, в случае участия в реакции катализатора в виде суспензии в обычно применяемом промышленном реакторе-резервуаре с перемешиванием или барботажном реакторе в виде башни и т.п., механическая прочность была недостаточной и отслаивание никеля и компонента X, которые являются компонентами катализатора, наблюдалось в случае активированного угля. Кроме того, хотя оксид алюминия обладает высокой механической прочностью, прочность носителя уменьшается вследствие коррозии под действием кислых веществ, примерами которых являются типичные побочные продукты реакции, метакриловая кислота и акриловая кислота, что приводит к недостатку, заключающемуся в более легком отслаивании никеля и компонента X, которые являются компонентами катализатора. Использование карбоната кальция для носителя приводит к еще большей чувствительности к возникновению коррозии под воздействием кислых веществ, чем в случае оксида алюминия, делая его, тем самым, непригодным для промышленного применения. В случае оксида кремния или оксида кремния с диоксидом титана, часть оксида кремния постепенно разъедается водой, введенной в ходе процесса, или водой, полученной в виде побочного продукта реакции, что приводит к вымыванию оксида кремния, при этом одновременно также наблюдается отслаивание и вымывание никеля и компонента X, которые являются компонентами катализатора. Следовательно, имеют место проблемы, связанные с тем, будут ли эти вещества оставаться стабильными на протяжении длительного периода использования. Кроме того, имеются также проблемы с механической прочностью, которая ниже, чем у вышеупомянутого оксида алюминия.Setting the task of practical application of the industrial method, as a result of extensive studies of catalysts supported by composite nanoparticles containing oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper), the authors of the present invention made the undoubted conclusion that the catalyst, satisfactory in terms of its service life, is not necessarily obtained if activated coal, calcium carbonate, alumina, silica or silica with titanium dioxide as a carrier. Namely, in the case of participation in the reaction of the catalyst in the form of a suspension in a commonly used industrial stirred tank reactor or bubbler reactor in the form of a tower or the like, the mechanical strength was insufficient and peeling of nickel and component X, which are components of the catalyst, was observed in the case of activated carbon. In addition, although alumina has high mechanical strength, the strength of the carrier decreases due to corrosion by acidic substances, examples of which are typical reaction by-products, methacrylic acid and acrylic acid, which leads to the disadvantage of easier peeling of Nickel and component X, which are catalyst components. The use of calcium carbonate for the carrier leads to an even greater sensitivity to corrosion under the influence of acidic substances than in the case of aluminum oxide, making it, therefore, unsuitable for industrial use. In the case of silicon oxide or silicon oxide with titanium dioxide, part of the silicon oxide is gradually corroded by water introduced during the process or by water obtained as a by-product of the reaction, which leads to leaching of silicon oxide, while peeling and leaching of nickel and component X, which are the components of the catalyst. Therefore, there are problems associated with whether these substances will remain stable over a long period of use. In addition, there are also problems with mechanical strength, which is lower than that of the aforementioned alumina.

С другой стороны, сообщалось об исследованиях способов получения силикагеля и исследованиях по применению высокотемпературного спекания для модификации силикагеля с целью повышения механической прочности и коррозионной стойкости оксида кремния. Однако не сообщалось о примерах успешного повышения механической прочности и устойчивости к гидролизу без ухудшения функциональных качеств катализатора. Например, известно, что кварц, который представляет собой вид вещества на основе оксида кремния, является твердым, имеет высокую механическую прочность и обладает высокой устойчивостью к гидролизу. Однако в случае использования кварца в качестве носителя, хотя механическая прочность и коррозионная стойкость заметно улучшаются, это также приводит к уменьшению удельной поверхности (1 м2/г или меньше), и поскольку это препятствует тому, чтобы металлический катализатор был загружен в виде тонких частиц в высокодисперсном состоянии, возникает проблема, связанная с чрезвычайно низкой реакционной способностью полученного в результате катализатора.On the other hand, research has been reported on methods for producing silica gel and studies on the use of high temperature sintering to modify silica gel to increase the mechanical strength and corrosion resistance of silicon oxide. However, no examples were reported of successfully increasing mechanical strength and resistance to hydrolysis without compromising the functional properties of the catalyst. For example, it is known that quartz, which is a type of silica-based substance, is solid, has high mechanical strength and is highly resistant to hydrolysis. However, in the case of using quartz as a carrier, although the mechanical strength and corrosion resistance are markedly improved, this also leads to a decrease in the specific surface (1 m 2 / g or less), and since this prevents the metal catalyst from being loaded in the form of fine particles in a finely divided state, a problem arises with the extremely low reactivity of the resulting catalyst.

С учетом этого технического уровня, как описано выше, в настоящее время существует потребность в носителе катализатора, который обладает высокой механической прочностью и является физически стабильным, а также имеет большую площадь поверхности, подходящую для использования в качестве носителя катализатора, проявляет достаточную коррозионную стойкость по отношению к характерной жидкофазной реакции в форме реакции синтеза сложного эфира карбоновой кислоты в присутствии кислорода и способен к стабильному нанесению никеля и компонента X, которые являются активными компонентами катализатора, на протяжении длительного периода времени.Given this technical level, as described above, there is currently a need for a catalyst carrier that has high mechanical strength and is physically stable, and also has a large surface area suitable for use as a catalyst carrier, exhibits sufficient corrosion resistance to to a characteristic liquid-phase reaction in the form of a synthesis reaction of a carboxylic acid ester in the presence of oxygen and is capable of stable deposition of nickel and component X, which are the active components of the catalyst, over a long period of time.

С учетом изложенного выше, задачей настоящего изобретения является создание катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия альдегида и спирта, или одного, или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода, в котором высокий уровень реакционной способности поддерживается за счет использования в качестве основных компонентов катализатора стабильных металлических элементов, обладающих превосходной реакционной способностью, вместо обычных дорогостоящих благородных металлов, создание способа получения такого катализатора и создание способа получения сложных эфиров карбоновых кислот с использованием такого катализатора.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a catalyst for producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol, or one or more types of alcohols, in the presence of oxygen, in which a high level of reactivity is maintained by using catalyst as the main components stable metal elements with excellent reactivity, instead of the usual expensive noble metals, creating a method for teachings of such catalyst and a process for producing carboxylic acid esters using such a catalyst.

Средства для разрешения проблемProblem Solving Tools

В результате проведения обширных исследований для разрешения вышеуказанных проблем авторами данного изобретения найдено, что вышеуказанные проблемы могут быть решены с помощью катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты, в котором окисленный никель и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди) наносят на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99.As a result of extensive research to solve the above problems, the authors of the present invention found that the above problems can be solved using a catalyst for producing a carboxylic acid ester in which oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) is applied to the carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99.

А именно, данное изобретение описано ниже.Namely, the invention is described below.

[1] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия (a) альдегида и спирта, или (b) одного, или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода, содержащий:[1] A catalyst for producing a carboxylic acid ester by reacting (a) an aldehyde and an alcohol, or (b) one or more kinds of alcohols, in the presence of oxygen, containing:

окисленный никель; иoxidized nickel; and

X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди), нанесенные на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99.X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) deposited on a carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0, 20 to 0.99.

[2] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[1], содержащий композитную наночастицу, состоящую из окисленного никеля и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди).[2] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [1], comprising a composite nanoparticle consisting of oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper).

[3] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[2], в котором композитная наночастица является частицей, имеющей X в своей сердцевине, и поверхность сердцевины покрыта окисленным никелем.[3] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [2], wherein the composite nanoparticle is a particle having X in its core and the surface of the core is coated with oxidized nickel.

[4] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[2] или [3], в котором дополнительно к композитной наночастице на носитель наносят независимо окисленный никель.[4] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [2] or [3] in which, in addition to the composite nanoparticle, independently oxidized nickel is applied to the support.

[5] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из пп.[1]-[4], в котором окисленный никель является оксидом никеля и/или сложным оксидом, содержащим никель.[5] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [4], wherein the oxidized nickel is nickel oxide and / or a nickel containing oxide.

[6] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из пп.[1]-[5], в котором носитель является алюминийсодержащей композицией на основе оксида кремния, которая содержит оксид кремния и оксид алюминия, и количество алюминия находится в интервале от 1 до 30 мол.%, в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия.[6] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [5], wherein the support is a silica-based aluminum composition that contains silica and alumina, and the amount of aluminum is in the range of 1 up to 30 mol.%, calculated on the total molar amount of silicon and aluminum.

[7] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[6], в котором носитель дополнительно содержит по меньшей мере один вид основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочного металла, щелочноземельного металла и редкоземельного металла.[7] The catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [6], wherein the carrier further comprises at least one kind of a base metal component selected from the group consisting of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth metal.

[8] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[6] или [7], в котором соотношение никеля и оксида алюминия составляет от 0,01 до 1,0, в расчете на атомное соотношение Ni/Al.[8] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [6] or [7], in which the ratio of nickel and alumina is from 0.01 to 1.0, based on the atomic ratio of Ni / Al.

[9] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[7] или [8], в котором соотношение никеля и основного металлического компонента составляет от 0,01 до 1,2, в расчете на атомное соотношение Ni/(щелочной металл + щелочноземельный металл + редкоземельный металл).[9] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [7] or [8], in which the ratio of nickel to base metal component is from 0.01 to 1.2, based on the atomic ratio Ni / (alkali metal + alkaline earth metal + rare earth metal).

[10] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из п.п.[1]-[9], в котором носитель является композицией, содержащей оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, и содержит от 42 до 90 мол.% кремния, от 5,5 до 38 мол.% алюминия и от 4 до 38 мол.% магния, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния.[10] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [9], wherein the carrier is a composition comprising silica, alumina and magnesium oxide, and contains from 42 to 90 mol%. silicon, from 5.5 to 38 mol.% aluminum and from 4 to 38 mol.% magnesium, calculated on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium.

[11] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[10], в котором соотношение никеля и оксида алюминия составляет от 0,01 до 1,0, в расчете на атомное соотношение Ni/Al, и соотношение никеля и оксида магния составляет от 0,01 до 1,2, в расчете на атомное соотношение Ni/Mg.[11] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to [10], wherein the ratio of nickel to alumina is from 0.01 to 1.0, based on the atomic ratio of Ni / Al, and the ratio of nickel to magnesium oxide is from 0.01 to 1.2, based on the atomic ratio of Ni / Mg.

[12] Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из пп.[1]-[11], в котором удельная поверхность составляет от 20 до 350 м2/г, диаметр пор с максимальной повторяемостью составляет от 3 до 50 нм, объем пор составляет от 0,1 до 1,0 мл/г и диаметр частиц составляет от 10 до 200 мкм.[12] A catalyst for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [11], wherein the specific surface area is from 20 to 350 m 2 / g, the pore diameter with maximum repeatability is from 3 to 50 nm, volume the pore is from 0.1 to 1.0 ml / g and the particle diameter is from 10 to 200 microns.

[13] Способ получения катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты, включающий:[13] A method for producing a catalyst for producing a carboxylic acid ester, comprising:

первую стадию получения предшественника катализатора осаждением никеля и компонента X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди) на носителе нейтрализацией кислого раствора растворимой металлической соли, содержащего никель и X; иthe first stage of the preparation of the catalyst precursor by precipitation of nickel and component X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) on a support by neutralizing an acid solution of a soluble metal salt, containing nickel and X; and

вторую стадию окисления никеля термообработкой полученного предшественника катализатора.the second stage of nickel oxidation by heat treatment of the resulting catalyst precursor.

[14] Способ получения сложного эфира карбоновой кислоты, включающий стадию взаимодействия катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из пп.[1]-[12] с (a) альдегидом и спиртом, или (b) одним или несколькими видами спиртов, в присутствии кислорода.[14] A method for producing a carboxylic acid ester, comprising the step of reacting a catalyst to produce a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [12] with (a) an aldehyde and an alcohol, or (b) one or more kinds of alcohols, in the presence of oxygen.

[15] Способ получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[14], в котором альдегидом является соединение, выбранное из акролеина, метакролеина и их смеси.[15] The method for producing a carboxylic acid ester according to [14], wherein the aldehyde is a compound selected from acrolein, methacrolein, and mixtures thereof.

[16] Способ получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[14], в котором альдегидом является соединение, выбранное из акролеина, метакролеина и их смеси, а спиртом является метанол.[16] The method for producing a carboxylic acid ester according to [14], wherein the aldehyde is a compound selected from acrolein, methacrolein and mixtures thereof, and the alcohol is methanol.

[17] Способ получения сложного эфира карбоновой кислоты по п.[14], в котором одним видом спирта является этиленгликоль, а другим видом спирта является метанол.[17] The method for producing a carboxylic acid ester according to [14], wherein one type of alcohol is ethylene glycol and the other type of alcohol is methanol.

Преимущества данного изобретенияAdvantages of the Invention

В соответствии с данным изобретением могут быть созданы катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты, который поддерживает высокий уровень реакционной способности за счет использования для основного компонента катализатора стабильного соединения никеля, обладающего превосходной реакционной способностью, вместо обычных дорогостоящих благородных металлов, способ получения такого катализатора и способ получения сложного эфира карбоновой кислоты с использованием такого катализатора.In accordance with this invention, a catalyst for producing a carboxylic acid ester can be created that maintains a high level of reactivity by using a stable nickel compound having excellent reactivity for the main catalyst component instead of the usual expensive noble metals, a method for producing such a catalyst, and a method for preparing a carboxylic acid ester using such a catalyst.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 показана микрофотография, полученная с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM, светлопольное изображение), катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты примера 4;Figure 1 shows a photomicrograph obtained using a transmission electron microscope (TEM, bright field image), a catalyst to obtain a carboxylic ester of example 4;

На фиг.2 показана увеличенная микрофотография, представленная на фиг.1, и изображение ее части, полученное с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT);Figure 2 shows an enlarged micrograph shown in figure 1, and the image of its part, obtained using fast Fourier transform (FFT);

На фиг.3 показана микрофотография, полученная с помощью сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (STEM, светлопольное изображение), катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты примера 4 вместе с результатами анализа состава в указанных точках методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии;Figure 3 shows a photomicrograph obtained using a scanning transmission electron microscope (STEM, bright field image) of a catalyst for preparing the carboxylic acid ester of Example 4 together with the results of the composition analysis at the indicated points by energy dispersive X-ray spectroscopy;

На фиг.4 показаны микрофотографии, полученные с помощью сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (STEM, светлопольное изображение), катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты примера 4 вместе с линейным профилем его состава, полученным методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии; иFigure 4 shows the micrographs obtained using a scanning transmission electron microscope (STEM, bright field image), a catalyst for the production of carboxylic acid ester of Example 4 together with a linear profile of its composition obtained by energy dispersive x-ray spectroscopy; and

На фиг.5 показан график, иллюстрирующий результаты анализов методом спектроскопии в УФ и видимой областях катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты примера 4.Figure 5 shows a graph illustrating the results of the analysis by spectroscopy in the UV and visible regions of the catalyst to obtain the carboxylic ester of example 4.

Лучший вариант осуществления данного изобретенияBest Mode for Carrying Out the Invention

Представленное ниже описание дает подробное пояснение лучшего варианта осуществления данного изобретения (ссылка на который дается как на «данный вариант осуществления»). Кроме того, данное изобретение не ограничивается вариантами осуществления, представленными ниже, и может быть осуществлено при некотором изменении различным образом в пределах объема данного изобретения.The following description provides a detailed explanation of the best embodiment of the present invention (the reference to which is given as “this embodiment”). In addition, the invention is not limited to the embodiments presented below, and may be practiced with some variation in various ways within the scope of the invention.

Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления представляет собой катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия (a) альдегида и спирта, или (b) одного или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода, в котором окисленный никель и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди) нанесены на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99.The catalyst for producing a carboxylic acid ester according to this embodiment is a catalyst for producing a carboxylic acid ester by reacting (a) an aldehyde and an alcohol, or (b) one or more kinds of alcohols in the presence of oxygen in which oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) are supported on a support in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99.

Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления предпочтительно дополнительно содержит композитные наночастицы, состоящие из окисленного никеля и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди).The catalyst for producing a carboxylic acid ester in accordance with this embodiment preferably further comprises composite nanoparticles consisting of oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper).

Окисленный никель предпочтительно является оксидом никеля, образованным связыванием никеля и кислорода, (например, Ni2O, NiO, NiO2, Ni3O4 или Ni2O3), или сложным оксидом, содержащим никель, например, соединением оксида никеля, твердым раствором или их смесью, и образованным связыванием никеля и X и/или одного или нескольких видов другого металлического элемента и кислорода.The oxidized nickel is preferably nickel oxide formed by the bonding of nickel and oxygen (for example, Ni 2 O, NiO, NiO 2 , Ni 3 O 4 or Ni 2 O 3 ), or a complex oxide containing nickel, for example, a solid nickel oxide compound a solution or a mixture thereof, and formed by the binding of nickel and X and / or one or more kinds of another metal element and oxygen.

Термин «оксид никеля», используемый в данном описании, относится к соединению, содержащему никель и кислород. Оксид никеля включает Ni2O, NiO, NiO2, Ni3O4 или Ni2O3, или гидраты вышеуказанных соединений, гидропероксиды никеля, содержащие группу OOH, или пероксиды никеля, содержащие группу O2, или смесь вышеуказанных соединений и т.п.The term "nickel oxide", as used herein, refers to a compound containing nickel and oxygen. Nickel oxide includes Ni 2 O, NiO, NiO 2 , Ni 3 O 4 or Ni 2 O 3 , or hydrates of the above compounds, nickel hydroperoxides containing an OOH group, or nickel peroxides containing an O 2 group, or a mixture of the above compounds, etc. P.

Кроме того, термин «сложный оксид», используемый в данном описании, относится к оксиду, содержащему два или более видов металлов. Термин «сложный оксид» относится к оксиду, в котором два или более видов оксидов металла образуют соединение, и хотя это включает двойные оксиды, в которых ионы оксокислот не присутствуют в качестве структурных единиц (такие как оксиды никеля типа перовскита или шпинели), он также включает все оксиды в более широком смысле, чем двойные оксиды, в которых объединены два или более видов металлов. Оксиды, в которых два или более видов металлических оксидов образуют твердый раствор, также попадают в диапазон сложных оксидов.In addition, the term “complex oxide” as used herein refers to an oxide containing two or more kinds of metals. The term “complex oxide” refers to an oxide in which two or more kinds of metal oxides form a compound, and although this includes double oxides in which ions of oxo acids are not present as structural units (such as nickel oxides such as perovskite or spinel), it also includes all oxides in a broader sense than double oxides in which two or more kinds of metals are combined. Oxides in which two or more kinds of metal oxides form a solid solution also fall into the range of complex oxides.

Ниже дается разъяснение действия, в результате которого проявляется чрезвычайно высокая эффективность действия катализатора за счет нанесения окисленного никеля и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди) на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99.The following is an explanation of the action that results in an extremely high catalyst efficiency due to the deposition of oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) on the carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99.

Авторами данного изобретения найдено, что каталитическая активность, присущая оксидам никеля, обладающим активностью в отношении окислительной этерификации, достигается объединением оксида никеля и X, и что проявляется необыкновенно высокая эффективность действия катализатора, не проявляемая катализаторами, состоящими из каждого отдельного компонента. Это может быть приписано уникальному эффекту, проявляющемуся как результат объединения оксида никеля и X, и, как полагают, может быть результатом образования нового каталитического действия, который полностью отличается от действия катализаторов, состоящих из каждого отдельного компонента, вследствие, например, образования бинарного функционального катализатора или новых активных компонентов между обоими металлическими компонентами. На основании этой новой концепции, в случае нанесения окисленного никеля и X на носитель в высокодисперсном состоянии, могли быть, в частности, реализованы характеристики катализатора, коренным образом отличающиеся от тех, что получены для катализаторов в соответствии с известным уровнем техники.The inventors of the present invention have found that the catalytic activity inherent in nickel oxides having oxidative esterification activity is achieved by combining nickel oxide and X, and that an unusually high catalyst efficiency is not exhibited by catalysts consisting of each individual component. This can be attributed to the unique effect resulting from the combination of nickel oxide and X, and is believed to be the result of the formation of a new catalytic action, which is completely different from the action of catalysts consisting of each individual component, due, for example, to the formation of a binary functional catalyst or new active components between both metal components. Based on this new concept, in the case of deposition of oxidized nickel and X on a support in a finely dispersed state, in particular, the characteristics of the catalyst could be realized, radically different from those obtained for catalysts in accordance with the prior art.

В прошлые годы наночастицы, которые привлекли значительное внимание вследствие достижений, полученных в технологии синтеза ультратонких частиц, получили признание в качестве основного материала в области нанотехнологии, и исследование их прогрессирует во всем мире. Наночастицы, имеющие диаметр частицы 100 нм или меньше, отличаются от крупных частиц в том, что они имеют высокую долю поверхностного металлического элемента среди металлических элементов, которые составляют наночастицы, что в результате приводит к тому, что площадь поверхности металлического элемента на единицу массы быстро увеличивается с уменьшением размера частицы. Примеры наночастиц, известных в области каталитических материалов, могут включать металлические наночастицы, такие как наночастицы платины, палладия, рутения, родия, золота, серебра и меди, или наночастицы металлического оксида, такие как наночастицы оксида железа, оксида кобальта, оксида никеля, оксида цинка, оксида титана, оксида циркония, оксида индия, оксида алюминия и оксида кремния, и эти наночастицы привлекают внимание в качестве гетерогенных каталитических материалов. А именно, одна из причин в возрастающем внимании, которое уделяется применению наночастиц в каталитических материалах, заключается в том, что, поскольку фактор, который способствует каталитическому действию, ограничивается металлическим элементом, присутствующим на поверхности частиц, то в случае применения на наноуровне площадь поверхности на единицу массы металлического элемента, вовлеченного в реакцию (удельная поверхность), увеличивается, посредством чего увеличивается активность катализатора в расчете на массу металлического элемента. Изменения в каталитическом действии, приписываемые размеру наночастиц, таким образом, широко известны как «эффекты размера частиц».In past years, nanoparticles, which have attracted considerable attention due to advances made in the technology of synthesis of ultrafine particles, have been recognized as the main material in the field of nanotechnology, and their research is progressing throughout the world. Nanoparticles having a particle diameter of 100 nm or less differ from large particles in that they have a high proportion of the surface metal element among the metal elements that make up the nanoparticles, resulting in the surface area of the metal element per unit mass rapidly increasing with a decrease in particle size. Examples of nanoparticles known in the field of catalytic materials may include metal nanoparticles, such as platinum, palladium, ruthenium, rhodium, gold, silver and copper nanoparticles, or metal oxide nanoparticles, such as iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide nanoparticles titanium oxide, zirconium oxide, indium oxide, alumina and silicon oxide, and these nanoparticles attract attention as heterogeneous catalytic materials. Namely, one of the reasons for the increasing attention paid to the use of nanoparticles in catalytic materials is that, since the factor that contributes to the catalytic effect is limited to the metal element present on the surface of the particles, when applied at the nanoscale, the surface area on the unit mass of the metal element involved in the reaction (specific surface) increases, whereby the activity of the catalyst is calculated based on the mass of the metal ementa. Changes in the catalytic effect attributed to the size of the nanoparticles are thus commonly known as “particle size effects”.

С другой стороны, имеются также случаи, в которых проявляются новые эффекты, в дополнение к этим эффектам размера частиц. Например, действие бинарных металлических наночастиц известно как один из факторов, оказывающих значительное влияние на каталитическое действие наночастиц. Это действие относится к эффекту, который не может быть проявлен единственным металлическим компонентом и проявляется лишь как результат объединения. Сплавы, как на них ссылаются в соответствии с известным уровнем техники, являются известным примером этого (бинарные металлические наночастицы относятся не только к случаю элементарных компонентов, являющихся металлами, но также включают случаи, в которых объединены металлические соединения или металлы и металлические соединения. Хотя размер и форма частиц являются основными параметрами, контролируемыми в случае наночастиц, состоящих из единственного элемента, в случае наночастиц, состоящих из двух или более видов элементарных компонентов, дополнительные контролируемые параметры включают состав, кристаллическую структуру и фазовую структуру (например, структуру сплава или твердого раствора, в которой кристаллические позиции случайным образом заняты химическими компонентами, структуру сердцевина-оболочка, в которой каждый химический компонент отделен в форме концентрических сфер, анизотропную фазовую структуру, в которой фазы разделены анизотропным образом, и структуру с гетерофильными связями, в которой оба химических компонента присутствуют рядом друг с другом на поверхности частиц). А именно, как результат использования структуры бинарного соединения, происходят изменения в массе металлического компонента, приводя к проявлению химических и электронных свойств, которые отчетливо отличаются от одиночных наночастиц. Таким образом, найдено, что бинарные металлические наночастицы проявляют новые каталитические, магнитные и оптические свойства, которые не обнаруживаются у наночастиц, состоящих из единственного вида металлического элемента, и разработаны способы их применения, помимо катализаторов, в различных областях, таких как материалы для электронной техники, медицина и биотехнология.On the other hand, there are also cases in which new effects appear, in addition to these particle size effects. For example, the action of binary metal nanoparticles is known as one of the factors that have a significant effect on the catalytic effect of nanoparticles. This action refers to an effect that cannot be exerted by a single metal component and appears only as a result of association. Alloys, referred to in accordance with the prior art, are a well-known example of this (binary metal nanoparticles not only refer to the case of elemental components being metals, but also include cases in which metal compounds or metals and metal compounds are combined. Although the size and particle shape are the main parameters controlled in the case of nanoparticles consisting of a single element, in the case of nanoparticles consisting of two or more kinds of elementary components On the other hand, additional controlled parameters include composition, crystalline structure and phase structure (for example, the structure of an alloy or solid solution in which the crystalline positions are randomly occupied by chemical components, the core-shell structure in which each chemical component is separated in the form of concentric spheres, anisotropic phase a structure in which the phases are separated in an anisotropic manner, and a structure with heterophilic bonds in which both chemical components are present next to each other m on the surface of particles). Namely, as a result of using the structure of the binary compound, changes occur in the mass of the metal component, leading to the manifestation of chemical and electronic properties, which are distinctly different from single nanoparticles. Thus, it was found that binary metal nanoparticles exhibit new catalytic, magnetic and optical properties that are not found in nanoparticles consisting of a single type of metal element, and methods have been developed for using them, in addition to catalysts, in various fields, such as electronic materials , medicine and biotechnology.

Авторами данного изобретения проведен широкомасштабный поиск материалов с целью создания катализаторов, обладающих высокой селективностью и активностью при получении сложного эфира карбоновой кислоты, а также имеющих в качестве их основного компонента недорогой металлический элемент с высокой реакционной способностью, чтобы заменить ими дорогостоящие благородные металлы в соответствии с известным уровнем техники. Внимание было сосредоточено на никеле как на элементе, имеющем свойства, которые сходны со свойствами благородных металлов, и были проведены обширные исследования по корреляции между его химическим состоянием и реакционной способностью, которые привели к завершению данного изобретения. А именно, как было описано ранее, катализатор по данному варианту осуществления содержит окисленный никель и X в качестве бинарного металлохимического компонента (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди), нанесенные на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99. Катализатор по данному варианту осуществления предпочтительно дополнительно содержит наночастицы, состоящие из окисленного никеля и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди). Ниже представлено более подробное пояснение такого катализатора.The authors of this invention conducted a large-scale search for materials with the aim of creating catalysts with high selectivity and activity in the production of carboxylic acid esters, as well as having an inexpensive metal element with high reactivity as their main component in order to replace them with expensive noble metals in accordance with the known prior art. Attention was focused on nickel as an element having properties that are similar to those of noble metals, and extensive studies have been conducted on the correlation between its chemical state and reactivity, which led to the completion of this invention. Namely, as described previously, the catalyst of this embodiment contains oxidized nickel and X as a binary metallochemical component (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) deposited on a carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99. The catalyst of this embodiment preferably further comprises nanoparticles consisting of oxidized nickel and X (where X is at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper). The following is a more detailed explanation of such a catalyst.

Когда авторы данного изобретения использовали в качестве катализатора оксиды никеля, в настоящее время привлекающие внимание в качестве катализатора окисления спирта, было впервые найдено, что, несмотря на низкий уровень активности, даже один оксид никеля (NiO) проявляет активность в отношении образования сложного эфира карбоновой кислоты. Более того, в результате проведения дополнительных исследований авторы данного изобретения отчетливо показали, что высокоокисленный пероксид никеля (NiO2) проявляет более высокие эксплуатационные качества по сравнению с оксидом никеля. С другой стороны, активность не наблюдалась в случае применения одного лишь металлического никеля (Ni).When the inventors of the present invention used nickel oxides, which are currently attracting attention as a catalyst for the oxidation of alcohol, it was first found that, despite the low level of activity, even one nickel oxide (NiO) is active in the formation of a carboxylic acid ester . Moreover, as a result of additional studies, the authors of the present invention clearly showed that highly oxidized nickel peroxide (NiO 2 ) exhibits higher performance than nickel oxide. On the other hand, activity was not observed when using only metallic nickel (Ni).

На основании этих сведений было сделано предположение, что недорогой металлический элемент, никель, может быть использован в качестве основного компонента катализатора. Затем авторы данного изобретения исследовали добавление различных металлических элементов к оксиду никеля по изменению окисленного состояния никеля, рассчитывая выяснить возможности дополнительного улучшения характеристик катализатора путем регулирования окисленного состояния никеля и нанесения активного компонента на носитель в высокодисперсном состоянии. В результате авторами данного изобретения найдено, что путем нанесения окисленного никеля и по меньшей мере одного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди, на носитель в высокодисперсном состоянии в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99 происходит конверсия оксида никеля из нормального окисленного состояния в высокоокисленный оксид никеля, посредством чего значительно повышается активность и селективность по сравнению с катализаторами, состоящими единственно из каждого элемента, или катализаторами, в которых атомное соотношение Ni/(Ni + X) находится вне вышеуказанного интервала.Based on this information, it was suggested that an inexpensive metal element, nickel, can be used as the main component of the catalyst. Then, the authors of the present invention investigated the addition of various metal elements to nickel oxide by changing the oxidized state of nickel, hoping to find out the possibility of further improving the characteristics of the catalyst by adjusting the oxidized state of nickel and applying the active component to the support in a finely divided state. As a result, the inventors of the present invention found that by applying oxidized nickel and at least one metal component selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver, and copper onto a support in a finely divided state in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99, the nickel oxide is converted from the normal oxidized state to the highly oxidized nickel oxide, thereby significantly increasing activity and selectivity compared to catalysts, consisting of by them solely from each element, or by catalysts in which the atomic ratio Ni / (Ni + X) is outside the above range.

Например, когда золото выбрано в качестве X и оксид никеля и золото нанесены на носитель в высокодисперсном состоянии, проявляется очень высокая активность катализатора. Наблюдалось, что этот катализатор проявляет более высокую селективность при получении сложного эфира карбоновой кислоты по сравнению с катализаторами, в которых только один оксид никеля или только лишь золото нанесены на носитель, и значительное повышение активности наблюдалось для конкретного соотношения Ni/(Ni + Au). В отношении активности катализатора в расчете на атом металла, активность (Ni + Au) при образовании сложного эфира карбоновой кислоты выше, чем активность катализаторов, состоящих из каждого компонента в отдельности, и функционирование катализатора, относимое к их объединению, в значительной степени зависит от нанесенной композиции никеля и золота. Это, как предполагают, обусловлено наличием соотношения, оптимального для образования окисленного состояния никеля, которое оптимально для реакции. Таким образом, в результате нанесения на носитель двух компонентов, оксида никеля и золота, в дисперсном состоянии проявлялись заметные эффекты объединения, которые не могли быть спрогнозированы простым суммированием эффектов, создаваемых каждым компонентом в отдельности.For example, when gold is selected as X and nickel oxide and gold are deposited on the support in a finely divided state, a very high activity of the catalyst appears. It has been observed that this catalyst exhibits a higher selectivity in the preparation of a carboxylic acid ester compared to catalysts in which only one nickel oxide or only gold is supported, and a significant increase in activity has been observed for a specific Ni / (Ni + Au) ratio. With respect to the activity of the catalyst per metal atom, the activity of (Ni + Au) during the formation of the carboxylic acid ester is higher than the activity of the catalysts consisting of each component separately, and the functioning of the catalyst related to their combination, largely depends on the applied nickel and gold compositions. This is supposed to be due to the presence of a ratio optimal for the formation of the oxidized state of nickel, which is optimal for the reaction. Thus, as a result of applying two components, nickel oxide and gold, to the carrier in a dispersed state, noticeable combining effects appeared, which could not be predicted by a simple summation of the effects created by each component individually.

В вышеуказанном катализаторе окисленный никель и золото нанесены на носитель в высокодисперсном состоянии, и оба компонента объединены на наноуровне. На основании результатов наблюдений с помощью просвечивающего электронного микроскопа/сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) почти сферические наночастицы, имеющие распределение частиц по диаметру от 2 до 3 нм, были нанесены равномерно диспергированными на носитель. На основании элементного анализа наночастиц методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) как никель, так и золото присутствуют во всех частицах и, как наблюдали, находятся в виде наночастиц из золота, поверхность которых покрыта никелем. Кроме того, отдельный компонент никеля был обнаружен нанесенным на носитель, в дополнение к наночастицам, содержащим никель и золото.In the above catalyst, oxidized nickel and gold are supported on a support in a finely divided state, and both components are combined at a nanoscale. Based on the results of observations using a transmission electron microscope / scanning transmission electron microscope (TEM / STEM), almost spherical nanoparticles having a particle size distribution of 2 to 3 nm in diameter were deposited uniformly dispersed on a carrier. Based on elemental analysis of nanoparticles by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), both nickel and gold are present in all particles and, as observed, are in the form of gold nanoparticles, the surface of which is coated with nickel. In addition, a separate nickel component was detected supported on a carrier, in addition to nanoparticles containing nickel and gold.

Согласно результатам рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) и порошковой рентгеновской дифракции (порошковая XRD), хотя золото присутствует в виде кристаллического металла, никель, как предполагают, присутствует в виде аморфного оксида с валентностью 2.According to the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and powder X-ray diffraction (XRD powder), although gold is present as a crystalline metal, nickel is believed to be present as an amorphous oxide with a valence of 2.

На основании результатов спектроскопии в УФ и видимой области спектра, обеспечивающей возможность наблюдения изменений электронных возбужденных состояний, было установлено, что объединение окисленного оксида никеля и золота вызывает исчезновение пика поглощения поверхностных плазмонов (примерно при 530 нм), обусловленного наночастицами золота и наблюдавшегося в наночастицах золота, состоящих единственно из золота в качестве компонента. Исчезновение этого пика поглощения поверхностных плазмонов не наблюдалось в комбинациях золота и компонента металлического оксида, иного, чем оксид никеля, например оксида хрома, оксида марганца, оксида железа, оксида кобальта, оксида меди или оксида цинка, комбинации с которыми, как наблюдалось, не оказывают влияния на реакцию. Исчезновение этого пика поглощения поверхностных плазмонов является, как полагают, результатом смешивания электронных состояний на границе раздела между окисленным никелем и золотом или, иными словами, гибридизацией двух видов металлохимических компонентов.Based on the results of spectroscopy in the UV and visible spectral regions, providing the possibility of observing changes in electronic excited states, it was found that the combination of oxidized nickel oxide and gold causes the absorption peak of surface plasmons to disappear (at about 530 nm) due to gold nanoparticles and observed in gold nanoparticles consisting solely of gold as a component. The disappearance of this absorption peak of surface plasmons was not observed in combinations of gold and a metal oxide component other than nickel oxide, for example chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, copper oxide or zinc oxide, the combinations with which were not observed to produce influence on the reaction. The disappearance of this absorption peak of surface plasmons is believed to be the result of mixing of electronic states at the interface between oxidized nickel and gold, or, in other words, hybridization of two types of metal-chemical components.

Конверсию в высокоокисленный оксид никеля можно наблюдать по изменению цвета в катализаторе и с помощью спектроскопии в УФ и видимой части спектра. В результате добавления золота к оксиду никеля цвет оксида никеля изменяется от серовато-зеленого до коричневого, и УФ-спектр показывает поглощение на протяжении почти всей видимой области спектра. Вид УФ-спектра и цвет катализатора сходны с видом спектра и цветом высокоокисленного пероксида никеля (NiO2), использованного в качестве сравнительного образца. На основании этого вывода предполагают, что оксид никеля конвертирован в высокоокисленный оксид никеля в результате добавления золота.The conversion to highly oxidized nickel oxide can be observed by the color change in the catalyst and by spectroscopy in the UV and visible spectral regions. As a result of adding gold to nickel oxide, the color of nickel oxide changes from grayish green to brown, and the UV spectrum shows absorption over almost the entire visible region of the spectrum. The UV spectrum and color of the catalyst are similar to the spectrum and color of highly oxidized nickel peroxide (NiO 2 ) used as a comparative sample. Based on this conclusion, it is believed that nickel oxide is converted to highly oxidized nickel oxide by the addition of gold.

На основании этих результатов полагают, что структура композитных наночастиц такова, что наночастицы золота расположены в сердцевине, поверхность наночастиц золота покрыта высокоокисленным оксидом никеля и атомы золота не присутствуют на поверхности композитных наночастиц.Based on these results, it is believed that the structure of the composite nanoparticles is such that the gold nanoparticles are located in the core, the surface of the gold nanoparticles is coated with highly oxidized nickel oxide, and gold atoms are not present on the surface of the composite nanoparticles.

Предполагаемый принцип действияIntended Operation

Ниже представлено пояснение предполагаемого принципа действия катализаторов в соответствии с данным вариантом осуществления с использованием примера модификации и улучшения соединений никеля, для которых были проведены исследования в отношении их использования в качестве катализаторов и материалов электронной техники.The following is an explanation of the intended principle of operation of the catalysts in accordance with this embodiment using an example of the modification and improvement of nickel compounds for which studies have been conducted regarding their use as catalysts and electronic materials.

Примеры применения гетерогенных соединений никеля для окислительных реакций в соответствии с известным уровнем техники могут включать (1) способ окисления спирта с использованием пероксида никеля (NiO2) в качестве стехиометрического окислителя (J. Org. Chem. 27 (1962) 1597), (2) реакцию окисления спирта на основе кислорода с использованием Ni-Al гидротальцита в качестве катализатора (Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 763), (3) реакцию окисления спирта на основе кислорода с использованием Mg-Al гидротальцита, содержащего Ni(II), в качестве катализатора (J. Mol. Catal. A 236 (2005) 206), (4) реакцию окисления спирта на основе кислорода с использованием наночастиц пероксида никеля (NiO2) в качестве катализатора (Appl. Catal. A 290 (2005) 25) и т.п.Examples of the use of heterogeneous nickel compounds for oxidative reactions in accordance with the prior art may include (1) a method of oxidizing alcohol using nickel peroxide (NiO 2 ) as a stoichiometric oxidizing agent (J. Org. Chem. 27 (1962) 1597), (2 ) an oxygen-based alcohol oxidation reaction using Ni-Al hydrotalcite as a catalyst (Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 763), (3) an oxygen-based alcohol oxidation reaction using Mg-Al hydrotalcite containing Ni (II), as a catalyst (J. Mol. Catal. A 236 (2005) 206), (4) a reaction oxidation of oxygen based alcohol using nickel peroxide (NiO 2 ) nanoparticles as a catalyst (Appl. Catal. A 290 (2005) 25) and the like.

Хотя высокоокисленный пероксид никеля имеет более высокую окислительную способность, чем обычный оксид никеля, и давно известно, что он способен окислять различные спирты стехиометрическим образом, в результате различных модификаций и улучшений никелевых катализаторов в прошлые годы осуществлены реакции каталитического окисления спирта молекулярным кислородом. Катализаторы на основе содержащего никель гидротальцита предоставляют возможность никелю функционировать в качестве мест активации кислорода посредством объединения никеля и другого металлического элемента (такого как Al или Mg), и это, как полагают, приводит к образованию пероксидного компонента в качестве реакционного компонента на никеле. Кроме того, сообщалось о том, что в способах с использованием наночастиц пероксида никеля реакции протекают каталитически в результате образования пероксида никеля в виде наночастиц.Although highly oxidized nickel peroxide has a higher oxidizing ability than regular nickel oxide, it has long been known that it is able to oxidize various alcohols in a stoichiometric manner, as a result of various modifications and improvements of nickel catalysts, catalytic oxidation of alcohol with molecular oxygen was carried out in the past years. Nickel-containing hydrotalcite catalysts enable nickel to function as oxygen activation sites by combining nickel and another metal element (such as Al or Mg), and this is believed to result in the formation of a peroxide component as a reaction component on nickel. In addition, it has been reported that in processes using nickel peroxide nanoparticles, reactions proceed catalytically as a result of the formation of nickel peroxide in the form of nanoparticles.

Оксид никеля используют в качестве электрохромного материала, например, в области материалов для электронной техники, иных, чем катализаторы. Для того чтобы повысить скорость реакции пленок оксида никеля при фотопоглощении, проведены исследования (5) пленки химического соединения NiO-Me (где Me представляет собой Au, Ag, Cu, Ni, Pd или Pt), в которой металл (Me) легирован оксидом никеля (J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 2386). Металлы, легированные оксидом никеля, действуют в качестве дырочного материала, и скорость окрашивания при окислении, как полагают, возрастает, когда оксид никеля конвертируется в высокоокисленный оксид никеля.Nickel oxide is used as an electrochromic material, for example, in the field of materials for electronic equipment, other than catalysts. In order to increase the reaction rate of nickel oxide films during photoabsorption, we studied (5) films of the chemical compound NiO-Me (where Me is Au, Ag, Cu, Ni, Pd, or Pt) in which the metal (Me) is doped with nickel oxide (J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 2386). Nickel oxide doped metals act as a hole material, and the oxidation staining rate is believed to increase when nickel oxide is converted to highly oxidized nickel oxide.

Такие примеры применения соединений никеля дают важные указания в отношении понимания проявления каталитической способности, демонстрируемой катализатором по данному варианту осуществления. Хотя авторами данного изобретения найдено, что пероксид никеля проявляет активность в реакциях синтеза сложного эфира карбоновой кислоты, уровень активности катализатора был низким. Чистый пероксид никеля и его ангидриды еще должны быть получены, в этом отношении имеется много аспектов их структуры, которые остаются неясными, и он также рассматривается как форма оксида никеля (двухвалентного), которая имеет адсорбированный кислород. Однако поскольку пероксид никеля широко применим в качестве агента стехиометрического окисления, то, если бы было возможно образование каталитически активного окисляющего активного компонента за счет использования молекулярного кислорода для окислителя, пероксид никеля мог бы быть применим для окисления органических субстратов молекулярным кислородом. Новаторские исследования в этой области описаны в (2) выше, и эти исследования привели впервые в мире к проведению окисления кислородом с использованием гетерогенного никелевого катализатора, реализованного путем высокоэффективной активации молекулярного кислорода объединением никеля и другого металлического элемента. Кроме того, как описано в (4) выше, сообщение о том, что пероксид никеля функционирует в качестве катализатора за счет конверсии в наночастицы, указывает на важность контроля геометрической структуры для каталитически активного компонента.Such examples of the use of nickel compounds provide important guidance in understanding the manifestation of the catalytic ability exhibited by the catalyst of this embodiment. Although the inventors of the present invention found that nickel peroxide is active in the synthesis of carboxylic acid ester synthesis, the level of activity of the catalyst was low. Pure nickel peroxide and its anhydrides have yet to be obtained, in this respect there are many aspects of their structure that remain unclear, and it is also regarded as a form of nickel oxide (divalent) that has adsorbed oxygen. However, since nickel peroxide is widely used as a stoichiometric oxidation agent, if catalytically active oxidizing active component could be formed due to the use of molecular oxygen for the oxidizing agent, nickel peroxide could be applicable for the oxidation of organic substrates with molecular oxygen. Innovative studies in this area were described in (2) above, and these studies led for the first time in the world to carry out oxygen oxidation using a heterogeneous nickel catalyst realized by highly efficient activation of molecular oxygen by combining nickel and another metal element. In addition, as described in (4) above, the report that nickel peroxide functions as a catalyst by conversion to nanoparticles indicates the importance of controlling the geometric structure for the catalytically active component.

Кроме того, примеры способа регулирования окисленного состояния оксида никеля, применяемого в качестве электрохромного материала, могут включать комбинирование металла группы 8 и металла группы 1B, как указано в (5) выше, посредством чего увеличивается степень конверсии в высокоокисленный оксид никеля. Это позволяет предположить, что также и в каталитических реакциях регулирование электронного состояния окисленного никеля возможно посредством объединения с конкретным металлом, и это применимо также к основной концепции катализатора по данному варианту осуществления.In addition, examples of a method for controlling the oxidized state of nickel oxide used as an electrochromic material may include combining a metal of group 8 and a metal of group 1B, as described in (5) above, thereby increasing the degree of conversion to highly oxidized nickel oxide. This suggests that, also in catalytic reactions, the regulation of the electronic state of oxidized nickel is possible by combining with a specific metal, and this also applies to the basic concept of the catalyst in this embodiment.

Как описано выше, предполагается, что структура композитных наночастиц по данному варианту осуществления содержит частицы X, служащие в качестве сердцевины, поверхность которых покрыта высокоокисленным оксидом никеля. Исходя из (1)-(5) выше, в композитных наночастицах по данному варианту осуществления, поскольку окисленный никель и X взаимодействуют на атомном уровне, электронное состояние оксида никеля преобразуется в высокоокисленное состояние, и изменения в геометрической структуре его активных мест, а также изменения в электронных свойствах могут рассматриваться как факторы, влияющие на его каталитическое действие. Кроме того, предполагается, что при посредничестве атомов кислорода образуется новый активный компонент на границе раздела между оксидом никеля и X, и это, как полагают, приводит к образованию новой функциональной способности катализатора, полностью отличающейся от той, что имеет место в случае применения каждого из компонентов в отдельности.As described above, it is assumed that the structure of the composite nanoparticles of this embodiment contains particles X serving as a core, the surface of which is coated with highly oxidized nickel oxide. Based on (1) - (5) above, in the composite nanoparticles of this embodiment, since oxidized nickel and X interact at the atomic level, the electronic state of nickel oxide is converted to a highly oxidized state, and changes in the geometric structure of its active sites, as well as changes in electronic properties can be considered as factors affecting its catalytic effect. In addition, it is assumed that, through the mediation of oxygen atoms, a new active component is formed at the interface between nickel oxide and X, and this is believed to lead to the formation of a new catalyst functionality that is completely different from that which occurs when each of components separately.

А именно, катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления явным образом отличается от обычных металлических катализаторов, состоящих из единственного металлического компонента, бинарных металлических катализаторов, таких как сплавы или интерметаллические соединения, и бинарных катализаторов, состоящих из комбинаций оксидов металла, иного, чем никель, и металлических элементов, и, как полагают, изменение состояния активных мест, конкретно обусловленное объединением окисленного никеля и X, приводит к совершенно новым характеристикам катализатора, которые не могут быть получены в случае катализаторов в соответствии с известным уровнем техники.Namely, the catalyst for producing the carboxylic acid ester according to this embodiment is clearly different from conventional metal catalysts consisting of a single metal component, binary metal catalysts such as alloys or intermetallic compounds, and binary catalysts consisting of combinations of metal oxides , other than nickel, and metal elements, and is believed to change the state of the active sites, specifically due to the combination of oxidized th nickel and X, leads to completely new characteristics of the catalyst which can not be obtained in the case of catalysts in accordance with the prior art.

Подробное описание катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислотыDetailed Description of the Carboxylic Acid Ester Catalyst

Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления представляет собой катализатор, в котором окисленный никель и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди) нанесены на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni + X) от 0,20 до 0,99.The catalyst for preparing the carboxylic acid ester according to this embodiment is a catalyst in which oxidized nickel and X (where X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) deposited on the carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0.99.

Катализатор в соответствии с данным вариантом осуществления предпочтительно дополнительно содержит композитные наночастицы, состоящие из окисленного никеля и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди).The catalyst in accordance with this embodiment preferably further comprises composite nanoparticles consisting of oxidized nickel and X (where X is at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper) .

Окисленный никель и X предпочтительно нанесены на носитель в высокодисперсном состоянии. Окисленный никель и X более предпочтительно нанесены при диспергировании в виде тонких частиц или тонкой пленки, и средний диаметр каждой частицы предпочтительно составляет от 2 до 15 нм, более предпочтительно от 2 до 10 нм и еще более предпочтительно от 2 до 6 нм. При этом средний диаметр частицы, как на него ссылаются в данном варианте осуществления, относится к среднечисленному диаметру частицы при измерении просвечивающим электронным микроскопом (TEM).Oxidized nickel and X are preferably deposited on a support in a finely divided state. Oxidized nickel and X are more preferably deposited when dispersed in the form of thin particles or a thin film, and the average diameter of each particle is preferably from 2 to 15 nm, more preferably from 2 to 10 nm, and even more preferably from 2 to 6 nm. Moreover, the average particle diameter, as referred to in this embodiment, refers to the number average particle diameter when measured by a transmission electron microscope (TEM).

Нанесенная композиция никеля и X такова, что атомное соотношение Ni/(Ni + X) находится в интервале от 0,20 до 0,99, предпочтительно в интервале от 0,30 до 0,90 и более предпочтительно в интервале от 0,50 до 0,90. Атомное соотношение Ni/(Ni + X), как на него ссылаются в данном документе, представляет собой отношение числа атомов никеля, нанесенного на носитель, к общему числу атомов никеля и атомов X. Если атомное соотношение Ni/(Ni + X) находится в пределах вышеуказанных интервалов, то образуются определенная структура активного компонента, скомпонованного из никеля и X, и окисленное состояние никеля, подходящее для реакции, в результате чего активность и селективность склонны быть выше, чем у катализаторов, в которых данное атомное соотношение находится за пределами этих интервалов.The applied composition of nickel and X is such that the atomic ratio of Ni / (Ni + X) is in the range of 0.20 to 0.99, preferably in the range of 0.30 to 0.90, and more preferably in the range of 0.50 to 0.90. The atomic ratio Ni / (Ni + X), as referred to herein, is the ratio of the number of nickel atoms supported on the carrier to the total number of nickel atoms and X atoms. If the atomic ratio Ni / (Ni + X) is in within the above ranges, a certain structure of the active component, composed of nickel and X, and an oxidized state of nickel suitable for the reaction are formed, as a result of which the activity and selectivity tend to be higher than for catalysts in which this atomic ratio is beyond beyond these intervals.

В случае, когда композитные наночастицы, состоящие из окисленного никеля и X, содержатся в катализаторе, этот катализатор не ограничивается таким его видом, в котором наночастицы лишь нанесены на носитель, но также включает катализаторы, в которых дополнительно к композитным наночастицам на носитель нанесен отдельно окисленный никель.In the case where composite nanoparticles consisting of oxidized nickel and X are contained in the catalyst, this catalyst is not limited to its type in which the nanoparticles are only supported on the carrier, but also includes catalysts in which, in addition to the composite nanoparticles, the separately supported oxidized nickel.

Композитная наночастица относится к наночастице, содержащей окисленный никель и X (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди).A composite nanoparticle refers to a nanoparticle containing oxidized nickel and X (where X is at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver, and copper).

Хотя отсутствуют особые ограничения в отношении структуры композитных наночастиц, в которых содержатся оба компонента, предпочтительно оба компонента присутствуют в наночастицах, и структура предпочтительно представляет собой фазовую структуру, такую как структура твердого раствора, в которой кристаллические позиции произвольно заняты химическими компонентами, структуру сердцевина-оболочка, в которой каждый химический компонент отделен в виде концентрических сфер, анизотропную фазовую структуру, в которой фазы разделены анизотропным образом, и структуру с гетерофильными связями, в которой оба химических компонента присутствуют рядом друг с другом на поверхности частиц. Более предпочтительно, X служит в качестве сердцевины, а окисленный никель покрывает его поверхность. Отсутствуют особые ограничения в отношении формы композитных наночастиц при условии, что в них содержатся оба компонента, и они могут иметь любую форму, такую как сферы или полусферы.Although there are no particular restrictions on the structure of composite nanoparticles that contain both components, preferably both components are present in the nanoparticles, and the structure is preferably a phase structure, such as a solid solution structure in which the crystalline positions are randomly occupied by chemical components, the core-shell structure in which each chemical component is separated in the form of concentric spheres, an anisotropic phase structure in which the phases are separated by anisotro nym manner and structure with heterophile bonds, in which both chemical components are present adjacent to each other on the particle surface. More preferably, X serves as a core, and oxidized nickel covers its surface. There are no particular restrictions on the shape of the composite nanoparticles, provided that they contain both components and can be of any shape, such as spheres or hemispheres.

Содержание никеля и X в композитных наночастицах является таким, что атомное соотношение Ni/X предпочтительно находится в интервале от 0,1 до 10, более предпочтительно в интервале от 0,2 до 5,0 и еще более предпочтительно в интервале от 0,3 до 3,0.The content of nickel and X in the composite nanoparticles is such that the atomic ratio of Ni / X is preferably in the range from 0.1 to 10, more preferably in the range from 0.2 to 5.0, and even more preferably in the range from 0.3 to 3.0.

Интервал среднего диаметра частицы композитных наночастиц предпочтительно составляет от 2 до 15 нм, более предпочтительно от 2 до 10 нм и еще более предпочтительно от 2 до 6 нм.The range of the average particle diameter of the composite nanoparticles is preferably from 2 to 15 nm, more preferably from 2 to 10 nm, and even more preferably from 2 to 6 nm.

В случае, когда композитные наночастицы имеют форму, в которой X находится в сердцевине и окисленный никель покрывает его поверхность, средний диаметр частицы X предпочтительно находится в интервале от 1,5 до 12 нм, более предпочтительно в интервале от 2 до 10 нм и еще более предпочтительно в интервале от 2 до 6 нм, принимая во внимание баланс между проявлением активности и стабильностью. Толщина поверхностного слоя никеля определяется одним или несколькими слоями молекул окисленного никеля и изменяется в соответствии с такими факторами, как состав нанесенных никеля и X, атомное соотношение и диаметр частицы никеля и X в композитных наночастицах, а также способ, в соответствии с которым получен катализатор. Толщина слоя никеля, в расчете на молекулы окисленного никеля, предпочтительно составляет примерно от 1 до 5 слоев и более предпочтительно примерно от 1 до 3 слоев. Кроме того, сложный оксид может быть образован внутри композитных наночастиц, которые имеют химически связанный компонент, такой как Ni-O-X, на поверхности раздела, на которой находятся в контакте компоненты никеля и X.In the case where the composite nanoparticles have a shape in which X is in the core and oxidized nickel covers its surface, the average particle diameter X is preferably in the range from 1.5 to 12 nm, more preferably in the range from 2 to 10 nm and even more preferably in the range from 2 to 6 nm, taking into account the balance between the manifestation of activity and stability. The thickness of the surface nickel layer is determined by one or more layers of oxidized nickel molecules and varies in accordance with such factors as the composition of supported nickel and X, the atomic ratio and particle diameter of nickel and X in composite nanoparticles, as well as the method by which the catalyst is obtained. The thickness of the nickel layer, based on oxidized nickel molecules, is preferably from about 1 to 5 layers, and more preferably from about 1 to 3 layers. In addition, a complex oxide can be formed inside composite nanoparticles that have a chemically bonded component, such as Ni-O-X, at the interface at which nickel and X components are in contact.

Причиной существования предпочтительных интервалов для состава нанесенной композиции никеля и X и атомного соотношения никеля и X в композитных наночастицах и причиной наличия допуска является то, что пропорция поверхностных атомов различается в соответствии с диаметром частицы X. Например, приводя золото в качестве примера, при диаметре частицы золота 10 нм общее число атомов составляет примерно 2,1×104, и доля числа поверхностных атомов становится равной примерно 15%. Если диаметр частицы составляет 2 нм, то общее число атомов составляет примерно 150, и доля числа поверхностных атомов становится равной примерно 63%. Таким образом, если принимать во внимание то, каким образом поверхность X покрыта никелем, то можно легко предположить, что атомное соотношение никеля и X различается в зависимости от диаметра частицы X.The reason for the existence of preferred intervals for the composition of the deposited nickel and X composition and the atomic ratio of nickel to X in composite nanoparticles and the reason for the tolerance is that the proportion of surface atoms varies according to the particle diameter X. For example, citing gold as an example, when the particle diameter 10 nm gold, the total number of atoms is approximately 2.1 × 10 4 , and the fraction of the number of surface atoms becomes approximately 15%. If the particle diameter is 2 nm, then the total number of atoms is approximately 150, and the fraction of the number of surface atoms becomes approximately 63%. Thus, if we take into account how the surface of X is coated with nickel, we can easily assume that the atomic ratio of nickel to X differs depending on the particle diameter of X.

Как описано ранее, использование просвечивающего электронного микроскопа/сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) является эффективным аналитическим методом для исследования морфологии композитных наночастиц, и изображения наночастиц, полученные TEM/STEM при облучении электронным пучком, делают возможным анализ элементов внутри наночастиц и извлечение информации о распределении указанных элементов. Как будет указано в примерах, описанных ниже, было подтверждено, что композитные наночастицы в соответствии с данным вариантом осуществления имеют структуру, в которой никель и X содержатся во всех частицах, и поверхность X покрыта никелем. В случае такой структуры атомное соотношение никеля и X различается в соответствии с местом анализа состава в наночастицах, и более высокие количества никеля обнаружены на краях частиц по сравнению с центром частиц. Следовательно, предусматривается допуск для атомного соотношения никеля и X, в зависимости от расположения места анализа даже для индивидуальных наночастиц, и интервал этого допуска включен в интервалы атомного соотношения Ni/X, как описано ранее.As described previously, the use of a transmission electron microscope / scanning transmission electron microscope (TEM / STEM) is an effective analytical method for studying the morphology of composite nanoparticles, and images of nanoparticles obtained by TEM / STEM when irradiated with an electron beam make it possible to analyze elements inside the nanoparticles and extract information about the distribution of these elements. As will be indicated in the examples described below, it was confirmed that the composite nanoparticles in accordance with this embodiment have a structure in which nickel and X are contained in all particles, and surface X is coated with nickel. In the case of such a structure, the atomic ratio of nickel to X differs according to the place of analysis of the composition in the nanoparticles, and higher amounts of nickel are found at the edges of the particles compared to the center of the particles. Therefore, a tolerance is provided for the atomic ratio of nickel to X, depending on the location of the analysis site, even for individual nanoparticles, and the interval of this tolerance is included in the intervals of the atomic ratio Ni / X, as described previously.

В случае выбора в качестве X золота, серебра или меди, спектроскопия в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) является эффективным средством идентификации их структуры. В случае наночастиц, содержащих только лишь золото, серебро или медь, фотоэлектрическое поле в полосе видимого света и ближнего ИК связывается со свободными электронами на поверхности металла, что приводит к поглощению поверхностных плазмонов. Например, если катализатор с нанесенными наночастицами золота облучается видимым светом, то наблюдается спектр поглощения, обусловленный плазмонным резонансом, создаваемый наночастицами золота, при длине волны примерно 530 нм. Однако в случае катализатора с нанесенными оксидом никеля и золотом в соответствии с данным вариантом осуществления поглощение их поверхностных плазмонов исчезает, что позволяет предположить отсутствие золота на поверхности катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления.If you select gold, silver or copper as X, UV and visible spectroscopy (UV-Vis) is an effective means of identifying their structure. In the case of nanoparticles containing only gold, silver or copper, the photoelectric field in the band of visible light and near IR binds to free electrons on the metal surface, which leads to the absorption of surface plasmons. For example, if a catalyst coated with gold nanoparticles is irradiated with visible light, then an absorption spectrum due to plasmon resonance created by gold nanoparticles at a wavelength of about 530 nm is observed. However, in the case of the catalyst coated with nickel oxide and gold in accordance with this embodiment, the absorption of their surface plasmons disappears, which suggests the absence of gold on the surface of the catalyst in accordance with this embodiment.

Предпочтительные примеры окисленного никеля могут включать оксиды никеля, образованные связыванием никеля и кислорода (например, Ni2O, NiO, NiO2, Ni3O4 или Ni2O3), и сложные оксиды, содержащие никель, например соединения оксида никеля, твердые растворы или их смеси, и образованные связыванием никеля и X и/или одного или нескольких видов других металлических элементов и кислорода.Preferred examples of oxidized nickel may include nickel oxides formed by the bonding of nickel and oxygen (e.g., Ni 2 O, NiO, NiO 2 , Ni 3 O 4 or Ni 2 O 3 ), and complex oxides containing nickel, such as nickel oxide compounds, are solid solutions or mixtures thereof, and formed by the bonding of nickel and X and / or one or more types of other metal elements and oxygen.

Отсутствуют особые ограничения в отношении твердой формы никеля, при условии, что она позволяет получить заданную активность катализатора, и предпочтительно никель находится в аморфном состоянии, при котором отсутствуют дифракционные пики, наблюдаемые рентгеновской дифракцией. В результате использования такой формы, поскольку взаимодействие с кислородом, как предполагается, больше и поверхность раздела между взаимно связанными окисленным никелем и X увеличивается, то может быть получена даже еще более высокая активность катализатора.There are no particular restrictions on the solid form of nickel, provided that it allows you to obtain the specified activity of the catalyst, and preferably nickel is in an amorphous state in which there are no diffraction peaks observed by x-ray diffraction. As a result of using this form, since the interaction with oxygen is supposed to be larger and the interface between the mutually bonded oxidized nickel and X increases, an even higher catalyst activity can be obtained.

X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди, и более предпочтительно выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, рутения, золота и серебра.X represents at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper, and more preferably selected from the group consisting of nickel, palladium, ruthenium, gold and silver.

Хотя по химическому состоянию X может быть металлом, оксидом, гидроксидом, сложным соединением, содержащим X и никель или один или несколько видов других металлических элементов, или же любой их смесью, предпочтительным химическим состоянием является металл или оксид и более предпочтительным является металл. Кроме того, отсутствуют особые ограничения в отношении твердой формы X, при условии, что она позволяет получать заданную активность катализатора, и она может быть кристаллической или аморфной.Although, by its chemical state, X may be a metal, oxide, hydroxide, a complex compound containing X and nickel or one or more kinds of other metal elements, or any mixture thereof, the preferred chemical state is metal or oxide, and metal is more preferred. In addition, there are no particular restrictions on the solid form X, provided that it allows you to get the specified activity of the catalyst, and it can be crystalline or amorphous.

Другой металлический элемент, как на него ссылаются в данном документе, означает составной элемент носителя, описанный ниже, третий составляющий элемент, содержащийся в катализаторе в дополнение к окисленному никелю и X, или металлический компонент, такой как щелочной металл, щелочноземельный металл или редкоземельный металл.Another metal element, as referred to herein, means a constituent element of the carrier described below, a third constituent element contained in the catalyst in addition to oxidized nickel and X, or a metal component such as an alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal.

Катализатор в соответствии с данным вариантом осуществления содержит окисленный никель и X, нанесенные на носитель, как описано ранее, и предпочтительно проявляет превосходное действие за счет образования композитных наночастиц, состоящих из окисленного никеля и X. Кроме того, композитная наночастица, как на нее ссылаются в данном варианте осуществления, относится к наноразмерной частице, содержащей различные бинарные металлические компоненты внутри одной частицы. Хотя примеры различных бинарных металлических компонентов могут включать бинарные металлические частицы, в которых как компонент никеля, так и компонент X являются металлами, и металлические частицы, в которых образуется сплав или интерметаллическое соединение никеля и X, в случае их использования в качестве катализаторов для получения сложного эфира карбоновой кислоты, селективность и каталитическая активность целевого продукта являются низкими по сравнению с катализатором в соответствии с данным изобретением, что делает их неподходящими.The catalyst in accordance with this embodiment contains oxidized nickel and X supported on a support as previously described, and preferably exhibits an excellent effect due to the formation of composite nanoparticles consisting of oxidized nickel and X. In addition, the composite nanoparticle, as referred to in This embodiment relates to a nanoscale particle containing various binary metal components within a single particle. Although examples of various binary metal components may include binary metal particles in which both the nickel component and component X are metals, and metal particles in which an alloy or intermetallic compound of nickel and X is formed, if used as catalysts to obtain a complex carboxylic acid ester, selectivity and catalytic activity of the target product are low compared to the catalyst in accordance with this invention, which makes them suitable yaschimi.

Катализатор в соответствии с данным вариантом осуществления предпочтительно содержит окисленный никель на носителе независимым образом, в дополнение к композитным наночастицам, состоящим из окисленного никеля и X. Присутствие окисленного никеля, не объединенного с X, служит для дополнительного повышения структурной стабильности частиц катализатора, а также сдерживает увеличение диаметра пор, вызванное длительными реакциями, и сопутствующий рост композитных наночастиц. Этот эффект заметен в случае применения для носителя алюминийсодержащей композиции на основе оксида кремния, содержащей оксид кремния и алюминий, или композиции, содержащей оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, как будет описано ниже.The catalyst in accordance with this embodiment preferably contains oxidized nickel on a support in an independent manner, in addition to composite nanoparticles consisting of oxidized nickel and X. The presence of oxidized nickel not combined with X serves to further increase the structural stability of the catalyst particles and also inhibits an increase in pore diameter caused by prolonged reactions, and the concomitant growth of composite nanoparticles. This effect is noticeable when an aluminum-containing composition based on silica containing silica and aluminum or a composition containing silica, alumina and magnesium oxide is used for the carrier, as will be described below.

Ниже представлено разъяснение действия, в результате которого структурная стабильность частиц катализатора повышается, и увеличение диаметра пор, вызванное длительными реакциями, при сопутствующем росте композитных наночастиц сдерживается вследствие присутствия свободного окисленного никеля на носителе.Below is an explanation of the action, as a result of which the structural stability of the catalyst particles is increased, and the increase in pore diameter caused by prolonged reactions, with the concomitant growth of composite nanoparticles, is restrained due to the presence of free oxidized nickel on the support.

Как будет описано далее, образование ацеталей и т.п. под действием кислых веществ, примерами которых являются метакриловая кислота или акриловая кислота, являющиеся побочными продуктами, типичными для реакций получения сложных эфиров карбоновых кислот, можно сдерживать, поддерживая pH реакционной системы в диапазоне от 6 до 9, и более предпочтительно при нейтральных условиях (например, при pH от 6,5 до 7,5) или, иными словами, поддерживая величину pH как можно более близко к pH 7 добавлением к реакционной системе соединения щелочного металла или щелочноземельного металла.As will be described later, the formation of acetals and the like. under the influence of acidic substances, examples of which are methacrylic acid or acrylic acid, which are by-products typical of reactions for the production of esters of carboxylic acids, can be restrained by maintaining the pH of the reaction system in the range from 6 to 9, and more preferably under neutral conditions (for example, at a pH of 6.5 to 7.5) or, in other words, maintaining the pH as close as possible to pH 7 by adding an alkali metal or alkaline earth metal compound to the reaction system.

Согласно исследованиям, проведенным авторами данного изобретения, в случае осуществления длительной реакции в соответствии с методикой, описанной выше, с использованием катализатора, в котором однокомпонентные наночастицы золота нанесены на носитель по данному варианту осуществления, было выяснено, что частицы катализатора постепенно подвергаются структурным изменениям. Это явление, как полагают, обусловлено тем, что частицы катализатора неоднократно локально открыты для воздействия кислоты и основания по причине процедуры реакции, описанной выше, вследствие чего часть Al в носителе растворяется и осаждается, что приводит к перестройке поперечно-сшитой структуры на основе оксида кремния и оксида алюминия, что, в свою очередь, вызывает увеличение диаметра пор частиц катализатора. Кроме того, одновременно с увеличением диаметра пор стимулируется рост частиц за счет спекания частиц золота, что, как установлено, снижает активность катализатора.According to studies conducted by the inventors of the present invention, in the case of a long-term reaction in accordance with the procedure described above using a catalyst in which single-component gold nanoparticles are supported on a support according to this embodiment, it was found that the catalyst particles undergo structural changes gradually. This phenomenon is believed to be due to the fact that the catalyst particles are repeatedly locally exposed to acid and base due to the reaction procedure described above, as a result of which a portion of Al in the support dissolves and precipitates, resulting in a rearrangement of the cross-linked structure based on silicon oxide and alumina, which, in turn, causes an increase in the pore diameter of the catalyst particles. In addition, at the same time as the pore diameter increases, particle growth is stimulated by sintering of gold particles, which has been found to reduce the activity of the catalyst.

С другой стороны, присутствие композитных наночастиц и окисленного никеля в отдельности на носителе служит для увеличения структурной стабильности частиц катализатора вследствие процедуры, описанной выше, при этом также сдерживается увеличение диаметра пор и рост композитных наночастиц. Как было описано ранее, причина этого, как полагают, заключается в том, что реакция между окисленным никелем и составляющими элементами носителя приводят к образованию оксидных соединений никеля или сложных оксидов, содержащих никель, таких как твердые растворы, и в результате того, что такие соединения действуют стабилизирующим образом на поперечно-сшитую структуру на основе оксида кремния и оксида алюминия, структурная стабильность частиц катализатора существенно повышается. Эксплуатационные качества такого катализатора с эффектами структурной стабилизации, как предполагают авторы данного изобретения, обусловлены окисленным никелем, присутствующим в носителе. Поэтому эти эффекты имеют место естественным образом в случае, когда окисленный никель, содержащийся в композитных наночастицах, находится в контакте с носителем, и максимальные стабилизирующие эффекты, как полагают, достигаются, если свободный окисленный никель присутствует на носителе.On the other hand, the presence of composite nanoparticles and oxidized nickel separately on the support serves to increase the structural stability of the catalyst particles due to the procedure described above, while also increasing the pore diameter and the growth of composite nanoparticles. As described previously, the reason for this is believed to be that the reaction between oxidized nickel and the constituent elements of the support leads to the formation of nickel oxide compounds or complex nickel-containing oxides, such as solid solutions, and as a result of such compounds act stabilizingly on the cross-linked structure based on silicon oxide and aluminum oxide, the structural stability of the catalyst particles is significantly increased. The performance of such a catalyst with structural stabilization effects, as the authors of this invention suggest, is due to the oxidized nickel present in the carrier. Therefore, these effects occur naturally in the case when the oxidized nickel contained in the composite nanoparticles is in contact with the carrier, and the maximum stabilizing effects are believed to be achieved if free oxidized nickel is present on the carrier.

НосительCarrier

В отношении носителя катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления отсутствуют особые ограничения, при условии, что он способен поддерживать окисленный никель и X, и может быть использован носитель катализатора в соответствии с известным уровнем техники для синтеза сложного эфира карбоновой кислоты.With respect to the catalyst support for producing the carboxylic acid ester according to this embodiment, there are no particular restrictions, provided that it is capable of supporting oxidized nickel and X, and the catalyst support according to the prior art can be used to synthesize the carboxylic acid ester .

Примеры этого носителя могут включать различные виды носителей, такие как активированный уголь, оксид кремния, оксид алюминия, система оксид кремния-оксид алюминия, диоксид титана, система оксид кремния-диоксид титана, диоксид циркония, оксид магния, система оксид кремния-оксид магния, система оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния, карбонат кальция, оксид цинка, цеолит и кристаллический металлосиликат. Его предпочтительные примеры могут включать активированный уголь, оксид кремния, оксид алюминия, систему оксид кремния-оксид алюминия, систему оксид кремния-оксид магния, систему оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния, диоксид титана, систему оксид кремния-диоксид титана и диоксид циркония. Более предпочтительные примеры могут включать систему оксид кремния-оксид алюминия и систему оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния.Examples of this carrier may include various types of carriers, such as activated carbon, silica, alumina, silica-alumina, titanium dioxide, silica-titania, zirconia, magnesium oxide, silica-magnesium oxide system, silica-alumina-magnesium oxide, calcium carbonate, zinc oxide, zeolite and crystalline metal silicate system. Preferred examples thereof may include activated carbon, silica, alumina, silica-alumina, silica-alumina, silica-alumina-magnesia, titania, silica-titania and zirconia . More preferred examples may include a silica-alumina system and a silica-alumina-magnesium oxide system.

Кроме того, в носителе могут также содержаться один или несколько видов металлических компонентов, выбранных из группы, состоящей из щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs), щелочноземельных металлов (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) и редкоземельных металлов (La, Ce, Pr). Нанесенный металлический компонент предпочтительно является оксидом, полученным обжигом, например, нитрата или ацетата.In addition, the carrier may also contain one or more types of metal components selected from the group consisting of alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs), alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) and rare earths metals (La, Ce, Pr). The supported metal component is preferably an oxide obtained by calcining, for example, nitrate or acetate.

Предпочтительно для носителя используется алюминийсодержащая композиция на основе оксида кремния, содержащая оксид кремния и алюминий, или композиция, содержащая оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния. Этот вид носителя имеет более высокую водостойкость по сравнению с оксидом кремния и более высокую кислотостойкость по сравнению с оксидом алюминия. Кроме того, он также обеспечивает превосходные физические свойства по сравнению с носителями, обычно применяемыми в соответствии с известным уровнем техники, в том числе, обладает большей твердостью и более высокой механической прочностью, чем активированный уголь, при этом он также обеспечивает более стабильное нанесение окисленного никеля и X, которые являются активными компонентами катализатора (где X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди). В результате катализатор в состоянии поддерживать высокий уровень реакционной способности в течение длительного периода времени.Preferably, a silica-based composition comprising silica and aluminum or a composition comprising silica, alumina and magnesium oxide is used for the carrier. This type of carrier has a higher water resistance compared to silica and a higher acid resistance compared to alumina. In addition, it also provides superior physical properties compared to carriers commonly used in accordance with the prior art, including greater hardness and higher mechanical strength than activated carbon, while it also provides more stable deposition of oxidized nickel and X, which are the active components of the catalyst (where X is at least one element selected from the group consisting of nickel, palladium, platinum, ruthenium, gold, silver, and copper). As a result, the catalyst is able to maintain a high level of reactivity over a long period of time.

Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты, в котором окисленный никель и X имеют определенное атомное соотношение, и алюминийсодержащая композиция на основе оксида кремния или композиция, содержащая оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, применяется для носителя, который проявляет высокую механическую прочность и физическую стабильность, обладая большой площадью поверхности, подходящей для применения в качестве носителя катализатора, также проявляет достаточную коррозионную стойкость по отношению к характерной жидкофазной реакции в виде реакции синтеза сложного эфира карбоновой кислоты в присутствии кислорода.A catalyst for producing a carboxylic acid ester in which oxidized nickel and X have a specific atomic ratio and an aluminum-containing silica composition or a composition containing silica, alumina and magnesium oxide are used for a carrier that exhibits high mechanical strength and physical stability, having a large surface area suitable for use as a catalyst carrier, also exhibits sufficient corrosion resistance with respect to the nature liquid phase reaction in the form of a synthesis reaction of a carboxylic acid ester in the presence of oxygen.

Ниже представлено разъяснение свойств носителя по данному варианту осуществления, который обеспечивает значительное увеличение срока службы катализатора. Причиной того, что возможно значительное увеличение механической прочности и химической стойкости носителя, является, как предполагают, следующее.The following is an explanation of the properties of the support of this embodiment, which provides a significant increase in catalyst life. The reason that a significant increase in the mechanical strength and chemical resistance of the carrier is possible is, as suggested, the following.

В алюминийсодержащем носителе на основе оксида кремния связи Si-O-Al-O-Si образуются заново посредством добавления алюминия (Al) к несшитым цепям оксида кремния (Si-O) в силикагеле. Поскольку структуры, сшитые Al, образуются без потери стабильности, присущей цепям Si-O, по отношению к кислым веществам, связи Si-O упрочняются и устойчивость к гидролизу (на которую далее в данном документе ссылаются как на «водостойкость»), как полагают, при этом значительно увеличивается. Кроме того, когда образуются сшитые структуры Si-O-Al-O-Si, число несшитых цепей Si-O уменьшается по сравнению с силикагелем в отдельности, что, как полагают, приводит также к увеличению механической прочности. А именно, предполагается, что количество образованных структур Si-O-Al-O-Si соотносится с повышением механической прочности и водостойкости полученного силикагеля.In a silica-based aluminum support, Si-O-Al-O-Si bonds are re-formed by adding aluminum (Al) to the non-crosslinked silica (Si-O) chains in silica gel. Since Al crosslinked structures are formed without losing the stability inherent to Si-O chains with respect to acidic substances, Si-O bonds are strengthened and hydrolysis resistance (referred to hereinafter as "water resistance") is believed to be while significantly increasing. In addition, when cross-linked Si-O-Al-O-Si structures are formed, the number of non-cross-linked Si-O chains decreases individually compared to silica gel, which is also believed to lead to an increase in mechanical strength. Namely, it is assumed that the number of formed Si-O-Al-O-Si structures is related to an increase in the mechanical strength and water resistance of the obtained silica gel.

В носителе на основе системы оксид кремния-алюминий-оксид магния, в результате присутствия оксида магния в дополнение к оксиду кремния и оксиду алюминия, поддерживается стабилизация заряда в результате компенсирующей нейтрализации посредством Mg (двухвалентного) различий в заряде, обусловленных различиями в валентности между Si (четырехвалентным) и Al (трехвалентным), которые вызваны образованием сшитых структур Si-O-Al-O-Si. Более того, поскольку за счет использования трехкомпонентной системы достигнут зарядовый баланс, предполагается, что структурная стабильность дополнительно повышена. Следовательно, в противоположность носителю на основе только лишь системы оксид кремния-оксид алюминия, проявляющему кислотность, носитель, содержащий оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, является почти нейтральным, и это, как полагают, обеспечивает сдерживание заметного образования ацеталя в кислых условиях.In a carrier based on a silica-alumina-magnesium oxide system, due to the presence of magnesium oxide in addition to silica and alumina, charge stabilization is maintained as a result of compensating neutralization by Mg (divalent) charge differences due to differences in valency between Si ( tetravalent) and Al (trivalent), which are caused by the formation of cross-linked structures of Si-O-Al-O-Si. Moreover, since the charge balance is achieved through the use of a three-component system, it is assumed that the structural stability is further enhanced. Therefore, in contrast to a carrier based solely on a silica-alumina system exhibiting acidity, a carrier containing silica, alumina and magnesium oxide is almost neutral, and this is believed to inhibit appreciable formation of acetal under acidic conditions.

Одной из причин возможности стабильной поддержки окисленного никеля и X на носителе в течение длительного периода времени является то, что механическая прочность и химическая стойкость носителя существенно улучшены, как описано выше, обеспечивая, тем самым, носитель с превосходными физическими свойствами по сравнению с обычно используемыми носителями в соответствии с известным уровнем техники. В результате никель и X, которые являются активными компонентами катализатора, устойчивы к отслаиванию, что, соответственно, обеспечивает возможность их стабильной поддержки на носителе в течение длительного периода времени.One of the reasons for the possibility of stable support of oxidized nickel and X on the carrier over a long period of time is that the mechanical strength and chemical resistance of the carrier are significantly improved as described above, thereby providing a carrier with superior physical properties compared to commonly used carriers in accordance with the prior art. As a result, nickel and X, which are active components of the catalyst, are resistant to peeling, which, accordingly, provides the possibility of their stable support on the carrier for a long period of time.

Было обнаружено, что никелевый компонент обычно используемых носителей, таких как оксид кремния или система оксид кремния-оксид алюминия, постепенно вымывается в ходе длительных реакций. В противоположность этому, в случае использования вышеуказанного носителя, авторами данного изобретения найдено, что вымывание никелевого компонента сдерживается на протяжении длительного периода времени. На основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), просвечивающей электронной микроскопии (TEM/EDX) и рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), в случае использования носителя на основе оксида кремния или на основе системы оксид кремния-диоксид титана, было подтверждено, что вымываемый никелевый компонент является оксидом никеля, присутствующим отдельно на носителе. Поскольку оксид никеля является соединением, растворимым в кислоте, то предполагается, что он вымывается типичными побочными продуктами этой реакции в виде кислых веществ, представленных метакриловой кислотой и акриловой кислотой.It has been found that the nickel component of commonly used carriers, such as silica or a silica-alumina system, is gradually washed away during lengthy reactions. In contrast, in the case of using the above media, the authors of the present invention found that the leaching of the Nickel component is restrained for a long period of time. Based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM / EDX), and high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), in the case of using a carrier based on silicon oxide or based on a silicon oxide-titanium dioxide system, it was confirmed that the leachable nickel the component is nickel oxide present separately on the carrier. Since nickel oxide is an acid soluble compound, it is believed that it is washed away by typical by-products of this reaction in the form of acidic substances represented by methacrylic acid and acrylic acid.

На основании анализа химического состояния никеля методом рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF) никелевый катализатор, в соответствии с данным вариантом осуществления, как предполагается, является не только лишь оксидом никеля, который представляет собой единственное соединение, но также присутствует в результате образования сложных оксидов, содержащих никель, таких как соединения оксида никеля, твердые растворы или их смеси, образованные связыванием никеля и составляющего элемента носителя.Based on the analysis of the chemical state of nickel by high resolution X-ray luminescence (HRXRF), the nickel catalyst, in accordance with this embodiment, is supposed to be not only nickel oxide, which is the only compound, but is also present as a result of the formation of complex oxides containing nickel such as nickel oxide compounds, solid solutions, or mixtures thereof, formed by the bonding of nickel and a constituent element of the carrier.

Анализ методом рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF) дает возможность анализировать химическое состояние на основании энергетических положений (химических сдвигов) и формы получаемого спектра вследствие его чрезвычайно высокого разрешения по энергии. В частности, в случае K-спектров 3d-переходных металлических элементов изменения происходят в химическом сдвиге и форме вследствие изменений в валентности и электронном состоянии, и химическое состояние может быть подробно проанализировано. В катализаторе в соответствии с данным вариантом осуществления изменения имели место в Ni K-спектре, подтверждая, тем самым, то, что химическое состояние никеля отличается от оксида никеля, являющегося единственным соединением.High resolution X-ray luminescence (HRXRF) analysis makes it possible to analyze the chemical state based on the energy positions (chemical shifts) and the shape of the resulting spectrum due to its extremely high energy resolution. In particular, in the case of the K spectra of 3d transition metal elements, changes occur in the chemical shift and shape due to changes in the valence and electronic state, and the chemical state can be analyzed in detail. In the catalyst in accordance with this embodiment, changes occurred in the Ni K spectrum, thereby confirming that the chemical state of nickel is different from nickel oxide, which is the only compound.

Например, алюминат никеля, который образован из оксида никеля и оксида алюминия, является соединением, которое нерастворимо в кислоте. В результате образования такого соединения никеля на носителе вымывание компонента никеля, как предполагается, будет существенно уменьшено.For example, nickel aluminate, which is formed from nickel oxide and alumina, is a compound that is insoluble in acid. As a result of the formation of such a nickel compound on the support, the leaching of the nickel component is expected to be substantially reduced.

Ниже приведено пояснение в отношении двух предпочтительных носителей для значительного увеличения срока службы катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления, а именно носителя, содержащего оксид кремния и оксид алюминия, и носителя на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния.The following is an explanation of two preferred supports for significantly increasing the life of the catalyst in accordance with this embodiment, namely a support containing silica and alumina and a support based on a silica-alumina-magnesium oxide system.

Элементный состав носителя, содержащего оксид кремния и оксид алюминия, является таким, что количество алюминия составляет от 1 до 30 мол.%, предпочтительно от 5 до 30 мол.% и более предпочтительно от 5 до 25 мол.%, в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия. Если количество алюминия находится в пределах этого интервала, то кислотостойкость и механическая прочность имеют тенденцию к соответствию подходящим величинам.The elemental composition of the carrier containing silica and alumina is such that the amount of aluminum is from 1 to 30 mol%, preferably from 5 to 30 mol%, and more preferably from 5 to 25 mol%, based on the total molar amount of silicon and aluminum. If the amount of aluminum is within this range, acid resistance and mechanical strength tend to correspond to suitable values.

Кроме того, помимо оксида кремния и оксида алюминия, дополнительное включение по меньшей мере одного вида основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов, в носитель катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления является предпочтительным с точки зрения дополнительного увеличения механической прочности и химической стойкости. Примеры щелочных металлов этого основного металлического компонента могут включать Li, Na, K, Rb и Cs, примеры щелочноземельных металлов могут включать Be, Mg, Ca, Sr и Ba и примеры редкоземельных металлов могут включать La, Ce и Pr.Furthermore, in addition to silica and alumina, the additional inclusion of at least one type of basic metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, in the catalyst carrier in accordance with this embodiment is preferred from the point of view additional increase in mechanical strength and chemical resistance. Examples of alkali metals of this basic metal component may include Li, Na, K, Rb and Cs, examples of alkaline earth metals may include Be, Mg, Ca, Sr and Ba, and examples of rare earth metals may include La, Ce and Pr.

Элементный состав носителя, содержащего оксид кремния, оксид алюминия и по меньшей мере один вид основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов, является таким, что количество алюминия находится в интервале от 1 до 30 мол.%, предпочтительно от 5 до 30 мол.% и более предпочтительно от 5 до 25 мол.%, в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия. Кроме того, соотношение основного металлического компонента и оксида алюминия, в расчете на атомное соотношение (щелочной металл + 1/2 × щелочноземельный металл + 1/3 × редкоземельный металл)/Al, предпочтительно находится в интервале от 0,5 до 10, более предпочтительно от 0,5 до 5,0 и еще более предпочтительно от 0,5 до 2,0. Если элементный состав оксида кремния, оксида алюминия и основного металлического компонента находится в вышеуказанном интервале, то кремний, алюминий и основной металлический элемент образуют определенную стабильно связанную структуру, и в результате механическая прочность и водостойкость носителя имеют тенденцию к соответствию подходящим величинам.The elemental composition of the carrier containing silica, alumina and at least one type of main metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, is such that the amount of aluminum is in the range from 1 to 30 mol. %, preferably from 5 to 30 mol.% and more preferably from 5 to 25 mol.%, based on the total molar amount of silicon and aluminum. In addition, the ratio of the main metal component to alumina, based on the atomic ratio (alkali metal + 1/2 × alkaline earth metal + 1/3 × rare earth metal) / Al, is preferably in the range from 0.5 to 10, more preferably from 0.5 to 5.0, and even more preferably from 0.5 to 2.0. If the elemental composition of silicon oxide, alumina and the main metal component is in the above range, then silicon, aluminum and the main metal element form a certain stably connected structure, and as a result, the mechanical strength and water resistance of the carrier tend to correspond to suitable values.

Более того, носитель, содержащий оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, предпочтительно включает от 42 до 90 мол.% кремния, от 5,5 до 38 мол.% алюминия и от 4 до 38 мол.% магния, и более предпочтительно от 75 до 90 мол.% кремния, от 5,5 до 15 мол.% оксида алюминия и от 4 до 10 мол.% оксида магния, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, с точки зрения механической прочности и водостойкости носителя. Это, как полагают, обусловлено тем, что кремний, алюминий и магний при содержании в этих интервалах образуют определенную стабильно связанную структуру.Moreover, a carrier comprising silica, alumina and magnesium oxide preferably comprises from 42 to 90 mol% of silicon, from 5.5 to 38 mol% of aluminum and from 4 to 38 mol% of magnesium, and more preferably from 75 to 90 mol% of silicon, from 5.5 to 15 mol% of aluminum oxide and from 4 to 10 mol% of magnesium oxide, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, in terms of mechanical strength and water resistance of the carrier . This is believed to be due to the fact that silicon, aluminum and magnesium, when contained in these intervals, form a certain stably bound structure.

Приведенное ниже описание предоставляет разъяснение способа получения двух предпочтительных видов носителей, используемых в данном варианте осуществления и имеющих состав, описанный выше.The following description provides an explanation of the method for producing two preferred types of carriers used in this embodiment and having the composition described above.

Отсутствуют особые ограничения в отношении способа получения носителя, содержащего оксид кремния и оксид алюминия, и алюминийсодержащая композиция на основе оксида кремния, полученная, например, в соответствии со способами 1)-(5) ниже, может быть получена обжигом при условиях, описанных далее.There are no particular restrictions on the method for producing a carrier containing silica and alumina, and an aluminum-containing silica composition obtained, for example, in accordance with methods 1) to (5) below, can be obtained by calcination under the conditions described below.

(1) Применение коммерчески доступной композиции оксид кремния-оксид алюминия.(1) Use of a commercially available silica-alumina composition.

(2) Взаимодействие золя оксида кремния с раствором соединения алюминия.(2) Reaction of a silica sol with a solution of an aluminum compound.

(3) Взаимодействие золя оксида кремния с соединением алюминия, нерастворимым в воде.(3) Reaction of a silica sol with a water-insoluble aluminum compound.

(4) Взаимодействие силикагеля с водным раствором соединения алюминия, растворимым в воде.(4) Reaction of silica gel with an aqueous solution of an aluminum compound soluble in water.

(5) Твердофазное взаимодействие силикагеля с соединением алюминия.(5) Solid-phase interaction of silica gel with an aluminum compound.

Приведенное ниже описание предоставляет подробное пояснение способов получения носителя, обозначенных с (2) по (5) выше.The following description provides a detailed explanation of the methods for preparing the carrier indicated in (2) to (5) above.

В способах с (2) по (5) выше золь оксида кремния или силикагель используют в качестве источника оксида кремния. Отсутствуют особые ограничения в отношении длины цепи Si-O силикагеля, при условии, что он имеет узлы Si, не имеющие поперечных связей, которые реагируют с Al. Хотя предпочтительные примеры соединений алюминия могут включать водорастворимые соединения, такие как алюминат натрия, гексагидрат хлорида алюминия, гексагидарт перхлората алюминия, сульфат алюминия, нонагидрат нитрата алюминия или диацетат алюминия, нерастворимые соединения, такие как гидроксид алюминия или оксид алюминия, также могут быть использованы, при условии, что они являются соединениями, которые реагируют с Si, не имеющим поперечных связей, в золе оксида кремния или силикагеле.In methods (2) through (5) above, a silica sol or silica gel is used as a source of silica. There are no particular restrictions on the length of the Si-O chain of silica gel, provided that it has Si sites that do not have cross bonds that react with Al. Although preferred examples of aluminum compounds may include water-soluble compounds such as sodium aluminate, aluminum chloride hexahydrate, aluminum perchlorate hexahydrate, aluminum sulfate, aluminum nitrate nonahydrate or aluminum diacetate, insoluble compounds such as aluminum hydroxide or aluminum oxide can also be used when provided that they are compounds that react with cross-linked Si in a silica sol or silica gel.

В случае применения способов (2) и (3), в которых используют золь оксида кремния в качестве исходного материала, золь оксида кремния смешивают с соединением алюминия, получая смешанный золь, содержащий золь оксида кремния и соединение алюминия, после чего осуществляют гидротермическую реакцию в течение от 1 до 48 часов при температуре от 20 до 100°C и сушку с получением геля, а затем обжигают при температуре, времени и атмосферных условиях, которые описаны далее. Альтернативно, щелочной водный раствор добавляют к вышеуказанному смешанному золю, чтобы совместно осадить оксид кремния и соединение алюминия, после чего следует сушка и последующий обжиг при условиях, которые описаны далее. Кроме того, вышеуказанный смешанный золь может быть подвергнут конверсии в тонкие частицы при непосредственном использовании устройства для распылительной сушки, или смешанный золь может быть высушен с образованием геля, затем гранулирован с получением носителя, содержащего оксид кремния и алюминий и имеющего частицы желательных диаметров.In the case of using methods (2) and (3), in which a silica sol is used as a starting material, a silica sol is mixed with an aluminum compound to obtain a mixed sol containing a silica sol and an aluminum compound, after which a hydrothermal reaction is carried out for from 1 to 48 hours at a temperature of from 20 to 100 ° C and drying to obtain a gel, and then fired at temperature, time and atmospheric conditions, which are described below. Alternatively, an alkaline aqueous solution is added to the above mixed sol to co-precipitate silica and an aluminum compound, followed by drying and subsequent calcination under the conditions described below. In addition, the above mixed sol can be converted to fine particles by direct use of a spray drying apparatus, or the mixed sol can be dried to form a gel, then granulated to obtain a carrier containing silica and aluminum and having particles of the desired diameters.

В случае способа (3), в частности, хотя золь оксида кремния взаимодействует с соединением алюминия, которое нерастворимо в воде, соединение алюминия может быть при этом заранее измельчено до получения частиц заданного размера или предварительно грубо измельчено. После смешивания и взаимодействия золя оксида кремния и соединения алюминия, нерастворимого в воде, смесь сушат с последующим обжигом при условиях, которые описаны далее. Композиция оксид кремния-оксид алюминия может быть измельчена до получения частиц заданного размера после обжига без предварительного измельчения соединения алюминия.In the case of method (3), in particular, although the silica sol interacts with an aluminum compound that is insoluble in water, the aluminum compound can be pre-ground to obtain particles of a given size or pre-coarsely ground. After mixing and reacting the silica sol and the water-insoluble aluminum compound, the mixture is dried, followed by firing under the conditions described below. The silica-alumina composition can be ground to obtain particles of a predetermined size after calcination without first grinding the aluminum compound.

В случае способа (4), в котором силикагель используют в качестве исходного материала, водный раствор водорастворимого соединения алюминия реагирует в силикагеле, и силикагель может быть либо заранее измельчен до получения частиц заданного размера, либо предварительно грубо измельчен. После смешивания и взаимодействия силикагеля и водного раствора водорастворимого соединения алюминия в течение от 1 до 48 часов, при температуре от 20 до 100°C, смесь сушат с последующим обжигом в течение от 1 до 48 часов при условиях, которые описаны далее. Композиция оксид кремния-оксид алюминия может быть измельчена до получения частиц заданного размера после обжига без предварительного измельчения силикагеля.In the case of method (4), in which silica gel is used as a starting material, an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound is reacted in silica gel, and the silica gel can either be pre-ground to obtain particles of a given size or pre-coarsely ground. After mixing and reacting silica gel and an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound for 1 to 48 hours, at a temperature of 20 to 100 ° C, the mixture is dried, followed by calcination for 1 to 48 hours under the conditions described below. The composition of silicon oxide-alumina can be crushed to obtain particles of a given size after firing without preliminary grinding silica gel.

Аналогично, в способе (5), в котором также используют силикагель в качестве исходного материала, смесь получают путем взаимодействия силикагеля с соединением алюминия в твердой фазе. Al взаимодействует в твердой фазе с Si, не имеющим поперечных связей. Силикагель и соединение алюминия могут быть заранее измельчены до получения частиц заданного размера или могут быть предварительно грубо измельчены. Измельчение может быть выполнено отдельно для каждого вещества или оба вещества могут быть измельчены после смешивания. Обжиг выполняется при температуре, времени и атмосферных условиях, которые описаны далее. Смесь силикагеля и соединения алюминия может быть использована при измельчении до желательного размера частиц после реакции без предварительного измельчения.Similarly, in method (5), which also uses silica gel as a starting material, the mixture is obtained by reacting silica gel with an aluminum compound in a solid phase. Al interacts in the solid phase with Si, which has no transverse bonds. Silica gel and aluminum compound can be pre-crushed to obtain particles of a given size or can be pre-coarsely ground. Grinding can be performed separately for each substance or both substances can be crushed after mixing. Firing is carried out at temperature, time and atmospheric conditions, which are described below. A mixture of silica gel and aluminum compound can be used in grinding to the desired particle size after the reaction without prior grinding.

Что касается способа получения носителя, содержащего оксид кремния, оксид алюминия и по меньшей мере один вид основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов, то носитель может быть получен сушкой суспензии, содержащей смесь оксида кремния, оксида алюминия и соединения щелочного металла, соединения щелочноземельного металла и/или соединения редкоземельного металла, в соответствии со способом получения носителя, содержащего оксид кремния и оксид алюминия, как описано выше, с последующим обжигом при условиях, которые описаны далее.With regard to a method for producing a carrier containing silica, alumina and at least one type of main metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, the carrier can be obtained by drying a suspension containing a mixture of silicon oxide, alumina and an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound and / or a rare earth metal compound, in accordance with a method for producing a carrier comprising silica and ksid alumina as described above, followed by firing under conditions to be described later.

Типичные коммерчески доступные соединения, аналогичные содержащему алюминий исходному материалу, могут быть использованы в качестве исходного соединения щелочного металла, щелочноземельного металла и редкоземельного металла. Исходный материал предпочтительно представляет собой водорастворимое соединение и более предпочтительно является гидроксидом, карбонатом, сульфатом или ацетатом.Typical commercially available compounds, similar to the aluminum-containing starting material, can be used as the starting compound of an alkali metal, alkaline earth metal, and rare earth metal. The starting material is preferably a water-soluble compound and more preferably is a hydroxide, carbonate, sulfate or acetate.

Другой пример способа получения, который может быть использован, может включать адсорбцию основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов, на носителе, содержащем оксид кремния и оксид алюминия. Например, может быть использован способ с погружением, в котором носитель добавляют к раствору, в котором растворено соединение основного металла, после чего следует термообработка, или способ с импрегнированием, в котором основное соединение в количестве, равном объему пор, включают в носитель, после чего следует сушка. Однако способ, в котором соединение щелочного металла затем адсорбируется, требует осторожности, заключающейся в том, что обработку жидкости сушкой выполняют в мягких условиях, принимая во внимание высокую степень диспергирования основного металлического компонента на носителе.Another example of a preparation method that can be used may include adsorption of a base metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, on a carrier containing silica and alumina. For example, an immersion method can be used in which the carrier is added to a solution in which the base metal compound is dissolved, followed by heat treatment, or an impregnation method in which the main compound in an amount equal to the pore volume is included in the carrier, after which drying follows. However, the method in which the alkali metal compound is then adsorbed requires caution in that the drying of the liquid is carried out under mild conditions, taking into account the high degree of dispersion of the main metal component on the carrier.

Далее представлено пояснение способа получения носителя, содержащего оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния. Носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния, полученный в соответствии со способами (1)-(5) ниже, может быть, например, получен обжигом в условиях, которые описаны далее.The following is an explanation of a method for producing a carrier comprising silica, alumina, and magnesium oxide. A carrier based on a silica-alumina-magnesia system obtained in accordance with methods (1) to (5) below can, for example, be obtained by calcination under the conditions described below.

(1) Предварительное образование геля оксида кремния-оксида алюминия с последующим добавлением оксида магния.(1) Pre-gelation of silica-alumina followed by the addition of magnesium oxide.

(2) Взаимодействие золя оксида кремния, соединения алюминия и соединения магния.(2) Reaction of a silica sol, an aluminum compound, and a magnesium compound.

(3) Взаимодействие золя оксида кремния, соединения алюминия, нерастворимого в воде, и соединения магния, нерастворимого в воде.(3) The interaction of a silica sol, a water-insoluble aluminum compound, and a water-insoluble magnesium compound.

(4) Взаимодействие силикагеля, водорастворимого соединения алюминия и водорастворимого соединения магния.(4) The interaction of silica gel, a water-soluble aluminum compound and a water-soluble magnesium compound.

(5) Твердофазное взаимодействие силикагеля, соединения алюминия и соединения магния.(5) Solid-phase interaction of silica gel, aluminum compound and magnesium compound.

В способах с (1) по (5) выше золь оксида кремния, жидкое стекло или силикагель используют в качестве источника оксида кремния. Отсутствуют особые ограничения в отношении длины цепи Si-O силикагеля, при условии, что он имеет узлы Si, не имеющие поперечных связей, которые реагируют с Al. Хотя предпочтительные примеры соединений алюминия могут включать водорастворимые соединения, такие как алюминат натрия, гексагидрат хлорида алюминия, гексагидрат перхлората алюминия, сульфат алюминия, нонагидрат нитрата алюминия или диацетат алюминия, нерастворимые соединения, такие как гидроксид алюминия или оксид алюминия, также могут быть использованы, при условии, что они являются соединениями, которые реагируют с Si, не имеющим поперечных связей, в золе оксида кремния или силикагеле. Примеры соединений магния, которые могут быть использованы, могут включать оксид магния, гидроксид магния, ацетат магния, нитрат магния, хлорид магния и сульфат магния.In methods (1) to (5) above, a silica sol, water glass, or silica gel is used as a source of silica. There are no particular restrictions on the length of the Si-O chain of silica gel, provided that it has Si sites that do not have cross bonds that react with Al. Although preferred examples of aluminum compounds may include water-soluble compounds such as sodium aluminate, aluminum chloride hexahydrate, aluminum perchlorate hexahydrate, aluminum sulfate, aluminum nitrate nonahydrate or aluminum diacetate, insoluble compounds such as aluminum hydroxide or aluminum oxide can also be used when provided that they are compounds that react with cross-linked Si in a silica sol or silica gel. Examples of magnesium compounds that can be used may include magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium acetate, magnesium nitrate, magnesium chloride and magnesium sulfate.

В случае способа (1), в котором гель оксида кремния-оксида алюминия используют в качестве исходного материала, первоначально к жидкому стеклу добавляют серную кислоту, получая гидрогель оксида кремния, имеющий pH от 8 до 10,5, после чего следует добавление к нему раствора Al2(SO4)3 (pH 2 или менее) и добавление алюмината натрия (pH от 5 до 5,5) с получением гидрогеля оксида кремния-оксида алюминия. После этого содержание влаги в геле доводят до величины от 10 до 40% распылительной сушкой и т.п., после чего следует добавление оксида магния, проведение гидротермической реакции в течение от 1 до 5 часов при температуре от 50 до 90°C, сушка и затем обжиг при условиях, которые описаны далее, с получением носителя.In the case of method (1), in which a silica-alumina gel is used as a starting material, sulfuric acid is initially added to the liquid glass to obtain a silica hydrogel having a pH of from 8 to 10.5, followed by the addition of a solution to it Al 2 (SO 4 ) 3 (pH 2 or less) and the addition of sodium aluminate (pH 5 to 5.5) to obtain a silica-alumina hydrogel. After that, the moisture content in the gel is adjusted to a value of from 10 to 40% by spray drying, etc., followed by the addition of magnesium oxide, carrying out a hydrothermal reaction for 1 to 5 hours at a temperature of from 50 to 90 ° C, drying and then firing under the conditions described below to obtain a carrier.

В случае способов (2) и (3), в которых используют золь оксида кремния в качестве исходного материала, золь оксида кремния, соединение алюминия и соединение магния смешивают, получая смешанный золь, содержащий золь оксида кремния, соединение алюминия и соединение магния, и проводят гидротермическую реакцию в течение от 1 до 48 часов при температуре от 20 до 100°C и последующую сушку с получением геля, после чего гель обжигают при температуре, времени и атмосферных условиях, которые описаны далее. Альтернативно, щелочной водный раствор добавляют к вышеуказанному смешанному золю для совместного осаждения оксида кремния, соединения алюминия и соединение магния, после чего следует сушка и последующий обжиг при условиях, которые описаны далее. Кроме того, вышеуказанный смешанный золь может быть подвергнут конверсии в тонкие частицы при непосредственном использовании устройства для распылительной сушки, или смешанный золь может быть высушен с образованием геля и затем гранулирован с получением носителя, содержащего оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния и имеющего частицы желательных диаметров.In the case of methods (2) and (3) in which a silica sol is used as a starting material, a silica sol, an aluminum compound and a magnesium compound are mixed to obtain a mixed sol containing a silica sol, an aluminum compound and a magnesium compound, and hydrothermal reaction for 1 to 48 hours at a temperature of from 20 to 100 ° C and subsequent drying to obtain a gel, after which the gel is fired at temperature, time and atmospheric conditions, which are described below. Alternatively, an alkaline aqueous solution is added to the above mixed sol to co-precipitate silica, an aluminum compound and a magnesium compound, followed by drying and subsequent calcination under the conditions described below. In addition, the above mixed sol can be converted to fine particles by direct use of a spray drying apparatus, or the mixed sol can be dried to form a gel and then granulated to obtain a carrier containing silica, alumina and magnesium oxide and having particles of desired diameters.

В случае способа (3), в частности, хотя золь оксида кремния взаимодействует с соединением алюминия и соединением магния, которые нерастворимы в воде, соединение алюминия и соединение магния могут быть при этом заранее измельчены до получения частиц заданного размера или предварительно грубо измельчены. После смешивания и взаимодействия золя оксида кремния, соединения алюминия, нерастворимого в воде, и соединения магния, нерастворимого в воде, смесь сушат с последующим обжигом при условиях, которые описаны далее. Композиция оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния может быть измельчена до получения частиц заданного размера после обжига без предварительного измельчения соединения алюминия и соединения магния.In the case of method (3), in particular, although the silica sol interacts with an aluminum compound and a magnesium compound that are insoluble in water, the aluminum compound and magnesium compound can be pre-crushed to obtain particles of a given size or pre-coarsely ground. After mixing and reacting a silica sol, a water-insoluble aluminum compound, and a water-insoluble magnesium compound, the mixture is dried, followed by firing under the conditions described below. The composition of silicon oxide-alumina-magnesium oxide can be crushed to obtain particles of a given size after firing without preliminary grinding the aluminum compound and magnesium compound.

В способе (4) с использованием силикагеля в качестве исходного материала водный раствор водорастворимого соединения алюминия и водорастворимого соединения магния реагирует в силикагеле, и силикагель может быть либо заранее измельчен до получения частиц заданного размера, либо предварительно грубо измельчен. После смешивания и взаимодействия силикагеля и водного раствора водорастворимого соединения алюминия и водорастворимого соединения магния в течение от 1 до 48 часов, при температуре от 20 до 100°C, смесь сушат с последующим обжигом в течение от 1 до 48 часов при условиях, которые описаны далее. Композиция оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния может быть измельчена до получения частиц заданного размера после обжига без предварительного измельчения силикагеля.In the method (4) using silica gel as a starting material, an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound and a water-soluble magnesium compound is reacted in silica gel, and the silica gel can either be pre-crushed to obtain particles of a given size, or pre-coarsely ground. After mixing and reacting silica gel and an aqueous solution of a water-soluble aluminum compound and a water-soluble magnesium compound for 1 to 48 hours, at a temperature of 20 to 100 ° C, the mixture is dried, followed by calcination for 1 to 48 hours under the conditions described below . The composition of silicon oxide-alumina-magnesium oxide can be crushed to obtain particles of a given size after firing without preliminary grinding silica gel.

Аналогично, в способе (5), в котором также используют силикагель в качестве исходного материала, смесь получают путем взаимодействия силикагеля с соединением алюминия и соединением магния в твердой фазе. Силикагель, соединение алюминия и соединение магния могут быть заранее измельчены до получения частиц заданного размера или могут быть предварительно грубо измельчены. Измельчение может быть выполнено отдельно для каждого вещества или все три вещества могут быть измельчены после смешивания. Обжиг выполняют при температуре, времени и атмосферных условиях, которые описаны далее. Смесь силикагеля, соединения алюминия и соединения магния может быть использована при измельчении до желательного размера частиц после реакции без предварительного измельчения.Similarly, in method (5), which also uses silica gel as a starting material, the mixture is obtained by reacting silica gel with an aluminum compound and a magnesium compound in the solid phase. Silica gel, aluminum compound and magnesium compound can be pre-crushed to obtain particles of a given size or can be pre-coarsely ground. Grinding can be performed separately for each substance or all three substances can be crushed after mixing. Firing is performed at temperature, time and atmospheric conditions, which are described below. A mixture of silica gel, aluminum compound and magnesium compound can be used to grind to the desired particle size after the reaction without prior grinding.

Кроме того, неорганические и органические вещества могут быть добавлены к смешанной суспензии каждого из вышеуказанных исходных материалов, чтобы регулировать свойства суспензии или тонко регулировать свойства продукта, например, структуру пор, или же свойства полученного носителя.In addition, inorganic and organic substances can be added to the mixed suspension of each of the above starting materials in order to control the properties of the suspension or finely control the properties of the product, for example, the structure of the pores, or the properties of the resulting carrier.

Конкретные примеры используемых неорганических веществ могут включать неорганические кислоты, такие как азотная кислота, хлористоводородная кислота или серная кислота, металлические соли щелочных металлов, таких как Li, Na, K, Rb или Cs, или щелочноземельных металлов, таких как Mg, Ca, Sr или Ba, водорастворимые соединения, такие как аммиак или сульфат аммония, и глинистые минералы, которые образуют суспензии диспергированием в воде. Кроме того, конкретные примеры органических веществ могут включать полимеры, такие как полиэтиленгликоль, метилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакриловая кислота или полиакриламид.Specific examples of inorganic substances used may include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid or sulfuric acid, metal salts of alkali metals such as Li, Na, K, Rb or Cs, or alkaline earth metals such as Mg, Ca, Sr or Ba, water-soluble compounds, such as ammonia or ammonium sulfate, and clay minerals, which form suspensions by dispersion in water. In addition, specific examples of organic substances may include polymers such as polyethylene glycol, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid or polyacrylamide.

Хотя имеют место различные эффекты при добавлении неорганических и органических веществ, эти эффекты могут в основном включать образование сферического носителя, а также регулирование диаметра пор и объема пор, и более конкретно, свойства жидкости в отношении смешанной суспензии являются важным фактором при получении сферического носителя. Свойства жидкости могут быть изменены до таких величин, которые способствуют получению сферического носителя путем регулирования вязкости и концентрации твердых частиц с помощью неорганического и органического вещества. Кроме того, регулирование диаметра пор и объема пор может быть выполнено выбором оптимального органического соединения, которое остается внутри носителя на стадии образования и может быть удалено обжигом и промывкой после образования.Although there are various effects when adding inorganic and organic substances, these effects can mainly include the formation of a spherical carrier, as well as the regulation of pore diameter and pore volume, and more specifically, the properties of the liquid with respect to the mixed suspension are an important factor in obtaining a spherical carrier. The properties of the liquid can be changed to values that facilitate the production of a spherical support by controlling the viscosity and concentration of solid particles using inorganic and organic substances. In addition, the regulation of pore diameter and pore volume can be performed by selecting the optimal organic compound that remains inside the carrier at the stage of formation and can be removed by firing and washing after formation.

Носитель может быть получен распылительной сушкой смешанной суспензии каждого из вышеуказанных исходных материалов и добавок. Известные распылительные устройства, такие как устройства с вращающимся диском, устройства с двойным жидкостным соплом или устройства с соплом повышенного давления, могут быть использованы для измельчения смешанной суспензии до капельного состояния.The carrier can be obtained by spray drying a mixed suspension of each of the above starting materials and additives. Known atomizing devices, such as rotary disk devices, dual fluid nozzle devices, or pressurized nozzle devices, can be used to grind the mixed suspension to a drip state.

Необходимо, чтобы распыляемая жидкость использовалась в хорошо перемешанном состоянии. Если жидкость плохо перемешана, то жидкость влияет на характеристики носителя, например, вызывает уменьшение долговечности вследствие неравномерного распределения состава. В частности, при составлении смеси исходных материалов, поскольку имеются случаи, при которых происходит увеличение вязкости суспензии или частичное желатинирование (уплотнение коллоида), следует уделять внимание тому, чтобы не происходило образование неоднородных частиц. Соответственно, имеются случаи, при которых предпочтительно регулировать pH золя оксида кремния вблизи значения 2, в полустабильном интервале, например, используя такой метод, как добавление кислоты или основания, в то же время, принимая также другие меры, такие как постепенное смешивание исходных материалов при перемешивании.The spray liquid must be used in a well-mixed state. If the liquid is poorly mixed, then the liquid affects the characteristics of the carrier, for example, causes a decrease in durability due to the uneven distribution of the composition. In particular, when compiling a mixture of starting materials, since there are cases in which an increase in the viscosity of the suspension or partial gelation occurs (compaction of the colloid), care should be taken to prevent the formation of inhomogeneous particles. Accordingly, there are cases in which it is preferable to adjust the pH of the silica sol near a value of 2, in a semi-stable range, for example, using a method such as adding acid or base, while also taking other measures, such as gradually mixing the starting materials with stirring.

Необходимо, чтобы распыляемая жидкость имела определенную степень вязкости и концентрации твердотельного вещества. Если вязкость и концентрация твердотельного вещества чрезмерно низкие, то многие из пористых тел, полученных распылительной сушкой, имеют вид деформированных сфер, а не совершенных сфер. Кроме того, если вязкость и концентрации твердотельного вещества чрезмерно высокие, то, в дополнение к негативному влиянию на дисперсность пористых тел, в зависимости от свойств жидкости, невозможно образование стабильных капель. Поэтому вязкость предпочтительно находится в интервале от 5 до 10000 сП, при условии, что жидкость может быть распылена при этой вязкости, и более высокая вязкость, позволяющая распыление, является более предпочтительной в отношении придания формы, и с учетом баланса между вязкостью и простотой обращения вязкость предпочтительно выбирается из интервала от 10 до 1000 сП. В дополнение к этому, концентрация твердотельного вещества в интервале от 10 до 50 мас.% является предпочтительной с точки зрения формы и диаметра частиц. Кроме того, температура горячего воздуха на входе сушильной колонны устройства для распылительной сушки от 200 до 280°C и температура на выходе сушильной колонны в интервале от 110 до 140°C являются предпочтительными в качестве общепринятых индикаторов условий распылительной сушки.It is necessary that the sprayed liquid has a certain degree of viscosity and concentration of solid substance. If the viscosity and concentration of a solid are excessively low, many of the porous bodies obtained by spray drying have the appearance of deformed spheres, rather than perfect spheres. In addition, if the viscosity and concentration of a solid substance are excessively high, then, in addition to a negative effect on the dispersion of porous bodies, depending on the properties of the liquid, stable drops cannot be formed. Therefore, the viscosity is preferably in the range of 5 to 10,000 cP, provided that the liquid can be sprayed at this viscosity, and a higher viscosity allowing spraying is preferable in terms of shaping, and taking into account the balance between viscosity and ease of handling viscosity preferably selected from the range of 10 to 1000 cP. In addition, a concentration of a solid in the range of 10 to 50 wt.% Is preferred in terms of particle shape and diameter. In addition, the hot air temperature at the inlet of the drying column of the spray drying apparatus from 200 to 280 ° C and the outlet temperature of the drying column in the range from 110 to 140 ° C are preferred as a common indicator of spray drying conditions.

Температура обжига носителя обычно выбирается в интервале от 200 до 800°C. Спекание при температуре выше 800°C вызывает заметное уменьшение удельной поверхности, что делает такую температуру нежелательной. Кроме того, хотя отсутствуют особые ограничения в отношении атмосферы для обжига, обжиг обычно проводят на воздухе или в атмосфере азота. Кроме того, хотя время обжига может быть определено в зависимости от удельной поверхности после обжига, обычно оно составляет от 1 до 48 часов. Вследствие изменения физических свойств носителя, таких как пористость, необходимо выбирать подходящие температуру и условия нагревания в качестве условий обжига. Если температура обжига чрезмерно низкая, то затрудняется поддержание долговечности в виде сложного оксида, в то время как если температура обжига чрезмерно высокая, то это приводит к уменьшению объема пор. Кроме того, условия нагревания предпочтительно могут включать постепенное повышение температуры путем программируемого нагревания и т.п. В случае обжига при таких условиях, когда температура растет быстро, газификация и сгорание неорганических и органических веществ становятся интенсивными, вызывая воздействие на них температур выше заданной температуры или вызывая измельчение, что делает такие условия нежелательными.The firing temperature of the carrier is usually selected in the range from 200 to 800 ° C. Sintering at temperatures above 800 ° C causes a noticeable decrease in the specific surface, which makes this temperature undesirable. In addition, although there are no particular restrictions on the firing atmosphere, firing is usually carried out in air or in a nitrogen atmosphere. In addition, although the firing time can be determined depending on the specific surface after firing, it usually ranges from 1 to 48 hours. Due to changes in the physical properties of the carrier, such as porosity, it is necessary to select suitable temperature and heating conditions as firing conditions. If the calcination temperature is excessively low, it is difficult to maintain the durability in the form of a complex oxide, while if the calcination temperature is excessively high, this leads to a decrease in pore volume. In addition, the heating conditions may preferably include a gradual increase in temperature by programmed heating and the like. In the case of firing under such conditions, when the temperature rises rapidly, gasification and combustion of inorganic and organic substances become intense, causing them to be exposed to temperatures above a given temperature or to cause grinding, which makes such conditions undesirable.

Удельная поверхность носителя, при измерении способом адсорбции азота по БЭТ, предпочтительно составляет 10 м2/г или более, более предпочтительно 20 м2/г или более и еще более предпочтительно 50 м2/г или более, с точки зрения простоты нанесения композитных наночастиц, каталитической активности и устойчивости к отслаиванию. Кроме того, хотя это и не особенно требуется с точки зрения каталитической активности, удельная поверхность носителя предпочтительно составляет 700 м2/г или менее, более предпочтительно 350 м2/г или менее и еще более предпочтительно 300 м2/г или менее, с точки зрения механической прочности и долговечности.The specific surface area of the carrier, when measured by the BET nitrogen adsorption method, is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 20 m 2 / g or more, and even more preferably 50 m 2 / g or more, from the point of view of ease of deposition of composite nanoparticles , catalytic activity and resistance to peeling. In addition, although this is not particularly required in terms of catalytic activity, the specific surface area of the carrier is preferably 700 m 2 / g or less, more preferably 350 m 2 / g or less, and even more preferably 300 m 2 / g or less, s point of view of mechanical strength and durability.

Структура пор носителя является чрезвычайно важным физическим свойством в отношении характеристик нанесения металлических компонентов, за исключением прочности, долговременной стабильности, включая устойчивость к отслаиванию, и характеристик реакции, и диаметр пор является физической величиной, требующейся для проявления этих характеристик. Если диаметр пор меньше 3 нм, то, хотя характеристики отслаивания нанесенного металла являются подходящими, в случае применения катализатора для жидкофазной реакции и т.п. диаметр пор предпочтительно составляет 3 нм или более, с точки зрения поддержания высокой реакционной способности без чрезмерно большого сопротивления диффузии внутри пор, так что стадия диффузии исходных реакционных материалов не является лимитирующей стадией. С другой стороны, диаметр пор предпочтительно составляет 50 нм или менее, с точки зрения устойчивости катализатора к растрескиванию и устойчивости к отслаиванию нанесенного металла. Таким образом, диаметр пор предпочтительно составляет от 3 до 50 нм и более предпочтительно от 3 до 30 нм. Объем пор требуется, чтобы обеспечить наличие пор для нанесения композитных наночастиц. Однако если объем пор становится чрезмерно большим, то прочность имеет тенденцию к быстрому снижению. Следовательно, предпочтительным является объем пор в интервале от 0,1 до 1,0 мл/г, наряду с тем, что с точки зрения прочности более предпочтительна его величина в интервале от 0,1 до 0,5 мл/г. Носитель по данному варианту осуществления предпочтительно удовлетворяет вышеуказанным интервалам для диаметра пор и объема пор.The pore structure of the carrier is an extremely important physical property with respect to the deposition characteristics of metal components, with the exception of strength, long-term stability, including peeling resistance, and reaction characteristics, and the pore diameter is the physical quantity required to exhibit these characteristics. If the pore diameter is less than 3 nm, then, although the peeling characteristics of the supported metal are suitable, in the case of using a catalyst for a liquid-phase reaction and the like. the pore diameter is preferably 3 nm or more, from the point of view of maintaining high reactivity without excessively large diffusion resistance within the pores, so that the diffusion step of the starting reaction materials is not a limiting step. On the other hand, the pore diameter is preferably 50 nm or less, from the point of view of resistance of the catalyst to cracking and resistance to peeling of the deposited metal. Thus, the pore diameter is preferably from 3 to 50 nm, and more preferably from 3 to 30 nm. Pore volume is required to provide pores for applying composite nanoparticles. However, if the pore volume becomes excessively large, then the strength tends to decrease rapidly. Therefore, a pore volume in the range of 0.1 to 1.0 ml / g is preferable, while from a strength point of view, a value in the range of 0.1 to 0.5 ml / g is more preferable. The carrier of this embodiment preferably satisfies the above ranges for pore diameter and pore volume.

Форма носителя выбирается из полой цилиндрической формы или ячеистой формы, являющейся структурой, которая проявляет низкую потерю давления в неподвижном слое, в соответствии с типом реакции, и в условиях суспендирования в жидкой фазе частицы суспензии являются обычно сферическими, и выбирается такая форма носителя, которая позволяет использовать носитель посредством выбора оптимального диаметра пор на основании реакционной способности и метода отделения. Например, в случае выполнения процесса отделения катализатора, с использованием типичного простого способа отделения осаждением, диаметр частиц предпочтительно выбирается от 10 до 200 мкм, более предпочтительно от 20 до 150 мкм и еще более предпочтительно от 30 до 150 мкм, с учетом баланса с характеристиками реакции. В случае использования способа с поперечным фильтром предпочтительны небольшие частицы, имеющие диаметр от 0,1 до 20 мкм или менее, вследствие их высокой реакционной способности. Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления может, таким образом, быть использован при изменении вида и формы носителя в соответствии с целью применения.The shape of the carrier is selected from a hollow cylindrical shape or a cellular shape, which is a structure that exhibits low pressure loss in the fixed layer, in accordance with the type of reaction, and under conditions of suspension in the liquid phase, the suspension particles are usually spherical, and a carrier shape that allows use the carrier by selecting the optimal pore diameter based on reactivity and separation method. For example, in the case of performing a catalyst separation process using a typical simple precipitation separation method, the particle diameter is preferably selected from 10 to 200 μm, more preferably from 20 to 150 μm and even more preferably from 30 to 150 μm, taking into account the balance with the reaction characteristics . In the case of a cross-filter method, small particles having a diameter of 0.1 to 20 μm or less are preferred due to their high reactivity. The catalyst for producing a carboxylic acid ester in accordance with this embodiment can thus be used to change the appearance and shape of the carrier in accordance with the purpose of use.

Хотя отсутствуют особые ограничения в отношении количества окисленного никеля, нанесенного на носитель, обычно оно составляет от 0,1 до 20 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 10 мас.%, более предпочтительно от 0,2 до 5 мас.% и еще более предпочтительно от 0,5 до 2 мас.% в расчете на никель от массы носителя. Количество X, нанесенного на носитель, обычно составляет от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 5 мас.%, более предпочтительно от 0,2 до 2 мас.%, еще более предпочтительно от 0,3 до 1,5 мас.% и особенно предпочтительно от 0,5 до 1,0 мас.% в расчете на металл от массы носителя.Although there are no particular restrictions on the amount of oxidized nickel deposited on the carrier, it is usually from 0.1 to 20 wt.%, Preferably from 0.2 to 10 wt.%, More preferably from 0.2 to 5 wt.% And even more preferably 0.5 to 2 wt.% based on nickel based on the weight of the carrier. The amount of X deposited on the carrier is usually from 0.1 to 10 wt.%, Preferably from 0.2 to 5 wt.%, More preferably from 0.2 to 2 wt.%, Even more preferably from 0.3 to 1.5 wt.% And particularly preferably from 0.5 to 1.0 wt.% Calculated on the metal of the mass of the carrier.

Более того, в данном варианте осуществления имеется предпочтительный интервал для атомного соотношения между никелем и элементной композицией носителя. В случае применения носителя по данному варианту осуществления, содержащего оксид кремния и оксид алюминия, соотношение никеля и оксида алюминия в катализаторе, в расчете на атомное соотношение Ni/Al, предпочтительно составляет от 0,01 до 1,0, более предпочтительно от 0,02 до 0,8 и еще более предпочтительно от 0,04 до 0,6. Кроме того, в случае применения носителя, содержащего оксид кремния, оксид алюминия и по меньшей мере один вид основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов, соотношение никеля и оксида алюминия в катализаторе, в расчете на атомное соотношение Ni/Al, предпочтительно составляет от 0,01 до 1,0, более предпочтительно от 0,02 до 0,8 и еще более предпочтительно от 0,04 до 0,6, наряду с тем, что соотношение никеля и основного металлического компонента, в расчете на атомное соотношение Ni/(щелочной металл + щелочноземельный металл + редкоземельный металл), предпочтительно составляет от 0,01 до 1,2, более предпочтительно от 0,02 до 1,0 и еще более предпочтительно от 0,04 до 0,6.Moreover, in this embodiment, there is a preferred range for the atomic ratio between nickel and the elemental composition of the carrier. In the case of using a carrier of this embodiment containing silica and alumina, the ratio of nickel and alumina in the catalyst, based on the atomic ratio of Ni / Al, is preferably from 0.01 to 1.0, more preferably from 0.02 to 0.8 and even more preferably from 0.04 to 0.6. In addition, in the case of the use of a carrier containing silica, alumina and at least one type of main metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, the ratio of nickel and alumina in the catalyst, based on the atomic ratio of Ni / Al is preferably from 0.01 to 1.0, more preferably from 0.02 to 0.8, and even more preferably from 0.04 to 0.6, while the ratio of nickel to base metal component per per atomic ratio Ni / (alkali metal + alkaline earth metal + rare earth metal), is preferably from 0.01 to 1.2, more preferably from 0.02 to 1.0, and even more preferably from 0.04 to 0.6.

Более того, предпочтительные интервалы также имеются для атомного соотношения между никелем и составляющими носитель элементами алюминия и магния в случае носителя на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния. Соотношение никеля и оксида алюминия в катализаторе, в расчете на атомное соотношение Ni/Al, предпочтительно составляет от 0,01 до 1,0, более предпочтительно от 0,02 до 0,8 и еще более предпочтительно от 0,04 до 0,6. В дополнение к этому, соотношение никеля и магния, в расчете на атомное соотношение Ni/Mg, предпочтительно составляет от 0,01 до 1,2, более предпочтительно от 0,02 до 1,0 и еще более предпочтительно от 0,04 до 0,6.Moreover, preferred ranges are also available for the atomic ratio between nickel and the constituent elements of the carrier aluminum and magnesium in the case of a carrier based on a system of silicon oxide-alumina-magnesium oxide. The ratio of nickel and alumina in the catalyst, based on the atomic ratio of Ni / Al, is preferably from 0.01 to 1.0, more preferably from 0.02 to 0.8, and even more preferably from 0.04 to 0.6 . In addition, the ratio of nickel and magnesium, based on the atomic ratio of Ni / Mg, is preferably from 0.01 to 1.2, more preferably from 0.02 to 1.0, and even more preferably from 0.04 to 0 , 6.

Если атомное соотношение никеля и алюминия, которые являются составляющим элементом носителя, основной металлический элемент или магний находятся в пределах вышеуказанных интервалов, то имеет место тенденция к увеличению эффектов, приводящих к сдерживанию вымывания никеля и структурных изменений в частицах катализатора. Это, как полагают, является результатом образования определенного сложного оксида из никеля, алюминия, основного металлического компонента и магния, когда они находятся в пределах этих интервалов, посредством чего образуется стабильно связанная структура.If the atomic ratio of nickel and aluminum, which are a constituent element of the carrier, the main metal element or magnesium are within the above ranges, then there is a tendency to increase the effects leading to the suppression of leaching of nickel and structural changes in the catalyst particles. This is believed to be the result of the formation of a specific complex oxide of nickel, aluminum, a base metal component and magnesium when they are within these ranges, whereby a stably bonded structure is formed.

Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления может также содержать третий составляющий элемент в качестве активного компонента катализатора, в дополнение к окисленному никелю и X. Примеры элементов, которые могут содержаться, могут включать титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, цинк, галлий, цирконий, ниобий, молибден, родий, кадмий, индий, олово, сурьму, теллур, гафний, тантал, вольфрам, рений, осмий, иридий, ртуть, таллий, свинец, висмут, алюминий, бор, кремний и фосфор. Содержание этих третьих составных элементов составляет от 0,01 до 20 мас.% и предпочтительно от 0,05 до 10 мас.% в расчете на катализатор. Кроме того, в катализаторе может также содержаться по меньшей мере один вид металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов. Содержание этих щелочных металлов, щелочноземельных металлов или редкоземельных металлов выбирается в интервале от 15 мас.% или менее в расчете на катализатор.The catalyst for producing a carboxylic acid ester according to this embodiment may also contain a third constituent element as an active component of the catalyst, in addition to oxidized nickel and X. Examples of elements that may be contained may include titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, rhodium, cadmium, indium, tin, antimony, tellurium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, osmium, iridium, mercury, thallium, lead, bismuth, aluminum, boron, silicon and phosphorus. The content of these third constituent elements is from 0.01 to 20 wt.% And preferably from 0.05 to 10 wt.% Calculated on the catalyst. In addition, the catalyst may also contain at least one type of metal component selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals. The content of these alkali metals, alkaline earth metals or rare earth metals is selected in the range of 15 wt.% Or less based on the catalyst.

Следует заметить, что эти третьи составляющие элементы или щелочные металлы, щелочноземельные металлы и редкоземельные металлы могут содержаться в катализаторе во время получения и реакции катализатора, или же может быть использован способ, в соответствии с которым они заранее содержатся в носителе.It should be noted that these third constituent elements or alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals may be contained in the catalyst during the preparation and reaction of the catalyst, or a method may be used in which they are pre-contained in the carrier.

Форма катализатораCatalyst form

Удельная поверхность катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления, как измерено методом адсорбции азота по БЭТ, предпочтительно находится в интервале от 20 до 350 м2/г, более предпочтительно от 50 до 300 м2/г и еще более предпочтительно от 100 до 250 м2/г, с точки зрения каталитической активности и устойчивости к отслаиванию активных компонентов.The specific surface area of the catalyst in accordance with this embodiment, as measured by BET nitrogen adsorption, is preferably in the range from 20 to 350 m 2 / g, more preferably from 50 to 300 m 2 / g, and even more preferably from 100 to 250 m 2 / g, in terms of catalytic activity and resistance to peeling of active components.

Структура пор катализатора является чрезвычайно важным физическим свойством в отношении характеристик нанесения металлических компонентов, долговременной стабильности, включая устойчивость к отслаиванию, и характеристик реакции, и диаметр пор является физической величиной, требующейся для проявления этих характеристик. Если диаметр пор меньше 3 нм, то, хотя характеристики отслаивания нанесенного металла являются подходящими, в случае применения катализатора для жидкофазной реакции и т.п., диаметр пор предпочтительно составляет 3 нм или более, с точки зрения поддержания высокой реакционной способности без чрезмерно большого сопротивления диффузии внутри пор, так что стадия диффузии исходных реакционных материалов не является лимитирующей стадией. С другой стороны, диаметр пор предпочтительно составляет 50 нм или менее, с точки зрения устойчивости катализатора к растрескиванию и устойчивости к отслаиванию нанесенного металла. Соответственно, диаметр пор предпочтительно составляет от 3 до 50 нм, более предпочтительно от 3 до 30 нм и еще более предпочтительно от 3 до 10 нм. Объем пор предпочтительно находится в интервале от 0,1 до 1,0 мл/г, более предпочтительно от 0,1 до 0,5 мл/г и еще более предпочтительно от 0,1 до 0,3 мл/г, с точки зрения характеристик нанесения и характеристик реакции. Катализатор в соответствии с данным вариантом осуществления предпочтительно удовлетворяет вышеуказанным интервалам для диаметра пор и объема пор.The pore structure of the catalyst is an extremely important physical property with respect to the deposition characteristics of metal components, long-term stability, including peeling resistance, and reaction characteristics, and the pore diameter is the physical quantity required to exhibit these characteristics. If the pore diameter is less than 3 nm, then although the peeling characteristics of the supported metal are suitable, in the case of a catalyst for a liquid phase reaction and the like, the pore diameter is preferably 3 nm or more, from the point of view of maintaining high reactivity without excessively high resistance diffusion within the pores, so that the diffusion step of the starting reaction materials is not a limiting step. On the other hand, the pore diameter is preferably 50 nm or less, from the point of view of resistance of the catalyst to cracking and resistance to peeling of the deposited metal. Accordingly, the pore diameter is preferably from 3 to 50 nm, more preferably from 3 to 30 nm, and even more preferably from 3 to 10 nm. The pore volume is preferably in the range from 0.1 to 1.0 ml / g, more preferably from 0.1 to 0.5 ml / g, and even more preferably from 0.1 to 0.3 ml / g, from the point of view application characteristics and reaction characteristics. The catalyst in accordance with this embodiment preferably satisfies the above ranges for pore diameter and pore volume.

Диаметр пор катализатора может быть выбран подходящим образом в зависимости от типа реакции. Например, при использовании в состоянии суспендирования в жидкой фазе диаметр пор варьируется в соответствии с методом, используемым для отделения катализатора, и в случае отделения самопроизвольным осаждением предпочтительно составляет от 10 до 200 мкм, более предпочтительно от 20 до 150 мкм и еще более предпочтительно от 20 до 100 мкм.The pore diameter of the catalyst may be suitably selected depending on the type of reaction. For example, when used in a suspension state in a liquid phase, the pore diameter varies according to the method used to separate the catalyst, and in the case of separation by spontaneous precipitation, it is preferably from 10 to 200 μm, more preferably from 20 to 150 μm and even more preferably from 20 up to 100 microns.

Способ получения катализатора, используемого для получения сложного эфира карбоновой кислотыA method of producing a catalyst used to produce a carboxylic acid ester

Отсутствуют особые ограничения в отношении способа получения катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления, при условии, что катализатор получают, как описано выше, и можно применять обычно используемые способы получения катализатора на носителе, примеры которых могут включать способы с импрегнированием (такие как адсорбция, заполнение пор, сушка испарением влаги или распыление), способы с осаждением (такие как совместное осаждение, осаждение или перемешивание), ионный обмен и осаждение из паровой фазы. В данном варианте осуществления способы с импрегнированием и с осаждением являются предпочтительными, при этом более предпочтительными являются способы с осаждением.There are no particular limitations with respect to the catalyst preparation method in accordance with this embodiment, provided that the catalyst is prepared as described above and commonly used supported catalyst preparation methods can be used, examples of which may include impregnation methods (such as adsorption, filling pore, drying by evaporation of moisture or spraying), precipitation methods (such as co-precipitation, precipitation or stirring), ion exchange and vapor deposition. In this embodiment, impregnation and precipitation methods are preferred, with precipitation methods being more preferred.

Приведенное ниже описание предоставляет разъяснение типичного способа получения катализатора в соответствии с данным вариантом осуществления с использованием примера осаждения. На первой стадии, например, предшественник катализатора получают осаждением никеля и компонента X на носитель путем нейтрализации кислого водного раствора растворимой металлической соли, содержащего никель и X. На этой стадии компоненты никеля и X (такие как гидроксид) осаждают и закрепляют на носителе посредством реакции нейтрализации между ионами никеля и X в водном растворе. Объединение никеля и компонента X предпочтительно делают более подходящим за счет одновременного осаждения из смешанного водного раствора обоих компонентов.The following description provides an explanation of a typical method for producing a catalyst in accordance with this embodiment using an example of deposition. In a first step, for example, a catalyst precursor is prepared by depositing nickel and component X on a support by neutralizing an acidic aqueous solution of a soluble metal salt containing nickel and X. In this step, the components of nickel and X (such as hydroxide) are deposited and supported on the support by a neutralization reaction between nickel and X ions in an aqueous solution. The combination of nickel and component X is preferably made more suitable by simultaneously precipitating both components from a mixed aqueous solution.

Затем, на второй стадии, катализатор в соответствии с данным вариантом осуществления может быть получен промывкой и сушкой предшественника катализатора, полученного на первой стадии, в соответствии с необходимостью, после чего следует термообработка.Then, in the second stage, the catalyst in accordance with this embodiment can be obtained by washing and drying the catalyst precursor obtained in the first stage, as necessary, followed by heat treatment.

Примеры растворимых металлических солей, содержащих никель, которые используют для получения катализатора, могут включать нитрат никеля, ацетат никеля и хлорид никеля. Кроме того, примеры растворимых металлических солей, содержащих X, могут включать хлорид палладия и ацетат палладия в случае, когда палладий выбран в качестве X, хлорид рутения и нитрат рутения в случае, когда рутений выбран в качестве X, золотохлористоводородную кислоту, тетрахлораурат натрия, дицианоаурат калия, золото диэтиламинтрихлорид и цианид золота в случае, когда золото выбрано в качестве X, и хлорид серебра и нитрат серебра в случае, когда серебро выбрано в качестве X.Examples of soluble nickel-containing metal salts that are used to prepare the catalyst may include nickel nitrate, nickel acetate, and nickel chloride. In addition, examples of soluble metal salts containing X may include palladium chloride and palladium acetate when palladium is selected as X, ruthenium chloride and ruthenium nitrate when ruthenium is selected as X, hydrochloric acid, sodium tetrachloroaurate, dicyanoaurate potassium, gold diethylamine trichloride and gold cyanide in the case when gold is selected as X, and silver chloride and silver nitrate in the case when silver is selected as X.

Примеры оснований, используемых для получения катализатора, могут включать гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат натрия, карбонат калия и аммиак. Кроме того, в носителе могут также содержаться один или несколько видов основных металлических компонентов, выбранных из группы, состоящей из щелочных металлов (таких как Li, Na, K, Rb или Cs), щелочноземельных металлов (таких как Be, Mg, Ca, Sr или Ba) и редкоземельных металлов (таких как La, Ce или Pr).Examples of the bases used to prepare the catalyst may include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate and ammonia. In addition, the carrier may also contain one or more kinds of basic metal components selected from the group consisting of alkali metals (such as Li, Na, K, Rb or Cs), alkaline earth metals (such as Be, Mg, Ca, Sr or Ba) and rare earth metals (such as La, Ce or Pr).

На первой стадии кислый водный раствор растворимой металлической соли, содержащий никель и X, смешивают с носителем и затем нейтрализуют основанием при перемешивании, чтобы осадить преципитат никеля и компонента X на носитель. Во время осаждения никеля и компонента X выбираются подходящие условия, такие как концентрация водного раствора, содержащего никель и X, основание, pH водного раствора и температура.In a first step, an acidic aqueous solution of a soluble metal salt containing nickel and X is mixed with a carrier and then neutralized with a base with stirring to precipitate a precipitate of nickel and component X on the carrier. During the deposition of nickel and component X, suitable conditions are selected, such as the concentration of the aqueous solution containing nickel and X, the base, the pH of the aqueous solution and temperature.

Концентрация каждого компонента в водном растворе, содержащем никель и X, обычно находится в интервале от 0,0001 до 1,0 моль/л, предпочтительно от 0,001 до 0,5 моль/л и более предпочтительно от 0,005 до 0,2 моль/л. Соотношение никеля и X в водном растворе, в расчете на атомное соотношение Ni/X предпочтительно находится в интервале от 0,1 до 10, более предпочтительно от 0,2 до 5,0 и еще более предпочтительно от 0,5 до 3,0.The concentration of each component in an aqueous solution containing nickel and X is usually in the range from 0.0001 to 1.0 mol / L, preferably from 0.001 to 0.5 mol / L, and more preferably from 0.005 to 0.2 mol / L . The ratio of nickel and X in the aqueous solution, based on the atomic ratio of Ni / X, is preferably in the range from 0.1 to 10, more preferably from 0.2 to 5.0, and even more preferably from 0.5 to 3.0.

Кроме того, pH водного раствора регулируют вышеуказанным основанием таким образом, чтобы величина pH, как правило, находилась в интервале от 5 до 10 и предпочтительно в интервале от 6 до 8. Температура водного раствора обычно находится в интервале от 0 до 100°C, предпочтительно от 30 до 90°C и более предпочтительно от 60 до 90°C.In addition, the pH of the aqueous solution is adjusted with the above base so that the pH is typically in the range of 5 to 10, and preferably in the range of 6 to 8. The temperature of the aqueous solution is usually in the range of 0 to 100 ° C, preferably from 30 to 90 ° C and more preferably from 60 to 90 ° C.

Кроме того, отсутствуют особые ограничения в отношении времени осаждения никеля и компонента X, и хотя это время различается в зависимости от таких факторов, как наносимые компоненты, количества наносимых никеля и X и соотношение никеля и X, оно обычно находится в интервале от 1 минуты до 5 часов, предпочтительно от 5 минут до 3 часов и более предпочтительно от 5 минут до 1 часа.In addition, there are no particular restrictions on the deposition time of nickel and component X, and although this time varies depending on factors such as the components applied, the amounts of nickel and X applied and the ratio of nickel to X, it is usually in the range of 1 minute to 5 hours, preferably from 5 minutes to 3 hours, and more preferably from 5 minutes to 1 hour.

Температура во время термообработки предшественника катализатора на второй стадии обычно составляет от 40 до 900°C, предпочтительно от 80 до 800°C, более предпочтительно от 200 до 700°C и еще более предпочтительно от 300 до 600°C. Термообработку проводят на воздухе (или в атмосферном воздухе), в окислительной атмосфере (такой как кислород, озон, оксид азота, диоксид углерода, пероксид водорода, хлорноватистая кислота или неорганический/органический пероксид) или в атмосфере инертного газа (такого как гелий, аргон или азот). Продолжительность термообработки выбирают подходящим образом в соответствии с температурой термообработки и количеством предшественника катализатора.The temperature during the heat treatment of the catalyst precursor in the second stage is usually from 40 to 900 ° C, preferably from 80 to 800 ° C, more preferably from 200 to 700 ° C and even more preferably from 300 to 600 ° C. Heat treatment is carried out in air (or in atmospheric air), in an oxidizing atmosphere (such as oxygen, ozone, nitric oxide, carbon dioxide, hydrogen peroxide, hypochlorous acid or inorganic / organic peroxide) or in an inert gas atmosphere (such as helium, argon or nitrogen). The duration of the heat treatment is suitably selected in accordance with the heat treatment temperature and the amount of catalyst precursor.

Вслед за вышеуказанной второй стадией при необходимости может быть выполнена восстановительная обработка в восстановительной атмосфере (такой как водород, гидразин, формалин или муравьиная кислота). В этом случае восстановление выполняется при выборе способа обработки, в котором окисленный никель не восстанавливается полностью до металлического состояния. Температуру и продолжительность восстановительной обработки выбирают подходящим образом в соответствии с типом восстановителя, типом X и количеством катализатора.Following the aforementioned second stage, if necessary, a reduction treatment in a reducing atmosphere (such as hydrogen, hydrazine, formalin or formic acid) can be carried out. In this case, the reduction is performed by choosing a processing method in which oxidized nickel is not completely reduced to a metallic state. The temperature and duration of the reduction treatment are suitably selected according to the type of reducing agent, type X, and amount of catalyst.

Более того, при необходимости может быть выполнена окислительная обработка на воздухе (или в атмосферном воздухе) или в окислительной атмосфере (такой как кислород, озон, оксид азота, диоксид углерода, пероксид водорода, хлорноватистая кислота или неорганический/органический пероксид), за которой следует термообработка или восстановительная обработка, как описано выше.Moreover, if necessary, an oxidative treatment can be carried out in air (or in atmospheric air) or in an oxidizing atmosphere (such as oxygen, ozone, nitric oxide, carbon dioxide, hydrogen peroxide, hypochlorous acid or inorganic / organic peroxide), followed by heat treatment or reduction treatment as described above.

Третий составной элемент, в дополнение к никелю и X, может быть добавлен в процессе получения катализатора или в условиях реакции. Щелочной металл, щелочноземельный металл или редкоземельный металл также могут быть добавлены в процессе получения катализатора или в реакционную систему. Кроме того, исходные материалы третьего составного элемента, щелочной металл, щелочноземельный металл и редкоземельный металл выбирают из солей органических кислот, солей неорганических кислот, гидроксидов и т.п.The third constituent, in addition to nickel and X, may be added during the preparation of the catalyst or under reaction conditions. An alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal can also be added in the process of obtaining the catalyst or in the reaction system. In addition, the starting materials of the third constituent element, an alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth metal are selected from salts of organic acids, salts of inorganic acids, hydroxides, and the like.

Способ получения сложного эфира карбоновой кислотыMethod for producing carboxylic acid ester

Сложный эфир карбоновой кислоты может быть получен из (a) альдегида и спирта или (b) одного или нескольких видов спиртов в присутствии кислорода с использованием катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления.The carboxylic acid ester can be obtained from (a) an aldehyde and an alcohol, or (b) one or more types of alcohols in the presence of oxygen using a catalyst to produce a carboxylic ester in accordance with this embodiment.

Хотя отсутствуют особые ограничения в отношении количества применяемого катализатора, и оно может варьироваться в широком интервале в соответствии, например, с видами исходных реакционных материалов, состава катализатора и способа его получения, реакционных условий или типа реакции, в случае участвующего в реакции катализатора в состоянии суспензии, катализатор может быть предпочтительно использован таким образом, чтобы концентрация твердотельного вещества в суспензии находилась в интервале от 1 до 50 мас./об.%, предпочтительно от 3 до 30 мас./об.% и более предпочтительно от 10 до 25 мас./об.%.Although there are no particular restrictions on the amount of catalyst used, it can vary over a wide range in accordance, for example, with the types of starting reaction materials, the composition of the catalyst and the method of preparation thereof, the reaction conditions or the type of reaction in the case of a catalyst in suspension in a reaction state , the catalyst can preferably be used so that the concentration of solid substance in the suspension is in the range from 1 to 50 wt./vol.%, preferably from 3 to 30 w / v% and more preferably 10 to 25 w / v%.

Примеры альдегидов, которые могут быть использованы в качестве исходных материалов, могут включать C1-C10 алифатические насыщенные альдегиды, такие как формальдегид, ацетальдегид, пропиональдегид, изобутирилальдегид или глиоксаль; C3-C10 алифатические α・β-ненасыщенные альдегиды, такие как акролеин, метакролеин или кротональдегид; C6-C20 ароматические альдегиды, такие как бензальдегид, толилальдегид, бензилальдегид или фталальдегид; и производные этих альдегидов. Эти альдегиды могут быть использованы по отдельности или в виде смеси любых двух или более их типов.Examples of aldehydes that may be used as starting materials may include C 1 -C 10 aliphatic saturated aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyrylaldehyde or glyoxal; C 3 -C 10 aliphatic α ・ β-unsaturated aldehydes such as acrolein, methacrolein or crotonaldehyde; C 6 -C 20 aromatic aldehydes such as benzaldehyde, tolaldehyde, benzylaldehyde or phthalaldehyde; and derivatives of these aldehydes. These aldehydes can be used individually or as a mixture of any two or more of their types.

Примеры спиртов, которые могут быть использованы, могут включать C1-C10 алифатические насыщенные спирты, такие как метанол, этанол, изопропанол, бутанол, 2-этилгексанол или октанол; C5-C10 алициклические спирты, такие как циклопентанол или циклогексанол; C2-C10 диолы, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль или бутандиол; C3-C10 алифатические ненасыщенные спирты, такие как аллиловый спирт или металлиловый спирт; C6-C20 ароматические спирты, такие как бензиловый спирт; и гидроксиоксетаны, такие как 3-алкил-3-гидроксиметилоксетан. Эти спирты могут быть использованы по отдельности или в виде смеси любых двух или более их видов.Examples of alcohols that can be used may include C 1 -C 10 aliphatic saturated alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-ethylhexanol or octanol; C 5 -C 10 alicyclic alcohols such as cyclopentanol or cyclohexanol; C 2 -C 10 diols such as ethylene glycol, propylene glycol or butanediol; C 3 -C 10 aliphatic unsaturated alcohols, such as allyl alcohol or metal alcohol; C 6 -C 20 aromatic alcohols, such as benzyl alcohol; and hydroxyoxetanes, such as 3-alkyl-3-hydroxymethyloxetane. These alcohols may be used individually or as a mixture of any two or more kinds thereof.

В способе получения в соответствии с данным вариантом осуществления (a) соответствующий сложный эфир карбоновой кислоты может быть получен путем взаимодействия альдегида и спирта, или (b) соответствующий сложный эфир карбоновой кислоты может быть получен путем взаимодействия одного или нескольких видов спиртов.In the production method according to this embodiment, (a) the corresponding carboxylic acid ester can be obtained by reacting an aldehyde and an alcohol, or (b) the corresponding carboxylic acid ester can be obtained by reacting one or more kinds of alcohols.

В случае получения сложного эфира карбоновой кислоты из альдегида и спирта отсутствуют особые ограничения в отношении массового соотношения альдегида и спирта, и хотя получение может быть выполнено в широком интервале массовых соотношений, например, при молярном отношении альдегида к спирту от 10 до 1/1000, получение обычно осуществляют при молярном отношении в интервале от 1/2 до 1/50.In the case of obtaining a carboxylic acid ester from aldehyde and alcohol, there are no particular restrictions on the mass ratio of aldehyde and alcohol, and although the preparation can be performed in a wide range of mass ratios, for example, when the molar ratio of aldehyde to alcohol is from 10 to 1/1000, obtaining usually carried out with a molar ratio in the range from 1/2 to 1/50.

В случае получения сложного эфира карбоновой кислоты из двух видов спиртов также отсутствуют особые ограничения в отношении массовых соотношений видов спиртов, и получение может быть выполнено при молярном отношении одного вида спирта к другому виду спирта от 10 до 1/1000 и предпочтительно от 1/2 до 1/50.In the case of obtaining a carboxylic acid ester from two types of alcohols, there are also no particular restrictions on the mass ratios of the types of alcohols, and the preparation can be performed with a molar ratio of one type of alcohol to another type of alcohol from 10 to 1/1000 and preferably from 1/2 to 1/50.

Получение сложного эфира карбоновой кислоты может быть выполнено либо периодическим, либо непрерывным образом с использованием любого произвольного способа, такого как реакция в паровой фазе, реакция в жидкой фазе или реакция при орошении.The preparation of the carboxylic acid ester can be performed either batchwise or continuously using any arbitrary method, such as a vapor phase reaction, a liquid phase reaction or an irrigation reaction.

Хотя реакция может быть проведена в отсутствие растворителя, она также может быть проведена с использованием растворителя, который является инертным по отношению к реакционным компонентам, такого как гексан, декан, бензол или диоксан.Although the reaction can be carried out in the absence of a solvent, it can also be carried out using a solvent that is inert to the reaction components, such as hexane, decane, benzene or dioxane.

Хотя реакция может быть проведена с использованием типа реакции, известной из уровня техники, такой как реакция в неподвижном слое, реакция в псевдоожиженном слое или реакция в резервуаре с перемешиванием, при осуществлении реакции, например, в жидкой фазе, реакция может быть проведена с использованием любого реакционного резервуара, такого как реактор в виде барботажной колонны, реактор в виде всасывающей трубы или реактор в виде резервуара с перемешиванием.Although the reaction can be carried out using a type of reaction known in the art, such as a reaction in a fixed bed, a reaction in a fluidized bed or a reaction in a stirred tank, when carrying out the reaction, for example, in a liquid phase, the reaction can be carried out using any a reaction tank, such as a bubble column reactor, a suction pipe reactor, or a stirred tank reactor.

Кислород, используемый для получения сложного эфира карбоновой кислоты, может быть в виде молекулярного кислорода, а именно газообразного кислорода самого по себе или смешанного газа, в котором газообразный кислород разбавлен разбавителем, который инертен по отношению к реакции, например, газообразным азотом или диоксидом углерода, и предпочтительно в качестве источника исходного кислорода используется воздух по причине простоты выполнения технологического процесса, экономии и т.п.The oxygen used to produce the carboxylic acid ester may be in the form of molecular oxygen, namely, gaseous oxygen per se or a mixed gas in which gaseous oxygen is diluted with a diluent that is inert to the reaction, for example, nitrogen gas or carbon dioxide, and preferably, air is used as the source of the initial oxygen due to the simplicity of the process, economy, and the like.

Хотя парциальное давление кислорода варьируется в соответствии с типом альдегида, видом спирта и других реакционных материалов, условия реакции или тип реакционного резервуара и т.п., принимая во внимание практическое применение, парциальное давление кислорода на выходе реакционного резервуара находится в интервале, который меньше нижней предельной величины взрывоопасного интервала его концентрации, и предпочтительно регулируется таким образом, что составляет, например, от 20 до 80 кПа. Хотя реакция может быть проведена в широком интервале произвольных величин реакционного давления, от пониженного давления до повышенного давления, реакцию обычно осуществляют при давлении от 0,05 до 2 МПа. С точки зрения безопасности предпочтительно устанавливать общее давление таким образом, чтобы концентрация кислорода в газе, выходящем из реакционного резервуара, не превышала предел взрываемости (концентрация кислорода, например, 8%).Although the partial pressure of oxygen varies according to the type of aldehyde, the type of alcohol and other reaction materials, the reaction conditions or the type of reaction vessel and the like, taking into account the practical application, the partial pressure of oxygen at the outlet of the reaction tank is in an interval that is less than the lower the limit value of the explosive range of its concentration, and is preferably regulated in such a way that, for example, is from 20 to 80 kPa. Although the reaction can be carried out in a wide range of arbitrary values of the reaction pressure, from low pressure to high pressure, the reaction is usually carried out at a pressure of from 0.05 to 2 MPa. From a safety point of view, it is preferable to set the total pressure so that the oxygen concentration in the gas leaving the reaction vessel does not exceed the explosive limit (oxygen concentration, for example, 8%).

В случае, когда проводят реакцию получения сложного эфира карбоновой кислоты в жидкой фазе и т.п., pH реакционной системы предпочтительно поддерживают при величине от 6 до 9 путем добавления в реакционную систему соединения щелочного металла или щелочноземельного металла (такого как оксид, гидроксид, карбонат или карбоксилат). Эти соединения щелочного металла или щелочноземельного металла могут быть использованы по отдельности или же два вида или более могут быть использованы в комбинации.In the case where a reaction is carried out to produce a carboxylic acid ester in a liquid phase and the like, the pH of the reaction system is preferably maintained between 6 and 9 by adding an alkali metal or alkaline earth metal compound (such as an oxide, hydroxide, carbonate) to the reaction system or carboxylate). These alkali metal or alkaline earth metal compounds may be used individually, or two or more kinds may be used in combination.

Хотя получение сложного эфира карбоновой кислоты может быть выполнено при высокой температуре в 200°C и выше в качестве температуры реакции, температура реакции предпочтительно составляет от 30 до 200°C, более предпочтительно от 40 до 150°C и еще более предпочтительно от 60 до 120°C. Отсутствуют особые ограничения в отношении времени реакции, и хотя его нельзя безоговорочно определить, поскольку оно варьируется в соответствии с заданными условиями, обычно оно составляет от 1 до 20 часов.Although the preparation of the carboxylic acid ester can be carried out at a high temperature of 200 ° C and higher as a reaction temperature, the reaction temperature is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 40 to 150 ° C and even more preferably 60 to 120 ° C. There are no special restrictions on the reaction time, and although it cannot be unconditionally determined, since it varies in accordance with the given conditions, it usually ranges from 1 to 20 hours.

ПримерыExamples

Хотя приведенное ниже описание предоставляет более подробное разъяснение данного варианта осуществления посредством примеров, данный вариант осуществления не ограничивается этими примерами. Обычный специалист в данной области может выполнить представленные ниже примеры, а также различные их варианты, и такие варианты также включены в объем формулы изобретения для патента.Although the description below provides a more detailed explanation of this embodiment using examples, this embodiment is not limited to these examples. A person of ordinary skill in the art can perform the examples below, as well as various variants thereof, and such variants are also included in the scope of the claims for the patent.

Кроме того, в примерах и сравнительных примерах определение количеств Ni и X, нанесенных на носитель, и атомного соотношения Ni/(Ni + X), определение содержания составных элементов (Si, Al, основной металл, Mg), нанесенных на носитель, определение соотношений никеля и составных элементов, нанесенных на носитель, анализ кристаллической структуры наночастицы, анализ химического состояния металлических компонентов катализатора, морфологический контроль и элементный анализ наночастиц, измерение спектров катализаторов в УФ и видимой области, анализ химического состояния никеля, измерение физических свойств носителя и катализатора (удельная поверхность, диаметр пор, объем пор), визуальное исследование формы носителя и катализатора и измерение среднего диаметра частицы выполняли в соответствии с методами, описанными ниже.In addition, in the examples and comparative examples, the determination of the amounts of Ni and X deposited on the carrier and the atomic ratio Ni / (Ni + X), the determination of the content of constituent elements (Si, Al, base metal, Mg) deposited on the carrier, the determination of the ratios nickel and constituent elements deposited on a carrier, analysis of the crystal structure of a nanoparticle, analysis of the chemical state of the metal components of the catalyst, morphological control and elemental analysis of nanoparticles, measurement of the spectra of the catalysts in the UV and visible region, analysis of x the physical state of nickel, the measurement of the physical properties of the support and catalyst (specific surface, pore diameter, pore volume), a visual study of the shape of the support and catalyst, and the measurement of the average particle diameter were performed in accordance with the methods described below.

Определение количеств Ni и X, нанесенных на носитель, и атомного соотношения Ni/(Ni + X)Determination of the amounts of Ni and X deposited on a carrier and the atomic ratio of Ni / (Ni + X)

Концентрации никеля и X в катализаторе количественно определяли с использованием атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой IRIS Intrepid II Model XDL (ICP-AES, MS) производства компании Thermo Fisher Scientific K.K.Nickel and X concentrations in the catalyst were quantified using an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer IRIS Intrepid II Model XDL (ICP-AES, MS) manufactured by Thermo Fisher Scientific K.K.

Образцы готовили, отвешивая катализатор в тефлоновый сосуд для разложения, добавляли серную кислоту и фтористый водород, разлагали нагреванием с использованием микроволнового устройства подготовки проб ETHOS TC производства компании Milestone General K.K. и выпаривали досуха нагревателем с последующим добавлением азотной кислоты и хлористоводородной кислоты к осажденному остатку, разлагали нагреванием с использованием микроволнового устройства подготовки проб и использовали для образца чистую жидкость с фиксированным объемом, полученную разложением.Samples were prepared by weighing the catalyst in a Teflon decomposition vessel, sulfuric acid and hydrogen fluoride were added, decomposed by heating using an ETHOS TC microwave sample preparation device manufactured by Milestone General K.K. and evaporated to dryness with a heater, followed by the addition of nitric acid and hydrochloric acid to the precipitated residue, decomposed by heating using a microwave sample preparation device and used a clean liquid with a fixed volume obtained by decomposition for the sample.

Данный метод количественного определения выполняли, используя собственный стандартный метод фирмы ICP-AES, и вычитали величину одновременно тестируемого пустого образца, чтобы определить содержания никеля и X в катализаторе и вычислить их нанесенные количества и атомное соотношение.This quantification method was performed using the ICP-AES proprietary standard method, and the value of the simultaneously tested blank sample was subtracted to determine the nickel and X contents in the catalyst and calculate their deposited amounts and atomic ratio.

Определение содержания составных элементов (Si, Al, основной металл, Mg), нанесенных на носительDetermination of the content of constituent elements (Si, Al, base metal, Mg) deposited on a carrier

Приготавливали образцы, полученные растворением носителя силикатом натрия, и образцы, полученные растворением расплавленной щелочной солью. Содержание основного металла и/или Mg измеряли в образцах, полученных растворением силикатом натрия, в то время как содержание Al и Si измеряли в образцах, полученных растворением расплавленной щелочной солью, используя атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES) JY-38P2 производства компании Seiko Electronics Industry Co., Ltd., с последующим вычислением атомных соотношений полученных величин содержания металла.Samples prepared by dissolving the support with sodium silicate and samples obtained by dissolving molten alkaline salt were prepared. The content of the base metal and / or Mg was measured in samples obtained by dissolution with sodium silicate, while the contents of Al and Si were measured in samples obtained by dissolution with molten alkaline salt using an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) JY- 38P2 manufactured by Seiko Electronics Industry Co., Ltd., followed by calculation of atomic ratios of the obtained metal content values.

Определение соотношений никеля и составных элементов носителяDetermination of the ratio of Nickel and the constituent elements of the media

Атомные соотношения рассчитывали из величин содержания Ni, Al, Mg и основного металла, измеренных, как указано выше.Atomic ratios were calculated from the contents of Ni, Al, Mg and the base metal, measured as described above.

Анализ кристаллической структуры наночастицыAnalysis of the crystal structure of a nanoparticle

Анализ кристаллической структуры наночастицы выполняли с помощью системы порошковой рентгеновской дифракции (XRD) Rint2500 производства Rigaku Corp., используя медную трубку в качестве источника рентгеновского излучения (40 кВ, 200 мА), интервал измерений от 5 до 65 градусов (0,02 град./шаг), скорость измерения 0,2 град./мин и величину ширины щелей (рассеяние, дивергенция, прием) в 1 градус, 1 градус и 0,15 мм.Analysis of the crystal structure of the nanoparticles was performed using a Rint2500 powder X-ray diffraction (XRD) system manufactured by Rigaku Corp., using a copper tube as an X-ray source (40 kV, 200 mA), the measurement interval was from 5 to 65 degrees (0.02 degrees / step), the measurement speed of 0.2 deg./min and the width of the slots (scattering, divergence, reception) at 1 degree, 1 degree and 0.15 mm.

Образцы катализатора равномерно диспергировали на неотражающей пластине для образца и фиксировали неопреновой пленкой.The catalyst samples were uniformly dispersed on a non-reflective sample plate and fixed with a neoprene film.

Анализ химического состояния металлических компонентов катализатораAnalysis of the chemical state of the metal components of the catalyst

Анализ химического состояния металлических компонентов катализатора проводили с помощью системы рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) ESCALAB 250 производства Thermo Electron Corp., используя Al Kα (15 кВ × 10 мА) для источника возбуждения, при анализируемой площади поверхности примерно 1 мм (форма: овал), использовании обзорного сканирования (от 0 до 1, 100 эВ) и узкого сканирования (Ni2p) для областей поглощения.The chemical state of the metal components of the catalyst was analyzed using an XPS X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) system ESCALAB 250 manufactured by Thermo Electron Corp., using Al Kα (15 kV × 10 mA) for an excitation source, with an analyzed surface area of approximately 1 mm (shape: oval) , using overview scanning (from 0 to 1, 100 eV) and narrow scanning (Ni2p) for absorption regions.

Образцы для измерения XPS приготавливали измельчением частиц катализатора с помощью агатовой ступки и пестика и отбором проб полученного порошка.Samples for XPS measurement were prepared by grinding the catalyst particles with an agate mortar and pestle and sampling the resulting powder.

Морфологический контроль и элементный анализ наночастицMorphological control and elemental analysis of nanoparticles

Получали светлопольные изображения TEM, темнопольные изображения STEM и анализы состава STEM-EDS (анализ в точках, картирование, линейное распределение) проводили с использованием просвечивающего электронного микроскопа/сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) модели 3100FEF, производства JEOL (ускоряющее напряжение: 300 кВ, снабжен энергодисперсионным рентгеновским детектором (EDX)).TEM bright field images, STEM dark field images, and STEM-EDS composition analyzes (point analysis, mapping, linear distribution) were obtained using a transmission electron microscope / scanning transmission electron microscope (TEM / STEM) model 3100FEF, manufactured by JEOL (accelerating voltage: 300 kV, equipped with an energy dispersive X-ray detector (EDX)).

Программное обеспечение для анализа данных состояло из Digital Micrograph™ Ver. 1.70.16 (Gatan) для аналитических изображений TEM и STEM (измерение длины, анализ с преобразованием Фурье) и NORAN System SIX Ver. 2.0 (Thermo Fisher Scientific) для анализа данных EDS (обработка картированного изображения, количественные расчеты состава).Data analysis software consisted of Digital Micrograph ™ Ver. 1.70.16 (Gatan) for analytical images TEM and STEM (length measurement, analysis with Fourier transform) and NORAN System SIX Ver. 2.0 (Thermo Fisher Scientific) for the analysis of EDS data (mapping processing, quantitative composition calculations).

Образцы для измерений приготавливали путем измельчения частиц катализатора с помощью ступки и пестика, диспергировали в этаноле и подвергали ультразвуковой очистке в течение примерно 1 минуты, после чего подавали по каплям на микросетку из молибдена (Mo) и подвергали воздействию воздуха с получением образцов для наблюдения TEM/STEM.Samples for measurements were prepared by grinding the catalyst particles with a mortar and pestle, dispersed in ethanol and subjected to ultrasonic cleaning for about 1 minute, after which they were applied dropwise to a molybdenum (Mo) microgrid and exposed to air to obtain samples for observing TEM / STEM.

Измерение спектра катализатора в УФ и видимой областиMeasurement of the spectrum of the catalyst in the UV and visible region

Измерение спектра катализатора в УФ и видимой области выполняли, используя спектрофотометр V-550 для УФ и видимой области производства компании JASCO Corporation (интегрирующая сфера, с держателем порошкового образца), на протяжении интервала измерений от 800 до 200 нм и при скорости сканирования 400 нм/мин.The spectrum of the catalyst in the UV and visible region was measured using a V-550 UV and visible spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation (integrating sphere, with a powder sample holder), during the measurement interval from 800 to 200 nm and at a scanning speed of 400 nm / min

Образцы для измерений приготавливали путем измельчения частиц катализатора с помощью ступки и пестика, размещали в держателе порошкового образца и использовали для измерения в УФ и видимой области.Samples for measurements were prepared by grinding the catalyst particles with a mortar and pestle, placed in the holder of the powder sample and used for measurement in the UV and visible region.

Анализ химического состояния никеляNickel chemical analysis

Ni Kα-спектры измеряли с помощью рентгенолюминесцентного спектрометра высокого разрешения (HRXRF) XFRA-190 производства Techno Corp., и каждый из полученных типов параметров сравнивали с параметрами для стандартных веществ (металлический никель, оксид никеля), чтобы оценить валентность химического состояния никеля и т.п. в катализаторах.Ni Kα spectra were measured using a high resolution X-ray luminescent spectrometer (HRXRF) XFRA-190 manufactured by Techno Corp., and each of the obtained types of parameters was compared with parameters for standard substances (metallic nickel, nickel oxide) to evaluate the valence of the chemical state of nickel and t .P. in catalysts.

Образцы для измерений использовали для измерений без модификации. Измерение Ni Kα-спектров выполняли в режиме частичного спектра. При этом для анализа кристаллической структуры использовали щель Ge (220), имеющую вертикальный угол дивергенции 1°, и напряжение возбуждения и ток устанавливали при 35 кВ и 80 мА, соответственно. Фильтровальную бумагу использовали для абсорбера в стандартных образцах, время счета выбирали для каждого образца из образцов катализатора и измерения выполняли таким образом, чтобы интенсивность пика в Kα-спектре составляла 3000 счетов/с или менее, и время счета составляло 10000 счетов или более. Измерения повторяли пять раз для каждого образца и образец металла измеряли перед каждым повторяющимся измерением и после него. После сглаживания (метод стохастического градиента (S-G), 7 точек, 5 циклов) измеренных спектров рассчитывали положение пика, полную ширину на половине высоты (FWHM) и коэффициент асимметрии (Al), и положение пика рассматривается в виде смещения, или химического сдвига (ΔE), относительно измеренной величины для образца металла перед и после измерением образца.Samples for measurements were used for measurements without modification. The Ni Kα spectra were measured in the partial spectrum mode. In this case, a Ge (220) gap with a vertical divergence angle of 1 ° was used to analyze the crystal structure, and the excitation voltage and current were set at 35 kV and 80 mA, respectively. Filter paper was used for the absorber in standard samples, the counting time was selected for each sample from the catalyst samples, and measurements were performed so that the peak intensity in the Kα spectrum was 3000 counts / s or less, and the counting time was 10,000 counts or more. The measurements were repeated five times for each sample and the metal sample was measured before and after each repeated measurement. After smoothing (stochastic gradient method (SG), 7 points, 5 cycles) of the measured spectra, the position of the peak, the full width at half height (FWHM) and the asymmetry coefficient (Al) were calculated, and the position of the peak is considered as a displacement or chemical shift (ΔE ), relative to the measured value for the metal sample before and after the measurement of the sample.

Физические свойства носителя и катализатора: удельная поверхность, диаметр пор, объем порPhysical properties of the support and catalyst: specific surface, pore diameter, pore volume

Измерения выполняли с помощью прибора Autosoap 3MP производства Yuasa Ionics Inc., используя азот в качестве адсорбируемого газа (метод с адсорбцией азота). Удельную поверхность измеряли методом по БЭТ, диаметр пор и распределение пор по размеру измеряли методом BJH (Barrett-Joyner-Halenda) и объем пор измеряли путем использования адсорбированного количества при максимальном соотношении P/P0.Measurements were performed using an Autosoap 3MP instrument manufactured by Yuasa Ionics Inc., using nitrogen as an adsorbed gas (nitrogen adsorption method). The specific surface area was measured by the BET method, the pore diameter and pore size distribution were measured by the BJH method (Barrett-Joyner-Halenda) and the pore volume was measured by using an adsorbed amount at a maximum P / P ratio of 0 .

Визуальное исследование формы носителя и катализатораVisual study of the form of the carrier and catalyst

Визуальное исследование частиц носителя и катализатора осуществляли с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) X-650 производства Hitachi, Ltd.A visual study of the carrier particles and the catalyst was carried out using a scanning electron microscope (SEM) X-650 manufactured by Hitachi, Ltd.

Измерение среднего диаметра частиц носителя и катализатораMeasurement of the average particle diameter of the carrier and catalyst

Средний диаметр частицы (на основе объема) измеряли с использованием анализатора размера частиц лазерной дифракцией LS230 производства Beckman-Coulter, Inc.The average particle diameter (based on volume) was measured using a LS230 particle diffraction analyzer manufactured by Beckman-Coulter, Inc.

Ссылочный пример 1Reference Example 1

Используя 0,5 г коммерчески доступного оксида никеля (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) в качестве катализатора, 1,0 г метакролеина и 10 мл метанола загружали в реакционный резервуар в виде автоклава высокого давления (общий объем: 120 мл), изготовленный из SUS316 и снабженный магнитной мешалкой. После того как автоклав закрыли и атмосферу во внутреннем пространстве системы заменили газообразным азотом, газовую смесь на основе азота, содержащую 7 об.% кислорода, вводили в парофазный узел и общее давление внутри системы увеличивали до 3,0 МПа. Затем реакционный резервуар помещали в масляную баню и проводили реакцию в течение 2 часов при температуре реакции 80°C при перемешивании. После охлаждения спускали остаточное давление и открывали автоклав, после чего отфильтровывали катализатор и анализировали фильтрат методом газовой хроматографии. В результате количество образованного метилметакрилата составляло 1,0 мкмоль.Using 0.5 g of commercially available nickel oxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a catalyst, 1.0 g of methacrolein and 10 ml of methanol were charged to the reaction tank as a high pressure autoclave (total volume: 120 ml) made from SUS316 and equipped with a magnetic stirrer. After the autoclave was closed and the atmosphere in the internal space of the system was replaced with nitrogen gas, a nitrogen-based gas mixture containing 7 vol.% Oxygen was introduced into the vapor-phase unit and the total pressure inside the system was increased to 3.0 MPa. Then the reaction tank was placed in an oil bath and the reaction was carried out for 2 hours at a reaction temperature of 80 ° C with stirring. After cooling, the residual pressure was released and the autoclave was opened, after which the catalyst was filtered off and the filtrate was analyzed by gas chromatography. As a result, the amount of methyl methacrylate formed was 1.0 μmol.

Ссылочный пример 2Reference Example 2

Реакцию проводили таким же образом, как и в ссылочном примере 1, за исключением использования для катализатора гидрата пероксида никеля (Aldrich Corp.) вместо оксида никеля. В результате количество образованного метилметакрилата составляло 5,3 мкмоль.The reaction was carried out in the same manner as in Reference Example 1, except for the use of nickel peroxide hydrate (Aldrich Corp.) for the catalyst instead of nickel oxide. As a result, the amount of methyl methacrylate formed was 5.3 μmol.

Ссылочный пример 3Reference Example 3

Реакцию проводили таким же образом, как и в ссылочном примере 1, за исключением использования для катализатора металлического никеля (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) вместо оксида никеля. В результате была подтверждена невозможность образования метилметакрилата.The reaction was carried out in the same manner as in Reference Example 1, except for using metallic nickel (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of nickel oxide for the catalyst. As a result, the impossibility of the formation of methyl methacrylate was confirmed.

Пример 1Example 1

(1) Получение катализатора (1) Preparation of catalyst

30 г коммерчески доступного γ-оксида алюминия (Neobead, Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd.) добавляли в стеклянный контейнер, содержащий 100 мл дистиллированной воды, после чего добавляли по каплям в заданных количествах водный раствор нитрата никеля и водный раствор хлорида палладия, перемешивая при 60°C, добавляли 0,5 н. водный раствор гидроксида натрия, чтобы довести pH водных растворов до 8, продолжали перемешивание в течение 1 часа, давали спокойно отстояться, удаляли супернатант, промывали дистиллированной водой до тех пор, пока ионы Cl больше не обнаруживались, сушили в течение 16 часов при 105°C и обжигали на воздухе в течение 5 часов при 600°C. Затем полученный катализатор подвергали восстановительной обработке в течение 1 часа при комнатной температуре в атмосфере водорода, получая катализатор с нанесенными 1,5 мас.% никеля и 0,5 мас.% палладия (NiOPd/γ-оксид алюминия). Атомное соотношение Ni/(Ni + Pd) в полученном катализаторе составляло 0,84. На основании результатов рентгеновской дифракции (XRD) дифракционные картины, присущие никелю, не наблюдались, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, хотя он не мог быть определен как четко выраженный пик, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам палладия. Хотя величина этого пика была близка к пределу обнаружения порошковой рентгеновской дифракции (2 нм), расчеты среднего размера кристаллитов с использованием формулы Шеррера давали величину примерно 3 нм. В отношении химического состояния Ni была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).30 g of commercially available γ-alumina (Neobead, Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd.) was added to a glass container containing 100 ml of distilled water, after which an aqueous solution of nickel nitrate and an aqueous solution of palladium chloride were added dropwise, stirring at 60 ° C, was added 0.5 N. aqueous sodium hydroxide solution to bring the pH of the aqueous solutions to 8, continued stirring for 1 hour, allowed to stand still, removed the supernatant, washed with distilled water until no more Cl ions were detected, dried for 16 hours at 105 ° C and burned in air for 5 hours at 600 ° C. Then, the resulting catalyst was subjected to reduction treatment for 1 hour at room temperature in a hydrogen atmosphere, obtaining a catalyst with deposited 1.5 wt.% Nickel and 0.5 wt.% Palladium (NiOPd / γ-alumina). The atomic ratio of Ni / (Ni + Pd) in the resulting catalyst was 0.84. Based on the results of X-ray diffraction (XRD), diffraction patterns inherent in nickel were not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, although it could not be defined as a pronounced peak, there was a broad peak corresponding to palladium crystals. Although the magnitude of this peak was close to the detection limit of powder X-ray diffraction (2 nm), calculations of the average crystallite size using the Scherrer formula gave a value of about 3 nm. With respect to the chemical state of Ni, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением диаметра частиц от 3 до 4 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,8 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц методом вспомогательной энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и было подтверждено наличие никеля и палладия во всех частицах. Атомное отношение никеля к палладию в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,24.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 3 to 4 nm (number average particle diameter: 3.8 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles by the method of auxiliary energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) and the presence of nickel and palladium in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to palladium in these composite particles (average value) was 1.24.

(2) Синтез сложного эфира карбоновой кислоты (2) Synthesis of Carboxylic Acid Ester

0,2 г катализатора, полученного в (1) выше, 1,0 г метакролеина и 10 мл метанола загружали в реакционный резервуар в виде автоклава высокого давления (общий объем: 120 мл), изготовленный из SUS316 и снабженный магнитной мешалкой. После того как автоклав закрыли и атмосферу во внутреннем пространстве системы заменили азотом, газовую смесь на основе азота, содержащую 7 об.% кислорода, вводили в парофазный узел и увеличивали давление внутри системы до 3,0 МПа.0.2 g of the catalyst obtained in (1) above, 1.0 g of methacrolein and 10 ml of methanol were loaded into the reaction tank as a high pressure autoclave (total volume: 120 ml) made of SUS316 and equipped with a magnetic stirrer. After the autoclave was closed and the atmosphere in the internal space of the system was replaced with nitrogen, a nitrogen-based gas mixture containing 7 vol.% Oxygen was introduced into the vapor-phase unit and the pressure inside the system was increased to 3.0 MPa.

Затем реакционный резервуар помещали в масляную баню и проводили реакцию в течение 1 часа при температуре реакции 80°C и при перемешивании. После охлаждения спускали остаточное давление и открывали автоклав, после чего отфильтровывали катализатор и анализировали фильтрат методом газовой хроматографии. В результате степень конверсии метакролеина составляла 18,2% и селективность образования метилметакрилата составляла 74,5%.Then the reaction tank was placed in an oil bath and the reaction was carried out for 1 hour at a reaction temperature of 80 ° C and with stirring. After cooling, the residual pressure was released and the autoclave was opened, after which the catalyst was filtered off and the filtrate was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of methacrolein was 18.2% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 74.5%.

Пример 2Example 2

Катализатор получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением использования водного раствора нитрата серебра вместо водного раствора хлорида палладия. Нанесенные количества никеля и серебра полученного катализатора составляли 1,6 мас.% и 1,3 мас.%, соответственно (NiOAg/γ-оксид алюминия). Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Ag) составляло 0,69. На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам серебра. Расчеты среднего размера его кристаллитов в соответствии с формулой Шеррера давали величину примерно 4 нм. С другой стороны, дифракционная картина, присущая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. В отношении химического состояния Ni была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).The catalyst was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except for using an aqueous solution of silver nitrate instead of an aqueous solution of palladium chloride. The applied amounts of nickel and silver of the resulting catalyst were 1.6 wt.% And 1.3 wt.%, Respectively (NiOAg / γ-alumina). In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Ag) was 0.69. Based on the results of X-ray powder diffraction (XRD), a broad peak was present corresponding to silver crystals. Calculations of the average size of its crystallites in accordance with the Scherrer formula gave a value of about 4 nm. On the other hand, the diffraction pattern inherent in nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. With respect to the chemical state of Ni, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

Визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 4 до 5 нм (среднечисленный диаметр частиц: 4,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц методом вспомогательной энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и было подтверждено наличие никеля и серебра во всех частицах. Атомное отношение никеля к серебру в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,81.A visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle size distribution of 4 to 5 nm (number average particle diameter: 4.2 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles by the method of auxiliary energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) and the presence of nickel and silver in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to silver in these composite particles (average value) was 0.81.

Кроме того, в результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами серебра, не наблюдались вблизи 405 нм, в то время как наблюдалась широкая область поглощения, свойственная NiO2, на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм.In addition, as a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), the absorption peaks of surface plasmons due to silver nanoparticles were not observed near 405 nm, while a wide absorption region was observed. characteristic of NiO 2 over a wavelength range of 200 to 800 nm.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 6,2% и селективность образования метилметакрилата составляла 55,1%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein was 6.2% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 55.1%.

Пример 3Example 3

Катализатор получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением использования водного раствора золотохлористоводородной кислоты вместо водного раствора хлорида палладия. Нанесенные количества никеля и золота полученного катализатора составляли 1,4 мас.% и 0,4 мас.%, соответственно (NiOAu/γ-оксид алюминия). Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,92. На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) дифракционная картина, присущая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, хотя он не мог быть определен как четко выраженный пик, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Хотя величина этого пика была близка к пределу обнаружения порошковой рентгеновской дифракции (2 нм), расчеты среднего размера кристаллитов с использованием формулы Шеррера давали величину примерно 3 нм. В отношении химического состояния Ni была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).The catalyst was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except for using an aqueous solution of hydrochloric acid instead of an aqueous solution of palladium chloride. The applied amounts of nickel and gold of the resulting catalyst were 1.4 wt.% And 0.4 wt.%, Respectively (NiOAu / γ-alumina). In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.92. Based on the results of powder X-ray diffraction (XRD), a diffraction pattern inherent in nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, although it could not be defined as a pronounced peak, there was a wide peak corresponding to gold crystals. Although the magnitude of this peak was close to the detection limit of powder X-ray diffraction (2 nm), calculations of the average crystallite size using the Scherrer formula yielded a value of about 3 nm. With respect to the chemical state of Ni, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

Визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц методом вспомогательной энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и было подтверждено наличие никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,14.A visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle size distribution of 2 to 3 nm (number average particle diameter: 3.2 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles by the method of auxiliary energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and the presence of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.14.

В результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались вблизи 530 нм, в то время как наблюдалась широкая область поглощения, свойственная NiO2, на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм.As a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed near 530 nm, while a wide absorption region characteristic of NiO 2 was observed , over the wavelength range from 200 to 800 nm.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 22,4%, и селективность образования метилметакрилата составляла 92,4%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 22.4%, and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 92.4%.

Ссылочный пример 4Reference Example 4

Катализатор с нанесенным никелем в количестве 1,5 мас.% (NiO/γ-оксид алюминия) получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением того, что не добавляли водный раствор хлорида палладия и не выполняли восстановление водородом.A 1.5 wt% nickel supported catalyst (NiO / γ-alumina) was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except that an aqueous palladium chloride solution was not added and hydrogen reduction was not performed. .

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 3,1%, и селективность образования метилметакрилата составляла 35,2%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 3.1%, and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 35.2%.

Сравнительный пример 1Comparative Example 1

Катализатор с нанесенным палладием в количестве 0,5 мас.% (Pd/γ-оксид алюминия) получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением того, что не добавляли нитрат никеля. В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам палладия. Расчеты среднего размера этих кристаллитов в соответствии с формулой Шеррера давали величину примерно 3 нм.A 0.5 wt% palladium supported catalyst (Pd / γ-alumina) was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except that nickel nitrate was not added. In accordance with the results of X-ray powder diffraction (XRD), a broad peak was present corresponding to palladium crystals. Calculations of the average size of these crystallites in accordance with the Scherrer formula gave a value of about 3 nm.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 10,3% и селективность образования метилметакрилата составляла 52,4%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 10.3% and the selectivity of methyl methacrylate formation was 52.4%.

Сравнительный пример 2Reference Example 2

Катализатор с нанесенным серебром в количестве 1,5 мас.% (Ag/γ-оксид алюминия) получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением того, что использовали водный раствор нитрата серебра вместо водного раствора хлорида палладия и не добавляли нитрат никеля. В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам серебра. Расчеты среднего размера этих кристаллитов в соответствии с формулой Шеррера давали величину примерно 5 нм. В результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами серебра, наблюдались вблизи 405 нм.A 1.5 wt% silver supported catalyst (Ag / γ-alumina) was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except that an aqueous solution of silver nitrate was used in place of an aqueous solution of palladium chloride and no nickel nitrate was added. In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to silver crystals. Calculations of the average size of these crystallites in accordance with the Scherrer formula gave a value of about 5 nm. As a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to silver nanoparticles were observed near 405 nm.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 2,1% и селективность образования метилметакрилата составляла 25,3%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein was 2.1% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 25.3%.

Сравнительный пример 3Reference Example 3

Катализатор с нанесенными 1,5 мас.% никеля и 1,4 мас.% серебра (NiAg/γ-оксид алюминия) получали таким же образом, как и в (1) примера 1, за исключением того, что использовали водный раствор нитрата серебра вместо водного раствора хлорида палладия и изменяли атмосферу термообработки с воздуха на водород.A catalyst coated with 1.5 wt.% Nickel and 1.4 wt.% Silver (NiAg / γ-alumina) was obtained in the same manner as in (1) of Example 1, except that an aqueous solution of silver nitrate was used instead of an aqueous solution of palladium chloride, the atmosphere of the heat treatment was changed from air to hydrogen.

На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) было подтверждено, что никель восстанавливается до металлического состояния, и было подтверждено, что образован сплав никеля и серебра.Based on the results of powder X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), it was confirmed that nickel was reduced to a metallic state, and it was confirmed that an alloy of nickel and silver was formed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (2) примера 1, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 1,5% и селективность образования метилметакрилата (MMA) составляла 5,1%.The reaction was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 using this catalyst. As a result, the methacrolein conversion was 1.5% and the methyl methacrylate (MMA) selectivity was 5.1%.

В таблице 1 представлены физические свойства и результаты реакции для катализаторов, используемых для получения сложного эфира карбоновой кислоты примеров 1-3, ссылочного примера 4 и сравнительных примеров 1-3.Table 1 presents the physical properties and reaction results for the catalysts used to produce the carboxylic acid ester of Examples 1-3, Reference Example 4, and Comparative Examples 1-3.

Таблица 1Table 1 No. Нанесенные композитные наночастицыSupported Composite Nanoparticles Количества нанесенных Ni и X (мас.%)The amount of deposited Ni and X (wt.%) Атомное соотношение Ni/(Ni + X) (мол.%)The atomic ratio of Ni / (Ni + X) (mol.%) Результаты реакцииReaction results NiNi XX Степень конверсии (%)The degree of conversion (%) Селективность образования MMA (%)The selectivity of the formation of MMA (%) Пример 1Example 1 NiOPd/Al2O3 NiOPd / Al 2 O 3 1,51,5 0,50.5 0,840.84 18,218.2 74,574.5 Пример 2Example 2 NiOAg/Al2O3 NiOAg / Al 2 O 3 1,61,6 1,31.3 0,690.69 6,26.2 55,155.1 Пример 3Example 3 NiOAu/Al2O3 NiOAu / Al 2 O 3 1,41.4 0,40.4 0,920.92 22,422.4 92,492.4 Ссылочный пример 4Reference Example 4 NiO/Al2O3 NiO / Al 2 O 3 1,51,5 00 -- 3,13,1 35,235,2 Сравнительный пример 1Comparative Example 1 Pd/Al2O3 Pd / Al 2 O 3 00 0,50.5 -- 10,310.3 52,452,4 Сравнительный пример 2Reference Example 2 Ag/Al2O3 Ag / Al 2 O 3 00 1,51,5 -- 2,12.1 25,325.3 Сравнительный пример 3Reference Example 3 NiAg/Al2O3 NiAg / Al 2 O 3 1,51,5 1,41.4 -- 1,51,5 5,15.1

Пример 4Example 4

Соединение магния наносили на коммерчески доступный оксид кремния (CARiACT Q-15, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) пропиткой в горячей водяной ванне с использованием водного раствора, содержащего ацетат магния. Затем полученный импрегнированный продукт сушили в течение 12 часов при 120°C, после чего обжигали на воздухе в течение 6 часов при 600°C. В результате получали носитель на основе системы оксид кремния-оксид магния (SiO2-MgO), который содержал 5 мас.% оксида магния в расчете на Mg.The magnesium compound was applied onto a commercially available silica (CARiACT Q-15, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) by impregnation in a hot water bath using an aqueous solution containing magnesium acetate. Then, the obtained impregnated product was dried for 12 hours at 120 ° C, after which it was calcined in air for 6 hours at 600 ° C. As a result, a support was obtained based on the silica-magnesium oxide (SiO 2 —MgO) system, which contained 5 wt.% Magnesium oxide based on Mg.

Затем 100 мл водного раствора, содержащего заданные количества водного раствора нитрата никеля и водного раствора золотохлористоводородной кислоты, нагревали при 80°C. 30 г носителя на основе системы оксид кремния-оксид магния, полученного выше, добавляли к этому раствору, после чего выдерживали эту смесь при перемешивании в течение одного часа, осаждая, тем самым, компоненты никеля и золота на носитель. Затем этой смеси давали спокойно отстояться и удаляли супернатант, после чего промывали дистиллированной водой до тех пор, пока ионы Cl больше не обнаруживались. После этого смесь фильтровали, сушили в течение 16 часов при 105°C и обжигали в течение 3 часов на воздухе при 500°C, получая катализатор с нанесенными 1,0 мас.% никеля и 0,8 мас.% золота (NiOAu/SiO2-MgO). Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,81.Then, 100 ml of an aqueous solution containing predetermined amounts of an aqueous solution of nickel nitrate and an aqueous solution of hydrochloric acid was heated at 80 ° C. 30 g of the support based on the silica-magnesium oxide system obtained above was added to this solution, after which the mixture was kept under stirring for one hour, thereby precipitating nickel and gold components on the support. Then this mixture was allowed to calmly settle and the supernatant was removed, after which it was washed with distilled water until the Cl ions were no longer detected. After that, the mixture was filtered, dried for 16 hours at 105 ° C and calcined for 3 hours in air at 500 ° C, obtaining a catalyst coated with 1.0 wt.% Nickel and 0.8 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2- MgO). The atomic ratio of Ni / (Ni + Au) in the resulting catalyst was 0.81.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) для катализатора, описанного выше, наблюдался широкий дифракционный пик, характерный для золота, и расчеты среднего размера кристаллитов на основании распределения ширины линии дифракционного пика от плоскости Au (111) давали величину 3 нм. С другой стороны, поскольку отсутствовали дифракционные картины, обусловленные никелем, то предполагалось, что никель присутствует в аморфной фазе. В отношении химического состояния никеля была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).In accordance with the results of powder X-ray diffraction (XRD) for the catalyst described above, a wide diffraction peak characteristic of gold was observed, and calculations of the average crystallite size based on the distribution of the line width of the diffraction peak from the Au (111) plane gave a value of 3 nm. On the other hand, since there were no diffraction patterns due to nickel, it was assumed that nickel is present in the amorphous phase. With respect to the chemical state of nickel, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

Микроструктуру вышеуказанного катализатора наблюдали с использованием просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM). Как показано на фиг.1, сферические частицы с диаметром частицы от 2 до 3 нм равномерно нанесены на поверхность носителя. Среднечисленный диаметр частицы наночастиц составлял 3,0 нм (число наночастиц, использованных для расчета: 100). Наночастицы наблюдали с дополнительным увеличением изображений (фиг.2), чтобы получить данные о структуре решетки. В соответствии с результатами анализа с преобразованием Фурье, плоскости решетки, соответствующие периоду решетки для Au (200) (d = 2,039 Å), пересекаются под углом 90°, соответственно указывая на то, что это является изображением решетки Au (200). Таким образом, наночастицы содержат кристаллическое золото. Структуры решетки, соответствующие периоду решетки Au (200) и Au (111), также наблюдались в других частицах.The microstructure of the above catalyst was observed using a transmission electron microscope (TEM / STEM). As shown in figure 1, spherical particles with a particle diameter of from 2 to 3 nm are uniformly deposited on the surface of the carrier. The number average particle diameter of the nanoparticles was 3.0 nm (number of nanoparticles used for calculation: 100). Nanoparticles were observed with an additional magnification of the images (Fig. 2) to obtain data on the lattice structure. According to the results of analysis with the Fourier transform, the lattice planes corresponding to the lattice period for Au (200) (d = 2.039 Å) intersect at an angle of 90 °, respectively, indicating that this is an image of an Au (200) lattice. Thus, the nanoparticles contain crystalline gold. Lattice structures corresponding to the lattice periods of Au (200) and Au (111) were also observed in other particles.

Далее, анализ состава в точках с помощью STEM-EDS для каждой наночастицы показал, что никель и золото обнаруживались в каждой частице. Средняя величина соотношения атомов никеля и золота в наночастицах (число наночастиц, использованных для расчета: 50) составляла 0,82. Лишь следовые количества никеля были обнаружены при анализе точек вне наночастиц. Более того, при анализе нанообластей наблюдавшихся частиц (фиг.3) атомное соотношение Ni/Au в центре частиц (точка измерения 1) составляло 0,73, в то время как его величина на краю частицы (точка измерения 2) составляла 2,95. Лишь следовые количества никеля были определены на других участках частиц (точка измерения 3). В результате выполнения подобных измерений 20 раз никель в большем количестве был обнаружен по краям всех частиц. Наблюдавшееся распределение никеля и золота почти полностью соответствовало данным, полученным на основании результатов элементного картирования EDS. Кроме того, в соответствии с линейными профилями состава (фиг.4), никель был распределен таким образом, что его профиль распределения окружал профиль распределения золота во всех направлениях сканирования (1, 2). Таким образом, поскольку никель распределен поверх золота, и никель определяется в больших количествах по краям частиц, то наночастицы, содержащиеся в вышеуказанном катализаторе, рассматриваются как имеющие такую форму, в которой поверхности наночастиц золота покрыты никелем.Further, analysis of the composition at points using STEM-EDS for each nanoparticle showed that nickel and gold were detected in each particle. The average ratio of nickel and gold atoms in the nanoparticles (the number of nanoparticles used in the calculation: 50) was 0.82. Only trace amounts of nickel were detected by analyzing points outside the nanoparticles. Moreover, when analyzing the nano-regions of the particles observed (Fig. 3), the atomic ratio of Ni / Au in the center of the particles (measurement point 1) was 0.73, while its value at the edge of the particle (measurement point 2) was 2.95. Only trace amounts of nickel were determined in other parts of the particles (measurement point 3). As a result of such measurements, 20 times more nickel was detected at the edges of all particles. The observed distribution of nickel and gold was almost completely consistent with the data obtained on the basis of the results of elemental mapping of EDS. In addition, in accordance with the linear profiles of the composition (Fig. 4), nickel was distributed in such a way that its distribution profile surrounded the distribution profile of gold in all scanning directions (1, 2). Thus, since nickel is distributed over gold and nickel is detected in large quantities at the edges of the particles, the nanoparticles contained in the above catalyst are considered to have a shape in which the surfaces of the gold nanoparticles are coated with nickel.

На фиг.5 показаны спектры поглощения частиц катализатора NiOAu/SiO2-MgO, полученные с использованием спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis). Образец Au/SiO2-MgO имеет наночастицы золота, нанесенные на такой же носитель (катализатор, полученный в сравнительном примере 4, описанном далее), и поглощение поверхностных плазмонов, обусловленное наночастицами золота, проявляется вблизи 530 нм. Образец NiO/SiO2-MgO (катализатор, полученный в ссылочном примере 5, описанном далее) и образец NiO2/SiO2-MgO (синтезированный окислительной обработкой образца, полученного в ссылочном примере 5, с использованием хлорноватистой кислоты) имеют тонкие частицы NiO и NiO2, нанесенные на такой же носитель, и широкая область поглощения на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм, наблюдаемая для NiO2/SiO2-MgO, не наблюдалась для NiO/SiO2-MgO. Этот результат означает, что широкая область поглощения на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм проявляется в случае высокоокисленного оксида никеля (NiO2). В противоположность этому, поглощение поверхностных плазмонов золота вблизи 530 нм не проявляется в случае NiOAu/SiO2-MgO, и широкая область поглощения, характерная для NiO2, наблюдается на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм.Figure 5 shows the absorption spectra of the particles of the catalyst NiOAu / SiO 2 -MgO obtained using spectroscopy in the UV and visible spectral region (UV-Vis). The Au / SiO 2 -MgO sample has gold nanoparticles supported on the same support (the catalyst obtained in comparative example 4 described below), and the absorption of surface plasmons due to gold nanoparticles appears near 530 nm. A NiO / SiO 2 -MgO sample (the catalyst obtained in Reference Example 5 described later) and a NiO 2 / SiO 2- MgO sample (synthesized by oxidative treatment of the sample obtained in Reference Example 5 using hypochlorous acid) have fine NiO particles and NiO 2 deposited on the same carrier and a wide absorption region over the wavelength range from 200 to 800 nm, observed for NiO 2 / SiO 2 -MgO, were not observed for NiO / SiO 2 -MgO. This result means that a wide absorption region over the wavelength range from 200 to 800 nm appears in the case of highly oxidized nickel oxide (NiO 2 ). In contrast, the absorption of surface gold plasmons near 530 nm does not occur in the case of NiOAu / SiO 2 -MgO, and a wide absorption region characteristic of NiO 2 is observed over the wavelength range from 200 to 800 nm.

На основании этих результатов полагают, что катализаторы NiOAu/SiO2-MgO имеют форму, в которой атомы золота не присутствуют на их поверхности, а, вероятнее всего, поверхности наночастиц золота покрыты высокоокисленным оксидом никеля.Based on these results, it is believed that NiOAu / SiO 2 — MgO catalysts have a form in which gold atoms are not present on their surface, and most likely the surfaces of the gold nanoparticles are coated with highly oxidized nickel oxide.

0,3 г катализатора, полученного выше, 1,0 г метакролеина и 10 мл метанола загружали в реакционный резервуар в виде автоклава высокого давления (общий объем: 120 мл), изготовленный из SUS316 и снабженный магнитной мешалкой, и после того как автоклав закрыли и атмосферу во внутреннем пространстве системы заменили газообразным азотом, газовую смесь на основе азота, содержащую 7 об.% кислорода, вводили в парофазный узел и давление внутри системы увеличивали до 5,0 МПа.0.3 g of the catalyst obtained above, 1.0 g of methacrolein and 10 ml of methanol were charged into the reaction tank as a high pressure autoclave (total volume: 120 ml) made from SUS316 and equipped with a magnetic stirrer, and after the autoclave was closed and the atmosphere in the internal space of the system was replaced with nitrogen gas, a nitrogen-based gas mixture containing 7 vol.% oxygen was introduced into the vapor-phase unit, and the pressure inside the system was increased to 5.0 MPa.

Затем реакционный резервуар помещали в масляную баню и реакцию проводили в течение 2 часов при температуре реакции 60°C и при перемешивании. После охлаждения спускали остаточное давление и открывали автоклав, после чего отфильтровывали катализатор и анализировали фильтрат методом газовой хроматографии.Then the reaction tank was placed in an oil bath and the reaction was carried out for 2 hours at a reaction temperature of 60 ° C and with stirring. After cooling, the residual pressure was released and the autoclave was opened, after which the catalyst was filtered off and the filtrate was analyzed by gas chromatography.

В результате степень конверсии метакролеина составляла 61,3% и селективность образования метилметакрилата составляла 95,7%.As a result, the methacrolein conversion ratio was 61.3% and the methyl methacrylate formation selectivity was 95.7%.

Ссылочный пример 5Reference Example 5

Катализатор с нанесенным никелем в количестве 1,0 мас.% (Ni/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением того, что не добавляли водный раствор золотохлористоводородной кислоты.A nickel supported catalyst in an amount of 1.0 wt.% (Ni / SiO 2 —MgO) was obtained in the same manner as in Example 4, except that an aqueous solution of hydrochloric acid was not added.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 3,2% и селективность образования метилметакрилата составляла 30,1%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein was 3.2% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 30.1%.

Сравнительный пример 4Reference Example 4

Катализатор с нанесенным золотом в количестве 0,9 мас.% (Au/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением того, что не добавляли нитрат никеля. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по данным порошковой рентгеновской дифракции (XRD), составлял 3 нм.A gold supported catalyst in an amount of 0.9 wt.% (Au / SiO 2 —MgO) was obtained in the same manner as in Example 4, except that nickel nitrate was not added. The average crystallite size, calculated according to powder X-ray diffraction (XRD), was 3 nm.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 9,7% и селективность образования метилметакрилата составляла 75,0%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 9.7% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 75.0%.

Сравнительный пример 5Reference Example 5

Катализатор с нанесенными 1,0 мас.% никеля и 0,8 мас.% золота (NiAu/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением того, что изменяли атмосферу термообработки с воздуха на водород. В соответствии с результатами рентгеновской дифракции (XRD) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) для этого катализатора никель был восстановлен до металлического состояния и было подтверждено, что образован сплав никеля и золота.A catalyst coated with 1.0 wt.% Nickel and 0.8 wt.% Gold (NiAu / SiO 2 —MgO) was prepared in the same manner as in Example 4, except that the heat treatment atmosphere was changed from air to hydrogen. In accordance with the results of X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for this catalyst, nickel was reduced to a metallic state and it was confirmed that an alloy of nickel and gold was formed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 11,3% и селективность образования метилметакрилата составляла 62,4%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 11.3% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 62.4%.

Сравнительный пример 6Reference Example 6

Катализатор с нанесенными 1,1 мас.% железа и 0,9 мас.% золота (Fe2O3Au/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением использования нитрата железа вместо нитрата никеля. Атомное соотношение Fe/(Fe + Au) в полученном катализаторе составляло 0,81.A catalyst supported with 1.1 wt.% Iron and 0.9 wt.% Gold (Fe 2 O 3 Au / SiO 2 —MgO) was obtained in the same manner as in Example 4, except for using iron nitrate instead of nickel nitrate. The atomic ratio Fe / (Fe + Au) in the resulting catalyst was 0.81.

В соответствии с результатами спектрометрии в УФ и видимой области (UV-Vis) для этого катализатора наблюдалось поглощение поверхностных плазмонов, обусловленное наночастицами золота (примерно при 530 нм).In accordance with the results of spectrometry in the UV and visible region (UV-Vis) for this catalyst, absorption of surface plasmons due to gold nanoparticles (at about 530 nm) was observed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 10,4% и селективность образования метилметакрилата составляла 55,2%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein was 10.4% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 55.2%.

Сравнительный пример 7Reference Example 7

Катализатор с нанесенными 1,2 мас.% кобальта и 0,8 мас.% золота (Co3O4Au/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением использования нитрата кобальта вместо нитрата никеля. Атомное соотношение Co/(Co + Au) в полученном катализаторе составляло 0,83.A catalyst coated with 1.2 wt.% Cobalt and 0.8 wt.% Gold (Co 3 O 4 Au / SiO 2 — MgO) was prepared in the same manner as in Example 4, except for using cobalt nitrate instead of nickel nitrate. The atomic Co / (Co + Au) ratio in the resulting catalyst was 0.83.

В соответствии с результатами спектрометрии в УФ и видимой области (UV-Vis) для этого катализатора наблюдалось поглощение поверхностных плазмонов, обусловленное наночастицами золота (примерно при 530 нм).In accordance with the results of spectrometry in the UV and visible region (UV-Vis) for this catalyst, absorption of surface plasmons due to gold nanoparticles (at about 530 nm) was observed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 2,6% и селективность образования метилметакрилата составляла 45,8%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein was 2.6% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 45.8%.

Сравнительный пример 8Reference Example 8

Катализатор с нанесенными 1,0 мас.% меди и 0,8 мас.% золота (CuOAu/SiO2-MgO) получали таким же образом, как и в примере 4, за исключением использования нитрата меди вместо нитрата никеля. Атомное соотношение Cu/(Cu + Au) в полученном катализаторе составляло 0,79.A catalyst coated with 1.0 wt.% Copper and 0.8 wt.% Gold (CuOAu / SiO 2 — MgO) was obtained in the same manner as in Example 4, except for using copper nitrate instead of nickel nitrate. The atomic ratio of Cu / (Cu + Au) in the resulting catalyst was 0.79.

В соответствии с результатами спектрометрии в УФ и видимой области (UV-Vis) для этого катализатора наблюдалось поглощение поверхностных плазмонов, обусловленное наночастицами золота (примерно при 530 нм).In accordance with the results of spectrometry in the UV and visible region (UV-Vis) for this catalyst, absorption of surface plasmons due to gold nanoparticles (at about 530 nm) was observed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в примере 4, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина составляла 9,2% и селективность образования метилметакрилата составляла 58,1%.The reaction was carried out in the same manner as in example 4 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein was 9.2% and the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 58.1%.

В таблице 2 представлены физические свойства и результаты реакции для катализаторов, используемых для получения сложного эфира карбоновой кислоты примера 4, ссылочного примера 5 и сравнительных примеров 4-8.Table 2 presents the physical properties and reaction results for the catalysts used to produce the carboxylic acid ester of Example 4, Reference Example 5, and Comparative Examples 4-8.

Таблица 2table 2 No. Нанесенные композитные наночастицыSupported Composite Nanoparticles Количества нанесенных Ni и Au (мас.%)The amount of deposited Ni and Au (wt.%) Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) (мол. %)The atomic ratio of Ni / (Ni + Au) (mol.%) Результаты реакцииReaction results NiNi AuAu Степень конверсии (%)The degree of conversion (%) Селективность образования MMA (%)The selectivity of the formation of MMA (%) Пример 4Example 4 NiOAu/SiO2-MgONiOAu / SiO 2 -MgO 1,01,0 0,80.8 0,810.81 61,361.3 95,795.7 Ссылочный пример 5Reference Example 5 NiO/SiO2-MgONiO / SiO 2 -MgO 1,01,0 00 1,001.00 3,23.2 30,130.1 Сравнительный пример 4Reference Example 4 Au/SiO2-MgOAu / SiO 2 -MgO 00 0,90.9 -- 9,79.7 75,075.0 Сравнительный пример 5Reference Example 5 NiAu/SiO2-MgONiAu / SiO 2 -MgO 1,01,0 0,80.8 0,810.81 11,311.3 62,462,4 Сравнительный пример 6Reference Example 6 Fe2O3Au/SiO2-MgOFe 2 O 3 Au / SiO 2 -MgO 1,11) 1.1 1) 0,90.9 0,814) 0.81 4) 10,410,4 55,255.2 Сравнительный пример 7Reference Example 7 Co3O4Au/SiO2-MgOCo 3 O 4 Au / SiO 2 -MgO 1,22) 1.2 2) 0,80.8 0,835) 0.83 5) 2,62.6 45,845.8 Сравнительный пример 8Reference Example 8 CuOAu/SiO2-MgOCuOAu / SiO 2 -MgO 1,03) 1,0 3) 0,80.8 0,796) 0.79 6) 9,29.2 58,158.1 1) нанесенное количество Fe, 2) нанесенное количество Co, 3) нанесенное количество Cu,
4) атомное соотношение Fe/(Fe + Au), 5) атомное соотношение Co/(Co + Au), 6) атомное соотношение Cu/(Cu + Au)
1) the applied amount of Fe, 2) the applied amount of Co, 3) the applied amount of Cu,
4) atomic ratio Fe / (Fe + Au), 5) atomic ratio Co / (Co + Au), 6) atomic ratio Cu / (Cu + Au)

Примеры 5-10, ссылочный пример 6, сравнительный пример 9Examples 5-10, reference example 6, comparative example 9

2 кг золя оксида кремния (Snowtex N-30 производства Nissan Chemical Industries, Ltd. (содержание SiO2: 30 мас.%)) добавляли к 128 г золя диоксида титана (STS-018 производства Ishihara Techno Co., Ltd. (содержание TiO2: 30 мас.%)) и смешивали, после чего выдерживали суспензию в течение 24 часов при 15°C и сушили распылением в устройстве для распылительной сушки с установленной температурой газа на выходе 130°C, получая твердотельный материал.2 kg of silica sol (Snowtex N-30 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (SiO 2 content: 30 wt.%)) Was added to 128 g titanium dioxide sol (STS-018 manufactured by Ishihara Techno Co., Ltd. (TiO content 2 : 30 wt.%)) And mixed, after which the suspension was kept for 24 hours at 15 ° C and spray dried in a spray drying device with a set gas outlet temperature of 130 ° C to obtain a solid-state material.

Затем получали носитель на основе системы оксид кремния-диоксид титана обжигом в течение 2 часов на воздухе при 300°C, а затем в течение 3 часов при 600°C. Отношение оксид кремния/диоксид титана в расчете на оксиды составляло 93,6/6,0. Удельная поверхность при ее определении методом адсорбции азота составляла 236 м2/г, и объем пор составлял 0,26 мл/г. Средний диаметр частицы носителя составлял 60 мкм в соответствии с результатами, полученными анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения. Кроме того, форма носителя была определена как близкая к сферической на основании визуальных исследований с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM).Then a support was prepared based on a silica-titanium dioxide system by firing for 2 hours in air at 300 ° C, and then for 3 hours at 600 ° C. The ratio of silica / titanium dioxide based on oxides was 93.6 / 6.0. The specific surface when determined by nitrogen adsorption was 236 m 2 / g, and the pore volume was 0.26 ml / g. The average particle diameter of the carrier was 60 μm in accordance with the results obtained by the laser diffraction particle size analyzer. In addition, the shape of the carrier was determined to be nearly spherical based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

Затем 30 г носителя на основе системы оксид кремния-диоксид титана, полученного, как указано выше, добавляли в стеклянный контейнер, содержащий 100 мл дистиллированной воды, после чего, перемешивая при 90°C, добавляли по каплям в заданных количествах водный раствор нитрата никеля и водный раствор золотохлористоводородной кислоты, доводили pH водного раствора до 7 добавлением 0,5 н. водного раствора гидроксида натрия и продолжали перемешивание в течение 1 часа. После этого водному раствору давали спокойно отстояться и удаляли супернатант, затем промывали осадок дистиллированной водой до тех пор, пока ионы Cl больше не обнаруживались, сушили в течение 16 часов при 105°C и обжигали в течение 3 часов при 400°C на воздухе, получая катализатор, в котором атомное соотношение Ni/(Ni + Au) изменялось в интервале от 0 до 1,0 (при том, что общее количество никеля и золота оставалось постоянным), и затем проводили реакцию таким же образом, как и в примере 4. В таблице 3 представлены физические свойства полученных катализаторов, наряду с активностью образования метилметакрилата (MMA) в расчете на единичные молярные количества никеля и золота (моль MMA/ч/моль Ni+Au).Then, 30 g of a carrier based on a silica-titanium dioxide system prepared as described above was added to a glass container containing 100 ml of distilled water, after which, while stirring at 90 ° C, an aqueous solution of nickel nitrate was added dropwise in predetermined amounts and aqueous solution of hydrochloric acid; the pH of the aqueous solution was adjusted to 7 by the addition of 0.5 n. aqueous sodium hydroxide solution and stirring was continued for 1 hour. After this, the aqueous solution was allowed to calmly settle and the supernatant was removed, then the precipitate was washed with distilled water until the Cl ions were no longer detected, dried for 16 hours at 105 ° C and calcined for 3 hours at 400 ° C in air, a catalyst in which the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was varied in the range from 0 to 1.0 (while the total amount of nickel and gold remained constant), and then the reaction was carried out in the same manner as in example 4. Table 3 presents the physical properties of the obtained catalyst s, along with the activity of formation of methyl methacrylate (MMA) per unit molar amount of nickel and gold (mol MMA / h / mol Ni + Au).

Таблица 3Table 3 No. Нанесенные композитные наночастицыSupported Composite Nanoparticles Количества нанесенных Ni и Au (мас.%)The amount of deposited Ni and Au (wt.%) Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) (мол. %)The atomic ratio of Ni / (Ni + Au) (mol.%) Активность образования MMA (моль MMA/ч/моль Ni+Au)The activity of the formation of MMA (mol MMA / h / mol Ni + Au) NiNi AuAu Пример 5Example 5 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 1,21,2 0,40.4 0,910.91 25,225,2 Пример 6Example 6 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 1,11,1 0,70.7 0,830.83 41,341.3 Пример 7Example 7 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 0,90.9 1,31.3 0,700.70 63,563.5 Пример 8Example 8 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 0,80.8 1,71.7 0,610.61 52,152.1 Пример 9Example 9 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 0,70.7 2,12.1 0,530.53 43,743.7 Пример 10Example 10 NiOAu/SiO2-TiO2 NiOAu / SiO 2 -TiO 2 0,30.3 3,53,5 0,220.22 14,014.0 Ссылочный пример 6Reference Example 6 NiO/SiO2-TiO2 NiO / SiO 2 -TiO 2 1,31.3 00 1,001.00 0,40.4 Сравнительный пример 9Reference Example 9 Au/SiO2-TiO2 Au / SiO 2 -TiO 2 00 4,34.3 00 8,38.3

Пример 11Example 11

Реакцию образования метилакрилата проводили с использованием такой же методики и таких же реакционных условий, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), и участия в реакции акролеина вместо метакролеина.The reaction for the formation of methyl acrylate was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in Example 4, except for the use of the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 — MgO) and the participation of acrolein instead of methacrolein in the reaction.

В результате степень конверсии акролеина составляла 71,3% и селективность образования метилакрилата составляла 96,8%.As a result, the conversion rate of acrolein was 71.3% and the selectivity for the formation of methyl acrylate was 96.8%.

Пример 12Example 12

Реакцию образования этилакрилата проводили с использованием такой же методики и таких же реакционных условий, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), участия в реакции акролеина вместо метакролеина и участия в реакции этанола вместо метанола.The reaction of formation of ethyl acrylate was carried out using the same methodology and the same reaction conditions as in Example 4, except for the use of the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 -MgO), participation of acrolein instead of methacrolein in the reaction, and participation of ethanol in the reaction instead of methanol.

В результате степень конверсии акролеина составляла 81,5% и селективность образования этилакрилата составляла 96,2%.As a result, the conversion rate of acrolein was 81.5% and the selectivity for the formation of ethyl acrylate was 96.2%.

Пример 13Example 13

Реакцию образования этилбензоата проводили, используя такую же методику и такие же реакционные условия, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), участия в реакции бензальдегида вместо метакролеина и участия в реакции этанола вместо метанола.The ethylbenzoate formation reaction was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in Example 4, except for the use of the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 -MgO), participation of benzaldehyde instead of methacrolein and participation of ethanol in the reaction instead of methanol.

В результате степень конверсии бензальдегида составляла 88,2% и селективность образования этилбензоата составляла 98,2%.As a result, the conversion of benzaldehyde was 88.2% and the selectivity of ethylbenzoate formation was 98.2%.

Пример 14Example 14

Реакцию образования метилметакрилата проводили, используя такую же методику и такие же реакционные условия, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), и участия в реакции металлилового спирта вместо метакролеина.The reaction for the formation of methyl methacrylate was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in Example 4, except for the use of the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 — MgO) and the participation of metal alcohol in the reaction instead of methacrolein.

В результате степень конверсии металлилового спирта составляла 59,2% и селективность образования метилакрилата составляла 94,1%.As a result, the degree of metal alcohol conversion was 59.2% and the selectivity for the formation of methyl acrylate was 94.1%.

Пример 15Example 15

Реакцию образования этилацетата проводили, используя такую же методику и такие же реакционные условия, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), участия в реакции этанола вместо метакролеина и метанола и проведения реакции при температуре 80°C.The reaction for the formation of ethyl acetate was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in Example 4, except for using the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 — MgO), participating in the reaction of ethanol instead of methacrolein and methanol and carrying out the reaction at a temperature of 80 ° C.

В результате степень конверсии этанола составляла 30,4% и селективность образования этилацетата составляла 91,2%.As a result, the degree of ethanol conversion was 30.4% and the ethyl acetate selectivity was 91.2%.

Пример 16Example 16

Реакцию образования метилгликолята проводили с использованием такой же методики и таких же реакционных условий, как и в примере 4, за исключением использования катализатора, полученного в примере 4 (NiOAu/SiO2-MgO), и участия в реакции этиленгликоля вместо метакролеина.The methylglycolate formation reaction was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in Example 4, except for the use of the catalyst obtained in Example 4 (NiOAu / SiO 2 -MgO) and the participation of ethylene glycol in place of methacrolein.

В результате степень конверсии этиленгликоля составляла 42,4% и селективность образования метилгликолята составляла 90,5%.As a result, the conversion of ethylene glycol was 42.4% and the selectivity for the formation of methyl glycolate was 90.5%.

Пример 17Example 17

(1) Приготовление носителя (1) Media Preparation

Водный раствор, в котором 4,16 кг нонагидрата нитрата алюминия и 540 г 60%-ной азотной кислоты растворяли в 5,0 л чистой воды, постепенно подавали при перемешивании в 20,0 кг раствора золя оксида кремния с коллоидными частицами диаметром от 10 до 20 нм, поддерживаемого при 15°C (Snowtex N-30 производства Nissan Chemical Industries, Ltd. (содержание SiO2: 30 мас.%)), получая смешанную суспензию золя оксида кремния и нитрата алюминия. После этого смешанную суспензию подвергали старению выдерживанием при 50°C в течение 24 часов. После охлаждения до комнатной температуры смешанную суспензию сушили распылением в устройстве для распылительной сушки с установленной температурой газа на выходе 130°C, получая твердотельный материал.An aqueous solution in which 4.16 kg of aluminum nitrate nonahydrate and 540 g of 60% nitric acid was dissolved in 5.0 l of pure water was gradually added while stirring in 20.0 kg of a solution of silica sol with colloidal particles with a diameter of 10 to 20 nm, maintained at 15 ° C (Snowtex N-30 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (SiO 2 content: 30 wt.%)), Obtaining a mixed suspension of silica sol and aluminum nitrate. Thereafter, the mixed suspension was aged by aging at 50 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, the mixed suspension was spray dried in a spray drying apparatus with a set gas outlet temperature of 130 ° C to obtain a solid material.

Затем полученный твердотельный материал помещали слоем толщиной примерно 1 см в контейнер из нержавеющей стали с открытым верхом, после чего нагревали в электрической печи от комнатной температуры до 300°C на протяжении 2 часов и затем выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. После дополнительного нагревания до 600°C на протяжении 2 часов с последующим выдерживанием при этой температуре в течение 3 часов твердотельный материал постепенно охлаждали, получая носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия. Количество алюминия в полученном носителе составляло 10 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия. Удельная поверхность, определенная методом адсорбции азота, составляла 145 м2/г, объем пор составлял 0,27 мл/г, и средний диаметр пор составлял 8 нм. Средний диаметр частицы носителя, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 62 мкм. Кроме того, было найдено, что форма носителя близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).Then, the obtained solid-state material was placed in a layer about 1 cm thick in an open-top stainless steel container, after which it was heated in an electric furnace from room temperature to 300 ° C for 2 hours and then kept at this temperature for 3 hours. After additional heating to 600 ° C for 2 hours, followed by keeping it at this temperature for 3 hours, the solid-state material was gradually cooled, obtaining a carrier based on a silica-alumina system. The amount of aluminum in the resulting support was 10 mol%, based on the total molar amount of silicon and aluminum. The specific surface determined by nitrogen adsorption was 145 m 2 / g, the pore volume was 0.27 ml / g, and the average pore diameter was 8 nm. The average particle diameter of the carrier, in accordance with the measurement results by the particle size analyzer by laser diffraction, was 62 μm. In addition, it was found that the shape of the carrier is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

(2) Получение катализатора (2) Preparation of catalyst

1,0 л раствора, содержащего 22,30 г гексагидрата нитрата никеля и 20 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л, нагревали до 80°C. 300 г носителя на основе системы оксид кремния-оксид алюминия, полученного выше, помещали в этот водный раствор, после чего доводили pH водного раствора до 7 добавлением 0,5 н. водного раствора гидроксида натрия, поддерживая при 80°C и при перемешивании, и продолжали перемешивание в течение 1 часа, осаждая компоненты никеля и золота на носитель.1.0 l of a solution containing 22.30 g of nickel nitrate hexahydrate and 20 ml of an aqueous solution of hydrochloric acid with a concentration of 1.3 mol / l was heated to 80 ° C. 300 g of the support based on the silica-alumina system obtained above were placed in this aqueous solution, after which the pH of the aqueous solution was adjusted to 7 by adding 0.5 N. an aqueous solution of sodium hydroxide, maintaining at 80 ° C and with stirring, and stirring was continued for 1 hour, precipitating the components of Nickel and gold on the media.

Затем, после выдерживания в спокойном состоянии, удаляли супернатант и промывали осадок несколько раз дистиллированной водой, жидкость фильтровали. После сушки фильтрата в течение 16 часов при 105°C продукт обжигали в течение 5 часов при 450°C на воздухе, получая катализатор с нанесенными 1,43 мас.% никеля и 1,45 мас.% золота (NiOAu/SiO2-Al2O3). Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,768, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,144. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 150 м2/г, объем пор составлял 0,28 мл/г, и средний диаметр пор составлял 8 нм. Средний диаметр частицы катализатора, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 61 мкм. Кроме того, было найдено, что форма катализатора близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).Then, after keeping in a calm state, the supernatant was removed and the precipitate was washed several times with distilled water, the liquid was filtered. After drying the filtrate for 16 hours at 105 ° C, the product was calcined for 5 hours at 450 ° C in air to obtain a catalyst coated with 1.43 wt.% Nickel and 1.45 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 ). The atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the obtained catalyst was 0.768, and the atomic ratio Ni / Al was 0.144. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 150 m 2 / g, the pore volume was 0.28 ml / g, and the average pore diameter was 8 nm. The average particle diameter of the catalyst, in accordance with the measurement results of the particle size analyzer by laser diffraction, was 61 μm. In addition, it was found that the shape of the catalyst is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, и было подтверждено, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, хотя он не мог быть определен как четко выраженный пик, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Хотя величина этого пика была близка к пределу обнаружения порошковой рентгеновской дифракции (2 нм), расчеты среднего размера кристаллитов с использованием формулы Шеррера давали величину примерно 3 нм.Based on the results of powder X-ray diffraction (XRD), a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, and it was confirmed that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, although it could not be defined as a pronounced peak, there was a wide peak corresponding to gold crystals. Although the magnitude of this peak was close to the detection limit of powder X-ray diffraction (2 nm), calculations of the average crystallite size using the Scherrer formula gave a value of about 3 nm.

В отношении химического состояния Ni была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Более того, химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,458, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,331. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.With respect to the chemical state of Ni, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the high resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state different from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα- spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.458 and the chemical shift (ΔE) was 0.331. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Визуальное исследование увеличенных изображений наночастиц показало, что наночастицы имели структуру решетки, соответствующую периоду решетки Au (111). Анализ состава в точках посредством STEM-EDS для каждой наночастицы подтвердил, что никель и золото содержались в каждой частице. Средняя величина соотношения атомов никеля и золота в композитных наночастицах (число наночастиц, использованных для расчета: 50) составляла 0,83. Более того, при анализе нанообластей наблюдавшихся частиц никель был распределен поверх золота во всех частицах, и никель в большем количестве был обнаружен по краям всех частиц.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.2 nm). A visual study of enlarged images of nanoparticles showed that the nanoparticles had a lattice structure corresponding to the lattice period of Au (111). Point composition analysis by STEM-EDS for each nanoparticle confirmed that nickel and gold were contained in each particle. The average ratio of nickel and gold atoms in composite nanoparticles (the number of nanoparticles used in the calculation: 50) was 0.83. Moreover, in the analysis of the nano-regions of the observed particles, nickel was distributed over gold in all particles, and more nickel was found at the edges of all particles.

Далее, при исследовании изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались вблизи 530 нм, в то время как наблюдалась широкая область поглощения, характерная для NiO2, на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм.Further, when studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), the absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed near 530 nm, while a wide absorption region was observed, characteristic for NiO 2 , over a wavelength range of 200 to 800 nm.

На основании этих результатов установлено, что наночастицы, содержащиеся в катализаторе в соответствии с данным вариантом осуществления, имеют форму, в которой поверхность наночастиц золота покрыта никелем, и имеют поверхностное электронное состояние, отличающееся от состояния для наночастиц золота, содержащих единственный металлический компонент.Based on these results, it was found that the nanoparticles contained in the catalyst according to this embodiment have a shape in which the surface of the gold nanoparticles is coated with nickel and have a surface electronic state different from that for gold nanoparticles containing a single metal component.

(3) Синтез сложного эфира карбоновой кислоты (3) Synthesis of carboxylic acid ester

200 г катализатора (NiOAu/SiO2-Al2O3), полученного выше, загружали в реакционный резервуар с перемешиванием, изготовленный из нержавеющей стали, имеющий жидкофазный узел на 1,2 литра и снабженный сепаратором катализатора. Окислительную реакцию образования сложного эфира карбоновой кислоты затем проводили с использованием альдегида и спирта, или одного, или нескольких видов спиртов, перемешивая содержимое реакционного резервуара при скорости конца мешалки 4 м/с. Раствор 36,7 мас.% метакролеина в метаноле непрерывно подавали в реакционный резервуар при расходе 0,6 л/ч, наряду с непрерывной подачей раствора 1-4 мас.% NaOH в метаноле при расходе 0,06 л/ч, при этом вдували воздух таким образом, чтобы температура реакции составляла 80°C и концентрация кислорода на выходе при давлении реакции 0,5 МПа составляла 4,0 об.% (что эквивалентно парциальному давлению кислорода 0,02 МПа), а концентрацию NaOH, подаваемого в реакционный резервуар, регулировали таким образом, чтобы величина pH реакционной системы составляла 7. Реакционный продукт непрерывно извлекали из выпускного отверстия реакционного резервуара переливом, и реакционную способность исследовали, проводя анализ методом газовой хроматографии.200 g of the catalyst (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 ) obtained above was loaded into a stirred stainless steel reaction tank having a 1.2 liter liquid phase assembly and equipped with a catalyst separator. The oxidation reaction of the formation of a carboxylic acid ester was then carried out using an aldehyde and an alcohol, or one or more types of alcohols, stirring the contents of the reaction tank at a stirrer end speed of 4 m / s. A solution of 36.7 wt.% Methacrolein in methanol was continuously fed into the reaction tank at a flow rate of 0.6 l / h, along with a continuous supply of a solution of 1-4 wt.% NaOH in methanol at a flow rate of 0.06 l / h, while being blown air so that the reaction temperature is 80 ° C and the outlet oxygen concentration at the reaction pressure of 0.5 MPa is 4.0 vol.% (which is equivalent to the partial oxygen pressure of 0.02 MPa), and the concentration of NaOH supplied to the reaction tank , adjusted so that the pH of the reaction system was 7. The reaction first product is continuously recovered from the outlet of the reaction tank overflow and reactivity was investigated by analyzing by gas chromatography.

Через 200 часов после начала реакции степень конверсии метакролеина составляла 61,5%, селективность образования метилметакрилата составляла 94,6%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 7,60 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность через 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 61,7%, селективность образования метилметакрилата 94,7% и активность образования метилметакрилата 7,628 моль/ч/кг катализатора.200 hours after the start of the reaction, the methacrolein conversion was 61.5%, the methyl methacrylate formation selectivity was 94.6%, and the methyl methacrylate formation activity per unit mass of the catalyst was 7.60 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 61.7%, a methyl methacrylate formation selectivity of 94.7% and a methyl methacrylate formation activity of 7.628 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях, таким образом, подтверждая, что подавлялось отслаивание и вымывание Ni и Au, которые являются активными компонентами катализатора, а также вымывание Si, который является компонентом носителя. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали сканирующим электронным микроскопом (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,28 мл/г, и средний диаметр пор составлял 8 нм.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases, thus confirming that peeling and leaching of Ni and Au, which are active components of the catalyst, as well as leaching of Si, which is a component of the support, were suppressed. When the catalyst was recovered after undergoing a reaction for 500 hours and examined by a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.28 ml / g, and the average pore diameter was 8 nm.

Далее, визуальное исследование катализатора после реакции с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,0 нм). Анализ состава в точках с помощью STEM-EDS для каждой наночастицы подтвердил, что никель и золото содержались в каждой наночастице. Средняя величина соотношения атомов никеля и золота в композитных наночастицах (число наночастиц, использованных для расчета: 50) составляла 0,85. В дополнение к этому, при анализе нанообластей наблюдавшихся частиц никель был распределен поверх золота во всех частицах, и никель в большем количестве был обнаружен по краям всех частиц. Кроме того, при исследовании изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались вблизи 530 нм.Further, a visual study of the catalyst after the reaction using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm (number average particle diameter: 3.0 nm) were deposited on the support. Point analysis of the composition using STEM-EDS for each nanoparticle confirmed that nickel and gold were contained in each nanoparticle. The average ratio of nickel and gold atoms in composite nanoparticles (the number of nanoparticles used in the calculation: 50) was 0.85. In addition, in the analysis of the nano-regions of the observed particles, nickel was distributed over gold in all particles, and more nickel was found at the edges of all particles. In addition, when studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed near 530 nm.

На основании этих результатов было подтверждено, что физические свойства катализатора и структура наночастиц по данному варианту осуществления не изменялись после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.Based on these results, it was confirmed that the physical properties of the catalyst and the structure of the nanoparticles of this embodiment did not change after the reaction compared to the initial state.

Пример 18Example 18

Носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия, имеющий удельную поверхность 110 м2/г, получали в соответствии с такой же методикой, как и в (1) примера 17, за исключением того, что нитрат алюминия добавляли таким образом, чтобы количество алюминия составляло 15 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия, и устанавливали температуру обжига 700°C.A silica-alumina-based carrier having a specific surface area of 110 m 2 / g was prepared according to the same procedure as in (1) of Example 17, except that aluminum nitrate was added so that the amount of aluminum amounted to 15 mol.% calculated on the total molar amount of silicon and aluminum, and set the firing temperature of 700 ° C.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением использования указанного выше носителя и использования 4,46 г гексагидрата нитрата никеля.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 17, except for using the above support and using 4.46 g of nickel nitrate hexahydrate.

Количества нанесенных никеля и золота в полученном катализаторе составляли 0,25 мас.% и 1,43 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,370, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,017.The amount of supported nickel and gold in the resulting catalyst was 0.25 wt.% And 1.43 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.370, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.017.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер его кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционные картины, обусловленные никелем, не наблюдались, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average size of its crystallites, calculated according to the Scherrer formula, was approximately 3 nm. On the other hand, diffraction patterns due to nickel were not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,452, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,341. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.452 and the chemical shift (ΔE) was 0.341. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX) и было подтверждено наличие никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,81.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.2 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX) and the presence of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.81.

Кроме того, при исследовании изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, when studying changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 58,4%, селективность образования метилметакрилата составляла 94,7%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 7,220 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 58,6%, селективность образования метилметакрилата 94,9% и активность образования метилметакрилата 7,260 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 58.4%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 94.7%, and the activity for the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 7.220 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 58.6%, a methyl methacrylate formation selectivity of 94.9% and a methyl methacrylate formation activity of 7.260 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали сканирующим электронным микроскопом (SEM), то не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,4 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined by a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.4 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 19Example 19

300 г коммерчески доступного оксида кремния (CARiACT Q-10, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) добавляли в стеклянный контейнер, содержащий 500 мл дистиллированной воды, после чего постепенно добавляли к раствору силикагеля 98,5 г нонагидрата нитрата алюминия в качестве источника алюминия, растворяли в растворе силикагеля и выпаривали с сушкой на горячей водяной бане.300 g of commercially available silica (CARiACT Q-10, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) was added to a glass container containing 500 ml of distilled water, after which 98.5 g of aluminum nitrate nonahydrate as an aluminum source was gradually added to the solution, and dissolved in a solution of silica gel and evaporated with drying in a hot water bath.

Полученный твердотельный материал помещали слоем толщиной примерно 1 см в контейнер из нержавеющей стали с открытым верхом, после чего нагревали в электрической печи от комнатной температуры до 300°C на протяжении 2 часов и затем выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. После дополнительного нагревания до 600°C на протяжении 2 часов с последующим выдерживанием при этой температуре в течение 3 часов твердотельный материал постепенно охлаждали, получая носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия. Количество алюминия в полученном носителе составляло 5 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 183 м2/г.The obtained solid-state material was placed in a layer about 1 cm thick in an open-top stainless steel container, after which it was heated in an electric furnace from room temperature to 300 ° C for 2 hours and then kept at this temperature for 3 hours. After additional heating to 600 ° C for 2 hours, followed by keeping it at this temperature for 3 hours, the solid-state material was gradually cooled, obtaining a carrier based on a silica-alumina system. The amount of aluminum in the resulting support was 5 mol%, based on the total molar amount of silicon and aluminum. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 183 m 2 / g.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением использования указанного выше носителя и использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 66,89 г.Then, the catalyst was obtained in the same manner as in (2) of Example 17, except for the use of the above support and the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 66.89 g.

Количества нанесенных никеля и золота в полученном катализаторе составляли 4,50 мас.% и 1,44 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,913, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,914.The amount of supported nickel and gold in the resulting catalyst was 4.50 wt.% And 1.44 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.913, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.914.

На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер его кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционные картины, обусловленные никелем, не наблюдались, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.Based on the results of X-ray powder diffraction (XRD), there was a broad peak corresponding to gold crystals. The average size of its crystallites, calculated according to the Scherrer formula, was approximately 3 nm. On the other hand, diffraction patterns due to nickel were not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,403, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,336. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.403, and the chemical shift (ΔE) was 0.336. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 2,9 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено наличие никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,85.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 2.9 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the presence of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.85.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 57,6%, селективность образования метилметакрилата составляла 93,6%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 7,038 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 57,1%, селективность образования метилметакрилата 93,8% и активность образования метилметакрилата 6,992 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 57.6%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 93.6%, and the activity for the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 7.038 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 57.1%, a methyl methacrylate formation selectivity of 93.8% and a methyl methacrylate formation activity of 6.992 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), то не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,1 нм, показывая, таким образом, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.1 nm, thus showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 20Example 20

Коммерчески доступное соединение оксид кремния-оксид алюминия (N631HN производства Nikki Chemical Co., Ltd., количество оксида алюминия в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия: 30 мол.%)) помещали слоем толщиной примерно 1 см в контейнер из нержавеющей стали с открытым верхом, после чего нагревали в электрической печи от комнатной температуры до 300°C на протяжении 2 часов и затем выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. После дополнительного нагревания до 800°C на протяжении 2 часов с последующим выдерживанием при этой температуре в течение 3 часов твердотельный материал постепенно охлаждали, получая целевое вещество. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 348 м2/г.A commercially available silica-alumina compound (N631HN manufactured by Nikki Chemical Co., Ltd., the amount of alumina based on the total molar amount of silicon and aluminum: 30 mol%) was placed in a approximately 1 cm thick layer in a stainless steel container with open top, after which it was heated in an electric oven from room temperature to 300 ° C for 2 hours and then kept at this temperature for 3 hours. After additional heating to 800 ° C for 2 hours, followed by aging at this temperature for 3 hours, the solid-state material was gradually cooled, obtaining the target substance. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 348 m 2 / g.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением использования указанного выше носителя. Количества нанесенных никеля и золота в полученном катализаторе составляли 1,40 мас.% и 1,42 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,768, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,046.Then, the catalyst was obtained in the same manner as in (2) of Example 17, except for using the above support. The amount of supported nickel and gold in the resulting catalyst was 1.40 wt.% And 1.42 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.768, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.046.

По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер его кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционные картины, обусловленные никелем, не наблюдались, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.According to the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average size of its crystallites, calculated according to the Scherrer formula, was approximately 3 nm. On the other hand, diffraction patterns due to nickel were not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,492, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,329. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.492 and the chemical shift (ΔE) was 0.329. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,0 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено наличие никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,80.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm (number average particle diameter: 3.0 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the presence of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.80.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 60,4%, селективность образования метилметакрилата составляла 94,3%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 7,436 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность через 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 61,0%, селективность образования метилметакрилата 94,2% и активность образования метилметакрилата 7,501 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except for the use of this catalyst. As a result, the methacrolein conversion rate after the reaction for 200 hours was 60.4%, the methyl methacrylate formation selectivity was 94.3%, and the methyl methacrylate formation activity per unit mass of the catalyst was 7.436 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 61.0%, a methyl methacrylate formation selectivity of 94.2% and a methyl methacrylate formation activity of 7.501 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 21Example 21

Водный раствор, в котором 4,86 кг нонагидрата нитрата алюминия и 1,53 кг нитрата рубидия растворяли в 5,0 л чистой воды, постепенно подавали при перемешивании в 20,0 кг раствора золя оксида кремния с коллоидными частицами диаметром от 10 до 20 нм, поддерживаемого при 15°C (TX11561 производства Nalco Co., Ltd. (содержание SiO2: 30 мас.%)), с получением смешанной суспензии золя оксида кремния, нитрата алюминия и нитрата рубидия. Затем смешанную суспензию подвергали старению выдерживанием при комнатной температуре в течение 24 часов. Затем смешанную суспензию сушили распылением в устройстве для распылительной сушки с установленной температурой газа на выходе 130°C, получая твердотельный материал. Полученный твердотельный материал помещали слоем толщиной примерно 1 см в контейнер из нержавеющей стали с открытым верхом, после чего нагревали в электрической печи от комнатной температуры до 400°C на протяжении 2 часов и затем выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. После дополнительного нагревания до 580°C на протяжении 2 часов с последующим выдерживанием при этой температуре в течение 3 часов твердотельный материал постепенно охлаждали, получая носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-рубидий. Количество алюминия составляло 11,5 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия, и атомное соотношение (щелочной металл + 1/2 × щелочноземельный металл + 1/3 × редкоземельный металл)/Al составляло 0,80. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 127 м2/г. Средний диаметр частицы носителя, по результатам измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 64 мкм. Кроме того, было найдено, что форма носителя близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).An aqueous solution in which 4.86 kg of aluminum nitrate nonahydrate and 1.53 kg of rubidium nitrate was dissolved in 5.0 l of pure water was gradually fed with stirring in 20.0 kg of a solution of silica sol with colloidal particles with a diameter of 10 to 20 nm maintained at 15 ° C (TX11561 manufactured by Nalco Co., Ltd. (SiO 2 content: 30 wt.%)) to obtain a mixed suspension of silica sol, aluminum nitrate and rubidium nitrate. Then, the mixed suspension was aged by aging at room temperature for 24 hours. Then, the mixed suspension was spray dried in a spray drying apparatus with a set gas outlet temperature of 130 ° C. to obtain a solid material. The obtained solid-state material was placed in a layer about 1 cm thick in an open-top stainless steel container, after which it was heated in an electric furnace from room temperature to 400 ° C for 2 hours and then kept at this temperature for 3 hours. After additional heating to 580 ° C for 2 hours, followed by keeping it at this temperature for 3 hours, the solid-state material was gradually cooled, obtaining a carrier based on the silica-alumina-rubidium oxide system. The amount of aluminum was 11.5 mol%, based on the total molar amount of silicon and aluminum, and the atomic ratio (alkali metal + 1/2 × alkaline earth metal + 1/3 × rare earth metal) / Al was 0.80. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 127 m 2 / g. The average particle diameter of the carrier, according to the results of measurements by the particle size analyzer by laser diffraction, was 64 μm. In addition, it was found that the shape of the carrier is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

Далее, 1,0 л раствора, содержащего 14,9 г гексагидрата нитрата никеля и 13 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л, нагревали до 90°C. 300 г носителя на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-рубидий, полученного выше, помещали в этот водный раствор и затем выдерживали при 90°C и при перемешивании, перемешивание продолжали в течение 1 часа, осаждая компоненты никеля и золота на носитель.Further, 1.0 l of a solution containing 14.9 g of nickel nitrate hexahydrate and 13 ml of a 1.3 mol / L aqueous solution of hydrochloric acid was heated to 90 ° C. 300 g of the support based on the silica-alumina-rubidium oxide system obtained above were placed in this aqueous solution and then kept at 90 ° C and with stirring, stirring was continued for 1 hour, precipitating nickel and gold components on the support.

Затем, после выдерживания в спокойном состоянии, удаляли супернатант и промывали осадок несколько раз дистиллированной водой, жидкость отфильтровывали. После сушки фильтрата в течение 16 часов при 105°C продукт обжигали в течение 3 часов при 500°C на воздухе, получая катализатор с нанесенными 0,97 мас.% никеля и 0,95 мас.% золота (NiOAu/SiO2-Al2O3-Rb2O). Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,774, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,11, в то время как атомное соотношение Ni/Rb составляло 0,137. По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. Присутствовал пик, хотя и широкий, как описано выше, соответствующий кристаллам золота, и средний размер кристаллитов составлял 3,0 нм.Then, after keeping in a calm state, the supernatant was removed and the precipitate was washed several times with distilled water, the liquid was filtered. After drying the filtrate for 16 hours at 105 ° C, the product was calcined for 3 hours at 500 ° C in air, obtaining a catalyst coated with 0.97 wt.% Nickel and 0.95 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -Rb 2 O). The atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the obtained catalyst was 0.774, and the atomic ratio Ni / Al was 0.11, while the atomic ratio Ni / Rb was 0.137. According to the results of powder X-ray diffraction (XRD), a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. A peak was present, although broad, as described above, corresponding to gold crystals, and the average crystallite size was 3.0 nm.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,432, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,345. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.432, and the chemical shift (ΔE) was 0.345. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 2,8 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено, что никель и золото содержались во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,02.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 2.8 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and it was confirmed that nickel and gold were contained in all particles. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.02.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 55,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,1%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 5,721 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 54,9%, селективность образования метилметакрилата 95,3% и активность образования метилметакрилата 5,692 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, with the exception of using this catalyst and using an amount of catalyst of 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 55.3%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 1%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 5.721 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 54.9%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.3% and a methyl methacrylate formation activity of 5.692 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 22Example 22

Носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-стронций получали таким же образом, как и в примере 21, за исключением того, что использовали 2,90 кг нитрата стронция вместо нитрата рубидия. Количество алюминия составляло 11,5 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия, и атомное соотношение (щелочной металл + 1/2 × щелочноземельный металл + 1/3 × редкоземельный металл)/Al составляло 0,53. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 138 м2/г. Средний диаметр частицы носителя, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 62 мкм. Кроме того, было найдено, что форма носителя близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).A carrier based on a silica-alumina-strontium oxide system was prepared in the same manner as in Example 21, except that 2.90 kg of strontium nitrate was used instead of rubidium nitrate. The amount of aluminum was 11.5 mol.% Based on the total molar amount of silicon and aluminum, and the atomic ratio (alkali metal + 1/2 × alkaline earth metal + 1/3 × rare earth metal) / Al was 0.53. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 138 m 2 / g. The average particle diameter of the carrier, in accordance with the measurement results by the particle size analyzer by laser diffraction, was 62 μm. In addition, it was found that the shape of the carrier is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

Затем получали катализатор с нанесенными 3,98 мас.% никеля и 0,97 мас.% золота (NiOAu/SiO2-Al2O3-SrO) таким же образом, как и в примере 21, за исключением того, что использовали указанный выше носитель, и количество гексагидрата нитрата никеля составляло 59,46 г.Then, a catalyst was obtained with 3.98 wt.% Nickel and 0.97 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -SrO) deposited in the same manner as in Example 21, except that the specified higher carrier, and the amount of nickel nitrate hexahydrate was 59.46 g.

Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,932, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,421, в то время как атомное соотношение Ni/Sr составляло 0,398.The atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the resulting catalyst was 0.932, and the atomic ratio Ni / Al was 0.421, while the atomic ratio Ni / Sr was 0.398.

На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.Based on the results of X-ray powder diffraction (XRD), there was a broad peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,464, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,339. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.464, and the chemical shift (ΔE) was 0.339. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,0 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,1.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm (number average particle diameter: 3.0 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.1.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением того, что использовали этот катализатор, и количество катализатора составляло 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 52,5%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,0%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 5,426 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 52,8%, селективность образования метилметакрилата 94,9% и активность образования метилметакрилата 5,451 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except that this catalyst was used, and the amount of catalyst was 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after the reaction for 200 hours was 52.5%, selectivity methyl methacrylate formation was 95.0%, and methyl methacrylate formation activity per unit mass of catalyst was 5.426 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 52.8%, a methyl methacrylate formation selectivity of 94.9% and a methyl methacrylate formation activity of 5.451 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 23Example 23

Носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-магний-лантан получали таким же образом, как и в примере 21, за исключением того, что использовали нонагидрат нитрата алюминия в количестве 1,88 кг и добавляли 3,5 кг нитрата магния и 1,0 кг гидрата хлорида лантана вместо нитрата рубидия. Количество алюминия составляло 4,8 мол.% в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия, и атомное соотношение (щелочной металл + 1/2 щелочноземельный металл + 1/3 щелочноземельный металл)/Al составляло 1,514. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 115 м2/г. Средний диаметр частицы носителя, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 62 мкм. Кроме того, было найдено, что форма носителя близка к сферической, на основании визуальных исследований с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM).A carrier based on a system of silica-alumina-magnesium-lanthanum was obtained in the same manner as in Example 21, except that aluminum nitrate nonahydrate was used in an amount of 1.88 kg and 3.5 kg of magnesium nitrate and 1 were added. 0 kg of lanthanum chloride hydrate instead of rubidium nitrate. The amount of aluminum was 4.8 mol%, based on the total molar amount of silicon and aluminum, and the atomic ratio (alkali metal + 1/2 alkaline earth metal + 1/3 alkaline earth metal) / Al was 1.514. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 115 m 2 / g. The average particle diameter of the carrier, in accordance with the measurement results by the particle size analyzer by laser diffraction, was 62 μm. In addition, it was found that the shape of the carrier is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

Затем получали катализатор таким же образом, как и в примере 21, за исключением использования указанного выше носителя и использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 4,46 г.Then, the catalyst was obtained in the same manner as in Example 21, except for the use of the above support and the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 4.46 g.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 0,25 мас.% и 1,02 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,451, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,064, в то время как атомное соотношение Ni/(Mg + La) составляло 0,061.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 0.25 wt.% And 1.02 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the obtained catalyst was 0.451, and the atomic ratio Ni / Al was 0.064, while the atomic ratio Ni / (Mg + La) was 0.061.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,493, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,335. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.493, and the chemical shift (ΔE) was 0.335. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,09.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.2 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.09.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и количества используемого катализатора 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 53,6%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,3%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 5,557 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 53,3%, селективность образования метилметакрилата 95,2% и активность образования метилметакрилата 5,520 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, with the exception of using this catalyst and the amount of catalyst used was 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 53.6%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 3%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 5.557 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 53.3%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.2% and a methyl methacrylate formation activity of 5.520 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

В таблице 4 представлены физические свойства катализаторов для получения сложных эфиров карбоновых кислот примеров 17-23.Table 4 presents the physical properties of the catalysts for the production of esters of carboxylic acids of examples 17-23.

Таблица 4Table 4 No. КатализаторCatalyst Составы оксида кремния и оксида алюминия (мол. %)The compositions of silicon oxide and aluminum oxide (mol.%) Нанесенные количества Ni и Au (мас.%)The applied amount of Ni and Au (wt.%) Соотношения составных элементов катализатора (атомные соотношения)The ratio of the constituent elements of the catalyst (atomic ratios) SiSi AlAl NiNi AuAu Ni/(Ni+Au)Ni / (Ni + Au) Ni/AlNi / Al Ni/основной металлNi / base metal Пример 17Example 17 NiOAu/SiO2-Al2O3 NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 90,090.0 10,010.0 1,431.43 1,451.45 0,7680.768 0,1440.144 -- Пример 18Example 18 NiOAu/SiO2-Al2O3 NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 85,085.0 15,015.0 0,250.25 1,431.43 0,3700.370 0,0170.017 -- Пример 19Example 19 NiOAu/SiO2-Al2O3 NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 95,095.0 5,05,0 4,504,50 1,441.44 0,9130.913 0,9140.914 -- Пример 20Example 20 NiOAu/SiO2-Al2O3 NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 70,070.0 30,030,0 1,401.40 1,421.42 0,7680.768 0,0460,046 -- Пример 21Example 21 NiOAu/SiO2-Al2O3-Rb2ONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -Rb 2 O 88,588.5 11,511.5 0,970.97 0,950.95 0,7740.774 0,1100,110 0,1370.137 Пример 22Example 22 NiOAu/SiO2-Al2O3-SrONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -SrO 88,588.5 11,511.5 3,983.98 0,970.97 0,9320.932 0,4210.421 0,3980.398 Пример 23Example 23 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgO-La2O3 NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-La 2 O 3 95,295.2 4,84.8 0,250.25 1,021,02 0,4510.451 0,0640,064 0,0610,061

Пример 24Example 24

Реакцию образования этилакрилата проводили с использованием такой же методики и тех же самых реакционных условий, как и в (3) примера 17, за исключением использования катализатора, полученного в (2) примера 17 (NiOAu/SiO2-Al2O3), участия в реакции акролеина вместо метакролеина и участия в реакции этанола вместо метанола.The ethyl acrylate formation reaction was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in (3) of Example 17, except for using the catalyst obtained in (2) of Example 17 (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 ), participation in the reaction of acrolein instead of methacrolein and participation in the reaction of ethanol instead of methanol.

В результате степень конверсии акролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 71,2%, селективность образования этилакрилата составляла 96,2%, и активность образования этилакрилата на единицу массы катализатора составляла 8,942 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии акролеина 71,5%, селективность образования этилакрилата 96,1% и активность образования этилакрилата 8,970 моль/ч/кг катализатора.As a result, the conversion rate of acrolein after completion of the reaction for 200 hours was 71.2%, the selectivity for the formation of ethyl acrylate was 96.2%, and the activity for the formation of ethyl acrylate per unit mass of the catalyst was 8.942 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was assessed as not substantially changed and provided an acrolein conversion of 71.5%, an ethyl acrylate formation selectivity of 96.1% and an ethyl acrylate formation activity of 8.970 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,4 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.4 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 25Example 25

(1) Получение носителя (1) Receiving media

Водный раствор, в котором 3,75 кг нонагидрата нитрата алюминия, 2,56 кг нитрата магния и 540 г 60%-ной азотной кислоты растворяли в 5,0 л чистой воды, постепенно подавали при перемешивании в 20,0 кг раствора золя оксида кремния с коллоидными частицами диаметром от 10 до 20 нм, поддерживаемого при 15°C (Snowtex N-30 производства Nissan Chemical Industries, Ltd. (содержание SiO2: 30 мас.%)), получая смешанную суспензию золя оксида кремния, нитрата алюминия и нитрата магния. После этого смешанную суспензию подвергали старению выдерживанием при 50°C в течение 24 часов. После охлаждения до комнатной температуры смешанную суспензию сушили распылением в устройстве для распылительной сушки с установленной температурой газа на выходе 130°C, получая твердотельный материал.An aqueous solution in which 3.75 kg of aluminum nitrate nonahydrate, 2.56 kg of magnesium nitrate and 540 g of 60% nitric acid was dissolved in 5.0 L of pure water was gradually added with stirring to 20.0 kg of a silica sol solution. with colloidal particles with a diameter of 10 to 20 nm, maintained at 15 ° C (Snowtex N-30 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (SiO 2 content: 30 wt.%)), obtaining a mixed suspension of silica sol, aluminum nitrate and nitrate magnesium. Thereafter, the mixed suspension was aged by aging at 50 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, the mixed suspension was spray dried in a spray drying apparatus with a set gas outlet temperature of 130 ° C to obtain a solid material.

Полученный твердотельный материал помещали слоем толщиной примерно 1 см в контейнер из нержавеющей стали с открытым верхом, после чего нагревали в электрической печи от комнатной температуры до 300°C на протяжении 2 часов, а затем выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. После дополнительного нагревания до 600°C на протяжении 2 часов с последующим выдерживанием при этой температуре в течение 3 часов твердотельный материал постепенно охлаждали, получая носитель. Количества кремния, алюминия и магния в полученном носителе составляли 83,3 мол.%, 8,3 мол.% и 8,3 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 148 м2/г, объем пор составлял 0,26 мл/г, и средний диаметр пор составлял 8 нм. Средний диаметр частицы носителя, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 64 мкм. Кроме того, было найдено, что форма носителя близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).The obtained solid-state material was placed in a layer about 1 cm thick in an open-top stainless steel container, after which it was heated in an electric furnace from room temperature to 300 ° C for 2 hours, and then kept at this temperature for 3 hours. After additional heating to 600 ° C for 2 hours, followed by keeping it at this temperature for 3 hours, the solid-state material was gradually cooled to obtain a carrier. The amounts of silicon, aluminum and magnesium in the resulting carrier were 83.3 mol%, 8.3 mol% and 8.3 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 148 m 2 / g, the pore volume was 0.26 ml / g, and the average pore diameter was 8 nm. The average particle diameter of the carrier, in accordance with the results of measurements by the particle size analyzer by laser diffraction, was 64 μm. In addition, it was found that the shape of the carrier is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

(2) Получение катализатора (2) Preparation of catalyst

1,0 л раствора, содержащего 23,78 г гексагидрата нитрата никеля и 19 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л, нагревали до 90°C. 300 г носителя на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния, полученного выше, помещали в этот водный раствор и выдерживали при 90°C и при перемешивании, затем перемешивание продолжали в течение 1 часа, осаждая компоненты никеля и золота на носитель.1.0 l of a solution containing 23.78 g of nickel nitrate hexahydrate and 19 ml of a 1.3 mol / L aqueous solution of hydrochloric acid was heated to 90 ° C. 300 g of the support based on the silica-alumina-magnesium oxide system obtained above were placed in this aqueous solution and kept at 90 ° C with stirring, then stirring was continued for 1 hour, precipitating the nickel and gold components on the support.

Затем, после выдерживания в спокойном состоянии, удаляли супернатант и промывали осадок несколько раз дистиллированной водой, жидкость отфильтровывали. После сушки фильтрата в течение 16 часов при 105°C продукт обжигали в течение 3 часов при 500°C на воздухе, получая катализатор с нанесенными 1,52 мас.% никеля и 1,49 мас.% золота (NiOAu/SiO2-Al2O3-MgO). Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,774, атомное соотношение Ni/Al составляло 0,179, и атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,179. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 150 м2/г, объем пор составлял 0,28 мл/г, и средний диаметр пор составлял 5 нм.Then, after keeping in a calm state, the supernatant was removed and the precipitate was washed several times with distilled water, the liquid was filtered. After drying the filtrate for 16 hours at 105 ° C, the product was calcined for 3 hours at 500 ° C in air, obtaining a catalyst coated with 1.52 wt.% Nickel and 1.49 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 —MgO). The atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the obtained catalyst was 0.774, the atomic ratio Ni / Al was 0.179, and the atomic ratio Ni / Mg was 0.179. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 150 m 2 / g, the pore volume was 0.28 ml / g, and the average pore diameter was 5 nm.

Средний диаметр частиц катализатора, в соответствии с результатами измерений анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения, составлял 65 мкм. Было найдено, что форма катализатора близка к сферической, на основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).The average particle diameter of the catalyst, in accordance with the measurement results of the particle size analyzer by laser diffraction, was 65 μm. It was found that the shape of the catalyst is close to spherical, based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM).

По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, и было подтверждено, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, хотя он не мог быть определен как четко выраженный пик, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Хотя величина этого пика была близка к пределу обнаружения порошковой рентгеновской дифракции (2 нм), расчеты среднего размера кристаллитов с использованием формулы Шеррера давали величину примерно 3 нм.According to the results of powder X-ray diffraction (XRD), a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, and it was confirmed that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, although it could not be defined as a pronounced peak, there was a wide peak corresponding to gold crystals. Although the magnitude of this peak was close to the detection limit of powder X-ray diffraction (2 nm), calculations of the average crystallite size using the Scherrer formula gave a value of about 3 nm.

В отношении химического состояния Ni была подтверждена валентность, равная 2, на основании результатов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Более того, химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,489, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,340. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.With respect to the chemical state of Ni, a valency of 2 was confirmed based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the high resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state different from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα- spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.489 and the chemical shift (ΔE) was 0.340. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,0 нм). Визуальное исследование увеличенных изображений наночастиц показало, что наночастицы имели структуру решетки, соответствующую периоду решетки Au (111). Анализ состава в точках посредством STEM-EDS для каждой наночастицы подтвердил, что золото и никель содержались в каждой наночастице. Средняя величина соотношения атомов никеля и золота в композитных наночастицах (число наночастиц, использованных для расчета: 50) составляла 0,85. Более того, при анализе нанообластей наблюдавшихся частиц никель был распределен поверх золота во всех частицах, и никель в большем количестве был обнаружен по краям всех частиц.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm (number average particle diameter: 3.0 nm) were deposited on the carrier. A visual study of enlarged images of nanoparticles showed that the nanoparticles had a lattice structure corresponding to the lattice period of Au (111). Point analysis of the composition by STEM-EDS for each nanoparticle confirmed that gold and nickel were contained in each nanoparticle. The average ratio of nickel and gold atoms in composite nanoparticles (the number of nanoparticles used in the calculation: 50) was 0.85. Moreover, in the analysis of the nano-regions of the observed particles, nickel was distributed over gold in all particles, and more nickel was found at the edges of all particles.

Далее, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались вблизи 530 нм, в то время как наблюдалась широкая область поглощения, характерная для NiO2, на протяжении интервала длин волн от 200 до 800 нм.Further, according to the results of studying changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), the absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed near 530 nm, while a wide absorption region was observed. characteristic for NiO 2 over a wavelength range of 200 to 800 nm.

На основании этих результатов установлено, что наночастицы, содержащиеся в катализаторе в соответствии с данным вариантом осуществления, имеют форму, в которой поверхность наночастиц золота покрыта окисленным никелем, и имеют поверхностное электронное состояние, отличающееся от состояния для наночастиц золота, содержащих единственный металлический компонент.Based on these results, it was found that the nanoparticles contained in the catalyst according to this embodiment have a shape in which the surface of the gold nanoparticles is coated with oxidized nickel and have a surface electronic state different from that for gold nanoparticles containing a single metal component.

(3) Синтез сложного эфира карбоновой кислоты (3) Synthesis of carboxylic acid ester

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя катализатор, полученный выше (NiOAu/SiO2-Al2O3-MgO). В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 65,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 96,1%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 8,192 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 65,1%, селективность образования метилметакрилата 96,0% и активность образования метилметакрилата 8,159 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, using the catalyst prepared above (NiOAu / SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO). As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 65.3%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 96.1%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 8.192 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not significantly changed and provided a methacrolein conversion of 65.1%, a methyl methacrylate formation selectivity of 96.0% and a methyl methacrylate formation activity of 8.159 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях, подтверждая, тем самым, что подавлялось отслаивание и вымывание никеля и золота, которые являются активными компонентами катализатора, а также вымывание оксида кремния, который является компонентом носителя. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,27 мл/г, и средний диаметр пор составлял 5 нм. Кроме того, визуальное исследование катализатора после реакции с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Анализ состава в точках посредством STEM-EDS для каждой наночастицы подтвердил, что никель и золото содержались в каждой наночастице. Средняя величина соотношения атомов никеля и золота в композитных наночастицах (число наночастиц, использованных для расчета: 50) составляла 0,82. Более того, при анализе нанообластей наблюдавшихся частиц никель был распределен поверх золота во всех частицах, и никель в большем количестве был обнаружен по краям всех частиц. Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались вблизи 530 нм.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases, thereby confirming that peeling and leaching of nickel and gold, which are active components of the catalyst, as well as leaching of silicon oxide, which is a component of the carrier, were suppressed. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.27 ml / g, and the average pore diameter was 5 nm. In addition, a visual study of the catalyst after the reaction using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the support (number average particle diameter: 3.2 nm). Point-by-point analysis by STEM-EDS for each nanoparticle confirmed that nickel and gold were contained in each nanoparticle. The average ratio of nickel and gold atoms in composite nanoparticles (the number of nanoparticles used in the calculation: 50) was 0.82. Moreover, in the analysis of the nano-regions of the observed particles, nickel was distributed over gold in all particles, and more nickel was found at the edges of all particles. In addition, according to the results of studying changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), the absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed near 530 nm.

На основании этих результатов было подтверждено, что физические свойства катализатора и структура наночастиц по данному варианту осуществления не изменялись после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.Based on these results, it was confirmed that the physical properties of the catalyst and the structure of the nanoparticles of this embodiment did not change after the reaction compared to the initial state.

Пример 26Example 26

Носитель, имеющий удельную поверхность 155 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и нитрат магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 13,6 мол.% и 4,3 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, и устанавливали температуру обжига 700°C.A support having a specific surface area of 155 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium nitrate were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier were 13.6 mol% and 4.3 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, and a calcination temperature of 700 ° C was set.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя и использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 3,72 г.Then, the catalyst was obtained in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support and the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 3.72 g.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 0,20 мас.% и 1,48 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,312, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,014, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,046. По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. Присутствовал пик, хотя и широкий, как описано выше, соответствующий кристаллам золота, и средний размер кристаллитов составлял в соответствии с расчетами 3,0 нм.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 0.20 wt.% And 1.48 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.312, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.014, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.046. According to the results of powder X-ray diffraction (XRD), a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. There was a peak, although broad, as described above, corresponding to gold crystals, and the average crystallite size was 3.0 nm in accordance with the calculations.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,480, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,334. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.480, and the chemical shift (ΔE) was 0.334. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,3 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX) и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,79.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were deposited on the carrier (number average particle diameter: 3.3 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX) and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.79.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 64,4%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,8%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 8,054 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 64,6%, селективность образования метилметакрилата 95,7% и активность образования метилметакрилата 8,071 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 64.4%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95.8%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 8.054 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 64.6%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.7%, and a methacrylate formation activity of 8.071 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,4 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.4 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 27Example 27

Носитель, имеющий удельную поверхность 138 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и нитрат магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 22,3 мол.% и 5,6 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, и устанавливали температуру обжига 800°C.A support having a specific surface area of 138 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium nitrate were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier were 22.3 mol% and 5.6 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, and a calcination temperature of 800 ° C was set.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя и использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 77,29 г.Then, the catalyst was obtained in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support and the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 77.29 g.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 5,0 мас.% и 1,49 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,918, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,217, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,858.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 5.0 wt.% And 1.49 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.918, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.217, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.858.

По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3,0 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.According to the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3.0 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,479, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,327. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.479 and the chemical shift (ΔE) was 0.327. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,1 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,93.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.1 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.93.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 64,1%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,6%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 8,0 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 63,9%, селективность образования метилметакрилата 95,7% и активность образования метилметакрилата 7,983 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the methacrolein conversion rate after the reaction for 200 hours was 64.1%, the methyl methacrylate formation selectivity was 95.6%, and the methyl methacrylate formation activity per unit mass of the catalyst was 8.0 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 63.9%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.7%, and a methacrylate formation activity of 7.983 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 28Example 28

Носитель, имеющий удельную поверхность 123 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и нитрат магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 36,6 мол.% и 17,2 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, и устанавливали температуру обжига 800°C.A support having a specific surface area of 123 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium nitrate were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier were 36.6 mol% and 17.2 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, and a calcination temperature of 800 ° C was set.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя, использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 16,35 г и использования 13 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support, the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 16.35 g and the use of 13 ml of a 1.3 mol / L aqueous solution of hydrochloric acid.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 1,0 мас.% и 0,90 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,789, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,025, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,053.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 1.0 wt.% And 0.90 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.789, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.025, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.053.

На основании результатов порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.Based on the results of X-ray powder diffraction (XRD), there was a broad peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,487, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.487, and the chemical shift (ΔE) was 0.344. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 2,8 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,03.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 2.8 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.03.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 63,4%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,3%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 6,573 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 63,6%, селективность образования метилметакрилата 95,4% и активность образования метилметакрилата 6,601 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of example 17, except for the use of this catalyst and the use of an amount of catalyst of 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 63.4%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 3%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 6.573 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 63.6%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.4% and a methyl methacrylate formation activity of 6.601 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,0 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.0 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 29Example 29

Серную кислоту добавляли к 10 кг раствора силиката натрия № 3 (SiO2: от 28 до 30 мас.%, Na2O: от 9 до 10 мас.%), чтобы довести pH до 9, после чего добавляли Al2(SO4)3, чтобы довести pH до 2. Кроме того, затем добавляли алюминат натрия, чтобы довести pH до 5-5,5, после чего частично дегидратировали, получая гидрогель, содержащий примерно 10 мас.% оксида кремния-оксида алюминия. После распылительной сушки с помощью устройства для распылительной сушки при 130°C гидрогель промывали до тех пор, пока содержание Na2O не составило 0,02 мас.% и содержание SO4 не составило 0,5 мас.% или менее. Затем его смешивали с 300 г MgO в виде суспензии, подвергали термообработке в течение 3 часов при 80°C, фильтровали и промывали, после чего сушили в течение 6 часов при 110°C, нагревали на протяжении 3 часов до 700°C, выдерживали при этой температуре в течение 3 часов и затем постепенно охлаждали. Полученный носитель содержал 79,1 мол.%, 14,7 мол.% и 6,3 мол.% кремния, алюминия и магния, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния. Удельная поверхность, как определено методом адсорбции азота, составляла 223 м2/г. Средний диаметр частицы носителя составлял 60 мкм, в соответствии с результатами, полученными анализатором размера частиц по дифракции лазерного излучения. На основании визуальных исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) было найдено, что форма носителя была практически сферической.Sulfuric acid was added to 10 kg of sodium silicate solution No. 3 (SiO 2 : from 28 to 30 wt.%, Na 2 O: from 9 to 10 wt.%) To bring the pH to 9, after which Al 2 (SO 4 ) 3 to bring the pH to 2. In addition, sodium aluminate was then added to bring the pH to 5-5.5, after which it was partially dehydrated to obtain a hydrogel containing about 10 wt.% Silica-alumina. After spray drying with a spray drying device at 130 ° C., the hydrogel was washed until the Na 2 O content was 0.02 wt.% And the SO 4 content was 0.5 wt.% Or less. Then it was mixed with 300 g of MgO in the form of a suspension, subjected to heat treatment for 3 hours at 80 ° C, filtered and washed, after which it was dried for 6 hours at 110 ° C, heated for 3 hours to 700 ° C, kept at this temperature for 3 hours and then gradually cooled. The resulting carrier contained 79.1 mol%, 14.7 mol% and 6.3 mol% of silicon, aluminum and magnesium, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium. The specific surface, as determined by nitrogen adsorption, was 223 m 2 / g. The average particle diameter of the carrier was 60 μm, in accordance with the results obtained by the laser diffraction particle size analyzer. Based on visual studies using a scanning electron microscope (SEM), it was found that the shape of the carrier was almost spherical.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя, использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 47,56 г и использования 13 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support, the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 47.56 g, and the use of 13 ml of an aqueous solution of 1.3 mol / L hydrochloric acid.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 3,02 мас.% и 0,95 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,914, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,202, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,471.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 3.02 wt.% And 0.95 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.914, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.202, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.471.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому The chemical state of nickel corresponds to high-spin

двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,490, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,336. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.divalent nickel, as suggested on the basis of high resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that is different from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.490, and the chemical shift (ΔE) was 0.336. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 2,9 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX) и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,12.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 2.9 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX) and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.12.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 66,2%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,8%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 6,899 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 66,1%, селективность образования метилметакрилата 95,9% и активность образования метилметакрилата 6,896 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except for the use of this catalyst and the use of an amount of catalyst of 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 66.2%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 8%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 6.899 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 66.1%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.9% and a methyl methacrylate formation activity of 6.896 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,0 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.0 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 30Example 30

Носитель, имеющий удельную поверхность 167 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и гидроксид магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 10,2 мол.% и 7,2 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, и устанавливали температуру обжига 600°C.A carrier having a specific surface area of 167 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium hydroxide were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier were 10.2 mol% and 7.2 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, and a calcination temperature of 600 ° C was set.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя, использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 112,97 г и использования 38 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support, use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 112.97 g, and use of 38 ml of a 1.3 mol / L aqueous solution of hydrochloric acid.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 7,50 мас.% и 3,10 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,89, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,724, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 1,0.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 7.50 wt.% And 3.10 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.89, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.724, while the atomic ratio of Ni / Mg was 1.0.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 5 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated according to the Scherrer formula was approximately 5 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,487, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,333. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.487, and the chemical shift (ΔE) was 0.333. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 4 до 5 нм (среднечисленный диаметр частиц: 4,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,71.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 4 to 5 nm (number average particle diameter: 4.2 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.71.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 100 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 63,4%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,2%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 15,759 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 63,2%, селективность образования метилметакрилата 94,9% и активность образования метилметакрилата 15,66 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except for using this catalyst and using an amount of catalyst of 100 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 63.4%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 2%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 15.759 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was assessed as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 63.2%, a methyl methacrylate formation selectivity of 94.9% and a methyl methacrylate formation activity of 15.66 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн. или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн. или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 4,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm. or less in both cases, and the Si concentration was 1 ppm. or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 4.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 31Example 31

Носитель, имеющий удельную поверхность 134 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и гидроксид магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 15,1 мол.% и 37,5 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния, и устанавливали температуру обжига 600°C.A support having a specific surface area of 134 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium hydroxide were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier were 15.1 mol% and 37.5 mol%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium, and a calcination temperature of 600 ° C. was set.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя, использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 46,0 г и использования 38 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support, the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 46.0 g, and the use of 38 ml of a 1.3 mol / L aqueous solution of hydrochloric acid.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 3,0 мас.% и 2,99 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,771, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,174, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,07.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 3.0 wt.% And 2.99 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.771, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.174, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.07.

В соответствии с результатами порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 5 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.In accordance with the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated according to the Scherrer formula was approximately 5 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,478, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,334. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.488 and the chemical shift (ΔE) was 0.334. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 4 до 6 нм (среднечисленный диаметр частиц: 5,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,65.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle size distribution of 4 to 6 nm (number average particle diameter: 5.2 nm) were deposited on the carrier. Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.65.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 100 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 61,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,4%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 15,269 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 61,2%, селективность образования метилметакрилата 95,6% и активность образования метилметакрилата 15,276 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except for using this catalyst and using an amount of catalyst of 100 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 61.3%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 95 , 4%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 15.269 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 61.2%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.6% and a methyl methacrylate formation activity of 15.276 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 5,1 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 5.1 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 32Example 32

Носитель, имеющий удельную поверхность 144 м2/г, получали таким же образом, как и в (1) примера 25, за исключением того, что добавляли нитрат алюминия и нитрат магния к золю оксида кремния таким образом, чтобы количества алюминия и магния, содержащихся в носителе, составляли 5,6 мол.% и 4,4 мол.%, соответственно, в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния.A support having a specific surface area of 144 m 2 / g was obtained in the same manner as in (1) of Example 25, except that aluminum nitrate and magnesium nitrate were added to the silica sol so that the amounts of aluminum and magnesium contained in the carrier, amounted to 5.6 mol.% and 4.4 mol.%, respectively, based on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium.

Затем получали катализатор таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением использования указанного выше носителя, использования гексагидрата нитрата никеля в количестве 5,94 г и использования 12 мл водного раствора золотохлористоводородной кислоты концентрацией 1,3 моль/л.The catalyst was then prepared in the same manner as in (2) of Example 25, except for the use of the above support, the use of nickel nitrate hexahydrate in an amount of 5.94 g, and the use of 12 ml of an aqueous solution of 1.3 mol / L hydrochloric acid.

Нанесенные количества никеля и золота в полученном катализаторе составляли 0,30 мас.% и 0,90 мас.%, соответственно. Кроме того, атомное соотношение Ni/(Ni + Au) составляло 0,528, и атомное соотношение Ni/Al составляло 0,053, в то время как атомное соотношение Ni/Mg составляло 0,069.The applied amounts of nickel and gold in the resulting catalyst were 0.30 wt.% And 0.90 wt.%, Respectively. In addition, the atomic ratio of Ni / (Ni + Au) was 0.528, and the atomic ratio of Ni / Al was 0.053, while the atomic ratio of Ni / Mg was 0.069.

По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. С другой стороны, дифракционная картина, обусловленная никелем, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии.According to the results of powder x-ray diffraction (XRD) there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. On the other hand, a diffraction pattern due to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,411, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,331. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.411, and the chemical shift (ΔE) was 0.331. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 2,8 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 1,15.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 2.8 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 1.15.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis), пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of a study of changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, за исключением использования этого катализатора и использования количества катализатора 240 г. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 62,1%, селективность образования метилметакрилата составляла 95,2%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 6,432 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии метакролеина 62,3%, селективность образования метилметакрилата 95,1% и активность образования метилметакрилата 6,445 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17, except for the use of this catalyst and the use of an amount of catalyst of 240 g. As a result, the conversion of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 62.1%, the selectivity of methyl methacrylate formation was 95 , 2%, and the activity of the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 6.432 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a methacrolein conversion of 62.3%, a methyl methacrylate formation selectivity of 95.1% and a methyl methacrylate formation activity of 6.445 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,0 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.0 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

В таблице 5 представлены физические свойства катализаторов для получения сложных эфиров карбоновых кислот примеров 25-32.Table 5 presents the physical properties of the catalysts for the production of carboxylic acid esters of Examples 25-32.

Таблица 5Table 5 No. КатализаторCatalyst Элементный состав носителя (мол.%)The elemental composition of the carrier (mol.%) Нанесенные количества Ni и Au (мас.%)The applied amount of Ni and Au (wt.%) Соотношения составных элементов катализатора (атомные соотношения)The ratio of the constituent elements of the catalyst (atomic ratios) SiSi AlAl MgMg NiNi AuAu Ni/(Ni+Au)Ni / (Ni + Au) Ni/AlNi / Al Ni/MgNi / Mg Пример 25Example 25 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 83,383.3 8,38.3 8,38.3 1,521,52 1,491.49 0,7740.774 0,1790.179 0,1790.179 Пример 26Example 26 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 82,082.0 13,613.6 4,34.3 0,200.20 1,481.48 0,3120.312 0,0140.014 0,0460,046 Пример 27Example 27 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 72,072.0 22,322.3 5,65,6 5,005.00 1,491.49 0,9180.918 0,2170.217 0,8580.858 Пример 28Example 28 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 46,246.2 36,636.6 17,217,2 1,001.00 0,900.90 0,7890.789 0,0250,025 0,0530,053 Пример 29Example 29 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 79,179.1 14,714.7 6,36.3 3,023.02 0,950.95 0,9140.914 0,2020.202 0,4710.471 Пример 30Example 30 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 82,682.6 10,210,2 7,27.2 7,507.50 3,103.10 0,8900.890 0,7240.724 1,0301,030 Пример 31Example 31 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 47,447.4 15,115.1 37,537.5 3,003.00 2,992.99 0,7710.771 0,1740.174 0,0700,070 Пример 32Example 32 NiOAu/SiO2-Al2O3-MgONiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO 90,090.0 5,65,6 4,44.4 0,300.30 0,900.90 0,5280.528 0,0530,053 0,0690,069

Пример 33Example 33

Реакцию образования этилакрилата выполняли с использованием такой же методики и таких же реакционных условий, как и в (3) примера 17, за исключением использования катализатора, полученного в примере 25 (NiOAu/SiO2-Al2O3-MgO), участия в реакции акролеина вместо метакролеина и участия в реакции этанола вместо метанола.The ethyl acrylate formation reaction was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in (3) of Example 17, except for the participation of the catalyst obtained in Example 25 (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO) in the reaction acrolein instead of methacrolein and participation in the reaction of ethanol instead of methanol.

В результате степень конверсии акролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 75,4%, селективность образования этилакрилата составляла 97,3%, и активность образования этилакрилата на единицу массы катализатора составляла 9,577 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии акролеина 75,2%, селективность образования этилакрилата 97,4% и активность образования этилакрилата 9,562 моль/ч/кг катализатора.As a result, the conversion rate of acrolein after completion of the reaction for 200 hours was 75.4%, the selectivity for the formation of ethyl acrylate was 97.3%, and the activity of the formation of ethyl acrylate per unit mass of the catalyst was 9.577 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was assessed as not substantially changed and provided an acrolein conversion of 75.2%, an ethyl acrylate formation selectivity of 97.4%, and an ethyl acrylate formation activity of 9.562 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,1 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.1 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 34Example 34

Реакцию образования метилгликолята выполняли с использованием такой же методики и таких же реакционных условий, как и в (3) примера 17, за исключением использования катализатора, полученного в примере 25 (NiOAu/SiO2-Al2O3-MgO), и участия в реакции этиленгликоля вместо метакролеина.The methylglycolate formation reaction was carried out using the same procedure and the same reaction conditions as in (3) of Example 17, except for the use of the catalyst obtained in Example 25 (NiOAu / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO) and participation in ethylene glycol reactions instead of methacrolein.

В результате степень конверсии этиленгликоля после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 52,4%, селективность образования метилгликолята составляла 92,4%, и активность образования метилгликолята на единицу массы катализатора составляла 6,321 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как не изменившаяся существенным образом и обеспечивающая степень конверсии этиленгликоля 52,6%, селективность образования метилгликолята 92,3% и активность образования метилгликолята 6,33 моль/ч/кг катализатора.As a result, the conversion of ethylene glycol after the reaction for 200 hours was 52.4%, the selectivity for the formation of methyl glycolate was 92.4%, and the activity of the formation of methyl glycolate per unit mass of the catalyst was 6.321 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as not substantially changed and provided a conversion of ethylene glycol of 52.6%, a selectivity of methyl glycolate formation of 92.3%, and a methyl glycolate formation activity of 6.33 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni и Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрация Si составляла 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 3,2 нм, показывая, тем самым, практическое отсутствие каких-либо изменений после реакции по сравнению с первоначальным состоянием.In addition, when the concentrations of Ni, Au and Si ions in the reaction solution were analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the concentrations of Ni and Au were 0.1 ppm or less in both cases, and the concentration Si was 1 ppm or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 3.2 nm, thereby showing the practical absence of any changes after the reaction compared to the initial state.

Пример 35Example 35

Катализатор с нанесенными 1,45 мас.% никеля и 1,44 мас.% золота (NiOAu/SiO2/K) получали таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением того, что использовали носитель, в котором коммерчески доступный оксид кремния (CARiACT Q-10, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) был пропитан 4 мас.% калия, и проводили обжиг при 600°C. Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,772. На основании результатов исследования методом порошковой рентгеновской дифракции (XRD) этого катализатора дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, таким образом подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота, и средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм.A catalyst coated with 1.45 wt.% Nickel and 1.44 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 / K) was obtained in the same manner as in (2) of Example 17, except that a support was used in which commercially available silica (CARiACT Q-10, Fuji Silysia Chemical, Ltd.) was impregnated with 4 wt.% potassium and calcined at 600 ° C. The atomic ratio Ni / (Ni + Au) in the resulting catalyst was 0.772. Based on the results of a powder X-ray diffraction (XRD) study of this catalyst, a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, thereby confirming that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, there was a broad peak corresponding to gold crystals, and the average crystallite size calculated by the Scherrer formula was about 3 nm.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и Ni Kα-спектр близко совпадает со спектром оксида никеля, который является единственным соединением. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 0,325, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,331. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and the Ni Kα spectrum closely matches the spectrum of nickel oxide, which is the only compound. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 0.325 and the chemical shift (ΔE) was 0.331. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,86.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.2 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.86.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 45,2%, селективность образования метилметакрилата составляла 92,5%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 5,458 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как проявляющая уменьшение реакционной активности и селективности, что приводило к степени конверсии метакролеина 40,4%, селективности образования метилметакрилата 91,4% и активности образования метилметакрилата 4,821 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after the reaction for 200 hours was 45.2%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 92.5%, and the activity for the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 5.458 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as showing a decrease in reactivity and selectivity, which led to a methacrolein conversion of 40.4%, methyl methacrylate formation selectivity of 91.4%, and methyl methacrylate formation activity of 4.821 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni составляли 5 ч./млн и 3 ч./млн, концентрации Au составляли 1 ч./млн и 0,6 ч./млн, и концентрации Si составляли 10 ч./млн и 7 ч./млн, демонстрируя, таким образом, отслаивание и вымывание Ni, Au и Si. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), то наблюдалось образование трещин и выкрашивание в части катализатора.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the Ni concentration was 5 ppm and 3 ppm, the Au concentration was 1 h ./mln and 0.6 ppm, and Si concentrations were 10 ppm and 7 ppm, thus demonstrating the peeling and leaching of Ni, Au and Si. When the catalyst was recovered after undergoing a reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), cracking and chipping were observed in the portion of the catalyst.

Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 4,6 нм, показывая, тем самым, что имеет место спекание композитных наночастиц.In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined by a transmission electron microscope (TEM), was 4.6 nm, thereby indicating that sintering of the composite nanoparticles took place.

Пример 36Example 36

Катализатор с нанесенными 1,49 мас.% никеля и 1,51 мас.% золота (NiOAu/γAl2O3) получали таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением использования коммерчески доступного γ-оксида алюминия (Neobead, Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd). Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,768. На основании результатов исследования методом порошковой рентгеновской дифракции (XRD) этого катализатора дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота, и средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм.A catalyst coated with 1.49 wt.% Nickel and 1.51 wt.% Gold (NiOAu / γAl 2 O 3 ) was obtained in the same manner as in (2) of example 17, except for the use of commercially available γ-alumina ( Neobead, Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd). The atomic ratio of Ni / (Ni + Au) in the resulting catalyst was 0.768. Based on the results of a powder X-ray diffraction (XRD) study of this catalyst, a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, there was a wide peak corresponding to gold crystals, and the average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was about 3 nm.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и было определено как химическое состояние, отличающееся от химического состояния оксида никеля, который является единственным соединением, на основании различий в Ni Kα-спектрах. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,350, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,334. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and was defined as a chemical state that differs from the chemical state of nickel oxide, which is the only compound, based on differences in Ni Kα spectra. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.350, and the chemical shift (ΔE) was 0.334. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,1 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX) и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,89.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.1 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX) and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.89.

Кроме того, в результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, as a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 47,2%, селективность образования метилметакрилата составляла 92,8%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 5,718 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как проявляющая уменьшение реакционной активности и селективности, что приводило к степени конверсии метакролеина 41,4%, селективности образования метилметакрилата 91,5% и активности образования метилметакрилата 4,945 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 47.2%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 92.8%, and the activity for the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 5.718 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as exhibiting a decrease in reactivity and selectivity, resulting in a methacrolein conversion of 41.4%, methyl methacrylate formation selectivity of 91.5%, and a methacrylate formation activity of 4.945 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Al в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni составляли 3 ч./млн и 2 ч./млн, концентрации Au составляли 0,9 ч./млн и 0,7 ч./млн, и концентрации Al составляли 10 ч./млн и 8 ч./млн, демонстрируя, таким образом, отслаивание и вымывание Ni, Au и Al. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), то наблюдалось образование трещин и выкрашивание в части катализатора. Кроме того, среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 4,2 нм, показывая, тем самым, что имеет место спекание композитных наночастиц.In addition, when the concentration of Ni, Au and Al ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the Ni concentration was 3 ppm and 2 ppm, the Au concentration was 0, 9 ppm and 0.7 ppm, and Al concentrations were 10 ppm and 8 ppm, thus demonstrating peeling and leaching of Ni, Au, and Al. When the catalyst was recovered after undergoing a reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), cracking and chipping were observed in the portion of the catalyst. In addition, the number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined using a transmission electron microscope (TEM), was 4.2 nm, thereby indicating that sintering of the composite nanoparticles takes place.

Пример 37Example 37

Катализатор с нанесенными 1,50 мас.% никеля и 1,52 мас.% золота (NiOAu/SiO2-TiO2) получали таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением того, что для носителя использовали композицию оксид кремния-диоксид титана, используемую в качестве носителя в примере 5. Атомное соотношение Ni/(Ni + Au) в полученном катализаторе составляло 0,768. На основании результатов исследования методом порошковой рентгеновской дифракции (XRD) этого катализатора дифракционная картина, соответствующая никелю, не наблюдалась, таким образом, подтверждая то, что никель присутствует в аморфном состоянии. С другой стороны, присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота, и средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм.A catalyst supported by 1.50 wt.% Nickel and 1.52 wt.% Gold (NiOAu / SiO 2 -TiO 2 ) was obtained in the same manner as in (2) of Example 17, except that the composition used for the support silicon oxide-titanium dioxide used as a carrier in example 5. The atomic ratio of Ni / (Ni + Au) in the resulting catalyst was 0.768. Based on the results of a powder X-ray diffraction (XRD) study of this catalyst, a diffraction pattern corresponding to nickel was not observed, thus confirming that nickel is present in an amorphous state. On the other hand, there was a broad peak corresponding to gold crystals, and the average crystallite size calculated by the Scherrer formula was about 3 nm.

Химическое состояние никеля соответствует высокоспиновому двухвалентному никелю, как это предположили на основании результатов рентгенолюминесценции высокого разрешения (HRXRF), и Ni Kα-спектр близко совпадает со спектром оксида никеля, который является единственным соединением. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра катализатора, как получено из измеренного спектра, составляла 3,252, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,330. Полная ширина на половине высоты (FWHM) Ni Kα-спектра оксида никеля, измеренного в качестве стандартного вещества, составляла 3,249, и химический сдвиг (ΔE) составлял 0,344.The chemical state of nickel corresponds to high-spin divalent nickel, as suggested by the results of high-resolution X-ray luminescence (HRXRF), and the Ni Kα spectrum closely matches the spectrum of nickel oxide, which is the only compound. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of the catalyst, as obtained from the measured spectrum, was 3.252, and the chemical shift (ΔE) was 0.330. The full width at half height (FWHM) of the Ni Kα spectrum of nickel oxide, measured as a standard substance, was 3.249, and the chemical shift (ΔE) was 0.344.

Кроме того, визуальное исследование формы активных компонентов катализатора с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM/STEM) подтвердило, что на носитель были нанесены наночастицы с максимальным распределением частиц по диаметру от 2 до 3 нм (среднечисленный диаметр частиц: 3,2 нм). Элементный анализ (20 точек) выполняли для каждой из наблюдавшихся наночастиц с помощью вспомогательного энергодисперсионного рентгеновского детектора (EDX), и было подтверждено содержание никеля и золота во всех частицах. Атомное отношение никеля к золоту в этих композитных частицах (средняя величина) составляло 0,81.In addition, a visual study of the shape of the active components of the catalyst using a transmission electron microscope (TEM / STEM) confirmed that nanoparticles with a maximum particle diameter distribution of 2 to 3 nm were applied to the carrier (number average particle diameter: 3.2 nm). Elemental analysis (20 points) was performed for each of the observed nanoparticles using an auxiliary energy dispersive X-ray detector (EDX), and the content of nickel and gold in all particles was confirmed. The atomic ratio of nickel to gold in these composite particles (average value) was 0.81.

Кроме того, по результатам исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) пики поглощения поверхностных плазмонов, обусловленные наночастицами золота, не наблюдались (примерно при 530 нм).In addition, according to the results of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), absorption peaks of surface plasmons due to gold nanoparticles were not observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 55,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 92,8%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 6,699 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как проявляющая уменьшение реакционной активности и селективности, что приводило к степени конверсии метакролеина 48,8%, селективности образования метилметакрилата 92,1% и активности образования метилметакрилата 5,867 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion rate of methacrolein after completion of the reaction for 200 hours was 55.3%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 92.8%, and the activity for the formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 6.699 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as showing a decrease in reactivity and selectivity, which led to a conversion of methacrolein of 48.8%, a selectivity of methyl methacrylate formation of 92.1% and a methyl methacrylate formation activity of 5.867 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Ni, Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Ni составляли 8,0 ч./млн и 3,0 ч./млн, концентрации Au составляли 1,3 ч./млн и 0,9 ч./млн, и концентрации Si составляли 8,0 ч./млн и 6,0 ч./млн, демонстрируя, таким образом, отслаивание и вымывание Ni, Au и Si. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали сканирующим электронным микроскопом (SEM), то наблюдалось образование трещин и выкрашивание в части катализатора. Кроме того, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,46 мл/г, и средний диаметр пор составлял 15 нм. Среднечисленный диаметр частицы композитных наночастиц, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 4,4 нм, показывая, таким образом, что диаметр пор катализатора увеличен и имеет место спекание композитных наночастиц.In addition, when the concentration of Ni, Au and Si ions in the reaction solution was analyzed using ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the Ni concentration was 8.0 ppm and 3.0 ppm, concentration Au was 1.3 ppm and 0.9 ppm, and Si concentrations were 8.0 ppm and 6.0 ppm, thus demonstrating the peeling and leaching of Ni, Au and Si. When the catalyst was recovered after undergoing a reaction for 500 hours and examined by a scanning electron microscope (SEM), cracking and chipping were observed in a portion of the catalyst. In addition, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.46 ml / g, and the average pore diameter was 15 nm. The number average particle diameter of the composite nanoparticles, as determined by a transmission electron microscope (TEM), was 4.4 nm, thus showing that the pore diameter of the catalyst was increased and sintering of the composite nanoparticles took place.

Сравнительный пример 10Reference Example 10

Катализатор с нанесенным золотом в количестве 1,48 мас.% (Au/SiO2-Al2O3) получали таким же образом, как и в (2) примера 17, за исключением того, что для носителя использовали носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия, полученный в (1) примера 17, и не добавляли гексагидрат нитрата никеля. По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) для этого катализатора присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. Когда форму частиц золота наблюдали с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), то было подтверждено, что на носитель нанесены частицы золота, имеющие среднечисленный диаметр частицы 3,5 нм. Кроме того, удельная поверхность катализатора составляла 148 м2/г, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,29 мл/г, и средний диаметр пор составлял 8 нм. Кроме того, в результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) наблюдался пик поглощения поверхностных плазмонов, обусловленный наночастицами золота (примерно при 530 нм).A gold-coated catalyst in an amount of 1.48 wt.% (Au / SiO 2 -Al 2 O 3 ) was obtained in the same manner as in (2) of Example 17, except that an oxide-based support was used for the support silica-alumina obtained in (1) of Example 17, and nickel nitrate hexahydrate was not added. According to the results of powder X-ray diffraction (XRD) for this catalyst, there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by the Scherrer formula was approximately 3 nm. When the shape of the gold particles was observed using a transmission electron microscope (TEM), it was confirmed that gold particles having a number average particle diameter of 3.5 nm were deposited on the carrier. In addition, the specific surface area of the catalyst was 148 m 2 / g, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.29 ml / g, and the average pore diameter was 8 nm. In addition, as a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), a peak of absorption of surface plasmons due to gold nanoparticles (at about 530 nm) was observed.

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 25,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 80,5%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 2,659 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как проявляющая уменьшение реакционной активности и селективности, что приводило к степени конверсии метакролеина 17,8%, селективности образования метилметакрилата 78,3% и активности образования метилметакрилата 1,819 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the methacrolein conversion after the reaction for 200 hours was 25.3%, the methyl methacrylate formation selectivity was 80.5%, and the methyl methacrylate formation activity per unit mass of the catalyst was 2.659 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as showing a decrease in reactivity and selectivity, which led to a methacrolein conversion of 17.8%, methyl methacrylate formation selectivity of 78.3% and methyl methacrylate formation activity of 1.819 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрации Si составляли 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,41 мл/г, и средний диаметр пор составлял 13 нм. Среднечисленный диаметр частицы наночастиц золота, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 5,3 нм, показывая, тем самым, что диаметр пор катализатора увеличен и имеет место спекание наночастиц золота.In addition, when the concentrations of Au and Si ions in the reaction solution were analyzed by ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the Au concentrations were 0.1 ppm or less in both cases, and the Si concentration was 1 h ./mln or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.41 ml / g, and the average pore diameter was 13 nm. The number average particle diameter of the gold nanoparticles, as determined by a transmission electron microscope (TEM), was 5.3 nm, thereby indicating that the pore diameter of the catalyst was increased and sintering of the gold nanoparticles took place.

Сравнительный пример 11Reference Example 11

Катализатор с нанесенным золотом в количестве 1,48 мас.% (Au/SiO2-Al2O3-MgO) получали таким же образом, как и в (2) примера 25, за исключением того, что для носителя использовали носитель на основе системы оксид кремния-оксид алюминия-оксид магния, полученный в (1) примера 25, и не добавляли гексагидрат нитрата никеля. По результатам порошковой рентгеновской дифракции (XRD) для этого катализатора присутствовал широкий пик, соответствующий кристаллам золота. Средний размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял примерно 3 нм. Когда форму частиц золота исследовали с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), то было подтверждено, что на носитель нанесены частицы золота со средним диаметром частицы 3,4 нм. В дополнение к этому, удельная поверхность катализатора составляла 152 м2/г, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,25 мл/г, и средний диаметр пор составлял 5 нм. Кроме того, в результате исследования изменений в электронном возбужденном состоянии этого катализатора методом спектроскопии в УФ и видимой части спектра (UV-Vis) наблюдался пик поглощения поверхностных плазмонов, обусловленный наночастицами золота (примерно при 530 нм).A gold-coated catalyst in an amount of 1.48 wt.% (Au / SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO) was obtained in the same manner as in (2) of Example 25, except that a support based on a support was used silica-alumina-magnesium oxide systems prepared in (1) of Example 25 and no nickel nitrate hexahydrate was added. According to the results of powder x-ray diffraction (XRD) for this catalyst there was a wide peak corresponding to gold crystals. The average crystallite size calculated by Scherrer’s formula was approximately 3 nm. When the shape of the gold particles was examined using a transmission electron microscope (TEM), it was confirmed that gold particles with an average particle diameter of 3.4 nm were deposited on the carrier. In addition, the specific surface area of the catalyst was 152 m 2 / g, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.25 ml / g, and the average pore diameter was 5 nm. In addition, as a result of studying the changes in the electronic excited state of this catalyst by UV and visible spectroscopy (UV-Vis), a peak in the absorption of surface plasmons caused by gold nanoparticles was observed (at about 530 nm).

Реакцию проводили таким же образом, как и в (3) примера 17, используя этот катализатор. В результате степень конверсии метакролеина после прохождения реакции в течение 200 часов составляла 29,3%, селективность образования метилметакрилата составляла 82,3%, и активность образования метилметакрилата на единицу массы катализатора составляла 3,148 моль/ч/кг катализатора. Реакционная способность после 500 часов была оценена как проявляющая уменьшение реакционной активности и селективности, что приводило к степени конверсии метакролеина 23,5%, селективности образования метилметакрилата 80,1% и активности образования метилметакрилата 2,457 моль/ч/кг катализатора.The reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 17 using this catalyst. As a result, the conversion of methacrolein after the reaction for 200 hours was 29.3%, the selectivity for the formation of methyl methacrylate was 82.3%, and the activity of formation of methyl methacrylate per unit mass of the catalyst was 3.148 mol / h / kg of catalyst. Reactivity after 500 hours was evaluated as showing a decrease in reactivity and selectivity, which led to a methacrolein conversion of 23.5%, methyl methacrylate formation selectivity of 80.1%, and methyl methacrylate formation activity of 2.457 mol / h / kg of catalyst.

Кроме того, когда концентрации ионов Au и Si в реакционном растворе анализировали с помощью ICP-MS через 200 и 500 часов после начала реакции, то концентрации Au составляли 0,1 ч./млн или менее в обоих случаях, и концентрации Si составляли 1 ч./млн или менее в обоих случаях. Когда катализатор извлекали после прохождения реакции в течение 500 часов и исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), не наблюдалось какого-либо существенного образования трещин или выкрашивания частиц катализатора. Кроме того, объем пор катализатора, как определено методом адсорбции азота, составлял 0,37 мл/г, и средний диаметр пор составлял 10 нм. Среднечисленный диаметр частицы наночастиц золота, как определено с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), составлял 5,4 нм, и наблюдали увеличенный диаметр пор катализатора и спекание наночастиц золота.In addition, when the concentrations of Au and Si ions in the reaction solution were analyzed by ICP-MS 200 and 500 hours after the start of the reaction, the Au concentrations were 0.1 ppm or less in both cases, and the Si concentration was 1 h ./mln or less in both cases. When the catalyst was recovered after the reaction for 500 hours and examined using a scanning electron microscope (SEM), no significant cracking or chipping of the catalyst particles was observed. In addition, the pore volume of the catalyst, as determined by nitrogen adsorption, was 0.37 ml / g, and the average pore diameter was 10 nm. The number average particle diameter of the gold nanoparticles, as determined by a transmission electron microscope (TEM), was 5.4 nm, and an enlarged pore diameter of the catalyst and sintering of the gold nanoparticles were observed.

На основании результатов, описанных выше, катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты в соответствии с данным вариантом осуществления обеспечивает эффективным образом получение сложных эфиров карбоновых кислот при высокой селективности из альдегида и спирта, или одного, или нескольких видов спиртов и демонстрирует превосходную механическую прочность и химическую стойкость носителя без образования трещин или выкрашивания катализатора даже после прохождения длительного периода времени. Кроме того, практически отсутствовало какое-либо проявление отслаивания или вымывания никеля и компонента X, которые являются активными компонентами катализатора, увеличение диаметра пор катализатора или спекание композитных наночастиц, вследствие чего обеспечивается возможность поддержания высокого уровня реакционной способности катализатора даже после прохождения длительного периода времени.Based on the results described above, the catalyst for producing carboxylic acid ester in accordance with this embodiment provides an efficient way to obtain carboxylic acid esters with high selectivity from aldehyde and alcohol, or one or more types of alcohols, and exhibits excellent mechanical strength and chemical the resistance of the carrier without cracking or chipping of the catalyst even after a long period of time. In addition, there was practically no manifestation of peeling or leaching of nickel and component X, which are active components of the catalyst, an increase in the pore diameter of the catalyst, or sintering of composite nanoparticles, which makes it possible to maintain a high level of catalyst reactivity even after a long period of time.

Данная заявка основана на заявке на патент Японии, зарегистрированной патентным ведомством Японии 13 августа 2007 г. (заявка на патент Японии № 2007-210962), заявке на патент Японии, зарегистрированной патентным ведомством Японии 11 октября 2007 г. (заявка на патент Японии № 2007-265375), заявке на патент Японии, зарегистрированной патентным ведомством Японии 26 октября 2007 г. (заявка на патент Японии № 2007-279411) и заявке на патент Японии, зарегистрированной патентным ведомством Японии 14 апреля 2008 г. (заявка на патент Японии № 2008-105103), содержание которых включено в данный документ посредством ссылки.This application is based on a Japanese patent application filed by the Japanese Patent Office on August 13, 2007 (Japanese Patent Application No. 2007-210962), a Japanese patent application filed by the Japanese Patent Office on October 11, 2007 (Japanese Patent Application No. 2007 -265375), a Japanese patent application filed by the Japanese Patent Office on October 26, 2007 (Japanese Patent Application No. 2007-279411) and a Japanese patent application, registered by the Japanese Patent Office April 14, 2008 (Japanese Patent Application No. 2008 -105103), the contents of which are included to this document by reference.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Настоящее изобретение может быть использовано в промышленности в качестве катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия альдегида и спирта, или одного, или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода.The present invention can be used in industry as a catalyst for producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol, or one or more types of alcohols, in the presence of oxygen.

Claims (17)

1. Катализатор для получения сложного эфира карбоновой кислоты путем взаимодействия (а) альдегида и спирта, или (b) одного или нескольких видов спиртов, в присутствии кислорода, содержащий:
окисленный никель; и
X, где Х представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди, нанесенные на носитель в интервале атомного соотношения Ni/(Ni+X) от 0,20 до 0,99.
1. A catalyst for producing a carboxylic acid ester by reacting (a) an aldehyde and an alcohol, or (b) one or more kinds of alcohols, in the presence of oxygen, containing:
oxidized nickel; and
X, where X represents at least one element selected from the group consisting of palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper, deposited on a carrier in the range of the atomic ratio Ni / (Ni + X) from 0.20 to 0 , 99.
2. Катализатор по п.1, содержащий композитную наночастицу, состоящую из окисленного никеля и X, где Х представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди.2. The catalyst according to claim 1, containing a composite nanoparticle consisting of oxidized nickel and X, where X represents at least one element selected from the group consisting of palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper. 3. Катализатор по п.2, в котором композитная наночастица является частицей, имеющей Х в своей сердцевине, и поверхность сердцевины покрыта окисленным никелем.3. The catalyst according to claim 2, in which the composite nanoparticle is a particle having X in its core, and the surface of the core is coated with oxidized nickel. 4. Катализатор по п.2 или 3, в котором дополнительно к композитной наночастице носитель содержит независимо окисленный никель.4. The catalyst according to claim 2 or 3, in which, in addition to the composite nanoparticle, the carrier contains independently oxidized nickel. 5. Катализатор по п.1 или 2, в котором окисленный никель является оксидом никеля и/или сложным оксидом, содержащим никель.5. The catalyst according to claim 1 or 2, in which the oxidized nickel is a nickel oxide and / or a complex oxide containing Nickel. 6. Катализатор по п.1 или 2, в котором носитель является алюминийсодержащей композицией на основе оксида кремния, которая содержит оксид кремния и оксид алюминия, и количество алюминия находится в интервале от 1 до 30 мол.%, в расчете на общее молярное количество кремния и алюминия.6. The catalyst according to claim 1 or 2, in which the carrier is an aluminum-containing composition based on silicon oxide, which contains silicon oxide and aluminum oxide, and the amount of aluminum is in the range from 1 to 30 mol.%, Calculated on the total molar amount of silicon and aluminum. 7. Катализатор по п.6, в котором носитель дополнительно содержит по меньшей мере один вид основного металлического компонента, выбранного из группы, состоящей из щелочного металла, щелочноземельного металла и редкоземельного металла.7. The catalyst according to claim 6, in which the carrier further comprises at least one type of main metal component selected from the group consisting of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth metal. 8. Катализатор по п.6, в котором соотношение никеля и оксида алюминия составляет от 0,01 до 1,0 в расчете на атомное соотношение Ni/Al.8. The catalyst according to claim 6, in which the ratio of Nickel and alumina is from 0.01 to 1.0 based on the atomic ratio of Ni / Al. 9. Катализатор по п.7 или 8, в котором соотношение никеля и основного металлического компонента составляет от 0,01 до 1,2 в расчете на атомное соотношение Ni/(щелочной металл+щелочноземельный металл+редкоземельный металл).9. The catalyst according to claim 7 or 8, in which the ratio of Nickel and the main metal component is from 0.01 to 1.2 based on the atomic ratio Ni / (alkali metal + alkaline earth metal + rare earth metal). 10. Катализатор по п.1 или 2, в котором носитель является композицией, содержащей оксид кремния, оксид алюминия и оксид магния, и содержит от 42 до 90 мол.% кремния, от 5,5 до 38 мол.% алюминия и от 4 до 38 мол.% магния в расчете на общее молярное количество кремния, алюминия и магния.10. The catalyst according to claim 1 or 2, in which the carrier is a composition containing silicon oxide, aluminum oxide and magnesium oxide, and contains from 42 to 90 mol.% Silicon, from 5.5 to 38 mol.% Aluminum and from 4 up to 38 mol.% magnesium calculated on the total molar amount of silicon, aluminum and magnesium. 11. Катализатор по п.10, в котором соотношение никеля и оксида алюминия составляет от 0,01 до 1,0 в расчете на атомное соотношение Ni/Al, и соотношение никеля и оксида магния составляет от 0,01 до 1,2 в расчете на атомное соотношение Ni/Mg.11. The catalyst of claim 10, in which the ratio of Nickel and alumina is from 0.01 to 1.0 based on the atomic ratio of Ni / Al, and the ratio of Nickel and magnesium oxide is from 0.01 to 1.2 calculated per atomic ratio of Ni / Mg. 12. Катализатор по п.1 или 2, в котором удельная поверхность составляет от 20 до 350 м2/г, диаметр пор с максимальной повторяемостью составляет от 3 до 50 нм, объем пор составляет от 0,1 до 1,0 мл/г, и диаметр частиц составляет от 10 до 200 мкм.12. The catalyst according to claim 1 or 2, in which the specific surface is from 20 to 350 m 2 / g, the pore diameter with maximum repeatability is from 3 to 50 nm, the pore volume is from 0.1 to 1.0 ml / g and the particle diameter is from 10 to 200 microns. 13. Способ получения катализатора для получения сложного эфира карбоновой кислоты по любому из пп.1-12, включающий:
первую стадию получения предшественника катализатора осаждением никеля и компонента X, где Х представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из палладия, платины, рутения, золота, серебра и меди на носителе нейтрализацией кислого раствора растворимой металлической соли, содержащего никель и X; и вторую стадию окисления никеля термообработкой полученного предшественника катализатора, причем атомное соотношение Ni/(Ni+X) составляет от 0,20 до 0,99.
13. A method of producing a catalyst for producing a carboxylic acid ester according to any one of claims 1 to 12, including:
a first step for preparing a catalyst precursor by precipitation of nickel and component X, where X is at least one element selected from the group consisting of palladium, platinum, ruthenium, gold, silver and copper on a support by neutralizing an acidic solution of a soluble metal salt containing nickel and X; and a second stage of nickel oxidation by heat treatment of the obtained catalyst precursor, wherein the Ni / (Ni + X) atomic ratio is from 0.20 to 0.99.
14. Способ получения сложного эфира карбоновой кислоты, включающий стадию взаимодействия катализатора по пп.1-12 с (а) альдегидом и спиртом или (b) одним или несколькими видами спиртов, в присутствии кислорода.14. A method of producing a carboxylic acid ester comprising the step of reacting a catalyst according to claims 1-12 with (a) an aldehyde and an alcohol or (b) one or more kinds of alcohols in the presence of oxygen. 15. Способ по п.14, в котором альдегидом является соединение, выбранное из акролеина, метакролеина и их смеси.15. The method according to 14, in which the aldehyde is a compound selected from acrolein, methacrolein and mixtures thereof. 16. Способ по п.14, в котором альдегидом является соединение, выбранное из акролеина, метакролеина и их смеси, а спиртом является метанол.16. The method according to 14, in which the aldehyde is a compound selected from acrolein, methacrolein and mixtures thereof, and the alcohol is methanol. 17. Способ по п.14, в котором одним видом спирта является этиленгликоль, а другим видом спирта является метанол. 17. The method according to 14, in which one type of alcohol is ethylene glycol, and the other type of alcohol is methanol.
RU2010104845/04A 2007-08-13 2008-07-31 Catalyst for synthesis of carboxylic esters, preparation method thereof and method for synthesis of carboxylic esters RU2428251C1 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007210962 2007-08-13
JP2007-210962 2007-08-13
JP2007265375 2007-10-11
JP2007-265375 2007-10-11
JP2007-279411 2007-10-26
JP2008-105103 2008-04-14
JP2008105103 2008-04-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2428251C1 true RU2428251C1 (en) 2011-09-10

Family

ID=44757516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010104845/04A RU2428251C1 (en) 2007-08-13 2008-07-31 Catalyst for synthesis of carboxylic esters, preparation method thereof and method for synthesis of carboxylic esters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428251C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665708C2 (en) * 2013-04-19 2018-09-04 Эвоник Рем ГмбХ Method of obtaining methyl methacrylate
RU2740551C2 (en) * 2016-09-08 2021-01-15 Релианс Индастрис Лимитид Hydrothermally stable catalyst composition and method of its preparation
US11229898B2 (en) 2015-12-29 2022-01-25 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Nanometer-size zeolitic particles and method for the production thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665708C2 (en) * 2013-04-19 2018-09-04 Эвоник Рем ГмбХ Method of obtaining methyl methacrylate
US11229898B2 (en) 2015-12-29 2022-01-25 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Nanometer-size zeolitic particles and method for the production thereof
RU2740551C2 (en) * 2016-09-08 2021-01-15 Релианс Индастрис Лимитид Hydrothermally stable catalyst composition and method of its preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4674921B2 (en) Catalyst for producing carboxylic acid ester, method for producing the same, and method for producing carboxylic acid ester
US9480973B2 (en) Silica-based material and process for producing the same, noble metal supported material and process for producing carboxylic acids by using the same as catalyst
RU2437715C1 (en) Material with composite particles on substrate, method of producing said material and method of producing compounds using material with composite particles on substrate as chemical synthesis catalyst
JP5335505B2 (en) Noble metal support and method for producing carboxylic acid ester using the same as catalyst
JP5336234B2 (en) Composite particle carrier, method for producing the same, and method for producing carboxylic acid ester
JP5336235B2 (en) Noble metal support and method for producing carboxylic acid ester using the same as catalyst
RU2428251C1 (en) Catalyst for synthesis of carboxylic esters, preparation method thereof and method for synthesis of carboxylic esters
JP6031562B2 (en) Silica-based material and method for producing the same, noble metal support and method for producing carboxylic acids using the same as a catalyst
JP5588657B2 (en) Method for producing carboxylic acid
WO2022049740A1 (en) Carboxylate ester production catalyst and carboxylate ester production method
JP2022062421A (en) Method for producing carboxylate ester
BRPI0815166B1 (en) CATALYST FOR USE IN THE PRODUCTION OF CARBOXYLIC ACID ESTER, PROCESSES FOR PRODUCING THE SAME, AND, TO PRODUCE CARBOXYLIC ACID ESTER
WO2022201533A1 (en) Catalyst for production of carboxylic acid ester, method for producing carboxylic acid ester, and method for producing catalyst for production of carboxylic acid ester

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160930