Mishra, Dinesh Kumar;Dabbawala, Aasif A.;Truong, Cong Chien;Alhassan, Saeed M.;Jegal, Jonggeon;Hwang, Jin Soo
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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v.68
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pp.325-334
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2018
Lactose is a reducing disaccharide consisting of two different monosaccharides such as galactose and glucose. The hydrogenation of lactose to lactitol is a formidable challenge because it is a complex process and several side products are formed. In this work, we synthesized Ru-Ni bimetallic nanohybrids as efficient catalysts for selective lactose hydrogenation to give selective lactitol. Ru-Ni bimetallic nanohybrids with $Ru-NiO_x$ (x = 1, 5, and 10 wt%) are prepared by impregnating Ru and Ni salts precursors with $TiO_2$ used as support material. Ru-Ni bimetallic nanohybrids (represented as $5Ru-5NiO/TiO_2$) catalyst is found to exhibit the remarkably high selectivity of lactitol (99.4%) and turnover frequency i.e. ($374h^{-1}$). In contrast, monometallic $Ru/TiO_2$ catalyst shows poor performance with ($TOF=251h^{-1}$). The detailed characterizations confirmed a strong interaction between Ru and NiO species, demonstrating a synergistic effect on the improvement on lactitol selectivity. The impregnation-reduction method for the preparation of bimetallic $Ru-NiO/TiO_2$ catalyst promoted Ru nanoparticles dispersed on NiO and intensified the interaction between Ru and NiO species. $Ru-NiO/TiO_2$ efficiently catalyzed the hydrogenation of lactose to lactitol with high yield/selectivity at almost complete conversion of lactose at $120^{\circ}C$ and 55 bar of hydrogen ($H_2$) pressure. Moreover, $Ru-NiO/TiO_2$ catalyst could also be easily recovered and reused up to four runs without notable change in original activity.
It is possible that hydrogen could replace coal and petroleum as the predominant energy source in the near future, but several challenges including cost, efficiency, and stability. Mg and Mg alloys are attractive hydrogen storage materials because of their lightweight and high absorption capacity. Their range of applications could be further extended if their hydrogenation properties could be improved. The main emphasis of this study was to investigate their hydrogenation properties for Synthesis of 10wt.% CaF2 in Mg2NiHx systems. The effect of BCR (66:1) and MA time (96 hours) on the hydrogenation properties of the composite was investigated. also, Mg2NiHx-10wt% CaF2 composites prepared by Mechanical Alloying are used in this work to illustrate the effect of catalysts on activation energy and kinetics of Magnesium hydride.
Three Ni-based catalysts with different clay as support were prepared and tested in the hydrogenation of maleic anhydride, among which Ni/clay1 showed best activity and selectivity. Over Ni/clay1 catalyst prepared by impregnation method, 97.14% conversion of maleic anhydride and 99.55% selectivity to succinic anhydride were obtained at $180^{\circ}C$ under a pressure of 1 MPa. Catalytic activity was greatly influenced by the temperature and weighted hourly space velocity. Catalyst deactivation studies showed that this catalyst have a long life time, the yield of MA still higher than 90% even after a reaction time of 60 h. X-ray diffraction (XRD) and $H_2$ temperature programmed reduction (TPR) were use to investigate the properties of the catalyst. XRD and TPR studies showed that Ni was present as $Ni^{2+}$ on the support, which indicated that there was no elemental nickel ($Ni^0$) and $Ni_2O_3$ in the unreduced samples. The formation of Ni was strong impact on catalytic activity.
Thermal hydrogenation of phenylacetylene (PA, $C_8H_6$) to styrene ($C_8H_8$) on pre-$C_xH_y$- and C-covered Cu(111) single crystal substrates has been studied using temperature-programmed desorption (TPD) mass spectrometry. Chemisorbed PA with an acetylene group has been proved to be associated with hydrogen of pre-adsorbed $C_xH_y$ to form styrene (104 amu) on Cu surface. For the parent (PA) mass (102 amu) TPD profile, the TPD peaks at 360 K and 410 K are assigned to chemisorbed vertically aligned PA and flat-lying cross-bridged PA, respectively (J. Phys. Chem. C 2007, 111, 5101). The relative $I_{360K}/I_{410K}$ TPD ratio dramatically increases with increasing pre-adsorbed $C_xH_y$ before dosing PA, while the ratio does not increase for pre-C-covered surface. For PA on pre-$C_xH_y$-covered Cu(111) surface, styrene desorption is enhanced relative to the parent PA desorption, while styrene formation is dramatically quenched on pre-C-covered (lack of adsorbed hydrogen nearby) surface. It appears that only cross-bridged PA associates with adsorbed hydrogen to form styrene that promptly desorbs at 410 K, while vertically aligned PA is less likely to participate in forming styrene.
Vegetable oils, such as palm oil and cashew nut shell liquid (CNSL), are used as major raw materials for bio-diesel in transportation and bio-heavy oil in power generation in South Korea. However, due to the high unsaturation degree caused by hydrocarbon double bonds and a high content of oxygen originating from the presence of carboxylic acid, the range of applications as fuel oil is limited. In this study, hydrotreating to saturate unsaturated hydrocarbons and remove oxygen in mixed bio-oil containing 1/1 v/v% palm oil and CNSL on monometallic catalysts (Ni and Cu) and bimetallic catalysts (Ni-Zn, Ni-Fe, Ni-Cu Ni-Co, Ni-Pd, and Ni-Pt) was perform under mild conditions (T = 250 ~ 400 ℃, P = 5 ~ 80 bar and LHSV = 1 h-1). The addition of noble metals and transition metals to Ni showed synergistic effects to improve both hydrogenation (HYD) and hydrodeoxygenation (HDO) activities. The most promising catalyst was Ni-Cu/-Al2O3, and in the wide range of the Ni/Cu atomic ratio of 9/1~1/4, the conversion for HYD and HDO reactions of the catalysts were 90-93% and 95-99%, respectively. The tendency to exhibit almost constant reaction activity in these catalysts of different Ni/Cu atomic ratios implies a typical structure-insensitive reaction. The refined bio-oil produced by hydrotreating (HDY and HDO) had significantly lower iodine value, acid value, and kinetic viscosity than the raw bio-oil and the higher heating value (HHV) was increased by about 10%.
The naphthenic base oil has been formulated to insulating and refrigerating oils. In the views of decreasing of the naphthenic crtide oil, new sources as its replacement have been needed. To solve this situation, the synthesis of naphthenic oil has been carried under hydrogenation reactions of alkyl aromatic compounds using various catalysts. The sturcture of reaction products has been investigated using spectroscopic methods such as NMR, UV, IR and HPLC. On the basis of the experimental results, it was convinced that unsaturated aromatic ring was saturated to saturated rings, and also optimum cond~tions established. Throughout this study, new resource as the replacement of conventional naphthenic oil has introduced.
Surface of Pt/$Al_2O_3$ model catalyst was produced on an aluminum foil with surface area of 1 $cm^2$ The aluminum surface was oxidized under $10 ^5Torr$Torr oxygen and platinum was deposited on top of the oxide layer using a plasma evaporation source. Conversion of I-butene was performed on the model catalyst surface. Isomerization was the major reaction in I-butene conversion on the aluminum oxide layer. Addition of Pt on the aluminum oxide layer induces hydrogenation of I-butene. Selectivity for the hydrogenation increases as the amount of Pt on alumina increases.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.3
no.2
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pp.110-117
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2015
10 wt% (Ni-Co) catalysts with different Ni and Co content : 10%Ni, 9%Ni1%Co, 7%Ni3%Co, 5%Ni5%Co, 3%Ni7%Co, and 10%Co; were prepared using sol-gel method followed by incipient wetness impregnation method. To investigate the catalytic activity including the stability, dry methane reforming were demonstrated over the pelletized catalysts at $620^{\circ}C$ under atmospheric pressure in a $CH_4:CO_2:N_2$ feedstock for 360 min. The results showed that bimetallic catalysts with the Co content equal to or greater than 3% were more stable than monometallic catalysts (10%Ni and 10%Co). The temperature programmed hydrogenation interpreted that the additional of Co into Ni catalyst improved the carbon resistance from methane cracking. Promoted this type of bimetallic catalyst using 1wt% K (trimetallic catalyst) prevented the carbon formation on the catalyst. The temperature programmed desorption of $CO_2$ indicated that this trimetallic catalyst has a greater number of strong basic sites. Moreover, the appearance of K lowered the number of weak basic sites and decreased the conversion of methane by 12 %.
Al containing mesoporous molecular sieve (Al-MMS) was synthesized by hydrolysis of $H_2SiF_6$ and $Al(NO_3)_3{\cdot}9H_2O$. The material obtained was characterized by XRD, $N_2$-physisorption. The specific surface area was $981m^2/g$, and the average pore size was uniformity $39{\AA}$. It was confirmed that the acidity of Al-MMS was milder than that of zeolite Y based on the results of $NH_3$-TPD. Active materials, Pt and Pd, were loaded on Al-MMS in order to examine the feasibility of using Al-MMS as a catalyst support in the hydrogenation of aromatic compounds included in the residue oil of a naphtha cracker. The hydrogenation activity of PtPd/Al-MMS has been studied by following the kinetics of the hydrogenation of naphthalene, and by comparing the kinetic parameters obtained with Pt and Pd catalysts supported on the other mesoporous material support and commercial conventional support materials. PtPd/Al-MMS catalyst shows the highest activity of hydrogenation and sulfur resistance. The high activity of PtPd/Al-MMS was confirmed again in the hydrogenation of PGO (pyrolized gas oil), which is residue oil obtained from a naphtha cracker. Therefore, PtPd/Al-MMS can be applied to the hydrogenation of aromatic compounds included in the residue oil of a commercial naphtha cracker commericially.
Park, Young-Kwon;Noh, Sang Gyun;Cho, Kyu Sang;Jeon, Jong-Ki
Korean Chemical Engineering Research
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v.44
no.4
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pp.363-368
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2006
This study selected the optimal catalyst for the process of producing $C_9$-alcohol by hydrogenating $C_9$-aldehyde, and carried out an experiment in order to establish the operating condition for maximizing the yield of $C_9$-alcohol. The BET surface area and the specific area of copper were most excellent in $CuO/ZnO/Al_2O_3$ (60:30:10 wt%) catalyst produced using acetate as a precursor of copper and $Na_2CO_3$ as a precipitant, and the catalyst also showed the highest performance in $C_9$-aldehyde hydrogenation. Using a trickle bed reactor loaded with optimized catalyst, we attained 94.1 wt% yield of $C_9$-alcohol under the condition of $175^{\circ}C$, 800 psi and $WHSV=3hr^{-1}$. According to the result of comparing with other catalysts used in the hydrogenation of aldehyde, the catalyst showed similar performance to that of Ni/kieselghur and higher than that of $Cu-Ni-Cr-Na/Al_2O_3$ and $Ni-Mo/Al_2O_3$. According to the result of examining the stability of the catalyst through a long-term catalysis test, the yield of $C_9$-alcohol decreased slowly after around 72 hours due to the increasing production of high boiling-point byproducts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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