Wykorzystanie mezoporowatych sit molekularnych w syntezie chemikaliów z odnawialnych źródeł - Feliczak-Guzik, Agnieszka (My University, 2011)
Celem pracy było zastosowanie mezoporowatych sit molekularnych zawierających niob do celów katalizy heterogenicznej. Wykorzystano różne typy mezoporowatych sit molekularnych, tj. MCM-41, SBA-15, SBA-16, FDU-1 i MSU-X. Wykazano, że mezoporowate sita molekularne zawierające Nb nie tylko dostarczają pożądanych właściwości redoks, ale także strukturalnych i kształtoselektywnych, które są charakterystyczne dla tych materiałów. Dodatkowo, mezoporowate materiały z jednej strony posiadają zaletę charakteryzowania się wysoką powierzchnią właściwą oraz objętością porów. Z drugiej zaś strony mogą służyć jako dobre katalizatory dla: (i) utleniania terpenowych cząsteczek, które są zbyt duże aby docierać do miejsc aktywnych w materiałach mikroporowatych i (ii) transformacji glicerolu do wartościowych chemikaliów. Dlatego też duża liczba procesów o wysokiej ważności dla rozwoju czystych technologii została przestudiowana z użyciem ww. katalizatorów adresowanych do łagodnego utleniania terpenów (geraniol, limonen, -pinen) z nadtlenkiem wodoru. Wewnętrzna powierzchnia mezoporowatych krzemionek była także w taki sposób konstruowana aby dawać z wysoką wydajnością nowe związki zwane sowo-surfaktantami w reakcjach acetalizacji, ketalizacji i eteryfikacji glicerolu na miejscach aktywnych opartych na formach Nb(V). Taki typ związków chemicznych posiada zarówno właściwości rozpuszczalnika, tj. lotność, jak i surfaktantu: obniżenie napięcia powierzchniowego i tworzenie (mikro)emulsji. Otrzymane chemikalia mogą być stosowane w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i chemicznym.

The aim of this work was the application of mesoporous molecular sieves containing niobium in the field of heterogeneous catalysis. Different types of molecular sieves, i.e., MCM-41, SBA-15, SBA-16, FDU-1 and MSU-X were used for this purpose. It was found that molecular sieves containing Nb species provide not only the desired redox properties, but the likewise structural and shape-selective properties which are characteristic of this sort of material. Additionally, on one hand mesoporous materials have the advantage of presenting high surface areas and pore volumes. On the other hand, they may afford good catalysts for: (i) the oxidation of terpenic molecules which are too large to have access to catalytic sites in microporous material and (ii) transformation of glycerol into valuable chemicals. Thus, a number of one-step processes of paramount importance in the development of clean technology were studied with catalysts designed to oxidise terpenes (geraniol, limonene, -pinene) with hydrogen peroxide under mild conditions. The inner surfaces of mesoporous silicas were also engineered to yield high-performance products of acetalization, ketalization and etherification of glycerol to new compounds, called solvo-surfactants at Nb(V)-centred active sites. These types of chemicals are of great interests since they exhibit both properties of solvents, e.g. volatility and surfactants, e.g. reduction of interfacial tensions, formation of emulsions and microemulsions. The obtained chemicals may be used in cosmetic, pharmaceutical and chemical industry.
The use of mesoporous molecular sieves in the synthesis of chemicals from renewable sources
Wydział Chemii: Pracownia Chemii Stosowanej
Keywords: materiały mezoporowate; mesoporous materials; domieszkowanie niobem; niobium doping; utlenianie terpenów; oxidation of terpenes; acetalizacja; acetalization; eteryfikacja gliceryny; etherification of glycerin