Tailored Nucleophilic and Amphoteric Zeolites without Large Cavities for the Dehydration of Lactic Acid to Acrylic Acid
Final Report Abstract
Im Rahmen des vorliegenden Projekts wurden Zeolithe ohne große Hohlräume und mit niedrigem nSi/nAl-Verhältnis erfolgreich synthetisiert, modifiziert und charakterisiert. Anschließend wurde ihre Leistung in der Milchsäure-zu-Acrylsäure-Reaktion untersucht. Die alkaliausgetauschten Zeolithe zeigten keine Desaktivierung. Besonders die 10-Ring-Katalysatoren der Strukturtypen SZR und MFI zeigten bei nahezu vollständigem Umsatz eine hohe Acrylsäure-Selektivität über die gesamte Reaktionsdauer von 285 min. Überraschenderweise zeigten die untersuchten aluminiumreichen 12-Ring-Katalysatoren zwar einen hohen Umsatz ohne Desaktivierung, allerdings auch eine hohe Selektivität zum unerwünschten Acetaldehyd. Erwartet wurde, dass die Zeolithe eine ähnlich hohe Acrylsäure-Selektivität wie ein dreidimensionaler FAU-Zeolith mit ähnlichem Aluminiumgehalt zeigen würden. Vermutet wird, dass dies an der Eindimensionalität der Zeolithe liegt. Das Projekt ermöglichte Forschung an bisher wenig beachteten Zeolithen für die Milchsäurezu-Acrylsäure-Reaktion. Es konnte gezeigt werden, dass auch 8-Ring-Zeolithe wie PHI und NAT für diese Reaktion selektiv sein können. Es zeigte sich, dass bei amorphen Zeolithen die Acetaldehydbildung unterdrückt ist und sie eine hohe Acrylsäure-Selektivität aufweisen können. Die Forschung in Richtung von halbamorphen und teilkristallinen Zeolithe auf diesem Gebiet ist noch unter Bearbeitung. Es ist geplant, dass aus diesen jetzt schon vielversprechenden Ergebnissen eine Publikation hervorgehen wird. Obwohl in letzter Zeit das Interesse an dieser Reaktion gestiegen ist, sind immer noch nicht alle Aspekte untersucht worden. Und es ist immer noch unklar, welche Eigenschaften ein selektiver Katalysator braucht. Mit diesem Projekt konnte ein wichtiger Beitrag für die Forschung zum Verständnis der Zeolith-Katalysatoren in der Milchsäuredehydratisierung gemacht werden.
