Design of sustainable catalysts by post-synthesis modification of germanosilicate zeolites
Návrh udržitelných katalyzátorů postsyntetickou modifikací germanosilikátových zeolitů
dissertation thesis (DEFENDED)
![Document thumbnail](/bitstream/handle/20.500.11956/149153/thumbnail.png?sequence=8&isAllowed=y)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/149153Identifiers
Study Information System: 196545
Collections
- Kvalifikační práce [19598]
Author
Advisor
Consultant
Přech, Jan
Referee
Hronec, Mlan
Kubička, David
Faculty / Institute
Faculty of Science
Discipline
Physical Chemistry
Department
Department of Physical and Macromolecular Chemistry
Date of defense
14. 9. 2021
Publisher
Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakultaLanguage
English
Grade
Pass
Keywords (Czech)
Ge recyklace, germanosilikátové zeolity, udržitelná katalýzaKeywords (English)
Ge recycling, germanosilicate zeolites, sustainable catalysis1 Abstrakt Vzhledem k přítomnosti malých strukturních jednotek (např. D4R, D3R), germanosilikátové zeolity jsou obecně charakterizovány vysokým objemem pórů a multidimenzionálními/extra-velkými pórovými systémy, takže jsou zvláště vhodné při zpracování objemných molekul (zejména podílejících se na valorizaci sloučenin získaných z biomasy). Nízká kyselost, nízká hydrotermální stabilita a vysoká cena Ge však výrazně omezují praktické používání zeolitů obsahujících Ge. Cílem této práce bylo navrhnout nové katalyzátory modifikovatelného chemického složení na bázi germanosilikátového zeolitu a s laditelnou pórovitostí pro relevantní kysele katalyzované reakce, jako je ketalizace polyalkoholů, epoxidace olefinů, Baeyer-Villigerova oxidace cyklických ketonů a Meerwein-Ponndorf-Verleyho redukce aldehydů. Germanosilikátové zeolity různých struktur, včetně středněporézního ITH, širokoporézního IWW, nebo extraporézních UTL a *CTH, byly důkladně charakterizovány kombinací technik (tj. XRD, fyziosorpce, elektronová mikroskopie, chemická analýza, mimo jiné) a podrobeny různým postsyntetizačním modifikacím, s cílem pochopit vztahy syntéza- struktura-aktivita v navržených katalyzátorech na bázi germanosilikát-zeolit. V ketalizaci glycerolu na solketal byla nalezena slabá kyselá centra IWW a UTL germanosilikátů jako aktivní...
1 Abstract Due to the presence of small structural units (e.g., D4R, D3R), the frameworks of germanosilicate zeolites are generally characterized by high pore volumes and multidimensional/extra-large pore systems, making them especially suitable in processing bulky molecules (in particular, involved in biomass-derived compounds valorization). However, weak acidity, low hydrothermal stability and high cost of Ge significantly limit the practical use of Ge-containing zeolites. This thesis is aimed at design of sustainable germanosilicate zeolite-based catalysts of modifiable chemical composition and tunable porosity for relevant acid-catalyzed reactions, such as ketalization of polyols, epoxidation of olefins, Baeyer-Villiger oxidation of cyclic ketones and Meerwein-Ponndorf-Verley reduction of aldehydes. Germanosilicate zeolites of different structures, including medium-pore ITH, large pore IWW, extra-large pore UTL and *CTH, were thoroughly characterized using a combination of techniques (i.e., XRD, physisorption, electron microscopy, chemical analysis, among others) and subjected to different post-synthesis modifications to address synthesis-structure-activity relationships in the designed germanosilicate-zeolite based catalysts. In ketalization of glycerol to solketal, weak acid centers of IWW and UTL...