ОБРАБОТКА СИСТЕМ БЕНЗОЛ-РАСТВОР АММИАКА В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ
Аннотация
В работе представлены результаты определения продуктов, образующихся при обработке жидких систем бензол-раствор аммиака в плазме диэлектрического барьерного разряда в атмосферах аргона и воздуха. Анализ обработанных в диэлектрическом барьерном разряде систем бензол-раствор аммиака осуществлен при помощи газовой хроматографии и спектроскопии в видимой и ультрафиолетовой областях. Установлено, что в электрических разрядах обработка однородной эмульсии бензол-раствор аммиака, стабилизированной олеатом натрия, в аргоне позволяет получать анилин и нитробензол с селективностью 32,7 масс.% и 50,1 масс.% соответственно при конверсии бензола, равной 1,3 масс.%, при этом атмосфера воздуха приводит к формированию исключительно фенола. Обработка в диэлектрическом барьерном разряде неоднородной смеси бензол-раствор аммиака также позволяет получить анилин и нитробензол, однако при существенно меньшей конверсии бензола, равной 0,1 масс.%. При раздельной подаче в зону обработки бензола и раствора аммиака конверсия бензола и выход анилина относительно малы (0,1 масс.% и 6,3 масс.% относительно общей массы продуктов). Нитробензол при этом обнаружить не удается. Количественные результаты позволяют заключить о существенной роли гомогенности систем бензол-раствор аммиака и инертной газовой атмосферы в образовании анилина и нитробензола. Результаты исследования могут быть использованы при разработке методов получения амино- и нитросодержащих производных жидких углеводородов в плазменных условиях, а также для изучения процессов воздействия электрических разрядов на жидкие среды, в том числе коллоидные.
Для цитирования:
Ковтунов М.А., Загвозкин М.Д., Петренко Т.В., Очередько А.Н., Филипченко С.А., Рябов А.Ю., Кудряшов С.В. Обработка систем бензол-раствор аммиака в диэлектрическом барьерном разряде. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 7. С. 92-98. DOI: 10.6060/ivkkt.20266907.9t.
Литература
Guo J., Liu H., Li Y., Li D., He D. Recent advances on catalysts for photocatalytic selective hydrogenation of ni-trobenzene to aniline. Front. Chem. 2023. V. 11. P. 1162183. DOI: 10.3389/2023.1162183.
Qusti A.H., Mohamed R.M., Salam M.A. Photocatalytic synthesis of aniline from nitrobenzene using Ag-reduced graphene oxide nanocomposite. Ceram. Int. 2014. V. 40. N 4. P. 5539-5546. DOI: 10.1016/2013.10.144.
Jiang Y., Li X., Qin Z., Ji H. Preparation of Ni/bentonite catalyst and its applications in the catalytic hydrogenation of nitrobenzene to aniline. Chin. J. Chem. Eng. 2016. V. 24. N 9. P. 1195-1200. DOI: 10.1016/2016.04.030.
Wang H., Liu X., Xu G., Guo Z., Zhang Y. In situ syn-thesis of Fe-NC catalysts from cellulose for hydrogenation of nitrobenzene to aniline. Chin. J. Catal. 2019. V. 40. N 10. P. 1557-1565. DOI: 10.1016/S1872-2067(19)63416-9.
Mkhalid I.A. Simple synthesis of NiCo2O4@ rGO nano-composites for conversion of nitrobenzene via its photoreduction to aniline using visible light. J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 12. P. 1988-1998. DOI: 10.1016/2021.04.019.
Shawky A., Alhaddad M., Al-Namshah K.S., Mohamed R.M., Awwad N.S. Synthesis of Pt-decorated CaTiO3 nanocrystals for efficient photoconversion of nitroben-zene to aniline under visible light. J. Molec. Liq. 2020. V. 304. P. 112704. DOI: 10.1016/2020.112704.
Wu W., Lin R., Shen L., Liang R., Yuan R., Wu L. Highly efficient visible-lightinduced photocatalytic hydrogenation of nitrobenzene to aniline in water. RSC Adv. 2013. V. 3. N 27. P. 10894-10899. DOI: 10.1039/C3RA40935J.
Aljahdali M.S., Amin M.S., Mohamed R.M. Gdcobalt selenite as an efficient nanocomposite for aniline synthesis from photocatalytic reduction of nitrobenzene. Mater. Res. Bull. 2018. V. 99. P. 161-167. DOI: 10.1016/2017.11.003.
Mohamed R.M. Preparation of aniline from photocatalytic reduction of nitrobenzene using Pt/Nd2O3 nanocomposite. J. Alloys and Compd. 2015. V. 648. P. 711-718. DOI: 10.1016/2015.06.217.
Tang W., Liu Y., Jin Y., Wang Y., Shi W., Ma P., Niu J., Wang J. Photocatalytic Reduction of Nitrobenzene to Ani-line by an Intriguing {Ru (C6H6)}-Based Heteropolytungstate. Inorg. Chem. 2024. V. 63. N 14. P. 6260-6267. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c04450.
Palma V., Cortese M., Renda S., Ruocco C., Martino M., Meloni E. A review about the recent advances in se-lected nonthermal plasma assisted solid–gas phase chemical processes. Nanomaterials. 2020. V. 10. N 8. P. 1596. DOI: 10.3390/nano10081596.
Hosseini H. Dielectric barrier discharge plasma catalysis as an alternative approach for the synthesis of ammonia: a review. RSC Adv. 2023. V. 13. N 40. P. 28211-28223. DOI: 10.1039/D3RA05580A.
Hosseini H., Ghaffarzadeh M. Investigation of Plasma Induced Reactions of Liquid Toluene in Ar/NH3: The Formation of Organic Compounds through Radical Intermediates. Chem. Lett. 2022. V. 51. N 7. P. 784-787. DOI: 10.1246/cl.220178.
Hosseini H., Saleem M., Marotta E., Paradisi C. Nitrogen-containing organic products from the treatment of liquid toluene with plasma-activated N2 gas. Plasma Process. Polym. 2021. V. 18. N 5. P. 2100012. DOI: 10.1002/ppap.202100012.
Dupont V., Ognier S., Morand G., Ollivier C., Fensterbank L., Tatoulian M. Direct amination of benzene with ammonia by flow plasma chemistry. Chem. –A Eur. J. 2023. V. 29. N 56. P. E202301666. DOI: 10.1002/chem.202301666.
Lepoetre A., Ognier S., Zhang M., Wengler J., Al Ayoubi S., Ollivier C., Fensterbank L., Dutem X., Tatoulian M. Amination of cyclohexane by dielectric barrier discharge processing in a continuous flow microreactor: ex-perimental and simulation studies. Plasma Chem. Plasma Process. 2021. V. 41. N 1. P. 351-368. DOI: 10.1007/s11090-020-10140-9.
Huang L.I., Li L., Dong W., Liu Y.A.N., Hou H. Removal of ammonia by OH radical in aqueous phase. Environ. Sci. Technol. 2008. V. 42. N 21. P. 8070-8075. DOI: 10.1021/es8008216.
Yudina N.V., Ryabov A., Kudryashov S.V., Zherebtsov S.I., Votolin K.S., Shpakodraev K.M., Malyshenko N.V. Structural modification of humic acids in a barrier discharge plasma. Solid Fuel Chem. 2025. V. 59. N 3. P. 260-264. DOI: 10.3103/S0361521925700144.
Cameli F., Dimitrakellis P., Chen T.Y., Vlachos D.G. Modular plasma microreactor for intensified hydrogen peroxide production. ACS Sustain. Chem. Eng. 2022. V. 10. N 5. P. 1829-1838. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c06973.
Shang K., Wang N., Li W., Jiang N., Lu N., Li J., Wu Y. Generation characteristics of long-lived active species in a water falling film DBD reactor. Plasma Chem. Plasma Process. 2021. V. 41. N 1. P. 477-491. DOI: 10.1007/s11090-020-10124-9.
Kudryashov S.V., Ryabov A.Y., Ochered’ko A.N., Leshchik A.V. Non-catalytic oxidative processing of ben-zene in plasma reactor at atmospheric pressure. AIP Conf. Proc. 2022. V. 2509. N 1. P. 020119. DOI: 10.1063/5.0084759.
Kudryashov S.V., Perevezentsev S.A., Ryabov A.Y., Shchegoleva G.S., Sirotkin E.E. Study of the products of benzene transformation in the presence of argon, hydrogen, and propane-butane mixture in barrier discharge. Petrol. Chem. 2012. V. 52. N 1. P. 60-64. DOI: 10.1134/S0965544112010057.
Ochered'ko A.N., Kudryashov S.V., Ryabov A.Yu., Leshchik A.V. Direct oxidation of aromatic compounds by oxygen in barrier discharge plasma. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 8. P. 119-125. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.16t.
Leshchik A.V., Ochered'ko A.N., Ryabov A.Yu., Petrenko T.V., Kudryashov S.V. Effect of temperature on benzene and toluene oxidation in a barrier discharge. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11.
P. 18-24. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.10t.
