Thermal and photodehydrogenation reactions of terpenes over zeolites

Abstract

oz Bu çalışmada, terpenelerin p-simen'e dehidrojenasyon reaksiyonlarında, katyon değişimine uğramış (Na+, Li+, Ca2+, K+, Cs4} zeolit Y, özellikle NaY, çeşitli mikro ve mezogözenekli (Na ile katyon değiştirmiş Beta ve Mordenit, NaX, CsNaX, MCM-41, Montmorillonit KSF ve amorphous Silica) katolizörlerin katalitik aktiviteleri incelenmiştir. Sonuçlar, katyon değişimine uğramış NH4Y' nin Bransted ve Lewis olmak üzere iki tip asidik kısma sahip olduğunu göstermiştir, a-terpinen Bronsted asit kataliziyle 3- p-mentin ve p-simen'e dönüşmek üzere disproporsiyona uğramıştır. Ayrıca, a- terpinen'in direkt dehidrojenasyonu İle oluşmuş p-simen, katyon değiştirmiş zeolit Y içinde Lewis asit kısımlarının katkısıyla oluşabilmektedir. Asidik özelliği fazla olan göreceli olarak daha küçük katyonlara sahip NH4Y' den katyon değişimi ile elde edilen NaHY, LiHY ve CaHY içinde en iyi p-simen oluşumu gözlenmiştir. İyon değiştirmiş zeolit Y hariç Bronsted asit kısımlarına sahip katalizörler ile dönüşüm gözlenememiş yada sadece asit katalizli izomerizasyon reaksiyonları meydana gelmiştir. Bu, Bronsted asitliğinin a-terpinen'in dehidrojenasy onunu katalizlemek için yeterli olmadığım göstermektedir. Ayrıca Lewis asidik karakteri ve morfolojik yapısı dönüşümü etkileyen en önemli etmenlerdendir. Lewis asitliği katyon ve zeolit tipinden etkilenmektedir.

ABSTRACT In this thesis study, catalytic activity of cation exchanged (Na+, Li+, Ca2+, K+, Cs4) zeolite Y, especially NaY, and various microporous and mesoporous (Na exchanged, Beta, Mordenite, and NaX, CsNaX, MCM-41, Montmorillonite KSF and amorphous Silica) catalysts was investigated in the dehydrogenation reaction of terpenes to p-cymene. The results suggested that, there are two types of acid sites are present in cation exchanged zeolites from NH4Y, which are Bransted and Lewis sites, a-terpinene, disproportionated by Bransted acid catalysis into 3-p-menthene and p-cymene, and p- cymene was also formed by direct dehydrogenation of a-terpinene can possibly occur with the participation of Lewis acid sites in cation exchanged zeolite Y. Best conversion to p-cymene were observed in the NaHY, LiHY and CaHY exchange from NH4Y that have relatively small cations, which more acidic than the larger ones. With the catalysts that have Bransted acid sites except ion-exchanged zeolite Y, no conversion or only acid catalyzed isomerization reactions occur that shows the Bransted acidity was not enough to catalyze the dehydrogenation of a-terpinene. Also Lewis acidic character and the structure morphology are the most important factors affecting the conversion. Lewis acidity is influenced from the cation and zeolite type. IV