디페닐 에테르의 수산화를 위한 Pt/CNTs 촉매의 산도 튜닝
Summary
HNbWO6,HNbMoO 6,HTaWO6 고체 산 나노 시트 변형 Pt /CNTs의 합성을위한 프로토콜이 제시된다.
Abstract
본명은 HNbWO6,HNbMoO 6,HTaWO6 고체 산 나노시트 변형 Pt/CNTs의 합성방법을 제시한다. 다양한 고체 산 나노 시트의 무게를 변화시킴으로써, 다른고체 산 조성물을 가진 일련의 Pt/xHMNO 6/CNTs(x= 5, 20 wt%; M = Nb, 타; N =Mo, W)는 탄소 나노튜브 전처리, 프로토닉 교환, 고체 산 박리, 응집 및 최종 Pt 입자 함침에 의해 제조되었다. Pt/xHMNO6/CNT는 X선 회절, 주사 전자 현미경, 투과 전자 현미경 및 NH3-온도 프로그래밍 탈착이 특징입니다. 연구 결과는 HNbWO6 나노 시트가 CNTs에 부착되었다는 것을 밝혔습니다, 나노 시트의 일부 가장자리는 모양에 구부러지고. 지원되는 Pt 촉매의 산 강도는 다음과 같은 순서로 증가합니다: Pt/CNTs& Pt/5HNbWO 6/CNTs & Pt/20HNbMoO 6/CNTs & Pt/20HNbWO6/LT&PT/20HTaWO6/CNTs. 또한, 리그닌 유래 모델 화합물의 촉매 수소 변환: 합성된 Pt/20HNbWO6 촉매를 이용한 디페닐 에테르가 조사되었다.
Introduction
화학 물질의 제조를위한 많은 산업 공정은 수성 무기 산의 사용을 포함한다. 한 가지 대표적인 예는 사이클로헥산올을 생산하는 사이클로헥산의 수화를 위한 종래의H2SO4 공정이다. 이 과정은 유기 상에 있는 사이클로헥산과 산성 수성 상에 있는 사이클로헥산 생성물로, 따라서 간단한 증류에 의하여 분리 과정을 어렵게 하는 양면 시스템을 관련시킵니다. 분리 및 회수의 어려움 외에도 무기산은 장비에 매우 독성이 높고 부식성이 있습니다. 때로는 무기산의 사용은 제품 수율을 낮추고 피해야 하는 부산물을 생성합니다. 예를 들어,H2SO4를 사용하여 1,3-사이클로헥사디엔을 생산하는 2-사이클로헥센-1-올의 탈수는 중합 부산물1로이어질 것이다. 따라서 많은 산업 공정이 고체 산 촉매를 사용하는 쪽으로 이동합니다. 다양한 수분 내성 고체산은 상기 문제를 해결하고 HZSM-5 및 앰버리스트-15의 사용과 같은 제품 수율을 최대화하기 위해 사용된다. 고실리카 HZSM-5 제올라이트의 사용은 벤젠 2로부터의 사이클로헥산올 생산에서 H2 SO4를 대체하는 것으로 나타났다. 제올라이트는 중성 수성 상에 존재하기 때문에, 제품은 독점적으로 유기상으로 이동하여 분리 공정을 단순화한다. 그러나, 루이스 산-염기 adduct 로 인해 루이스 산 사이트에 물 분자의 형성, 제올리스틱 물질은여전히 비활성 사이트의 존재로 인해 낮은 선택성을 입증 3. 이러한 모든 고체 산 중, Nb2O5 루이스와 BrØnsted 산 사이트를 모두 포함 하는 최고의 후보 중 하나입니다. Nb2O5∙nH2O의 산도는 70% H2 SO4 용액에 해당하며, 이는 비질 양성자의 존재로 인한 것이다. 프로토닉 제올라이트 소재에 필적하는 BrØnsted 산도는 매우 높습니다. 이 산도는 물 제거 후 루이스 산도로 바뀝니다. 물의 존재, Nb2 O 5는 루이스 산도에서 감소 할 수있는 사위 NbO4-H2O adducts를 형성한다. 그러나, 루이스 산 사이트는 NbO 이후 여전히 효과적4 사탄 여전히 효과적인 양전하4. 이러한 현상은 포도당을 5-(하이드록시메틸) 퍼푸랄(HMF)으로 변환하고 물 속에서 테트라랄 주석으로 벤잘데히드의알릴화에 성공적으로 입증되었다 5. 수분 내성 촉매는 특히 물과 같은 환경 양성 용매에서 변환이 수행될 때 재생 에너지 응용 분야에서 바이오매스 변환에 매우 중요합니다.
많은 환경 양성 고산 촉매 중에서도 그래핀을 이용한 기능화된 탄소 나노물질, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 메소공성 탄소물질은 바이오매스의 용맹화에 중요한 역할을 하고 있다. 조정 가능한 다공성, 매우 높은 비표면적 및우수한 소수성 6,7. 황산 유도체는 특히 안정적이고 활성이 높은 프로토닉 촉매 물질입니다. 그들은 황화 방향족 화합물 8의 불완전한 탄화 또는 불완전하게 탄화 된 설탕 의 황화에 의해 제조 될 수있다9. 그들은 액체H2SO 4의 사용에 필적하는 활성을 가진 매우 효율적인 촉매 (예를 들어, 더높은 지방산의 에스테르화)인 것으로 입증되었습니다. 그래핀 및 CNT는 표면적이 넓고 기계적 특성이 우수하고 내산성이 우수하며, 균일한 기공 크기 분포, 코크스 증착에 대한 내성을 가진 탄소 물질이다. 설포네이트 그래핀은 에틸 아세테이트10 및 이중 기능성 그래핀 촉매의 가수분해를 효율적으로 촉매하는 것으로 밝혀졌으며, 레불린산의 1-포트 변환을 γ-발레롤락톤(11)으로 용이하게 하는 것으로 밝혀졌다. CNT에 지원되는 이중 기능성 금속은 또한 VO 2-PANI/CNT에 걸쳐 HMF의 고도로 선택적 호기성 산화를 2,5-디포르밀푸란으로 변환하는 바이오매스 변환12,13에 적용하기 위한 매우 효율적인 촉매입니다. 촉매14.
Nb2O5 고체산, 기능화된 CNT 및 CNT에 지원되는 이중 기능성 금속의 고유한 특성을 활용하여, 우리는 높은 Nb(Ta) 기반 고체 산 나노시트 변형 Pt/CNTs의 일련의 합성을 위한 프로토콜을 보고합니다. 나노 시트 집계 방법에 의해 표면적. 또한, Pt/20HNbWO 6/CNTs는 HNbWO6나노시트에서 파생된 잘 분산된 Pt 입자와 강한 산성 부위의 시너지 효과의 결과로 최상의 활성 및 변환을 입증했습니다. 리그닌 유래 모델 화합물을 수소화에 의한 연료로 공급합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
질산을 가진 CNT의 전처리는 비표면적 (S BET)를 현저하게 증가시다. 원시 CNT는 처리 후 103m2/g의 비표면적을 가지며, 표면적은 134 m2/g로 증가하였다. 따라서, 이러한 전처리는 CNT 표면에 결함을 생성하여 고체산 변형 및 백금 입자 함침 후 촉매의 비표면적에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 나노 시트의 혼입 후 표면적이 감소하기 때문에,이 단계는 최종 촉매의 표면적을 최대?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 논문에 설명된 이 작품은 중국 홍콩 특별행정구 연구보조금위원회(UGC/FDS25/E09/17)의 보조금으로 전액 지원되었습니다. 또한 촉매 특성화 및 촉매 성능 평가를 위한 고정 침대 반응기를 위한 분석 장비를 제공한 중국 국립 자연과학 재단(21373038 및 21403026)을 감사하게 생각합니다. Hongxu Qi 박사는 홍콩 연구 보조금 위원회 (UGC / FDS25 / E09 /17)에서 부여 한 연구 조교에 감사드립니다.
Materials
| Carbon nanotubes (multi-walled) | Sigma Aldrich | 724769 | |
| Nitric acid (65%) | Sigma Aldrich | V000191 | |
| sulphuric acid (98%) | MERCK | 100748 | |
| Lithium carbonate (>99%) | Aladdin | L196236 | |
| Niobium pentaoxide (99.95%) | Aladdin | N108413 | |
| Tungsten trioxide (99.8%) | Aladdin | T103857 | |
| Molybdenum trioxide (99.5%) | Aladdin | M104355 | |
| Tantalum oxide (99.5%) | Aladdin | T104746 | |
| Chloroplatinic acid hexahydrate, ≥37.50% Pt basis | Sigma Aldrich | 206083 | |
| tetra (n-butylammonium) hydroxide 30-hydrate | Aladdin | D117227 | |
| Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
| 2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
| Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
| n-Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
| n-Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
| Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
| Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) |
Referencias
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