ジフェニルエーテルのヒドロデオキシゲーションのためのPt/CNT触媒の酸性度のチューニング

化学物質の製造のための多くの工業プロセスは、水性無機酸の使用を伴います。典型的な例の1つは、シクロヘキサンを生成するシクロヘキサンの水和のための従来のH2 SO4プロセスである。このプロセスには、シクロヘキサンが有機相にあり、シクロヘキサノール産物が酸性水性相にあるため、単純な蒸留による分離プロセスが困難な二相系が含まれます。分離および回収の困難とは別に、無機酸も非常に毒性が高く、機器に腐食性があります。時には、無機酸の使用は、製品の収率を低下させ、避けなければならない副産物を生成します。例えば、H2 SO4を用いて1,3-シクロヘキサニエンを生成する2-シクロヘキセン-1-olの脱水は、副産物1の重合につながります。したがって、多くの工業プロセスは固体酸触媒を使用する方向にシフトします。上記の問題を解決し、HZSM-5やアンバリースト-15の使用など、製品の収率を最大化するために、様々な耐水性固体酸が使用されます。高シリカHZSM-5ゼオライトの使用は、ベンゼン2からのシクロヘキサノールの産生におけるH2 SO4を置き換えることが示されている。ゼオライトは中性水相に存在するため、製品は有機相のみに行き、分離プロセスを簡素化します。しかしながら、ルイス酸部位への水分子のルイス酸塩基付加体形成により、ゼオリティック材料は依然として不活性部位3の存在による選択性が低いことを示した。これらすべての固体酸の中で、Nb₂O₅は、ルイスとブリンステッド酸部位の両方を含む最良の候補の一つです。Nb2 O5∙nH2Oの酸性度は、陰気な陽子の存在に起因する70%H2 SO4溶液と同等である。プロトニックゼオライト材料に匹敵するBrØnsted酸味は非常に高いです。この酸味は、水の除去に続いてルイスの酸性度に変わります。水の存在下では、Nb2O5は四面体NbO4-H2O付加体を形成し、これはルイス酸性度において減少する可能性がある。 しかし、NbO₄四面体は依然として有効陽性料金4を持っているので、ルイス酸部位は依然として有効である。このような現象は、ブドウ糖を5-(ヒドロキシメチル)フルフラール(HMF)への変換および水中のテトラリルスズを有するベンザルデヒドの同盟化において成功裏に実証^{された5。}水耐性触媒は、再生可能エネルギーアプリケーションにおけるバイオマス変換において、特に水などの環境良性溶媒で変換が行われる場合に重要です。

多くの環境良性固体酸触媒の中でも、グラフェンを用した機能性カーボンナノ材料、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、メソポーラス炭素材料は、バイオマスの勇気化に重要な役割を果たしてきた。多孔性、極めて高い比表面積、および優れた疎水性6、7.硫化誘導体は、特に安定で高活性なプロトニック触媒材料です。それらは、スルホン化芳香族化合物8の不完全な炭化によって、または不完全な炭化糖9のスルホン化によって調製することができる。それらは液体H2 SO₄の使用に匹敵する活性を有する非常に有効な触媒(例えば、より高い脂肪酸のエステル化のために)であることが証明されている。グラフェンおよびCNTは、大きな表面積、優れた機械的特性、良好な耐酸性、均一な細孔サイズ分布、ならびにコークス堆積に対する耐性を有する炭素材料である。スルホナ化グラフェンは、酢酸エ^チル10および二機能グラフェン触媒の加水分解を効率的に触媒することが見出され、酢酸のγ-バレロラク^トン11へのレブリン酸のワンポット変換を容易にすることが見出された。CNTでサポートされる二機能性金属は、VO 2-PANI/CNT上のHMFの高選択的好気性酸化など、バイオマス変換12、13における適用に非常に有効な触媒でもある触媒¹⁴.

CNTでサポートされるNb2O₅固体酸、機能性CNTおよび二機能性金属のユニークな特性を利用して、我々は高いNb(Ta)ベースの固体ナノシート修飾Pt/CNTの一連の合成のためのプロトコルを報告するナノシート集約法による表面積。さらに、Pt/20HNbWO₆/CNTsは、HNbWO₆ナノシートに由来する十分に分散したPt粒子および強酸部位の相乗効果の結果として、変換において最良の活性と選択性を示す実証済み。リグニン由来モデル化合物をヒドロデオキシゲーションにより燃料に含む。