Justering av surhetsgraden hos PT/CNTs-katalysatorer för Hydrodesyresättning av difenyleter

Många industriella processer för tillverkning av kemikalier innebär användning av vattenhaltiga oorganiska syra. Ett typiskt exempel är den konventionella H₂så₄ process för hydrering av cyklohexan att producera Cyklohexanol. Processen innebär ett bifasiskt system, med cyklohexan är i den organiska fasen och Cyklohexanol produkten är i den sura vattenfasen, vilket gör separationsprocessen genom enkel destillation svårt. Bortsett från svårigheter i separation och återhämtning, är oorganisk syra också mycket giftigt och frätande på utrustning. Ibland, användning av oorganiska syra genererar biprodukter som kommer att sänka produktens avkastning och måste undvikas. Till exempel, dehydrering av 2-Cyklohexen-1-OL för att producera 1,3-cyklohexadien med H₂så₄ kommer att leda till polymerisation biprodukter¹. Sålunda, många industriella processer Skift mot att använda fasta syra katalysatorer. Olika vatten toleranta fasta syror används för att lösa ovanstående problem och för att maximera produktens avkastning, såsom användning av HZSM-5 och Amberlyst-15. Användningen av hög kiseldioxid HZSM-5 zeolit har visat sig ersätta H₂så₄ i produktionen av Cyklohexanol från bensen². Eftersom zeolit är närvarande i den neutrala vattenfasen, kommer produkten att gå till den organiska fasen uteslutande, vilket förenklar separationsprocessen. Men på grund av Lewis Acid-bas addukt bildandet av vattenmolekyler till Lewis Acid platser, zeolitiska material fortfarande visat lägre selektivitet på grund av närvaron av inaktiva platser³. Bland alla dessa fasta syror är NB₂O₅ en av de bästa kandidaterna som innehåller både Lewis och Brønsted Acid sites. Surhetsgraden i NB₂o₅∙ NH₂o motsvarar en 70% H₂så₄ lösning, på grund av närvaron av labila protoner. Den BrØnsted surhetsgraden, som är jämförbar med protonic zeolit material, är mycket hög. Denna surhetsgrad kommer att vända sig till Lewis surhet efter vatten eliminering. I närvaro av vatten, NB₂o₅ bildar tetraedriska NBO₄-H₂o addukter, som kan minska i Lewis surhetsgrad. Emellertid, den Lewis Acid platser är fortfarande effektiva eftersom NBO₄ tetraedriska fortfarande har effektiva positiva avgifter⁴. Sådana fenomen har visat sig framgångsrikt i omvandlingen av glukos till 5-(hydroximetyl) Furfural (HMF) och allylering av bensaldehyd med tetraallyl tenn i vatten⁵. Vattentoleranta katalysatorer är därför avgörande för biomassa omvandling i förnybara energitillämpningar, särskilt när konverteringarna utförs i miljövänliga lösningsmedel som vatten.

Bland de många miljömässiga godartade fasta syra katalysatorer, funktionaliserade kol nanomaterial med grafen, kolnanorör, kolnanofibrer, mesoporösa kolmaterial har spelat en viktig roll i valorizationen av biomassa på grund av avstämbara porositet, extremt hög specifik yta, och utmärkt vattenavvisande egenskaper^6,7. De sulfonerade derivat är särskilt stabila och mycket aktiva protoniska katalytiska material. De kan antingen förberedas genom ofullständig karbonisering av sulfonerade aromatiska föreningar⁸ eller genom sulfonering av ofullständigt karboniserade sockerarter⁹. De har visat sig vara mycket effektiva katalysatorer (t. ex. för esterifiering av högre fettsyror) med aktivitet jämförbar med användningen av flytande H₂så₄. Graphenes och CNTs är kolmaterial med en stor yta, utmärkta mekaniska egenskaper, bra syrabeständighet, enhetliga porstorlek fördelningar, samt motståndskraft mot koks deposition. Sulfonerad grafen har befunnits effektivt katalysera hydrolys av etylacetat¹⁰ och bifunktionell grafenkatalysatorer har befunnits underlätta en-Pot omvandling av levullinic syra till γ-valerolakton¹¹. Bifunktionella metaller som stöds på CNTs är också mycket effektiva katalysatorer för tillämpning i biomassa omvandling^12,13 såsom mycket selektiv aerob oxidation av HMF till 2,5-diformylfuran över VO_2-Pani/CNT katalysator¹⁴.

Med utnyttjande av de unika egenskaperna hos NB₂O₅ solid Acid, funktionaliserade CNTs och bifunktionell metall som stöds på CNTs, rapporterar vi protokollet för syntes av en serie NB (ta)-baserade fast syra nanosheet modifierad PT/CNTs med en hög ytan med en nanosheet-aggregeringsmetod. Dessutom visade vi att PT/20HNbWO₆/CNTs, som ett resultat av den synergistiska effekten av väl spridda PT partiklar och stark syra platser som härrör från HNbWO₆ nanosheets, uppvisar den bästa aktiviteten och selektivitet i Omvandla lignin-härledda modellföreningar till bränslen genom hydrodesyresättning.