Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether Tun

De nombreux procédés industriels pour la fabrication de produits chimiques impliquent l’utilisation d’acide inorganique aqueux. Un exemple typique est le processus classique H₂SO₄ pour l’hydratation du cyclohexane pour produire du cyclohexanol. Le processus implique un système biphasique, avec le cyclohexane étant dans la phase organique et le produit cyclohexanol étant dans la phase aqueuse acide, rendant ainsi le processus de séparation par distillation simple difficile. Outre les difficultés de séparation et de récupération, l’acide inorganique est également très toxique et corrosif pour l’équipement. Parfois, l’utilisation d’acide inorganique génère des sous-produits qui abaisseront le rendement du produit et doivent être évités. Par exemple, la déshydratation de 2-cyclohexene-1-ol pour produire 1,3-cyclohexadiene en utilisant H₂SO₄ conduira à la polymérisation des sous-produits¹. Ainsi, de nombreux procédés industriels se déplacent vers l’utilisation de catalyseurs acides solides. Divers acides solides tolérants à l’eau sont utilisés pour résoudre le problème ci-dessus et pour maximiser les rendements des produits, tels que l’utilisation de HZSM-5 et Amberlyst-15. L’utilisation de haute silice HZSM-5 zéolite a été montré pour remplacer H₂SO₄ dans la production de cyclohexanol à partir de benzène². Étant donné que la zéolite est présente dans la phase aqueuse neutre, le produit passera exclusivement à la phase organique, simplifiant ainsi le processus de séparation. Cependant, en raison de la formation d’adducts à base d’acide de Lewis des molécules d’eau aux emplacements d’acide de Lewis, les matériaux zéolitiques ont encore démontré la sélectivité inférieure due à la présence des emplacements inactifs^3. Parmi tous ces acides solides, Nb₂O₅ est l’un des meilleurs candidats qui contiennent à la fois des sites d’acide Lewis et Brânsted. L’acidité de Nb₂O₅nH₂O est équivalente à une solution H₂SO₄ à 70 %, en raison de la présence des protons labiles. L’acidité de Brânsted, qui est comparable aux matériaux de zéolite protonique, est très élevée. Cette acidité se tournera vers l’acidité Lewis suite à l’élimination de l’eau. En présence d’eau, nb₂O₅ forme les adducteurs tétraèdres NbO₄-H₂O, qui peuvent diminuer l’acidité de Lewis. Cependant, les sites acides De Lewis sont toujours efficaces puisque le tétraèdre nbO₄ a encore des charges positives efficaces⁴. Un tel phénomène a été démontré avec succès dans la conversion du glucose en 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF) et l’allylation du benzaldéhyde avec l’étain tétraallyl dans l’eau⁵. Les catalyseurs tolérants à l’eau sont donc cruciaux dans la conversion de la biomasse dans les applications d’énergie renouvelable, en particulier lorsque les conversions sont effectuées dans des solvants environnementaux bénins tels que l’eau.

Parmi les nombreux catalyseurs environnementaux bénins d’acide solide, les nanomatériaux de carbone fonctionnalisés utilisant le graphène, les nanotubes de carbone, les nanofibres de carbone, les matériaux de carbone mésoporeux ont joué un rôle important dans la valorisation de la biomasse en raison de la porosité réglable, surface spécifique extrêmement élevée, et excellente hydrophobicité^6,7. Les dérivés sulfonés sont des matériaux catalytiques protoniques particulièrement stables et très actifs. Ils peuvent être préparés par carbonisation incomplète des composés aromatiques sulfonés⁸ ou par sulfonation de sucres incomplètement carbonisés⁹. Ils se sont avérés être des catalyseurs très efficaces (par exemple, pour l’estérification des acides gras plus élevés) avec une activité comparable à l’utilisation de liquide H₂SO₄. Les graphènes et les CNT sont des matériaux de carbone avec une grande surface, d’excellentes propriétés mécaniques, une bonne résistance à l’acide, des distributions uniformes de taille de pores, ainsi que la résistance aux dépôts de coke. Le graphène sulfonated a été trouvé pour catalyser efficacement l’hydrolyse de l’acétate d’éthyle¹⁰ et les catalyseurs bifonctionnels de graphène ont été trouvés pour faciliter la conversion d’un pot de l’acide levullinic en ‘-valerolactone^11. Les métaux bifonctionnels supportés sur les CNT sont également des catalyseurs très efficaces pour l’application dans la conversion de biomasse^12,13 tels que l’oxydation aérobie très sélective de HMF à 2,5-diformylfuran au-dessus de la VO_2-PANI/CNT catalyseur¹⁴.

Profitant des propriétés uniques de l’acide solide Nb₂O_5, des CNT fonctionnalisés et du métal bifonctionnel supporté sur les CNT, nous rapportons le protocole de synthèse d’une série de Nanosheet d’acide solide nb(Ta) modifié pt/CNt avec un surface par une méthode d’agrégation de nanofeuilles. En outre, nous avons démontré que pt/20HNbWO₆/CNTs, en raison de l’effet synergique des particules Pt bien dispersées et des sites acides forts dérivés de hnbWO₆ nanofeuilles, présentent la meilleure activité et sélectivité dans la conversion composés modèles dérivés de la lignine en combustibles par hydrodéoxygénation.