Ajustando a acidez dos catalisadores pt/CNTs para Hidrodesoxigenação de éter difenílico

Muitos processos industriais para a fabricação de produtos químicos envolvem o uso de ácido inorgânico aquoso. Um exemplo típico é o processo H₂so₄ convencional para a hidratação do ciclohexano para produzir ciclohexanol. O processo envolve um sistema bifásico, sendo o ciclohexano na fase orgânica e o produto ciclohexanol na fase aquosa ácida, dificultando assim o processo de separação por simples destilação. Aparte da dificuldade na separação e na recuperação, o ácido inorgânico é igualmente altamente tóxico e corrosivo ao equipamento. Por vezes, o uso de ácido inorgânico gera subprodutos que baixarão o rendimento do produto e devem ser evitados. Por exemplo, a desidratação de 2-ciclohexeno-1-ol para produzir 1,3-ciclohexadieno usando H₂so₄ levará a subprodutos de polimerização¹. Assim, muitos processos industriais mudam para o uso de catalisadores de ácidos sólidos. Os vários ácidos contínuos tolerantes à água são usados para resolver o problema acima e para maximizar os rendimentos do produto, tais como o uso de HZSM-5 e de Amberlyst-15. O uso do zeólita hzsm-5 da elevado-sílica foi mostrado para substituir H₂assim₄ na produção de ciclohexanol do benzeno². Uma vez que a zeólita está presente na fase aquosa neutra, o produto vai para a fase orgânica exclusivamente, simplificando assim o processo de separação. Entretanto, devido à formação aduto ácido-base de Lewis de moléculas de água aos locais ácidos de Lewis, os materiais zeólitico ainda demonstraram uma mais baixa seletividade devido à presença de locais inativos³. Entre todos estes ácidos sólidos, NB₂o₅ é um dos melhores candidatos que contêm tanto Lewis e Brønsted sites de ácido. A acidez do NB₂o₅∙ NH₂o equivale a uma solução de 70% H₂assim₄ , devido à presença dos prótons lábil. A acidez de Brønsted, que é comparável aos materiais Protonic do zeólita, é muito elevada. Esta acidez vai se transformar em Lewis acidez após a eliminação da água. Na presença de água, NB₂o₅ forma o tetraédrico NBO₄-H₂o Adducts, que pode diminuir na acidez de Lewis. Entretanto, os locais ácidos de Lewis são ainda eficazes desde que o NBO₄ tetraédricos ainda tem cargas positivas eficazes⁴. Tal fenômeno foi demonstrado com sucesso na conversão da glicose em 5-(hydroxymethyl) furfural (HMF) e no allylation do benzaldeído com lata do tetraallyl na água⁵. Os catalisadores tolerantes à água são, portanto, cruciais na conversão de biomassa em aplicações de energias renováveis, especialmente quando as conversões são realizadas em solventes ambientais benignos, como água.

Entre os muitos catalisadores de ácidos sólidos benignos ambientais, os nanomateriais de carbono funcionalizados usando grafeno, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, materiais de carbono mesoporosos têm desempenhado um papel importante na valorização da biomassa devido à porosidade sintonável, área de superfície específica extremamente elevada, e hidrofobicidade excelente^6,7. Os derivados sulfonados são materiais catalíticos protónicos particularmente estáveis e altamente ativos. Podem ser preparados por carbonização incompleta de compostos aromáticos sulfonados⁸ ou por sulfonação de açúcares incompletamente carbonizados⁹. Eles provaram ser catalisadores muito eficientes (por exemplo, para a esterificação de ácidos graxos mais elevados) com atividade comparável ao uso do líquido H₂so₄. Os grafenos e CNTs são materiais de carbono com uma grande área de superfície, excelentes propriedades mecânicas, boa resistência ácida, distribuições de tamanho de poros uniformes, bem como resistência ao depósito de coque. O grafeno sulfonado foi encontrado para catalisar eficientemente a hidrólise do acetato de etilo¹⁰ e os catalisadores bifuncionais do grafeno foram encontrados para facilitar a conversão do um-potenciômetro do ácido levullinic ao γ-valerolactone¹¹. Os metais bifuncionais apoiados em cnts também são catalisadores muito eficientes para aplicação na conversão de biomassa^12,13, como a oxidação aeróbia altamente seletiva de HMF para 2,5-diformylfuran sobre o vo_2-Pani/CNT catalisador¹⁴.

Aproveitando as propriedades únicas de NB₂o₅ de ácido sólido, funcionalizados cnts e metal bifuncional apoiado em cnts, nós relatamos o protocolo para a síntese de uma série de NB (ta)-baseado nanosheet ácido sólido modificado pt/cnts com um alto área de superfície por um método de agregação de nanofolhas. Além disso, Nós demonstramos que pt/20hnbwo₆/cnts, em conseqüência do efeito sinérgica de partículas bem dispersas do pinta e de locais ácidos fortes derivados de nanosheets de hnbwo₆ , exibem a melhor atividade e seletividade em converter compostos de modelo derivado de lignina em combustíveis por hidrodesoxigenação.