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活性炭载铑对苯甲醇的催化
文章作者:韩研网络部 更新时间:2019-8-14 16:18:02

  铑在主要用于催化还原或加氢甲酰化反应。这种金属的非常重要的应用包括催化转化器中氮氧化合物还原为氮气和氧气,或甲醇,一氧化碳和氢气合成乙酸。在最近的一项研究中,我们证明了在活性炭内载入铑纳米颗粒可以是用于芳基醇氧化的氧化催化剂。特别是,在含有水的双相体系存在下观察到强催化活性,在这种情况下,铑可以是与包含金属如金,钯和铂金的更常见催化体系竞争的氧化催化剂。因此我们有意改变的铑纳米颗粒的颗粒尺寸分布,目的是研究活性炭改变的结构与催化活性的相关性。

  在未处理的活性炭载体上制备的载铑活性炭的催化活性

  图1所示,对于我们的铑活性炭催化剂,如果在布朗斯台德酸中心存在下,苄醇氧化成苯甲醛可能发生平行反应:(a)苯甲醇氧化成苯甲醛(不需要酸中心)和副产物形成水。(b)两分子苄醇缩合形成一分子二苄基醚,并除去水分子。(c)苄基化反应,包括从苄醇向甲苯分子中加入苄基碳阳离子(未显示),并除去水分子以形成甲基-二苯基甲烷异构体等。

  图1:载铑活性炭催化剂和未处理的活性炭在甲苯中氧化苄醇的催化试验。

  透射电子显微镜,粒径和分布

  粒径的变化在许多催化应用中是至关重要的,并且使用硝酸的原理正是为了诱导这些变化。为了通过实验验证该假设,对于所有九种载铑活性炭催化剂,通过TEM系统地评估Rh纳米颗粒的粒度和分布。

  还应该强调的是,由于活性金属组分的极端分散,这些样品的透射电子显微镜分析并不是微不足道的,其在表面积大约为1的材料上呈现1wt%的金属负载。然而,我们能够收集每个活性炭包含200个颗粒的图像,因此适用于统计目的和对我们的结果进行有意义的数据分析。每种催化剂的代表性TEM图像以及它们的粒度分布示于图2(A-1)中。

  图2:代表性的透射电子显微镜图像和铑纳米粒子的粒度分布直方图。

  活性炭内铑粒径范围和活性

  很明显,这些粒径范围非常宽,我们认为考虑这样的大颗粒对氧化反应具有活性是不现实的。在其它术语中,因子或参数是该预治疗效果有在铑粒子的大小,但另外一个因素或参数是在铑粒径变动的影响对催化活性。图3值得注意的是,对于高于约的颗粒。30-40nm不再观察到与催化转化的变化或相关性,表明粒度不再是活性参数。我们认为该值是铑对苄醇氧化的活性的近似上限直径,或者反过来对该反应有活性要求小于约30纳米。我们认为这个结论虽然是一个广泛的估计,但与未来基于这种金属的催化剂开发相关。

  图3:所有载铑活性炭的总转化率与平均铑粒径

  载铑活性炭催化剂的X射线光电子能谱

  在我们的案例中,我们对所有9种活性炭催化剂进行了详细的X射线光电子能谱分析。但是,我们应该注意到,就表面原子组成而言,没有检测到信号。我们将此结果归因于铑的固有低信号,并且我们的铑中心极其分散在我们的碳基质中,反过来非常低的暴露金属部分用于有意义的检测,X射线粉末衍射仪分析也证实了这一点。

  图4:Xs光谱,模拟和C1s区域的峰拟合。

  在目前的工作中,我们已经证明铑可能具有用于将苯甲醇氧化成苯甲醛的潜力。通过使用直接浸渍方案和活性炭作为载体,强金属载体相互作用能够影响铑纳米颗粒的最终颗粒尺寸和分布,从而影响这些材料的最终活性。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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