ACS Catal:Ti3SiC2等MAX材料负载Pd实现选择性还原
纳米技术 纳米 2020-04-29

Pd在有机化合物的氢化反应中是效果最好的金属,但是当分子中有多个还原基团时,Pd、Ni、Pt等金属的催化还原反应没有选择性。目前有发现通过调控材料基底,能够调节Pd催化剂的催化活性,德雷塞尔大学Michel W Barsoum、罗马尼亚国立材料物理研究所Mihaela Florea等报道了Ti3SiC2,Ti2AlC,Ti3AlC2等MAX相催化剂能够选择的将4-硝基苯乙烯还原为4-氨基苯乙烯,该反应选择性达到100 %,但是反应的转化率只有3~4 %。在Ti3SiC2上负载0.0005 %的Pd后,反应在原料的转化率接近100 %时,对4-氨基苯乙烯的选择性保持了>90 %。通过优化Pd的量,实现了提高反应的TOF达到之前报道值 的100多倍。

文章要点:

(1)催化剂制备。在1500 ℃中制备Ti3SiC2,Ti3AlC2,Ti2AlC,并进行微量Pd掺杂。对浸渍负载0.05 %Pd,0.0005 %Pd负载的Ti3SiC2,沉淀方法负载0.0005 %Pd负载的Ti3SiC2催化活性中原料转化率都达到100 %,但是沉淀法负载的0.0005 %Pd中原料更多的原料发生过渡还原,同时TOF更高(4.7×103 h-1)与之对比,浸渍法制备的0.0005 %Pd中的TOF为1.1×103 h-1。这几种催化剂的选择性还原效果不够理想,作者发现将未负载Pd的Ti3SiC2和浸渍法负载Pd的Ti3SiC2机械混合,实现了较好的选择性还原反应,能够有效的对NO2基团还原,并且选择性达到100 %。循环催化反应结果显示,在连续6次催化后,反应效率发生20 %失活。通过FTIR和XPS结果发现,催化活性损失由于催化活性位点被反应产物吸附堵塞导致。

(2)总之,优化Pd的量结果显示,当Pd的含量为130 ppm时,转化率达到100 %,反应的选择性达到93 %,TON达到4700 h-1。提高Pd的负载量会使催化反应选择性降低,在催化反应过程中Pd的作用主要是剪切/活化H2分子。

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参考文献

Mihaela-Mirela Trandafir, Florentina Neatu, Iuliana M Chirica, Stefan Neatu, Andrei C. Kuncser, Elena I Cucolea, Varun Natu, Michel W Barsoum*, Mihaela Florea*

Highly Efficient Ultra-low Loading Pd Supported on MAX Phases for Chemoselective Hydrogenation,ACS Catal. 2020,

DOI:10.1021/acscatal.0c00082

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00082


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