Summary
HNbWO 6、HNbMoO 6、HTaWO6固体酸ナノシート修飾Pt/CNTの合成のためのプロトコルが提示される。
Abstract
本明細書では、HNbWO 6、HNbMoO 6、HTaWO6固体酸ナノシート修飾Pt/CNTの合成方法を提示する。様々な固体酸ナノシートの重量を変化させることにより、異なる固体酸組成物を持つ一連のPt/xHMNO6/CNT(x = 5、20重量%;M = Nb, Ta;N=Mo、W)は、カーボンナノチューブ前処理、プロトニック交換、固体酸剥離、凝集および最終的にPt粒子含浸によって調製された。Pt/xHMNO6/CNTはX線回折、走査型電子顕微鏡、透過電子顕微鏡およびNH 3-温度プログラムされた脱離によって特徴付けされる。今回の研究では、HNbWO6ナノシートがCNTに取り付けられ、ナノシートの一部の縁が形で曲がっていることを明らかにした。サポートされるPt触媒の酸強度は、次の順序で増加します: Pt/CNTs < Pt/5HNbWO6/CNTs < Pt/20HNbMoO6/CNTs < Pt/20HNbwo6/lt; Pt/20HTaWO6/CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNT.また、リグニン由来モデル化合物の触媒ハイドロコンバージョン:合成Pt/20HNbWO6触媒を用いたジフェニルエーテルが検討されている。
Introduction
化学物質の製造のための多くの工業プロセスは、水性無機酸の使用を伴います。典型的な例の1つは、シクロヘキサンを生成するシクロヘキサンの水和のための従来のH2 SO4プロセスである。このプロセスには、シクロヘキサンが有機相にあり、シクロヘキサノール産物が酸性水性相にあるため、単純な蒸留による分離プロセスが困難な二相系が含まれます。分離および回収の困難とは別に、無機酸も非常に毒性が高く、機器に腐食性があります。時には、無機酸の使用は、製品の収率を低下させ、避けなければならない副産物を生成します。例えば、H2 SO4を用いて1,3-シクロヘキサニエンを生成する2-シクロヘキセン-1-olの脱水は、副産物1の重合につながります。したがって、多くの工業プロセスは固体酸触媒を使用する方向にシフトします。上記の問題を解決し、HZSM-5やアンバリースト-15の使用など、製品の収率を最大化するために、様々な耐水性固体酸が使用されます。高シリカHZSM-5ゼオライトの使用は、ベンゼン2からのシクロヘキサノールの産生におけるH2 SO4を置き換えることが示されている。ゼオライトは中性水相に存在するため、製品は有機相のみに行き、分離プロセスを簡素化します。しかしながら、ルイス酸部位への水分子のルイス酸塩基付加体形成により、ゼオリティック材料は依然として不活性部位3の存在による選択性が低いことを示した。これらすべての固体酸の中で、Nb2O5は、ルイスとブリンステッド酸部位の両方を含む最良の候補の一つです。Nb2 O5∙nH2Oの酸性度は、陰気な陽子の存在に起因する70%H2 SO4溶液と同等である。プロトニックゼオライト材料に匹敵するBrØnsted酸味は非常に高いです。この酸味は、水の除去に続いてルイスの酸性度に変わります。水の存在下では、Nb2O5は四面体NbO4-H2O付加体を形成し、これはルイス酸性度において減少する可能性がある。 しかし、NbO4四面体は依然として有効陽性料金4を持っているので、ルイス酸部位は依然として有効である。このような現象は、ブドウ糖を5-(ヒドロキシメチル)フルフラール(HMF)への変換および水中のテトラリルスズを有するベンザルデヒドの同盟化において成功裏に実証された5。水耐性触媒は、再生可能エネルギーアプリケーションにおけるバイオマス変換において、特に水などの環境良性溶媒で変換が行われる場合に重要です。
多くの環境良性固体酸触媒の中でも、グラフェンを用した機能性カーボンナノ材料、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、メソポーラス炭素材料は、バイオマスの勇気化に重要な役割を果たしてきた。多孔性、極めて高い比表面積、および優れた疎水性6、7.硫化誘導体は、特に安定で高活性なプロトニック触媒材料です。それらは、スルホン化芳香族化合物8の不完全な炭化によって、または不完全な炭化糖9のスルホン化によって調製することができる。それらは液体H2 SO4の使用に匹敵する活性を有する非常に有効な触媒(例えば、より高い脂肪酸のエステル化のために)であることが証明されている。グラフェンおよびCNTは、大きな表面積、優れた機械的特性、良好な耐酸性、均一な細孔サイズ分布、ならびにコークス堆積に対する耐性を有する炭素材料である。スルホナ化グラフェンは、酢酸エチル10および二機能グラフェン触媒の加水分解を効率的に触媒することが見出され、酢酸のγ-バレロラクトン11へのレブリン酸のワンポット変換を容易にすることが見出された。CNTでサポートされる二機能性金属は、VO 2-PANI/CNT上のHMFの高選択的好気性酸化など、バイオマス変換12、13における適用に非常に有効な触媒でもある触媒14.
CNTでサポートされるNb2O5固体酸、機能性CNTおよび二機能性金属のユニークな特性を利用して、我々は高いNb(Ta)ベースの固体ナノシート修飾Pt/CNTの一連の合成のためのプロトコルを報告するナノシート集約法による表面積。さらに、Pt/20HNbWO6/CNTsは、HNbWO6ナノシートに由来する十分に分散したPt粒子および強酸部位の相乗効果の結果として、変換において最良の活性と選択性を示す実証済み。リグニン由来モデル化合物をヒドロデオキシゲーションにより燃料に含む。
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Protocol
注意:本書に記載されている化学物質の適切な取り扱い方法、特性および毒性については、関連する材料安全データシート(MSDS)を参照してください。使用される化学物質の一部は有毒であり、発癌性であり、特別な注意が必要です。ナノ材料は、潜在的に安全上の危険や健康への影響を引き起こす可能性があります。吸入と皮膚接触は避けるべきです。ヒュームフードで触媒合成を行うなど、安全上の注意を払う必要があり、オートクレーブ反応器による触媒性能評価を行う。個人用保護具は着用する必要があります。
1. CNTの前処理13
- 100mLビーカーに1.0gのCNTを50mLの硝酸に浸します。
- 溶液を25°Cで1.5時間超音波処理し、表面不純物を除去し、触媒の固定効果を高めます。
- 溶液を100mLの丸底フラスコに移します。
- 硝酸の混合物で溶液を還流 (65%)硫酸 (98%)一晩60°Cで。音量比を 3:1 に設定します。これにより、CNT に表面欠陥が発生します。
- 溶液を濾過し、固体の多壁カーボンナノチューブを得る。脱イオン水で固体を洗います。
- 固体を80°Cで14時間乾燥させます。
2. HNbWO6固体酸ナノシート15の調製、続いて剥離
- Li2CO3 (0.9236 g) と金属酸化物 Nb2O5 (3.3223 g) と WO3 (5.7963 g) の軟体量を 1:1:2 のモル比で混合します。
- 1つの中間粉砕で24時間800°Cで固体混合物をカルシン。
- 2M HNO3水溶液の200mLに10.0gのLiNbWO6粉末を50°Cで置き、60hで酸を1回置換して5日間(120時間)溶液混合物をかき混ぜます。
- 酸性液体を毎日交換し、ステップ2.3を繰り返します。
- 固体を濾過し、脱イオン水3倍で固体を洗浄します。
- 固形物を一晩80°Cで乾燥させます。
- pHが9.5~10.0に達するまで、ステップ2.6で得られた陽子化化合物の2.0gを用いた脱イオン水溶液の150 mLに25重量%TBAOH(テトラ(n-ブチランモニウム)水酸化物)溶液の量を加えます。
- 上記の溶液を7日間かき混ぜます。
- 上記の溶液を遠心分離し、分散ナノシートを含む上清溶液を収集する。
3. HNbMO6固形酸ナノシートの調製
注: 手順は、最初の手順と 3 番目の手順を除き、手順 2 の手順と似ています。
- Li2CO3と金属酸化物 Nb2O5および MoO3の軟体化量を 1:1:2 のモル比で混合します。
- 1つの中間粉砕で24時間空気中の800°Cで上記の固体混合物をカルシン。
- 2M HNO3水溶液の200mLに10.0gのLiNbMoO6粉末を50°Cで置き、60hで酸の1つの置換で5日間(120 h)溶液混合物をかき混ぜます。
4. HTaWO6固形酸ナノシートの調製
注: 手順は、最初の手順と 3 番目の手順を除き、手順 2 の手順と似ています。
- Li2CO3と金属酸化物 Ta2O5および WO3の軟体化量を 1:1:2 のモル比で混合します。
- 1つの中間粉砕で24時間空気中の900°Cで上記の固体混合物をカルシン。
- 2M HNO3水溶液の200mLにLiTaWO6粉末の10.0gを50°Cで置き、60hで酸の1つの置換で5日間(120 h)溶液混合物をかき混ぜます。
5. ナノシート凝集法によるHNbWO 6/MWCNTの調製
- ステップ1で得られた多壁CNTの2.0gをHNbWO6ナノシートの100 mL溶液に250mLの丸底フラスコに加える。
- 1.0 M HNO3水溶液の100 mLを丸底フラスコにドロップします。これにより、ナノシートサンプルが集約されます。
- 溶液を50°Cで6時間かき混ぜ続けます。
- 固体を濾過し、脱イオン水3倍で固体を洗浄します。
- 固形物を一晩80°Cで乾燥させます。
- 乾燥した固体の重量を量り、MWCNT上の固体酸の%負荷を記録します。
6. 含浸法によるPt/20HNbWO 6/CNTの調製
- H2PtCl6∙H2O を水に溶かします (1.0 g/100 mL)。
- 調製したナノシートを上記Pt水溶液の1.34mLでCNT材料を改変した。
- ナノシートCNT材料を80°Cで乾燥させ、材料を400°Cで3時間焼成する。
- Nb(Ta)ベースの固体ナノシート修飾Pt/CNT触媒を得る。
7. リグニン由来芳香族エーテルのヒドロデオキシゲーション
注:選択されたリグニン由来の芳香族エーテルは、この実験でジフェニルエーテルである。選択されたリグニン由来の芳香族エーテルは、この実験においてジフェニルエーテルである。Pt/20HTaWO6/CNTsの活性(88.8%変換、本稿では示さない)はPt/20HNbWO6/CNT(99.6%)よりも低いため、シクロヘキサンの収率は低下する。従って、シクロヘキサンの高い選択性はPt/20HTaWO 6/CNTsよりも高く得られたが、ジフェニルエーテルのより低い変換は、その利用を制限する。適切な保護装置とヒュームフードを用いて、発癌性試薬を用いて反応を行う。
- 石英砂の5ミリリットルで触媒の0.05グラムを希釈します。固定ベッド原子炉の真ん中に水晶毛の2つの枕の間に溶液をロードします。
- H2(40 mL/min)の触媒を300°Cで2時間減らします。
- ジフェニルエーテル原料(n-デカンで5.0重量%の反応物を含む)とガスクロマトグラフィー解析の内部標準として2.0wt.%n -ドデカンを異なる流量で固定ベッドリアクターに送り込む(0.05-0.06 mL/min)。
- 触媒Wの質量(g)と基板F(g/min)の流量の比として定義された異なる空間時間で製品を収集します。
- 5977A MSDを用いてGC(HP-5、30 m x 0.32 mm x 0.25 μm)で液体製品を特定し、ガスクロマトグラフィー(GC 450、FID、FFAP毛細血管カラム30 m x 0.32 mm x 0.25 μm)でオフラインを分析します。
- 反応物の変換を決定する(+%) , 製品 I に対する選択性 (Si %, および製品iの収率 (Yi %)次の式を使用します。
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Representative Results
X線回折パターン(XRD)は、前駆体LiNbWO6および対応するプロトン交換触媒試料HNbWO6について研究され、位相を決定した(図1および図2)。NH3-温度プログラム脱着(NH3-TPD)を用いた触媒試料の表面酸性度を調べた(図3)。X線顕微鏡解析と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた走査型電子顕微鏡(SEM)を記録し、形態を調べた(図4および図5)。また、調製した触媒に対する比表面積測定も記録した(表1)。
前駆体LiNbWO6および対応するプロトン交換触媒試料HNbWO6のXRDパターンを図1に示す。2θ = 9.5°、26.9°、34.7°の3つの特徴的な回折ピークがあります。これは、整められた層状構造を表し、LiNbWO 6(JCPDS 84-1764)で観察された四角形のオルソホンビック相と良好に一致している。水性硝液を用いた陽子交換反応の後、2θ=6.8°で回折ピークが観察され、HNbWO 6(JCPDS 41-0110)で観察されたパターンと一致した。このピークの存在は、層状構造の存在を示します。層をテトラブチル水酸化アンモニウム(TBAOH)で剥離し、硝酸凝集によりCNTと混合した後、XRDパターンは明らかに変化した。2θ=25.6°の特徴的なXRDピークはC(002)に起因し、2θ=26.4°および37.9°のピークは、それぞれHNbWO6ナノシートの(110)および(200)格子面に起因した。図2に見られるように、回折ピークの強度は、HNbWO6ナノシートの含有量の増加に伴って強化された。剥離後、2θ=6.8°の回折ピークはほぼ完全に消失した。これは、層状化合物がナノシート構造16に完全に変換されたことを示した。2θ=39.8°の回折ピークをPt(111)格子面に割り当てた。
TEMは、現行触媒のPt粒子サイズ分布を観察するために使用することができる。Pt粒子はCNT上に均等に分布した。各試料に20〜40個のPt粒子を数えることによって、平均サイズは約3〜5nmであると判定される。HNbWO6ナノシートの単層はCNTに取り付けられ、ナノシートの一部の縁が形状に曲がっている。
Pt/20HNbWO6/CNTsのSEM(図4a)および触媒の異なる元素の対応する要素マッピング解析を図4b-4fに示した。分析はPt粒子の分布を直接示した。これはさらに、Pt粒子、ならびにNbおよびW素子が触媒の表面に均一に分散していることを実証した。
NH3-TPD技術を用いて、異なる触媒の酸性度を比較することができる。Pt/CNT、Pt/5HNbWO6/CNT、Pt/20HNbWO6/CNT、Pt/20HNbMoO6/CNT、およびPt/20HTaWO6/CNTsの脱着プロファイルは、すべて酸強度の比較のために図5に示されています。触媒上の酸部位の濃度はピーク下の領域に直接関連することが知られており、酸部位の強さはNH3脱着時の温度に関連することが知られている17。一般的に、酸性度の順序は次のとおりです: 弱酸部位 (<300 °C), 中酸部位 (300°C と 500 °C の間), および強酸部位 (>500 °C)18.すべてのナノシート修飾触媒は、210°Cを中心としたピークによって描写される弱酸特性部位を有する。広範な脱着ピークは、酸処理19、20後にCNTの表面に酸部位が生成することを示した。また、中酸強度を示す2つのピークは、それぞれ360°C(Pt/20HNbWO6/CNTs)と450°C(Pt/20TaWO6/CNTs)を中心にしています。したがって、触媒の酸強度の順序は、次のように結論付けることができます: Pt/CNTs < Pt/5HNbWO6/MWNTs < Pt/20HNbMoO6/CNTs < Pt/20HNbWO6/CNTs < Pt/20HTaWO 6/20HTaWO 6/20HTaWO 6/CNTs/20HTaWO 6/CNTaWO 6/CNTs/20HTaWO6/CNTs/20HTaWO 6/CNTs/20HTaWO 6/CNTaWO 6/20HNbWoを締結します。酸強度は、実際には、ナノシート16、21上でのみ形成されたブリッジOH基(M(OH)N、MおよびNがそれぞれ元素を表す)の存在に起因するBrØnsted酸部位の数に関連している。CNTの光透過率が低いため、ピリジン赤外線はBrØnsted酸部位の存在と範囲を証明するために使用することはできません。
調製したPt/20HNbWO 6/CNTの触媒性能は、バイオマスリグニン由来モデル化合物と混合モデル化合物を脱酸素燃料成分への変換の調査のために選択されました。反応は3.0MPaH2の下で200°Cの固定ベッド反応器で行い、基板を液体給餌ポンプで反応器に送り込んだ。Pt/20HNbWO6/CNTs触媒の0.05g、H2/オイル比=300、W/F=27.3分で、ジフェニルエーテルの変換はほぼ定量的に99.7%、シクロヘキサン選択率は96.4%であった。ジフェニルエーテルの半分をアニソールに置換した場合、基板と触媒との間の相互作用が異なるために、混合物の変換は70.1%のシクロヘキサン選択率で82%に低下した。現在の取り組みは、より複雑な他のリグニン由来モデル化合物混合物の変換と、異なる基質と触媒間の競合相互作用のメカニズムの解明に焦点を当てています。
図 1.LiNbWO6および対応する陽子交換試料のXRDパターン。
X線回折パターン(XRD)は、前駆体LiNbWO6および対応するプロトン交換触媒試料HNbWO6について研究され、相を決定した。2θ = 9.5°、26.9°、34.7°16の3つの特徴的な回折ピークがあります。これは、整められた層状構造を表し、LiNbWO 6(JCPDS 84-1764)で観察された四角形のオルソホンビック相と良好に一致している。陽子交換反応の後、HNbWO 6(JCPDS 41-0110)で観察されたパターンと一致する2θ=6.8°の回折ピークが観察された。このピークの存在は、層状構造体22の存在を示す。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 2.固体酸ナノシートの異なる量を持つ支持Pt触媒のXRDパターン。
層をテトラブチル水酸化アンモニウム(TBAOH)で剥離し、硝酸凝集によりCNTと混合した後、XRDパターンは明らかに変化した。2θ=25.6°の特徴的なXRDピークはC(002)に起因し、2θ=26.4°および37.9°のピークは、それぞれHNbWO6ナノシートの(110)および(200)格子面に起因した。回折ピークの強度は、HNbWO6ナノシートの含有量の増加に伴って強化された。剥離後、2θ=6.8°の回折ピークはほぼ完全に消失した。これは、層状化合物がナノシート構造16に完全に変換されたことを示した。2θ=39.8°の回折ピークをPt(111)格子面に割り当てた。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 3.異なる触媒のTEM画像およびPt粒子サイズ分布:(A)Pt/CNT(B)Pt/5HNbWO6/CNTs (C) Pt/20HNbWO6/CNTs。
Pt粒子はCNT上に均等に分布した。各試料に20〜40個のPt粒子を数えることによって、平均サイズは約3〜5nmであると判定される。HNbWO6ナノシートの単層がCNTに取り付けられ、ナノシートの一部の縁が曲がっているのが分かっています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 4.Pt(a)およびPt(b)、O(c)、Nb(d)、W(e)およびC(f)のPt/20HNbWO6/CNT上のSEMイメージ(a)および要素マッピング。
Pt/20HNbWO6/CNTs(図4a)のSEMと、触媒の異なる元素の対応する元素マッピング解析を図4b-4fに示した。解析は、Pt パーティクルの分布を直接示します。これはさらに、Pt粒子、ならびにNbおよびW素子が触媒の表面に均一に分散していることを実証した。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 5.NH3-異なる触媒のTPDプロファイル。
NH3-TPDを用い、各ナノシートの酸強度を決定した。すべてのナノシート修飾触媒は、210°Cを中心としたピークによって描写される弱酸特性部位を有する。広範な脱着ピークは、酸処理後にCNTの表面に酸部位が生成することを示した。また、中酸強度を示す2つのピークは、それぞれ360°C(Pt/20HNbWO6/CNTs)と450°C(Pt/20TaWO6/CNTs)を中心にしています。したがって、触媒の酸強度の順序は、次のように結論付けることができます: Pt/CNTs < Pt/5HNbWO6/MWNCTs < Pt/20HNbMoO6/CNTs < Pt/20HNbWO6/CNTs < Pt/20HTaWO 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs 6 /CNTs/20HTaWO6/CNTsをクリックしてください。この図のバージョン。
| 触媒 | Pt | Sベット | 細孔容積 | 平均細孔径(nm) |
| (wt %) | (m2/g) | (cm3/g) | ||
| Pt/CNT | 0.43 | 134 | 1.07 | 3.4 |
| Pt/5HNbWO6/CNT | 0.37 | 117 | 0.85 | 3.1 |
| Pt/20HNbWO6/CNT | 0.42 | 107 | 0.78 | 3.4 |
| Pt/20HNbMoO6/CNT | 0.45 | 118 | 0.74 | 3.4 |
| Pt/20HTaWO6/CNT | 0.46 | 70 | 0.62 | 3.4 |
表 1.サポートされる Pt 触媒のテクスチャ特性。
Pt/CNTの比表面積は134m 2/gであった。種々の固体ナノシートを取り込んだ後、比表面積と細孔容積の両方が減少し、CNTの部分表面細孔がナノシートによって遮断されたことを示唆した。
| 基板 | 気温(oC) | 変換 (%) | 選択性 (%) | ||||||
| シクロヘキサン | エチルシクロヘキサン | シクロヘキサノール | シクロヘキサン-1,2-ジオール | シクロヘキシルメチルエーテル | ディシクロヘキシルエーテル | シクロヘキシルフェニルエーテル | |||
| ディフェニルエーテル | 200 | 99.7 | 96.4 | 0 | 1.1 | 0 | 0 | 0 | 2.1 |
| アニソール | 200 | 96.2 | 34.4 | 0 | 0 | 0 | 65.6 | 0 | 0 |
| アニゾール + ジフェニルエーテル (1:1) | 200 | 82 | 70.1 | 0 | 3.1 | 0 | 20.1 | 3.1 | 3.6 |
表 2.様々な基板の変換利回りと選択性Pt/HNbWO6/CNT
Pt/20HNbWO6/CNTs触媒の0.05g、H2/オイル比=300、W/F=27.3分で、ジフェニルエーテルの変換はほぼ定量的に99.7%、シクロヘキサン選択率は96.4%であった。ジフェニルエーテルの半分をアニソールに置換した場合、基板と触媒との間の相互作用が異なるために、混合物の変換は70.1%のシクロヘキサン選択率で82%に低下した。
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Discussion
硝酸によるCNTの前処理は、比表面積(S BET)を有意に増加させる。生CNTは、処理後に103m2/gの特定の表面積を持ち、表面積を134m2/gに増加させた。従って、このような前処理は、CNT表面に欠陥を作成し、固体酸修飾および白金粒子含浸後の触媒上の特定の表面積にプラスの効果を有するであろう。ナノシートの取り込み後は表面積が減少するので、最終的な触媒の表面積を最大化するためには非常に重要です。これは、ナノシートの取り込みと金属含浸の後、表面の細孔の一部がナノシートや金属ナノ粒子によって遮断され、全体的な表面積と総細孔容積の減少につながるためです。このような現象は、Ma et al.12によって既に報告されています。HNbWO6ナノシートの量が5重量%から20重量%に増加した場合、得られたPt/HNbWO6/CNTsのSBETは117m2/gから107m2/gに減少した。Pt/20HTaWO6/CNTsのSベットは70m2/gに落ちましたが、Pt/20HNbMoO6/CNTのSベットは118m2/gに達しています。未改変Pt/CNTを含むすべての触媒の平均細孔径は、一般的に変化しなかった(すなわち、3.4 nm)。一般に、酸性部位の強さはC-O結合切断の程度に影響を与え、SBETは水素化反応の程度に影響を与える。その結果、Pt/20HNbMoO6/CNTはジフェニルエーテルをシクロヘキサンに変換する上で優れた性能を有し、Pt/20HTaWO6/CNTは脱酸素特性は限られていますが、水素化特性は優れています。したがって、触媒は、異なる製品要件に応じて異なる製品を生成するために微調整することができます。表 1は、上記の説明を要約したものです。
LiNbWO6粉末を調製する固体反応の間に、サンプルが焼成の中間段階で粉砕されなければならないことは注目に値する。これにより、均質性を確保するために、サンプルが可能な限り混合されます。プロトニック交換処理中は、硝酸が十分な酸強度であることを確認するために注意が必要です。したがって、プロトニック交換の途中で、新鮮な2M HNO3水溶液が古いものを置き換えるために使用することをお勧めします。通常、5日間の治療は完全なプロトニック交換を保証することができます。
本研究では、3D層状バルク材料から2Dナノシートを調製するために液体剥離を用いた。液体剥離とは別に、機械的剥離、化学蒸着、超音波処理などの2Dナノシートを調製する方法は他にもあります。剥離は、一般にグラフェン23、窒化ホウ素ナノシート24、MoS225などの遷移金属ジハルコゲニド、MnO2、Cs4Wなどの層状金属酸化物などの2D材料を調製するために適用することができる11歳O36と LaNbO726,27など.剥離により、材料は表面積を大幅に増加させます。これらの方法の中でも、機械的液体剥離は、高品質のサンプルを製造するという利点を有する。しかし、この方法では収量が依然として低く、均一なサンプルを生産するのが難しいため、スケールアップを実現することは技術的に不可能です。化学蒸着は、2Dナノシートサンプルを調製するもう一つの一般的な方法であり、特に遷移金属ジカルコゲニドに対して。多くの基板では、ウエハスケールのMoS228などの大規模な生産が可能です。ただし、実験条件を正確に制御するには注意が必要です。したがって、スケールアップ生産では、プロセスがかなり複雑でコストがかかる可能性があります。超音波処理は、同じ問題を持つことができます。液体剥離の使用は、比較的低いコストで非常に高い製品収率を有することができます。従って、本研究では、Pt/HNbWO 6/CNTを調作成するプロセスの一部として液体剥離(イオン交換法)を用いた。
触媒は基板特異的であり、ジフェニルエーテルを除く他の基板が異なる結果につながるかどうかを知ることは興味深いことです。私たちは、ジフェニルエーテル(2.5ワット%)を混合することを選択しました液体原料としてアニソールの2.5重量%を持つ。混合物の全体的な変換率は82.0%であり、シクロヘキサンの選択率は96.4%であり、単独で供給する場合は両方の基板の変換よりも小さい、ジフェニルエーテル(変換=99.7%、Si = 96.4)およびアニソール(変換=96.2%、Si =34.4) これは、ジフェニルエーテル(78.9 kcal/mol)29のC(sp2)-OMe(91.5kcal/mol)とC-O結合間の結合解離エネルギーの違いによって説明することができる。 さらに、立体障害が少ないため、アニソールはジフェニルエーテルとの競合において触媒に結合することがより好ましく、ジフェニルエーテルの変換が低くなることがある。
要約すると、Pt/20HNbMoO6/CNTs支持触媒、すなわち、原生交換、ナノシート剥離、ナノシート凝集、最後にPt粒子含浸を調製する一連のプロセスを示す。表面積が高く、収率が高いナノ材料の調製に成功することが分かっています。とりわけ、現製ナノ材料は、ジフェニルエーテルをシクロヘキサンに対するヒドロデオキシゲーションに対して優れた触媒変換活性を示したが、触媒反応は非常に基質特異的である。
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Disclosures
何も開示することはない
Acknowledgments
本稿に記載されている研究は、中国香港特別行政区研究助成協議会(UGC/FDS25/E09/17)の助成金によって完全に支持された。我々はまた、触媒特性評価のための触媒特性評価および固定ベッド原子炉の分析機器を提供するための中国国家自然科学財団(21373038および21403026)に感謝する。香港研究助成協議会(UGC/FDS25/E09/17)の研究助成に感謝します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Carbon nanotubes (multi-walled) | Sigma Aldrich | 724769 | |
| Nitric acid (65%) | Sigma Aldrich | V000191 | |
| sulphuric acid (98%) | MERCK | 100748 | |
| Lithium carbonate (>99%) | Aladdin | L196236 | |
| Niobium pentaoxide (99.95%) | Aladdin | N108413 | |
| Tungsten trioxide (99.8%) | Aladdin | T103857 | |
| Molybdenum trioxide (99.5%) | Aladdin | M104355 | |
| Tantalum oxide (99.5%) | Aladdin | T104746 | |
| Chloroplatinic acid hexahydrate, ≥37.50% Pt basis | Sigma Aldrich | 206083 | |
| tetra (n-butylammonium) hydroxide 30-hydrate | Aladdin | D117227 | |
| Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
| 2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
| Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
| n-Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
| n-Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
| Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
| Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) |
References
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