Ett protokoll för syntes av HNbWO6, hnbmoo6, htawo6 fast syra nanosheet modifierad PT/CNTs presenteras.
Vi presenterar här en metod för syntes av HNbWO6, hnbmoo6, htawo6 solid Acid nanosheet modifierad PT/CNTs. Genom att variera vikten av olika fasta syra nanosheets, en serie PT/xHMNO6/CNTs med olika fasta syra sammansättningar (x = 5, 20 WT%; M = NB, ta; N = Mo, W) har utarbetats av kolnanorör förbehandling, protonic Exchange, fast Acid exfoliering, aggregering och slutligen PT partiklar impregering. PT/xHMNO6/CNTs kännetecknas av röntgendiffraktion, scanning elektronmikroskopi, TRANSMISSIONSELEKTRONMIKROSKOPI och NH3-temperaturprogrammerad desorption. Studien visade att hnbwo6 nanoskikt fästes på CNTs, med några kanter av nanoskikt som böjde sig i form. Syra styrkan hos de PT-katalysatorer som stöds ökar i följande ordning: PT/CNTs < PT/5HNbWO6/cnts < PT/20HNbMoO6/CNTs ≪ PT/20hnbwo6/CNTs ≪ PT/20htawo6/CNTs. Dessutom har katalytisk Hydro omvandling av lignin-derived modell förening: difenyleter med hjälp av den syntetiserade PT/20HNbWO6 katalysatorn undersökts.
Många industriella processer för tillverkning av kemikalier innebär användning av vattenhaltiga oorganiska syra. Ett typiskt exempel är den konventionella H2så4 process för hydrering av cyklohexan att producera Cyklohexanol. Processen innebär ett bifasiskt system, med cyklohexan är i den organiska fasen och Cyklohexanol produkten är i den sura vattenfasen, vilket gör separationsprocessen genom enkel destillation svårt. Bortsett från svårigheter i separation och återhämtning, är oorganisk syra också mycket giftigt och frätande på utrustning. Ibland, användning av oorganiska syra genererar biprodukter som kommer att sänka produktens avkastning och måste undvikas. Till exempel, dehydrering av 2-Cyklohexen-1-OL för att producera 1,3-cyklohexadien med H2så4 kommer att leda till polymerisation biprodukter1. Sålunda, många industriella processer Skift mot att använda fasta syra katalysatorer. Olika vatten toleranta fasta syror används för att lösa ovanstående problem och för att maximera produktens avkastning, såsom användning av HZSM-5 och Amberlyst-15. Användningen av hög kiseldioxid HZSM-5 zeolit har visat sig ersätta H2så4 i produktionen av Cyklohexanol från bensen2. Eftersom zeolit är närvarande i den neutrala vattenfasen, kommer produkten att gå till den organiska fasen uteslutande, vilket förenklar separationsprocessen. Men på grund av Lewis Acid-bas addukt bildandet av vattenmolekyler till Lewis Acid platser, zeolitiska material fortfarande visat lägre selektivitet på grund av närvaron av inaktiva platser3. Bland alla dessa fasta syror är NB2O5 en av de bästa kandidaterna som innehåller både Lewis och Brønsted Acid sites. Surhetsgraden i NB2o5∙ NH2o motsvarar en 70% H2så4 lösning, på grund av närvaron av labila protoner. Den BrØnsted surhetsgraden, som är jämförbar med protonic zeolit material, är mycket hög. Denna surhetsgrad kommer att vända sig till Lewis surhet efter vatten eliminering. I närvaro av vatten, NB2o5 bildar tetraedriska NBO4-H2o addukter, som kan minska i Lewis surhetsgrad. Emellertid, den Lewis Acid platser är fortfarande effektiva eftersom NBO4 tetraedriska fortfarande har effektiva positiva avgifter4. Sådana fenomen har visat sig framgångsrikt i omvandlingen av glukos till 5-(hydroximetyl) Furfural (HMF) och allylering av bensaldehyd med tetraallyl tenn i vatten5. Vattentoleranta katalysatorer är därför avgörande för biomassa omvandling i förnybara energitillämpningar, särskilt när konverteringarna utförs i miljövänliga lösningsmedel som vatten.
Bland de många miljömässiga godartade fasta syra katalysatorer, funktionaliserade kol nanomaterial med grafen, kolnanorör, kolnanofibrer, mesoporösa kolmaterial har spelat en viktig roll i valorizationen av biomassa på grund av avstämbara porositet, extremt hög specifik yta, och utmärkt vattenavvisande egenskaper6,7. De sulfonerade derivat är särskilt stabila och mycket aktiva protoniska katalytiska material. De kan antingen förberedas genom ofullständig karbonisering av sulfonerade aromatiska föreningar8 eller genom sulfonering av ofullständigt karboniserade sockerarter9. De har visat sig vara mycket effektiva katalysatorer (t. ex. för esterifiering av högre fettsyror) med aktivitet jämförbar med användningen av flytande H2så4. Graphenes och CNTs är kolmaterial med en stor yta, utmärkta mekaniska egenskaper, bra syrabeständighet, enhetliga porstorlek fördelningar, samt motståndskraft mot koks deposition. Sulfonerad grafen har befunnits effektivt katalysera hydrolys av etylacetat10 och bifunktionell grafenkatalysatorer har befunnits underlätta en-Pot omvandling av levullinic syra till γ-valerolakton11. Bifunktionella metaller som stöds på CNTs är också mycket effektiva katalysatorer för tillämpning i biomassa omvandling12,13 såsom mycket selektiv aerob oxidation av HMF till 2,5-diformylfuran över VO2-Pani/CNT katalysator14.
Med utnyttjande av de unika egenskaperna hos NB2O5 solid Acid, funktionaliserade CNTs och bifunktionell metall som stöds på CNTs, rapporterar vi protokollet för syntes av en serie NB (ta)-baserade fast syra nanosheet modifierad PT/CNTs med en hög ytan med en nanosheet-aggregeringsmetod. Dessutom visade vi att PT/20HNbWO6/CNTs, som ett resultat av den synergistiska effekten av väl spridda PT partiklar och stark syra platser som härrör från HNbWO6 nanosheets, uppvisar den bästa aktiviteten och selektivitet i Omvandla lignin-härledda modellföreningar till bränslen genom hydrodesyresättning.
Förbehandling av CNTs med salpetersyra ökar den specifika ytan (SBet) avsevärt. Rå CNTs har en specifik yta på 103 m2/g medan efter behandling, ytan ökades till 134 m2/g. Sådan förbehandling för att skapa defekter på CNT-ytan kommer därför att ha en positiv effekt på den specifika ytan på katalysatorer efter fast syra modifiering och platinimpregnering platina. Eftersom ytan kommer att minska efter införlivandet av nanosheets, detta steg är mycket viktigt att maximera ytan…
The authors have nothing to disclose.
Det arbete som beskrivs i detta dokument stöddes fullt ut av ett bidrag från forskningsanslag rådet i Hong Kongs särskilda administrativa region, Kina (UGC/FDS25/E09/17). Vi erkänner också tacksamt den nationella Natural Science Foundation i Kina (21373038 och 21403026) för att tillhandahålla analytiska instrument för katalysator karakterisering och fast säng reaktor för katalysator prestandautvärdering. Dr Hongxu Qi skulle vilja tacka för forskningsassistent som beviljats av forskningsbidrag rådet i Hongkong (UGC/FDS25/E09/17).
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) |