【催化】大连理工梁长海团队在醇类高效绿色选择氧化催化剂取得新进展

导读

醇类选择性氧化在合成化学和精细化工领域具有十分重要的应用价值。优化醇类选择氧化工艺、构筑新型高效的催化体系是发展绿色、可持续选择氧化反应的必要前提。然而，传统的热催化氧化过程仍需要碱助剂诱导脱质子过程完成醇类的转化。基于此，大连理工大学梁长海教授团队将双金属Au-Pd纳米颗粒负载于CNT表面，通过溶胶锚定法构建表面反向分散PdO纳米碎片的AuPd合金颗粒。催化剂可以在温和的无碱条件下，展现出低温（50-80⁰C）苯甲醇氧化反应活性及循环稳定性。近日，相关工作以内封面论文形式发表在ACS Applied Materials & Interfaces（2023,15, 22025-22035）上。

XRD衍射图像分析及球差STEM图像的分析结果显示，双金属纳米颗粒主要由AuPd合金组分构成。经过氧化气氛中300⁰C焙烧处理，合金颗粒中出现Pd相分离，并在表面形成无定型的PdO纳米碎片，在双金属颗粒表面观测到明显的晶格膨胀现象及属于PdO的晶格条纹；XPS结果同时证实Pd元素随着Au/Pd原子比下降在表面规律性富集。采用DFT模拟计算对AuPd双金属位点间的电子环境及无碱条件下的反应机制进行解析。证实Au-Pd双金属颗粒表面形成由Pd向Au表面转移电子的配对活性位点，调整苯甲醇在金属活性位点表面的吸附构型、降低反应能垒、促进苯甲醛产物的选择性合成。表面PdO碎片作为活性氧物种的运载体完成活化补充氧物种的循环过程。

程序升温测试及无碱条件下的反应过程分析表明，Au/CNT或Pd/CNT催化活性匮乏，当碱助催化剂存在时，才能展现出较弱的苯甲醇氧化性能。相比之下，AuxPdy/CNT催化剂即使在无碱条件下也可以表现出极佳的反应活性，在温度仅为80⁰C时，苯甲醇的转化频数（TOF）高达1274 h-1，实现苯甲醛91.8%的选择性，较之已报道的多种高活性金催化剂具有更加突出的无碱催化活性。

论文共同第一作者为大连理工大学化工学院盘锦分院罗靖洁副教授和硕士生周依雪，通讯作者为化工学院梁长海教授。研究工作得到国家自然科学基金(21802015, 21978031)、辽宁省“兴辽英才计划”计划(XLYC1908033)和中央高校基本科研基金（DUT2021TB03）的资助。

来源：大连理工大学化工学院