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TiO2氧空位含量对AuPd/TiO2催化氧化苯甲醇反应性能的影响

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以钛酸四丁酯为原料,采用水热法合成3种TiO2 载体(TiO2-G、TiO2-E和TiO2-H),利用溶胶-固载法将活性组分Au、Pd负载在TiO2载体上制备了3种AuPd/TiO2,采用XRD、XPS、N2吸/脱附等温线、EPR、ICP-AES、TEM和HRTEM对其进行了表征.考察了TiO2不同氧空位含量对AuPd/TiO2无溶剂催化氧化苯甲醇反应性能的影响.结果表明,AuPd/TiO2-G具有最高的氧空位含量(0.198)、最小的AuPd纳米颗粒平均粒径(1.83 nm),其在120℃下催化氧化苯甲醇的反应中表现出最优异的催化性能,转化频率为70554 h-1,明显优于AuPd/TiO2-H(39512 h-1)和AuPd/TiO2-E(14814 h-1);AuPd/TiO2-G具有最低反应表观活化能(55.77 kJ/mol),明显低于AuPd/TiO2-H(72.78 kJ/mol)和AuPd/TiO2-E(82.83 kJ/mol).较高的载体氧空位含量有利于在催化剂表面形成较小尺寸的AuPd纳米颗粒和较高含量的表面Pd0物种,是AuPd/TiO2-G在苯甲醇氧化反应中取得优异催化活性的关键.
Effect of TiO2 oxygen vacancy content on catalytic performance of AuPd/TiO2 for benzyl alcohol oxidation
Three different AuPd/TiO2 catalysts were prepared via sol-immobilization method by loading active components Au and Pd onto the TiO2 supports(TiO2-G,TiO2-E and TiO2-H),which were synthesized by using tetrabutyl titanate as raw material through hydrothermal method,and characterized by XRD,XPS,N2 adsorption-desorption isotherm,EPR,ICP-AES,TEM and HRTEM.The effect of different oxygen vacancy content in TiO2 on the catalytic performance of AuPd/TiO2 for solvent-free oxidation of benzyl alcohol was analyzed.The results showed that AuPd/TiO2-G,with the highest oxygen vacancy content(0.198)and the smallest sized AuPd nanoparticles(1.83 nm),exhibited a transformation frequency of 70554 h-1,significantly better than AuPd/TiO2-H(39512 h-1)and AuPd/TiO2-E(14814 h-1),and the lowest apparent activation energy(55.77 kJ/mol),obviously lower than AuPd/TiO2-H(72.78 kJ/mol)and AuPd/TiO2-E(82.83 kJ/mol),indicating the best benzyl alcohol catalytic oxidation performance at 120℃.A higher content of oxygen vacancy in the support was conducive to the formation of smaller-sized AuPd nanoparticles and a higher content of surface Pd0 species on the catalyst surface,which was the key in achieving the excellent catalytic activity of AuPd/TiO2-G in the benzyl alcohol catalytic oxidation reaction.

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李冬晨、郭晓宇、王哲、史荣会、赵炜、李晓良

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太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西 太原 030024

太原理工大学 化学工程与技术学院,山西 太原 030024

太原工业学院 化学与化工系,山西 太原 030008

福建理工大学 生态环境与城市建设学院,福建 福州 350118

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苯甲醇 催化氧化 TiO2 AuPd纳米颗粒 无溶剂 氧空位 催化技术

2024

精细化工
大连化工研究院设计院 中国化工学会精细化工专业委员会 辽宁省化工研究院

精细化工

CSTPCD北大核心
影响因子:0.557
ISSN:1003-5214
年,卷(期):2024.41(12)