Citation: Changshun Deng, Mengxia Xu, Zhen Dong, Lei Li, Jinyue Yang, Xuefeng Guo, Luming Peng, Nianhua Xue, Yan Zhu, Weiping Ding. Exclusively catalytic oxidation of toluene to benzaldehyde in an O/W emulsion stabilized by hexadecylphosphate acid terminated mixed-oxide nanoparticles[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2020, 41(2): 341-349. doi: S1872-2067(19)63417-0
十六烷基膦酸配合的复合氧化物纳米催化剂稳定的O/W乳液中甲苯单一氧化为苯甲醛
TEM和XRD结果表明,Al2O3负载了金属氧化物后,其形貌仍为纳米棒状结构,并只能观察到Al2O3的晶相衍射峰,表明金属氧化物均匀地负载在其表面.BET结果表明,负载后的催化剂的孔结构与载体Al2O3类似.FT-IR结果表明,HDPA很好地吸附在了催化剂表面.TG结果表明,催化剂中HDPA含量与加入量相符,质量分数为~5%.结合前期工作可知,HDPA能够调整FeM纳米棒表面催化性质,且以1 HDPA/nm2的密度为最佳,此时,甲苯液相氧化为苯甲醛的催化性能最佳.
催化性能测试结果表明,催化剂吸附了HDPA后,甲苯的转化率显著增加,且只生成苯甲醛.在所考察的第二种掺杂金属中,以Ni的效果为最好.该催化剂在最佳反应条件下,甲苯转化率为83%(TOF=0.027 nm-2·s-1),苯甲醛选择性为~100%.而Cr,Mo,V和Ti等高价金属则抑制了该反应,这也说明通过掺杂第二种金属调变晶格氧的活动性可影响反应性能.经过优化后,最佳反应条件为:pH值为2.5,反应温度为180℃.原位FT-IR结果表明,180℃下,甲苯在吸附有HDPA的催化剂表面能够发生化学吸附,苄基C-H键解离并与晶格氧产生结合,形成了C6H5-CH2-O-Fe中间物种,该物种脱附即得苯甲醛.该温度下,表面HDPA对甲苯的化学吸附不可缺.
English
Exclusively catalytic oxidation of toluene to benzaldehyde in an O/W emulsion stabilized by hexadecylphosphate acid terminated mixed-oxide nanoparticles
-
Key words:
- Toluene oxidation
- / Benzaldehyde
- / Hexadecylphosphate acid
- / Molecular oxygen
- / Pickering
-
-
[1] X. Wu, Z. Deng, J. Yan, F. Zhang, Z. Zhang, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 14601-14606.
-
[2] L. Li, J. G. Lv, Y. Shen, X. F. Guo, L. M. Peng, Z. Xie, W. P. Ding, ACS Catal., 2014, 4, 2746-2752.
-
[3] C. C. Liu, T. S. Lin, S. I. Chan, C. Y. Mou, J. Catal., 2015, 322, 139-151.
-
[4] L. Kesavan, R. Tiruvalam, M. H. Ab Rahim, M. I. bin Saiman, D. I. Enache, R. L. Jenkins, N. Dimitratos, J. A. Lopez-Sanchez, S. H. Taylor, D. W. Knight, C. J. Kiely, G. J. Hutchings, Science, 2011, 331, 195-199.
-
[5] J. G. Lv, Y. Shen, L. M. Peng, X. F. Guo, W. P. Ding, Chem. Commun., 2010, 46, 5909-5911.
-
[6] (a) A. Romero, B. Irigoyen, S. Larrondo, S. Jacobo, N. Amadeo, Catal. Today, 2008, 133-135, 775-779; (b) K. Deori, C. Kalita and S. Deka, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 6909-6920.
-
[7] J. A. B. Satrio, L. K. Doraiswamy, Chem. Eng. J., 2001, 82, 43-56.
-
[8] L. Li, J. Zhao, J. Yang, T. Fu, N. H. Xue, L. M. Peng, X. F. Guo, W. P. Ding, RSC Adv., 2015, 5, 4766-4769.
-
[9] Z. Sun, G. Li, Y. Zhang, H. O. Liu, X. Gao, Catal. Commun., 2015, 59, 92-96.
-
[10] A. Savara, C. E. Chan-Thaw, I. Rossetti, A. Villa, L. Prati, ChemCatChem, 2014, 6, 3464-3473.
-
[11] S. Ghosh, S. S. Acharyya, D. Tripathi, R. Bal, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 15726-15733.
-
[12] S. Rautiainen, O. Simakova, H. Guo, A. R. Leino, K. Kordás, D. Murzin, M. Leskelä, T. Repo, Appl. Catal. A, 2014, 485, 202-206.
-
[13] H. Veisi, A. Nikseresht, S. Mohammadi, S, Hemmati, Chin. J. Catal., 2018, 39, 1044-1050.
-
[14] W. Li, H. Q. Ye, G. G. Liu, H. C. Ji, Y. H. Zhou, K. Han, Chin. J. Catal., 2018, 39, 946-954.
-
[15] C. Zhou, Y. Chen, Z. Guo, X. Wang, Y. Yang, Chem. Commun., 2011, 47, 7473-7475.
-
[16] W. Deng, W. P. Luo, Z. Tan, Q. Liu, Z. M. Liu, C. C. Guo, J. Mol. Cata. A, 2013, 372, 84-89.
-
[17] B. Lu, N. Cai, J. Sun, X. Wang, X. Li, J. Zhao, Q. Cai, Chem. Eng. J., 2013, 225, 266-270.
-
[18] X. H. Li, X. Wang, M. Antonietti, ACS Catal., 2012, 2, 2082-2086.
-
[19] J. Ma, J. Yu, W. Chen, A. Zeng, Catal. Lett., 2016, 146, 1600-1610.
-
[20] Z. S. Zhang, J. W. Li, T. Yi, L. W. Sun, Y. B. Zhang, X. F. Hu, W. H. Cui, X. G. Yang, Chin. J. Catal., 2018, 39, 1228-1239.
-
[21] M. I. bin Saiman, G. L. Brett, R. Tiruvalam, M. M. Forde, K. Sharples, A. Thetford, R. L. Jenkins, N. Dimitratos, J. A. Lopez-Sanchez, D. M. Murphy, D. Bethell, D. J. Willock, S. H. Taylor, D. W. Knight, C. J. Kiely, G. J. Hutchings, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 5981-5985.
-
[22] N. Dimitratos, J. A. Lopez-Sanchez, G. J. Hutchings, Chem. Sci., 2012, 3, 20-44.
-
[23] S. Crossley, J. Faria, M. Shen, D. E. Resasco, Science, 2010, 327, 68-72.
-
[24] J. Faria, M. Pilar Ruiz, D. E. Resasco, ACS Catal., 2015, 5, 4761-4771.
-
[25] D. T. Ngo, T. Sooknoi, D. E. Resasco, Appl. Catal. B, 2018, 237, 835-843.
-
[26] W. M. Cai, S. E. Zhang, J. G. Lv, J. C. Chen, J. Yang, Y. B. Wang, X. F. Guo, L. M. Peng, W. P. Ding, Y. Chen, Y. Lei, Z. Chen, W. M. Yang, Z. Xie, ACS Catal., 2017, 7, 4083-4092.
-
[27] K. S. W. Sing, D. H. Everett, R. A. W. Haul, L. Moscou, R. A. Pierotti, J. Rouquerol, T. Siemieniewska, Pure Appl. Chem., 1985, 57, 603-619.
-
[28] B. Y. Bai, Q. Qiao, Y. P. Li, Y. Peng, J. H. Li, Chin. J. Catal., 2018, 39:630-638.
-
[29] Y. Sahoo, H. Pizem, T. Fried, D. Golodnitsky, L. Burstein, C. N. Sukenik, G. Markovich, Langmuir, 2001, 17, 7907-7911.
-
[30] K. A. Gardner, J. M. Mayer, Science, 1995, 269, 1849-1851.
-
[31] Z. B. Rui, M. N. Tang, W. K. Ji, J. J. Ding, H. B. Ji, Catal. Today, 2017, 297, 159-166.
-
[32] Z. T. Wang, Y. J. Song, J. H. Zou, L. Y. Li, Y. Yu, L. Wu, Catal. Sci. Technol., 2018, 8, 268-275.
-
[33] Z. Y. Zhou, M. H. Su, K. Shih, J. Alloys Compd., 2017, 725, 302-309.
-
[34] B. P. Binks, S. O. Lumsdon, Langmuir, 2000, 16, 2539-2547.
-
计量
- PDF下载量: 6
- 文章访问数: 3098
- HTML全文浏览量: 183