ACS Catalysis:选择性近100%!Au-Pd/TiO2助力脂肪酸脱羧反应

ACS Catalysis:选择性近100%!Au-Pd/TiO2助力脂肪酸脱羧反应

由于条件温和、活性高,生物质脂肪酸光脱羧制烷烃具有获得碳氢化合物和经济效益的巨大潜力。基于此,西班牙瓦伦西亚理工大学Hermenegildo García和四川大学胡常伟教授等人报道了使用TiO2负载的单金属Au或Pd和双金属Au-Pd催化剂(Au/TiO2、Pd/TiO2、Au-Pd/TiO2)将己酸脱羧成烷烃。对比单金属Au类似物相比,双金属Au-Pd催化剂表现出更好的光催化性能,在没有H2的情况下,双金属Au-Pd催化剂的己酸转化率达到94.7%,对戊烷的选择性接近100%。

ACS Catalysis:选择性近100%!Au-Pd/TiO2助力脂肪酸脱羧反应

VASP解读

通过DFT计算,作者研究了1.5Au-0.8Pd/TiO2(表示为Au@Pd)上光脱羧反应的反应位点和机理。计算结果表明,TiO2(101)表面和金属表面(Au@Pd、Au和Pd)对羧酸具有很强的吸附能。TiO2(101)表面具有较大的反应表面积和较高的空穴浓度,是氧化反应位点。可能的半氧化反应机理步骤如下:

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第一步是羧酸的吸附,计算出吸附能为-0.71 eV,表明羧酸分子与TiO2表面有强烈的相互作用。结果表明,羧酸与TiO2表面存在强相互作用,有利于后续反应的进行。

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此外,还可能的还原半反应机理步骤:

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由于•R在Au@Pd、Au和Pd表面的吸附也比在TiO2(101)表面的吸附更有利,作者认为金属纳米粒子是还原反应的位点。Pd和Au对H•和R•的吸附更强,随后形成H-R键的过电位表明,Au@Pd和Pd比Au具有更低的过电位。需注意,Pd具有更高的H-R解吸能,使得其初始反应速率和转化率高于Au,但仍低于Au@Pd。因此,Au@Pd相对于Pd和Au具有更强的烷烃生成活性。

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Enhanced Fatty Acid Photodecarboxylation over Bimetallic Au-Pd Core-Shell Nanoparticles Deposited on TiO2. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.3c03793.

原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/12/02/fcf935becd/

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