ジフェニルエーテルのヒドロデオキシゲーションのためのPt/CNT触媒の酸性度のチューニング

グラフェンを用いた機能化カーボンナノ材料、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、メソポーラス炭素材料は、調整可能な空隙率、極めて高い比表面積、疎水性に起因するバイオマスの評価に重要な役割を果たす。このプロトコルは、バイオマスの評価用に固酸ナノシート改質白金カーボンナノチューブの酸性度を調整する一般的な方法を示す。固体酸の酸性度は、欠陥の数、カーボンナノチューブの特定の領域、および固体酸性ナノシートの種類を下げることによって、変化させることができるので、バイオマス変換中に、異なる製品の要件に応じて異なる製品を製造するように触媒を微調整することができます。

まず、1グラムのカーボンナノチューブまたはCNTを100ミリリットルビーカーに15ミリリットルの硝酸に浸漬する。表面不純物を除去し、触媒のアンカー効果を高めるために、1時間半摂氏25度で溶液を超音波処理します。その後、溶液を100ミリリットルの丸底フラスコに移す。

一晩摂氏60度の硝酸と硫酸の混合物中の溶液を還流し、CNTs上に表面欠陥を生じさせる。室温まで冷却した後、溶液を濾過し、多壁カーボンナノチューブ固体を得る。固体を脱イオン水で一度洗います。

80°Cで14時間乾燥します。次に、1対1〜2のモル比で炭酸リチウム及び金属酸化物の酸化ニオブ及び三酸化タングステンのキロメトリック量を秤量する。24時間空気中の摂氏800度で固体混合物をカルシンし、1つの中間粉砕を行う。

焼成後、冷たいニオブタングステン酸粉末を摂氏50度の2モル硝酸溶液の200ミリリットルに10グラム入れ、24時間ごとに酸を1回交換して5日間攪拌します。5日間、酸液を毎日交換し、前のステップを繰り返します。固体をろ過し、脱イオン水で3回洗います。

その後、一晩摂氏80度で固体を乾燥させます。次に、2グラムのプロトン化化合物を含む150ミリリットルの水溶液に25%テトラおよびブチル水酸化アンモニウム溶液を加え、pHが9.5〜10に達するまで添加する。その後、7日間溶液をかき混ぜます。

7日後、溶液を遠心分離する。分散したナノシートを含む上清を収集します。次に、1対1〜2のモル比で炭酸リチウム及び金属酸化物の酸化ニオブおよびモリブデン三酸化モリブデンのキロメトリック量を秤量する。

24時間空気中の摂氏800度で固体混合物をカルシンし、1つの中間粉砕を行う。焼成後、冷却したニオブモリブデン酸リチウム粉末を摂氏50度の2モル硝酸溶液の200ミリリットルに10グラム入れ、60時間で酸を1回交換して5日間攪拌します。次に、1対1〜2のモル比で炭酸リチウムと金属酸化物タンタル五酸化タンタルと三酸化タングステンのキロメトリック量を秤量する。

24時間空気中の摂氏900度で固体混合物をカルシネし、1つの中間粉砕を行う。焼成後、冷却したタンタルタンタルタングステン酸粉末を摂氏50度で200ミリリットルに10グラム入れ、60時間で酸を1回交換して5日間攪拌します。250ミリリットルの丸底フラスコでニオブタングスト酸ナノシートの100ミリリットル溶液に調製されたマルチウォールCNTの2グラムを追加します。

1つのモル硝酸溶液を丸底フラスコに100ミリリットル加える。摂氏50度で6時間攪拌し続けます。これに続いて、固体をろ過し、脱イオン水で3回洗浄します。

一晩摂氏80度で固体を乾燥させます。翌日、乾燥した固体を計量し、多壁CNTs上の固体酸の浮遊パーセントを記録します。

次いで、調製したナノシート改質CNTsを1.34ミリリットルの白金水溶液で含浸させる。ナノシートCNTを乾燥させた後、摂氏400度で3時間空気中で焼成する。ニオブタンタル系固体酸ナノシート変性白金CNT触媒を得る。

5ミリリットルの石英砂で05グラムの触媒を希釈する。石英ウールの2つの枕の間に固定ベッドリアクターの真ん中に溶液をロードします。水素中の触媒を摂氏300度で2時間下げます。

1分間に05~06ミリリットルの異なる流量で、ジフェニルエーテル原料を固定床反応器に送り込みます。異なる空間時間で製品を収集し、触媒の質量と基板の流量との比率として定義する。5977Aの質量選択検出器を搭載したガスクロマトグラフを使用して液体製品を識別し、ガスクロマトグラフィーによってオフラインで分析します。

最後に、適切な方程式を使用して、製品に対する反応物の選択性と製品の収率の変換を決定します。xは前駆体ニオブバ・タングステン酸リチウムのデパターンであり、3つの特徴的な回折ピークを有し、これはよく秩序ある層状構造を表し、リチウムニオブタングステン酸に対して観察される四元正直交性の二次相とよく一致している。原始交換反応後、6.8度の回折ピークが観測され、ニオブタングサンク酸で観察されたパターンに同意し、層構造の存在を示す。

xは剥離後にデパターン化され、CNTsと混合すると、炭素002およびニオブタングスト酸ナノシートの110および200格子面に起因するピークがある。剥離後、6.8度の回折ピークはほぼ完全に消失し、層状化合物が完全にナノシート構造に変換されたことを示す。炭素ナノチューブを用いた20%ニオブタングシスチン酸に含浸した白金のSEM、および触媒の異なる元素の対応する元素マッピング分析をここに示す。

分析は、白金粒子の分布を直接示し、これらの粒子、ならびにニオブおよびタングステンが触媒の表面に均一に分散していることを実証した。すべてのナノシート修飾白金触媒は、210°Cを中心とするピークによって描かれている弱酸特性部位を有する。中酸性強度を示す2つのピークは、摂氏360度と450度の中心に位置しています。

硝酸と硫酸の適切な比率を混ぜることを忘れないでください。また、正確な温度を維持して、表面の回折の再現性を確保します。この手順に従って、異なる金属中心を用いた触媒の調製のようなすべての方法は、ジフェニルエーテルおよび他の派生モデルコンパクトの水力変換活性を最適化する方法のような質問に答えるために行うことができる。

それを実証した後、調製された固体酸として、ジフェニルエーテルなどのバイオマス由来の小分子を変換することができる。次の問題は、この触媒が実際のバイオマスマイクロ分子を小分子に変換するために使用できるかどうかです。これは、固体触媒の酸性度の更なる回転を必要としてもよい。

ニオブ酸化物および関連する混合金属酸化物での作業は非常に有毒であり、硝酸と硫酸を扱う際には常に予防措置を講じるべきであることを忘れないでください。高圧反応器および