Биметаллические сплавные PdCu/С и PdCu/C-N катализаторы гидрирования 5-гидроксиметилфурфурола

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Каталитические свойства монометаллических и биметаллических частиц xPd(100–x)Cu, полученных методом импульсной лазерной абляции (ИЛА) в этаноле с последующим нанесением на углеродный носитель, исследовали в каскадных реакциях восстановления 5-гидроксиметилфурфурола. Состав и морфология приготовленных ИЛА частиц xPd(100–x)Cu были изучены методами УФ–видимой спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Нанесенные катализаторы xPd(100–x)Cu/УНМ и xPd(100–x)Cu/N-УНМ на их основе были дополнительно изучены методами рентгенофазового анализа и низкотемпературной адсорбции азота. В работе исследовано влияние состава биметаллических сплавных частиц и их взаимодействия с N-центрами модифицированного углеродного носителя на каталитические свойства нанесенных катализаторов PdCu/С и PdCu/C-N.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Л. Тимофеев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: vodyankina_o@mail.ru
Россия, Томск

Д. П. Морилов

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: vodyankina_o@mail.ru
Россия, Томск

Д. А. Гончарова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: vodyankina_o@mail.ru
Россия, Томск

В. А. Светличный

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: vodyankina_o@mail.ru
Россия, Томск

О. В. Водянкина

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vodyankina_o@mail.ru
Россия, Томск

Т. С. Харламова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: kharlamova83@gmail.com
Россия, Томск

Список литературы

  1. Кашпарова В.П., Чернышева Д.В., Клушин В.А., Андреева В.Е., Кравченко О.А., Смирнова Н.В. Фурановые мономеры и полимеры из возобновляемого растительного сырья // Успехи химии 2021. T. 90. № 6. С. 750. https://doi.org/10.1070/RCR5018
  2. Gao Y., Ge L., Xu H., Davey K., Zheng Y., Qiao S. Electrocatalytic Refinery of Biomass-Based 5-Hydroxymethylfurfural to Fine Chemicals // ACS Catal. 2023. V. 13. № 17. Р. 11204. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02272
  3. Тимофеев К.Л., Морилов Д.П., Харламова Т.С. Окисление 5-гидроксиметилфурфурола на нанесенных палладиевых катализаторах // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 4. С. 437.
  4. Jiang H.L., Xu Q. Recent Progress in Synergistic Catalysis over Heterometallic Nanoparticles // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 13705.
  5. Suboch A.N., Podyacheva O.Y. Pd Catalysts Supported on Bamboo-Like Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes for Hydrogen Production // Energies. 2021. V. 14. № 5. P. 1501.
  6. Al-Mufachi N.A., Nayebossadri S., Speight J.D., Bujalski W., Steinberger-Wilckens R., Book D. Effects of Thin Film Pd Deposition on the Hydrogen Permeability of Pd60Cu40 wt% Alloy Membranes // J. Membr. Sci. 2015. V. 493. P. 580. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.07.015
  7. Федоров П.П., Шубин Ю.В., Чернова Е.В. Фазовая диаграмма системы медь-палладий // Журнал неорганической химии. 2021. T. 66. № 6. https://doi.org/10.31857/S0044457X21050056
  8. Goncharova D.A., Kharlamova T.S., Lapin I.N., Svetlichnyi V.A. Chemical and Morphological Evolution of Copper Nanoparticles Obtained by Pulsed Laser Ablation in Liquid // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. № 35. Р. 21731. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b03958
  9. Timofeev K.L., Kharlamova T.S., Ezhov D.M., Salaev M.A., Svetlichnyi V.A., Vodyankina O.V. Hydroxymethylfurfural Oxidation over Unsupported Pd-Au Alloy Catalysts Prepared by Pulsed Laser Ablation: Synergistic and Compositional Effects // Appl. Catal. A: Gen. 2023. V. 656. P. 119121. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2023.119121
  10. Xia J., Fu Y., He G., Sun X., Wang X. Cost-effective Nitrogen-doped Carbon Black Supported PdCu Alloy Nanocatalyst for Green Suzuki-Miyaura Reactions under Mild Conditions // Mater. Chem. Phys. 2018. V. 209. P. 86. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.01.066
  11. Yao C., Wang M., Jiang W., Chen Y. Study on a Novel N-doped Mesoporous Carbon for the Efficient Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution // Environ. Eng. Res. 2021. V. 26. № 5. P. 200339. https://doi.org/10.4491/eer.2020.339
  12. Goncharova D.A., Kharlamova T.S., Reutova O.А., Svetlichnyi V.A. Water–Ethanol Cuox Nanoparticle Colloids Prepared by Laser Ablation: Colloid Stability and Catalytic Properties in Nitrophenol Hydrogenation // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 613. P. 126115. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.126115
  13. Zhang J., Claverie J., Chaker M., Ma D. Colloidal Metal Nanoparticles Prepared by Laser Ablation and Their Applications // ChemPhysChem. 2017. V. 18. P. 986. https://doi.org/10.1002/cphc.201601220
  14. Zeng H., Du X.-W., Singh S.C., Kulinich S.A., Yang S., He J., Cai W. Nanomaterials via Laser Ablation/Irradiation in Liquid: a Review // Adv. Funct. Mater. 2012. V. 22. P. 1333. https://doi.org/10.1002/adfm.201102295
  15. Thommes M., Kaneko K., Neimark A., Olivier J., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
  16. Semaltianos N.G., Petkov P., Scholz S., Guetaz L. Palladium or Palladium Hydride Nanoparticles Synthesized by Laser Ablation of A Bulk Palladium Target in Liquids // J. Colloid Interf. Sci. 2013. V. 402. P. 307. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.03.062
  17. Чесноков В.В., Лисицын А.С., Соболев В.И., Герасимов Е.Ю., Просвирин И.П., Чесалов Ю.А., Чичкань А.С., Подъячева О.Ю. Pt/N-графен в разложении муравьиной кислоты // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 472.
  18. Suboch A.N., Podyacheva O.Y. Pd Catalysts Supported on Bamboo-Like Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes for Hydrogen Production // Energies. 2021. V. 14. № 5. P. 1501. https://doi.org/10.3390/en14051501

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1. Схема гидрирования ГМФ

Скачать (152KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Спектры поглощения коллоидов металлов, полученных ИЛА: 1 – коллоид Cu; 2 – коллоид Pd; 3 – смесь коллоидов Cu и Pd с массовым соотношением металлов 1 : 1; 4 –коллоид 50Pd50Cu после лазерной обработки смеси коллоидов

Скачать (109KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Типичные снимки ПЭМ коллоидных частиц, полученных ИЛА в этиловом спирте: Cu (а); Pd (б); 50Pd50Cu (в)

Скачать (118KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изотермы адсорбции–десорбции (а) и распределение пор по размерам (б) для исходного и модифицированного азотом носителя

Скачать (170KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Типичные рентгенограммы нанесенных образцов xPd(100–x)Cu/C

Скачать (231KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Каталитические характеристики образцов xPd(100–x)Cu/С. Условия: 160°С, 15 атм H2, 4 ч реакции

Скачать (280KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Каталитические характеристики образцов xPd(100–x)Cu/С-N, полученные при проведении реакции в течение 4 (а) и 1 ч (б). Условия: 160°С, 15 атм H2

Скачать (377KB)
Метаданные