相比于傳統的含氯和強酸氧化劑,過氧化氫(H2O2,俗稱雙氧水)是一種對環境友好的綠色氧化劑,其在現代化學、醫藥、印染等工業領域有着越來越廣泛的應用和巨大的需求量。目前工業制H2O2主要通過2-乙基蒽醌法來實現,然而,其連續多步的氧化還原工序存在着高成本,高耗能以及“三廢”排放的問題。
最為理想的H2O2合成方法則是,在負載型钯基催化劑的作用下,通過氫氣(H2)和氧氣(O2)直接合成H2O2,其不僅原子利用率高、耗能低,而且副産物隻生成水(H2O)。目前,該方法存在的主要問題就是,傳統的钯基催化劑對于生成目标産物H2O2的選擇性較低。有鑒于此,來自于蘇州大學的黃小青教授研究團隊,最近開發出了一種新型的以钯為核-氧化鎳為殼的钯基催化劑,該催化劑在直接合成H2O2的催化反應中展現了很高的選擇性以及活性。相關研究論文“Surface Engineering in the Interface of Core/Shell Nanoparticles Promotes Hydrogen Peroxide Generation”發表在了《國家科學評論》(National Science Review)。
作者以具有钯核-鎳殼結構的納米顆粒作為初始材料,通過簡單的氧化處理,巧妙地實現了鎳殼到多孔氧化鎳殼的轉變,同時還能實現對核殼界面氧化程度的精細控制。實驗結果及理論計算都表明,形成的多孔氧化鎳殼層不僅提供了H2和O2接觸钯催化活性位點的反應通道,而且其對钯核表面的修飾作用能明顯減弱钯與中間體(O-O)*的強烈鍵合,這對于抑制H2O的生成有着極為重要的作用。通過對催化反應條件的優化,該催化劑最終能實現91%的高選擇性(如圖所示)。同時,該催化劑循環催化六次後,活性和穩定性依然保持在較高水平,表明該催化劑同時具有良好的穩定性。(來源:科學網)
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2023-07-13