炭载体对Pt-C复合物非碱性条件下催化甘油氧化性能的影响

采用等量浸渍法制备了具有相似平均粒径的活性炭(AC)和碳纳米管(CNTs)负载的Pt催化剂,并比较研究了非碱性条件下两种催化剂催化甘油氧化反应的性能。结果表明,炭载体对Pt-C复合物催化甘油氧化反应的活性、选择性和稳定性有重要影响。相对于Pt/CNTs催化剂,Pt/AC催化剂中Pt 4f结合能较低,导致其表面氧的覆盖度相对较高,因而抑制了甘油的吸附,降低了甘油氧化反应的初始活性;Pt/AC催化剂会促进甘油醛进一步氧化成甘油酸以及C3产物的氧化断键;Pt/AC催化剂失活的主要原因是氧中毒和中间产物的吸附,而Pt/CNTs催化剂的失活主要是由于甘油酸的吸附堵塞Pt表面的活性位造成的。

炭载Pt基催化剂上甘油氧化反应路径的探究

结合透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术,比较研究了碳纳米管(CNTs)负载的单金属Pt和双金属Pt-Sb催化剂的结构及其非碱性条件下催化甘油氧化反应的性能与路径。结果表明:Sb的引入对催化剂的粒径以及Pt电子性质的影响较小,但Sb可能选择性沉积在Pt原子表面形成空间位阻,控制甘油的转化向有利于其仲羟基氧化的方向进行,从而改变了反应的选择性和路径。Pt/CNTs催化剂主要选择性氧化甘油的伯羟基生成甘油醛(GLyD)和甘油酸(GLYA),GLYA再进一步氧化生成羟基丙酮酸(HPYA)和亚酒石酸(TA);Pt-Sb/CNTs催化剂则优先氧化甘油的仲羟基生成二羟基丙酮(DHA),DHA进一步氧化生成HPYA;两种反应路径下生成的HPYA和TA最终都会氧化断键生成乙醇酸(GLYCA)等产物。