咨询电话:021-58952328
ChemCatChem:尖晶石或钙钛矿氧化物类催化剂在肉桂醛和糠醛选择加氢中的应用2024-04-20
尖晶石(Spinel)型氧化物和钙钛矿(Perovskite)型氧化物都是由两种或两种以上的金属氧化物复合而成的离子型化合物。尖晶石化合物通式为AB2O4,A位离子通常为+2价金属离子(如Co2+、Ni2+、Fe2+等),B位离子通常为+3价金属离子(如Al3+、Fe3+等)。钙钛矿复合氧化物通式为ABO3,A位离子通常碱金属、碱土金属以及稀土金属等具有较大离子半径的金属阳离子(如Y3+、La3+等),B位离子多是具有较小离子半径的过渡金属离子(如Co3+、Fe3+、Ni3+等)。尖晶石氧化物和钙钛矿氧化物中的A、B位离子均可依照特定比例替换成两种或多种金属离子,得到不同配比的多元尖晶石或钙钛矿复合氧化物。

1
图1、AB2O4型尖晶石(左)和ABO3型钙钛矿(右)的晶体结构

从尖晶石和钙钛矿的结构发现,A、B位离子在空间上相互隔离,彼此高度分散,提高了A、B位离子的利用率和可接触性,因此尖晶石或钙钛矿结构的金属复合氧化物可以制备高度分散的AOx/BOx复合氧化物催化剂,经还原还可以得到BOx或AOx金属氧化物负载的A或B金属纳米粒子催化剂。

负载型金属催化剂在多相选择加氢反应中应用广泛。在a,b-不饱和醛如肉桂醛的选择加氢反应中,通过金属中心的选择和电子性质调控,可以获得C=C双键选择加氢的产物苯丙醛或C=O双键选择加氢的产物肉桂醇,二者均在医药、香料等领域有广泛的应用。然而,负载型单金属催化剂(如Pt基催化剂)在肉桂醛选择加氢反应中的选择性通常比较低,需要添加Fe、Co或Ni等过渡金属对Pt的电子性质进行调控,从而调节产物肉桂醇或苯丙醛的选择性。在催化剂制备过程中,助剂Fe、Co或Ni等组分的分散性能会影响与活性中心Pt纳米粒子之间的接触及其电子相互作用,从而影响其选择加氢性能。将含有Fe、Co或Ni等组分的载体制备成具有钙钛矿或尖晶石结构的金属复合氧化物实现了Fe、Co或Ni助剂组分的高度分散,与其负载的Pt纳米粒子之间产生紧密接触和电子相互作用,从而在肉桂醛选择加氢反应中获得优异的肉桂醇或苯丙醛选择性。另外,将钙钛矿LaNiO3进行还原后也可以获得Ni粒子高度分散的Ni/La2O3催化剂,在肉桂醛选择加氢反应中表现出优异的C=C加氢选择性。

8
图2、YCoxFe1-xO3钙钛矿复合氧化物负载Pt粒子催化剂上肉桂醛选择加氢反应性能

近年来,用含有助剂离子的尖晶石或钙钛矿氧化物作为载体来负载Pt、Pd或Au活性组分,或者将钙钛矿ABO3或尖晶石AB2O4还原后制备A/BOx或B/AOx等负载型金属催化剂的研究报道较多,本文对近几年肉桂醛和糠醛选择加氢反应中此类催化剂的应用进行了综述,希望在制备高分散型催化剂方面提供一些借鉴。

文信息

Metal Oxides Derived from Perovskite or Spinel for the Selective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes: A Mini–Review

Prof. Dr. Xiaohong Li, Dr. Huiyue Xin

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202301483

最新产品
园区介绍