ACS Catal.: 铂单原子合金簇促进Fe/CeO2的愈创木酚加氢脱氧

愈创木酚是最简单的具有羟基和甲氧基的芳香族化合物之一，大量存在于木质素衍生的生物油中。Fe是一种非常便宜的金属，在不饱和芳环的情况下从愈创木酚中去除氧原子显示出活性。

然而，铁基催化剂很容易因焦炭沉积和催化活性金属铁相的氧化或渗碳而失活。用超低量的贵金属改性Fe基催化剂能够提高HDO性能，贵金属改性剂与Fe物种之间的相互作用可能提供额外的功能。

基于此，日本东北大学Keiichi Tomishige和Yoshinao Nakagawa等人通过共浸渍法制备了一系列具有微量贵金属改性(NM-Fe/CeO₂，NM=Pt、Ir、Pd、Rh和Ru)的氧化铈负载Fe催化剂，并应用于愈创木酚(在673 K和大气压下)的加氢脱氧(HDO)生成酚类化合物。

在不存在H₂O的情况下，贵金属的加入提高了初始活性，但表现出比Fe/CeO₂更严重的失活。相反，水的加入对初始活性几乎没有影响，有助于提高NM-Fe/CeO₂的稳定性。

在所有测试的NM-Fe/CeO₂催化剂中，Pt-Fe/CeO₂表现出最高的愈创木酚转化率。X射线吸收光谱(XAS)表征证实，添加Pt后，活性FeO_x物种（可能是Fe₄O₆）的原始结构大部分被保留。在愈创木酚HDO反应过程中，Pt改性剂完全还原形成Pt₁Fe₄单原子合金簇。这些Pt₁Fe₄SAA簇可能促进了FeO_x物种的还原以形成配位不饱和位点(CUS)。

Pt1Fe₄ SAA簇的存在促进了H₂O在Pt-Fe/CeO₂上的离解，以在含H₂O的条件下保持催化活性。拉曼光谱、扫描跃迁电子显微镜(STEM)和XAS表征反应后的催化剂表明，在不存在H₂O的情况下，Pt-Fe/CeO₂催化剂因焦炭沉积和Fe₄O₆簇的渗碳而失活，而H₂的存在抑制了焦炭物种的生长和惰性碳化铁的形成。

Guaiacol Hydrodeoxygenation over Iron-Ceria Catalysts with Platinum Single-Atom Alloy Clusters as a Promoter. ACS Catalysis, 2021. DOI:10.1021/acscatal.1c03539

ACS Catal.: 铂单原子合金簇促进Fe/CeO2的愈创木酚加氢脱氧

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