期刊名稱：Applied Catalysis B: Environmental

影響因子：19.503

作者：楊曼，吳可瑩，孫少東，任煜京

論文介紹：

將生物柴油工業的副產物甘油（丙三醇）轉化為高附加值的1,3-丙二醇具有廣闊的工業應用前景，已成為國際關注的熱點。但在目前研究最多的Pt-WO_x催化體係中，受困於其複雜體相結構和表麵性質，影響催化性能的本質因素尚不明晰，限製了催化劑的進一步發展。針對此問題，本文設想以氧化鎢（WO₃）為載體，負載金屬Pt納米顆粒，向該體係中引入合適的助劑，在不改變Pt和氧化鎢體相結構（分散度）的情況下，探究影響催化性能的關鍵因素。首先，向Pt/WO_x催化劑中引入原子級分散的氧化鋁（AlO_x）助劑，根據電鏡等表征確認在其體相結構沒有被改變的情況下，催化性能提升為原來的兩倍，且具有優異的穩定性。接著，通過CO-DRIFTS、in-situ XPS、Raman、UV-vis等光譜表征分析催化劑表麵性質，發現氧化鎢表麵修飾的原子級分散的AlO_x削弱了Pt-WO_x之間的金屬載體強相互作用（SMSI），導致Pt暴露麵積增大，從而在氫氣還原過程中，暴露的金屬Pt促進了氧化鎢的還原，形成更多氧空位。在此基礎上，采用H₂-TPR和¹H-NMR定量表征氫氣氛圍下原位產生的氧空位數量，並將其與1,3-丙二醇選擇氫解反應性能進行關聯。以計算所得的氧空位數量（3-x）為橫軸，以1,3-丙二醇收率為縱軸作圖可發現催化劑的氧空位數量與1,3-丙二醇收率呈線性正相關。最後，借助in-situ ATR、Py-IR、NH₃-TPD、H₂化學吸附等表征，闡明了氧空位介導的甘油選擇氫解性能提升機理：一方麵氧空位促進了甘油端羥基的吸附，另一方麵促進了原位Bronsted酸（H⁺）的生成。本研究不僅首次揭示了原子級分散氧化鋁助劑對甘油選擇氫解反應的促進作用，更首次建立了Pt/WO_x催化劑中氧化鎢氧空位與1,3-丙二醇收率之間的定量線性正相關模型，闡明了氧空位介導的甘油選擇氫解性能提升機理，為生物質多元醇C-O鍵選擇氫解反應提供了缺陷工程的新策略。該研究成果發表在中科院SCI一區TOP期刊Applied Catalysis B: Environmental上。

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