苯甲醇在Pt-Mg(Ca)-ZSM-5催化劑上的室溫選擇性氧化及其反應機理研究.pdf

1、用金屬前驅體還原法合成3nm左右的鉑納米顆粒負載在堿性分子篩（Ca-ZSM-5和Mg-ZSM-5）上形成負載型催化劑，此催化劑能夠有效催化室溫下水體系中苯甲醇的選擇性氧化反應制備苯甲醛。這個鉑催化的苯甲醇氧化反應是一個綠色對環(huán)境無污染的過程，而且我們發(fā)現(xiàn)它的反應活性對其載體和反應所用的溶劑具有依賴性。當以堿性分子篩作為載體的時候，鉑具有最好的催化活性，苯甲醇的轉化率和選擇性都在95％以上。而用HZSM-5作為載體，其催化活性有了明顯的降

2、低。最特殊的是用氧化鎂作為載體的時候，鉑完全失去了催化活性。根據(jù)催化實驗的結果和用EPR檢測到反應體系中的多種自由基(H·，HOO·，·OH)，我們提出了一個涉及到鉑、分子篩載體和水溶劑之間關系的反應機理。簡單地說，根據(jù)Langmuir-Hinshelwood機理，醇分子是吸附在鉑顆粒的表面的而氧氣分子是吸附在鉑和分子篩載體之間的界面上的。然后一個電子從鉑表面遷移到氧氣分子上，形成了Pt+和O2+兩個物種。接著苯甲醇分子的O-H鍵在鉑的

3、作用下發(fā)生斷裂，表面的H+遷移到氧氣分子上生成了HOO·自由基，繼而在水溶劑的作用下，H·自由基和HOO·自由基相結合產生一個H2O2分子。這個分子的O-O鍵在鉑和載體的雙重作用下發(fā)生斷裂，生成兩個·OH，這兩個·OH會去進攻那些吸附在鉑表面的苯甲醇分子，奪取兩個氫后生產苯甲醛和水。在整個反應中我們認為O-O鍵斷裂是整個反應的決速步驟，加快其斷裂就能提高反應速率。這種Pt/Ca-ZSM-5對苯甲醇的氧化的高選擇性在鉑納米顆粒催化領域引起