アンモニア・ボランの水解から効率的な水素生成のためのコバルト促進高貴金属触媒
Yali Meng1, Qinghao Sun1, Tianjun Zhang2
1Innovation Center for Chemical Sciences, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, People's Republic of China.
この研究は,アンモニア・ボラン (AB) の水解から水素生成のための新しい触媒を導入する. 新しいバイメタリック触媒は,化学水素貯蔵アプリケーションの優れた効率と安定性を示しています.
科学分野:
- 材料科学
- カタリシス
- 化学工学
背景:
- アンモニアボラン (AB) は化学水素貯蔵の有望な材料です.
- 効率的で費用対効果の高い安定した触媒は,AB水解と実用的な水素生成に不可欠です.
- 現在の触媒は性能と安定性に制限があります.
研究 の 目的:
- アンモニア・ボラン (AB) の水解から強化された水素生成のための新しい二金属触媒を開発する.
- これらの新しい材料の触媒的活動と安定性を調査する.
- 性能を向上させるための金属の相乗効果を理解する.
主な方法:
- ステップ・バイ・ステップの減少戦略を用いて,二金属種を金属酸化物基に合成した.
- 様々な貴金属 (Pt,Rh,Ru,Pd) がコバルト (Co) の種と結合された.
- 反応メカニズムを明らかにするために,密度関数理論 (DFT) の計算を使用した.
主要な成果:
- Coの導入は,AB水解における貴金属の触媒活性を大幅に強化した.
- オプティマイズされたPt$_{0.1\%}$Co$_{3\%}$/TiO$_{2}$触媒は,2250 mol$_{H}$ mol$_{Pt}$^{-1}$の高回転周波数 (TOF) を達成した.
- Pt$_{0.25%}$Co$_{3\%}$/TiO$_{2}$は,ターン数 (TON) が215,236までで,優れた安定性を示した.
結論:
- 二金属触媒は,特にCoを組み込むものは,AB水解の優れた性能を提供します.
- PtとCoOの間のシナジーにより,水分子の活性化と水素の進化が促進される.
- これらの触媒は,実用的な化学水素貯蔵のための有望で低コストなソリューションです.
さらに関連する動画
06:32A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions
Published on: August 17, 2016
12:08Catalytic Reactions at Amine-Stabilized and Ligand-Free Platinum Nanoparticles Supported on Titania During Hydrogenation of Alkenes and Aldehydes
Published on: June 24, 2022
関連する概念動画
Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...
Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the...
Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Like alkenes, alkynes can be reduced to alkanes in the presence of transition metal catalysts such as Pt, Pd, or Ni. The reaction involves two sequential syn additions of hydrogen via a cis-alkene intermediate.
Alkynes to Aldehydes and Ketones: Hydroboration-Oxidation
One of the convenient methods for the preparation of aldehydes and ketones is via hydration of alkynes. Hydroboration-oxidation of alkynes is an indirect hydration reaction in which an alkyne is treated with borane followed by oxidation with alkaline peroxide to form an enol that rapidly converts into an aldehyde or a ketone. Terminal alkynes form aldehydes, whereas internal alkynes give ketones as the final product.
Hydroboration-Oxidation of Alkenes
Regioselectivity and Stereochemistry of Hydroboration
Hydroboration proceeds in a concerted fashion with the attack of borane on the π bond, giving a cyclic four-centered transition state. The –BH2 group is bonded to the less substituted carbon and –H to the more substituted carbon. The concerted nature requires the simultaneous addition of –H and –BH2 across the same face of the alkene giving syn...
