在热催化剂中的P-Site结构多样性和演变
Sheetal K Jain1, Tarnuma Tabassum1, Li Li1
1Department of Chemistry & Biochemistry, University of California, Santa Barbara, California 93106, United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 25, 2021
概括
用修饰的化物 (P-zeosils) 是生物质转化的主要催化剂. 这项研究揭示了多种位及其在水解过程中的结构变化,这对于优化催化活性至关重要.
科学领域:
- 材料科学
- 催化剂
- 固态化学
背景情况:
- 用修饰的化物 (P-zeosils) 是有效的催化剂,可以将生物质衍生物转化为有价值的平台化学物质,如p-xylene和1,3-butadiene.
- 在催化过程中产生的水对P- zeosil活性有显著影响,但水解对活性部位结构,酸度和分布的确切影响尚不清楚.
研究的目的:
- 在具有低负载的全自柱 (P-SPP) 焦化物中识别和描述位 (P位).
- 在接触水/湿度时调查这些P点的结构和化学演变.
- 将观察到的结构变化与催化酸度的变化相关联.
主要方法:
- 使用固态31P核磁共振 (NMR) 光谱与频率选择性检测来识别和区分各种P位.
- 动态核极化 (DNP) 提高了29Si过的31P检测和31P-31P相关性实验的灵敏度.
- 区分P-O-Si (共价结合) 和P-O-P (寡合) 链接,并从计算的最低无占用分子轨道 (LUMO) 能量中推断出酸度.
主要成果:
- 鉴定了多种P位点,包括表面结合的寡合体,单核和双核位点,在干燥的P-zeosil中具有[Si-O-P-O-P-O-Si]图案.
- 暴露在湿度下迅速改变了完全凝结的P位,即使在室温下.
- 水解导致不同酸度的P位物混合物演变,最初由于P-O-Si裂变而增加,随后随着P位物通过P-O-P裂变转化为酸 (H3PO4),减少.
结论:
- 这项研究揭示了P-zeosils中的P位的复杂物种化及其在水解条件下的动态结构和化学转化.
- 了解这些酸性位点的结构,分布和稳定性对于控制水含量和优化P-zeosil催化剂在生物质转化中的性能至关重要.
- 应用的核磁共振技术为异质催化剂中活性位点的详细表征提供了强大的工具.
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