利用太阳能炔烃的烯烃加氢

在《华尔街日报》最近发表的一篇论文ACS应用能源材料亚博网站下载,研究人员提出了一个太阳能能源驱动的可持续技术烯烃semi-hydrogenation和炔烃的加氢。

研究:可持续烯烃光催化方法转移氢化和Semihydrogenation炔烃使用自然的阳光。图片来源:Lookiepixie / Shutterstock.com

背景

加氢是最基本的化学反应之一,它使用从铂族金属催化剂和氢气(H₂)气体,应用程序从研究设施工业操作好和商业化学品的合成。

不可持续的或高能过程是用于生产气体H₂。因此,开发新颖的、可持续的加氢方法是至关重要的。可持续的光催化方法由太阳能灯可能是有利的在克服这些限制转移氢化和H₂的一代。

关于这项研究

本文研究小组证明,实现一个基于半导体光催化剂对烯烃加氢过程被光激活。没有气体的H₂强烈反应系统使用光敏化展示的能力有效地加速烯烃加氢,一小时内获得高收益。

一个BiVO₄/ BiOBr / Pd光催化剂的报道完全是捏造事实根据标准程序。加氢过程包括BiVO的暂停₄/ BiOBr / Pd样品重20毫克100μM烯烃的解决方案使用一个3:1乙醇/ H₂O溶剂。的设置是由一个450 W中压汞灯发光。钯反应是一个重要的组成部分,促进加氢的H原子的形成和激活。为了验证这一角色,五BiVO截然不同₄/ BiOBr / Pd系统,每一个都有不同数量的Pd中包含的样本。

此外,在线性反应阶段,周转频率(TOF)形成为每个光催化剂产品的估计。最后,光催化加氢使用Pd-free BiVO₄/ BiOBr进行控制。研究底物变化光催化加氢的影响,反应使用BiVO所致₄/ BiOBr / Pd Pd的8%。最后,1-phenyl-1-cyclohexene光催化加氢进一步分析。对炔烃1-dodecyne和苯乙炔,进一步利用BiVO光催化加氢研究₄/ BiOBr / Pd进行。

观察

BiVO₄/ BiOBr / Pd氧化可能导致脱氢时乙醇乙醛兴奋的光。虽然BiVO₄/ BiOBr / Pd组件包括一个8 wt % Pd加载产生相当大的产品产量,Pd的变化量在系统中有一个直接影响光催化的反应。异构化的反应体积增长减少Pd数量的材料。亚博网站下载这导致减少产品收益率困衬底的形式获得完全氢化的异构体,而不是产品。

值得注意的是,更大的TOF观察值与增加的异构化反应。这是最有可能因产品的快速形成减少反应时间。的光催化加氢苯乙炔被认为相当快。大约三分之二的苯乙炔已经改变了苯乙烯作为唯一可检测的产品经过三分钟的曝光。完整的消费总额的五分钟后观察苯乙炔曝光。

240分钟的辐照后,加氢的1-dodecyne 1-dodecene(中间)收益率为76%的产品输出。1-dodecene中间显示有限的异构化。值得注意的是,烯烃的加氢中间可能导致1-dodecane的形成。然而,只有240分钟的辐照后氢化链烷完全发现。这样的反应暗示BiVO₄/ BiOBr / Pd光催化剂可以从炔烃semi-hydrogenated烯烃生产中间体。这种级别的炔反应大概起源于炔烃的首选缓慢解吸或吸附在烯烃的表面材料。

这种差异在吸附/解吸速度帮助解释了为什么烯烃中间进行了有限的加氢,直到完全消费炔。这是完成尽管没有炔的烯烃加氢率远高于semi-hydrogenation的炔。

后证明BiVO₄转帐/ BiOBr / Pd是一种有效的光催化剂加氢在人工照明条件下,备用源的照射,阳光,是追究驱动过程。太阳能照明从照片用来实现乙苯加氢苯乙烯的八分钟。因此,人工照明系统条件交付更大的能量,导致更高的TOFs。然而,太阳能照明也被认为是非常吸引人的,因为它是碳中性和节能。

结论

总之,研究人员证实BiVO₄/ BiOBr / Pd标志着可持续的重要一步加氢照片。此外,它允许一个可持续的加氢方法采用可再生氢源通过光催化乙醇由太阳辐射。这被证实是成功的在烯烃加氢,以及更复杂的物种灭活,达到炔semi-hydrogenation。根据作者、反应和材料优化,这可能是未来研究的重点,可能导致反应性增加。这个系统作为基础转移至关重要的催化机制向更可持续的选择。

从AZoM: Biopolymer-Based水凝胶电解质?

源

米勒,爱德华B。,耐克特马克·R。,Bachas, Leonidas G., Photocatalytic Approaches for Sustainable Olefin Transfer Hydrogenation and Semihydrogenation of Alkynes Using Natural Sunlight,ACS应用能源材料,亚博网站下载2022年,DOI:https://doi.org/10.1021/acsaem.2c01643。

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