ACS Catalysis：铋在温和条件下促进负载型Pt-Bi催化剂上甘油选择性氧化作用的实验和理论研究

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2020-05-01

甘油，也称为1,2,3-丙三醇，以脂肪酸酯（甘油三酸酯）的形式在自然界中含量丰富，并且还作为生物体内的代谢中间体而产生。但是，由于供应过剩以及相关的低市场价格，甘油的新应用正在不断开发中，包括转化为增值化学品。甘油选择性氧化为有价值的氧化衍生物一直是一个研究热门，使用化学计量的昂贵且污染性的氧化剂和发酵工艺可制备这些重要的氧化衍生物。因此，探索更有效的催化氧化方法以替代常规发酵方法具有重要意义。

有鉴于此，东京都立大学Tetsuya Shishido报道了在无碱溶液中，在无氧溶液中，在303 K下，在SBA-15负载的双金属催化剂（Pt-Bi/SBA-15）上氧化甘油时，可以获得高甘油转化率（40.9％）和显著的二羟基丙酮（DHA）选择性（65.1％）。SBA-15具有高表面积，良好的热稳定性和中性，因此可作为一种良好的载体。

文章要点

1）Bi的添加促进了催化剂的活性和选择性。具体而言，Bi覆盖了Pt表面上较高的能量台阶部位，因此降低了催化活性并抑制了C-C裂解，从而减少了有毒中间体的产生。此外，Bi原子通过伯和仲–OH基与甘油螯合，以促进仲羟基的氧化。最后，Bi物种催化了GLD异构化为DHA，进一步提高了DHA的收率

2）反应系统中的氧气以多种方式影响反应性。首先，O₂最初在Pt上解离形成活性O原子。这些活性原子负责消耗由脱氢产生的H原子。其次，较高的O₂浓度改变了各种中间体的转化率，从而影响了总体活性以及选择性。

shixiang feng, et al, Experimental and theoretical investigation of the role of bismuth in promoting the selective oxidation of glycerol over supported Pt-Bi catalyst under mild conditions, ACS Catal., 2020

DOI： 10.1021/acscatal.0c00974

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c00974