JACS：担载氧化物对WOx催化活性的影响

纳米技术

2021-11-29

慕尼黑工业大学Johannes A. Lercher、扬州大学施慧等报道钨催化剂活性位点附近的氢浓度对催化有机醇脱水反应活性的影响。

担载于ZrO₂，Al₂O₃，TiO₂，活性炭上的WO_x显著的影响氢离子催化溶液相中的有机醇脱水反应活性。在各种催化剂的环己醇脱水反应中，研究不同催化剂上的Brønsted酸位点浓度与催化反应活性关系，发现多钨酸盐比单钨酸盐或者WO₃晶体的催化活性更高。

但是当在基底上担载的钨物种达到或者多余一层后，无论担载的钨是什么种类，TOF都达到稳定，不再变化。

本文要点：

（1）

多钨酸的TOF、WO₃纳米晶催化剂与基底密切相关，比如WO_x/C的催化活性达到WO_x/Al₂O₃催化活性的10~50倍。负点性WO_x附近形成的双电层EDL（electrical double layer）能够将氢离子限域在界面上，其浓度与基底的种类有关。因此随着界面上的氢离子浓度变化，导致有机醇的化学势受到影响，因此导致TOF产生巨大差异。

（2）

H/D动力学同位素效应达到~3，而且活化焓达到111~195 J mol^-1 K^-1，这个现象说明C-H(D)化学键切断与反应的决速步骤有关。这种在环己醇脱水反应过程中发现的与催化剂基底密切相关的催化活性说明氢离子催化的有机反应与离子强度密切相关。

参考文献

Niklas Pfriem, Yue Liu, Florian Zahn, Hui Shi*, Gary L. Haller, and Johannes A. Lercher*, Impact of the Local Concentration of Hydronium Ions at Tungstate Surfaces for Acid-Catalyzed Alcohol Dehydration, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07203

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07203