Ilustração esquemática que mostra a atividade e seletividade para a síntese de H2O2 de 5% em peso de Pd @ Ni-3 / TiO2, 5% em peso Pd @ NiO-x / TiO2 (x =1, 2, 3, 4), 5% em peso de Pd @ vazio @ Ni-3 / TiO2 e 5% em peso de Pd / TiO2. Crédito:Science China Press
Uma classe de catalisadores Pd @ NiO-x core @ shell com suporte foi construída para H direto 2 O 2 geração. O Pd @ NiO-3 / TiO otimizado 2 exibiu alta atividade, seletividade superior, baixa atividade de degradação e excelente estabilidade. O único, estrutura de interface contida em cavidade pode suprimir a sobre-ligação entre Pd-core e (O-O) *, que é eficaz para prevenir H 2 O formação e garante alta seletividade de H 2 O 2 . O presente trabalho destaca a importância da engenharia de interface de catalisadores à base de Pd para H direto. 2 O 2 síntese.
Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) é um produto químico versátil, amplamente aplicado na indústria moderna. A data, H 2 O 2 é fabricado industrialmente por um processo indireto que envolve a hidrogenação e oxidação sequencial da alquil antraquinona, um uso intensivo de energia, processo de várias etapas com alto custo. Por contraste, a síntese direta de H 2 O 2 de H2 e O2 deve ser a maneira mais eficiente de produzir H 2 O 2 devido às vantagens notáveis da economia de átomos, baixo consumo de energia e H 2 O como seu único subproduto.
Atualmente, a rota sintética direta é alcançada principalmente pelos catalisadores à base de Pd com suporte. O principal problema associado a isso está relacionado à baixa seletividade de H 2 O 2 . Apesar dos grandes esforços dedicados à construção de catalisadores à base de Pd, compreensão de catalisadores à base de Pd de alto desempenho para H direto 2 O 2 geração de caracterização profunda ou investigação teórica ainda são extremamente limitadas.
Em uma nova visão geral publicada no National Science Review , cientistas da Soochow University apresentam os últimos avanços em H direto 2 O 2 geração. Co-autores Yonggang Feng, Qi Shao, Bolong Huang, Junbo Zhang, e Xiaoqing Huang desenvolveram uma classe de nanopartículas Pd @ NiO-x com uma estrutura de interface core @ shell exclusiva, que atinge alta atividade, seletividade e estabilidade para o H direto 2 O 2 síntese.
Esses cientistas interpretaram o mecanismo tanto da visão eletrônica quanto da energética. "Os catalisadores tradicionais à base de Pd são muito ativos para as reações colaterais, como a decomposição e hidrogenação de H 2 O 2 bem como a formação de H2O, "eles afirmam em um artigo intitulado" A engenharia de superfície na interface de nanopartículas de núcleo / casca promove a geração de peróxido de hidrogênio. "
"Considera-se que a propriedade intrínseca da superfície dos catalisadores à base de Pd é essencial para a seletividade e atividade do H direto 2 O 2 síntese, ", acrescentam." Isso ocorre porque a barreira para a cisão da ligação O-O é sensível à estrutura da superfície do Pd, o parâmetro-chave que governa H 2 O 2 atividade de síntese e decomposição. "
A criação de invólucro de NiO poroso é benéfico para expor locais ativos de Pd e, assim, aumentar a produtividade de H 2 O 2 . "Ajustando a composição de NPs Pd @ NiO-x e a condição de reação, a eficiência de H 2 O 2 a síntese poderia ser bem otimizada com 5% em peso de Pd @ NiO-3 / TiO2 exibindo a maior produtividade (89 mol / (kgcath)) e seletividade (91%) para H 2 O 2 bem como excelente estabilidade, "eles afirmam.
"As simulações dos primeiros princípios revelaram ainda mais o mecanismo das visões eletrônicas e energéticas, "escreveram os cientistas." A superioridade em seletividade é alcançada por uma cisão de ligação espontânea de H-H e transferência de carga de O20 para O22- dentro da cavidade de interface de NiO com a superfície de Pd. (...) A alta seletividade e atividade o tornam um dos melhores catalisadores para o H direto 2 O 2 síntese relatada até o momento, "eles acrescentam." O presente trabalho relatado aqui destaca a importância da engenharia de superfície e de interface de catalisadores à base de Pd para o H direto 2 O 2 síntese com atividade e seletividade amplamente aumentadas. "
