金属酸シナジー：Pt/Al-SBA-15上のアニソールのヒドロデオキシゲーション

Metal-Acid Synergy: Hydrodeoxygenation of Anisole over Pt/Al-SBA-15.

• Atal Shivhare
• James A Hunns
• Lee J Durndell
• Christopher M A Parlett
• Mark A Isaacs
• Adam F Lee
• Karen Wilson

抄録

脱酸素化（HDO）は、高速熱分解バイオオイルをアップグレードするための有望な技術であるが、そのためには活性かつ選択的な触媒が必要である。ここでは、熱分解バイオオイルのモデル化合物であるアニソールのHDOにおける金属サイトと酸サイトの間の相乗効果を、単官能および二官能性Pt/(Al)-SBA-15触媒を用いて探っています。アニソールのメトキシシクロヘキサンへの環状水素化反応は金属サイト上で行われ、構造に敏感であった。SBA-15支持体に酸性を導入すると、メトキシシクロヘキサン中間体の脱メチル化が促進され、シクロヘキサンに対する選択性が15%から92%に、シクロヘキサンの生産性が2桁（15mmolg hから6500mmolg h）に向上することがわかった。また、金属と酸の相乗効果を最適化することで、白金 1 グラムあたりのシクロヘキサン生産量が 865 倍に増加し、貴金属負荷が 28 倍に減少した。これらの知見は、金属と酸の相乗効果を調整することで、複雑な触媒反応ネットワークを誘導し、バイオ燃料の生産における貴金属の使用を最小限に抑える戦略を提供することを示している。

Hydrodeoxygenation (HDO) is a promising technology to upgrade fast pyrolysis bio-oils but it requires active and selective catalysts. Here we explore the synergy between the metal and acid sites in the HDO of anisole, a model pyrolysis bio-oil compound, over mono- and bi-functional Pt/(Al)-SBA-15 catalysts. Ring hydrogenation of anisole to methoxycyclohexane occurs over metal sites and is structure sensitive; it is favored over small (4 nm) Pt nanoparticles, which confer a turnover frequency (TOF) of approximately 2000 h and a methoxycyclohexane selectivity of approximately 90 % at 200 °C and 20 bar H ; in contrast, the formation of benzene and the desired cyclohexane product appears to be structure insensitive. The introduction of acidity to the SBA-15 support promotes the demethyoxylation of the methoxycyclohexane intermediate, which increases the selectivity to cyclohexane from 15 to 92 % and the cyclohexane productivity by two orders of magnitude (from 15 to 6500 mmol g  h ). Optimization of the metal-acid synergy confers an 865-fold increase in the cyclohexane production per gram of Pt and a 28-fold reduction in precious metal loading. These findings demonstrate that tuning the metal-acid synergy provides a strategy to direct complex catalytic reaction networks and minimize precious metal use in the production of bio-fuels.

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