メタノールのギ酸メチル光酸化の直接合成のためのCuOナノ粒子修飾TiOナノチューブヘテロ接合

CuO Nanoparticle-Decorated TiO-Nanotube Heterojunctions for Direct Synthesis of Methyl Formate Photo-Oxidation of Methanol.

• Shuwei Zhang
• Xia Gong
• Quanquan Shi
• Guichen Ping
• Hui Xu
• Ammara Waleed
• Gao Li

抄録

ギ酸メチルは、C1化学における重要な有機中間体の一つとして、また、グリーンケミストリーの新興分野における環境調和型化学物質として広く利用されている。本論文では、ギ酸メチルメタノール光酸化の直接合成を目的としたCuO/TiO-ナノチューブナノコンポジットの触媒効果を研究している。7%のCuO重量を担持したCuO/TiO-ナノチューブナノコンポジットは、365nmの紫外線照射下で25℃で有望な光触媒性能(メタノール転化率93.3%以上、ギ酸メチル選択率89.4%以上)を示した。また、7%CuO/TiOナノチューブでは、ターンオーバー周波数が22.9mol g h,見掛けの量子効率が57.6%に達したが、これは主に表面の超小型CuO粒子による光発生電子と正孔の再結合を効果的に最小化したためである。さらに、これらのCuO/TiOナノチューブナノコンポジットは、メタノール光酸化によるギ酸メチルへの触媒反応において、優れた耐久性と堅牢性を示した。この実験結果は、ギ酸メチルの効率的かつグリーンな生産のための堅牢なCuO/TiOナノチューブナノコンポジットの有望性を示しており、これは、選択的なアルコールの他の貴重な化学物質への変換のための効率的な触媒の設計のための指針を提供する可能性があります。

Methyl formate is widely employed as one of the important organic intermediates in C1 chemistry and as an environmentally benign chemical in the emerging area of "green chemistry". We here study the catalytic effectiveness of CuO/TiO-nanotube nanocomposites for the direct synthesis of methyl formate methanol photo-oxidation in this paper. The CuO/TiO-nanotube nanocomposites with 7% CuO weight loading give a promising photocatalytic performance (over 93.3% methanol conversion and 89.4% methyl formate selectivity) at 25 °C under 365 nm UV irradiation. The turnover frequency and the apparent quantum efficiency reach up to 22.9 mol g h and 57.6% over 7% CuO/TiO-nanotube, respectively, which is mainly because of the effective minimization of the recombination of photogenerated electrons and holes by the surface ultrasmall-sized CuO particles. Furthermore, these CuO/TiO-nanotube nanocomposites exhibit excellent durability and robust nature during the catalytic processes of the methanol photo-oxidation to methyl formate. The experimental results demonstrate the promise of the robust CuO/TiO nanocomposites for efficient and green production of methyl formate, which may offer guidelines for the design of efficient catalysts for selective alcohol conversion to other valuable chemicals.

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