バイオマス由来フルフラールの選択的水素化反応多孔質ポリマー中のPd-Cu合金ナノ粒子の触媒性能を向上させた

Selective Hydrogenation of Biomass-Derived Furfural: Enhanced Catalytic Performance of Pd-Cu Alloy Nanoparticles in Porous Polymer.

• Ksenia E Salnikova
• Yurii V Larichev
• Esther M Sulman
• Alexey V Bykov
• Alexander I Sidorov
• Galina N Demidenko
• Mikhail G Sulman
• Lyudmila M Bronstein
• Valentina G Matveeva

抄録

ここでは、安価で市販されているマイクロ/メソポーラスな高架橋ポリスチレン（HPS）中に形成された約7nmサイズのPd-Cu合金ナノ粒子（NP）をベースに、フルフラール（FF）からフルフリルアルコール（FA）への選択的水素化のための新規触媒の開発について報告する。Pd-Cu 合金および単金属パラジウム NP と同様に，非合成触媒と還元触媒（「r」と表記）の触媒特性を比較したところ，Pd-Cu/HPS-r の触媒性能は他の研究した触媒と比較して大幅に向上し，約 100% の FF 転化，95.2% の FA の選択性，1209h の TOF が得られた．これは，NP 表面が銅原子で濃縮され，フラン環吸着を阻害したことと，ゼロ価とカチオン性のパラジウムと銅の両方の種が存在し，最適な水素吸着と FF 吸着を実現したことに起因する．これらの要因に加えて、10回連続した触媒サイクルにおける優れた安定性により、実用化への応用が大いに期待されています。

Here, the development of a new catalyst is reported for the selective furfural (FF) hydrogenation to furfuryl alcohol (FA) based on about 7 nm sized Pd-Cu alloy nanoparticles (NPs) formed in inexpensive, commercially available micro/mesoporous hypercrosslinked polystyrene (HPS). A comparison of the catalytic properties of as-synthesized and reduced (denoted "r") catalysts as well as Pd-Cu alloy and monometallic palladium NPs showed a considerable enhancement of the catalytic performance of Pd-Cu/HPS-r compared to other catalysts studied, resulting in about 100 % FF conversion, 95.2 % selectivity for FA and a TOF of 1209 h . This was attributed to the enrichment of the NP surface with copper atoms, disrupting the furan ring adsorption, and to the presence of both zerovalent and cationic palladium and copper species, resulting in optimal hydrogen and FF adsorption. These factors along with exceptional stability of the catalyst in ten consecutive catalytic cycles make it highly promising in practical applications.

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