シクロヘキサン酸化の光熱触媒性能向上のための三酸化モリブデン-銀複合体のin-situ調製

In-situ preparation of molybdenum trioxide-silver composites for the improved photothermal catalytic performance of cyclohexane oxidation.

• Xiaoyu Wang
• Zhen Feng
• Jincheng Liu
• Zhilin Huang
• Jinhong Zhang
• Jijin Mai
• Yanxiong Fang

抄録

シクロヘキサンの選択的触媒酸化は、理論的にも実用的にも重要な応用価値がある。しかし、従来の触媒システムでは、高い転化率と高い選択性を同時に達成することは困難であった。本研究では、ギ酸還元下で水和モリブデン酸を前駆体として水熱法により酸素空孔を有する青色三酸化モリブデン(MoO)ナノロッドを作製し、その場で作製したMoO-銀(MoO-Ag)複合体を用いて、乾燥空気を酸化剤としてシクロヘキサンの光熱触媒酸化反応を高変換率・高選択性で行った。その結果、シクロヘキサノンとシクロヘキサノール(KA油)の最高転化率は8.6%に達し、選択率は99.0%であった。MoO-Ag複合体の優れた触媒性能は、Agナノ粒子と酸素空孔のプラズマ共鳴効果により可視光と近赤外光の吸収が大幅に増加したことと、MoO-Agショットキーヘテロ接合による電荷再結合が防止されたことに起因していると考えられる。本研究は、炭化水素の選択的酸化のための高性能光熱触媒の設計と調製のための新しいリファレンスソリューションを提供します。

The selective catalytic oxidation of cyclohexane has important theoretical and practical application value. However, high conversion rate and high selectivity are difficult to achieve simultaneously by conventional catalytic system. In this work, blue molybdenum trioxide (MoO) nanorods with oxygen vacancies were prepared by hydrothermal method using hydrated molybdic acid as a precursor under the reduction of formic acid, and in-situ produced MoO-silver (MoO-Ag) composites were further used in the photothermal catalytic oxidation of cyclohexane with high conversion and high selectivity using dry air as oxidant. The results showed that the best conversion rate of cyclohexanone and cyclohexanol (KA oil) could reach 8.6% with the selectivity of 99.0%. The excellent catalytic performance of MoO-Ag composites can be attributed to the significantly increased visible and near-infrared light absorption caused by the plasma resonance effect of Ag nanoparticles and oxygen vacancies, and the prevented charge recombination by MoO-Ag Schottky heterojunction. This work provides new reference solutions for the design and preparation of high-performance photothermal catalysts for the selective oxidation of hydrocarbons.

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