金屬納米粒子的脫溶(Exsolution)為提高催化劑的穩定性以及精細調節金屬與載體之間的相互作用提供了一種很有前景的策略。擴大析出納米粒子在多相催化中的應用需要開發低溫(T < 400 °C)析出工藝。
有鑒于此,馬克斯·普朗克協會弗利茲-哈伯研究所Annette Trunschke、瓦倫西亞理工大學Pascual O?a-Burgos等報道合成具有尖晶石型晶體結構的純相ZnFe2-xRhxO4金屬氧化物前驅體的合成。
本文要點:
(1)
通過X射線衍射、Raman光譜,并且結合DFT理論計算,證實Rh3+對主體晶格中Fe3+的同晶取代。選擇水熱合成方法制備氧化物前驅體,得到10-20 nm的極小尺寸氧化物納米顆粒,這使得在含氫氣氛中低于200 °C的溫度下析出約1-2 nn的Rh納米粒子成為可能。
(2)
與通過常規濕法浸漬ZnFe2O4制備的Rh催化劑相比,這種低溫脫溶析出法獲得的催化劑在液相1-己烯加氫甲酰化反應中,表現更加優異的醛產物選擇性。此外,不會因為浸出導致Rh損失,這是液相催化反應的異質Rh催化劑面臨的主要挑戰。
通過電子能量損失光譜(EELS)和漫反射紅外傅里葉變換(DRIFT)光譜分析表明,強烈的金屬-載體相互作用使得析出的金屬納米顆粒產生獨特的納米結構和電子結構。脫溶析出的Rh納米顆粒的特定吸附位點導致其表面的金屬-負氫鍵更強,金屬-羰基化學鍵更弱,因此導致反應的路徑朝著加氫甲酰化反應發生,而不是烯烴異構化。
參考文獻
Daniel Delgado, Gregor Koch, Shan Jiang, Jinhu Dong, Jutta Kr?hnert, Franz-Philipp Schmidt, Thomas Lunkenbein, Carmen Galdeano Ruano, José Gaona-Miguélez, Diego Troya, Pascual O?a-Burgos*, and Annette Trunschke*, Low-Temperature Exsolution of Rh from Mixed ZnFeRh Oxides toward Stable and Selective Catalysts in Liquid-Phase Hydroformylation, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c14839
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14839