您当前的位置: 首页 > 科学与发现 > 新方法

化学滴定法定性和定量纳米碳催化氧化脱氢反应活性中心


纳米碳材料在烷烃的氧化脱氢反应中展现出其独有的优势,经过近几年的迅猛发展,相关领域在新型纳米碳催化剂的开发制备,新颖催化反应 体系的建立等方面获得了多项突破性的进展。然而,由于纳米碳表面结构原位表征方法的缺失,研究者对涉及纳米碳催化本质的若干核心问题, 如:催化活性中心的种类和数目,催化剂本征催化活性的衡量和比较等方面认识不足,如何在分子和原子尺度上认识纳米碳催化过程成为一个重 要的课题。

催化材料研究部苏党生研究员,齐伟博士等人提出了一种新颖的定量碳纳米管上主要含氧官能团表面浓度的化学滴定方法。如图6所示,苯肼 、苯甲酸酐和2-溴苯乙酮等能够分别选择性地和碳纳米管表面的酮羰基、酚羟基和羧基进行定量反应,进而计算出纳米碳管表面这几种主要含氧 官能团的浓度。更进一步,通过对几种纳米碳管衍生物在乙苯氧化脱氢反应中展现出的催化活性的比较,首次通过化学方法直接证明了酮羰基基 团是纳米碳催化的活性中心(Angew. Chem. Int. Ed. 52 (2013) 14224)。

该方法的创新之处在于能够直接给出纳米碳管表面含氧官能团的绝对含量,避免了传统的程序升温脱附或XPS分析方法在分峰、峰位指认等过 程中主观经验带来的误差,具有其特有的优势。同时,根据滴定结果得到的羰基表面浓度能够计算得到纳米碳管催化烷烃氧化脱氢反应的TOF数值 ,能够反应纳米碳催化剂的本征催化活性,为不同催化材料活性的客观比较以及纳米碳催化反应机理和动力学的研究提供了重要的参考价值。

The titration processes for a) ketonic carbonyl, b) phenol, and c) carboxylic acid groups on CNTs.

Developed by SYNL. Copyright © 沈阳材料科学国家研究中心. 辽ICP备05005387号-9