Pt atomic clusters catalysts with local charge transfer towards selective oxidation of furfural

催化作用 化学 糠醛 脱氢 光化学 金属 无机化学 有机化学
作者
Zhihao Ren,Yusen Yang,Si Wang,Xiaolin Li,Haisong Feng,Lei Wang,Yanmeng Li,Xin Zhang,Min Wei
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:295: 120290-120290 被引量:67
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120290
摘要

Catalytic oxidation conversion of biomass-derived resource to high value-added products has evoked considerable interest. Herein, we report a Pt atomic clusters catalyst (size: 1.3 nm) supported on rehydrated layered double hydroxides (denoted as Pt/re-Mg4Al-LDHs), which exhibits great catalytic behavior towards selective oxidation reaction of furfural to furoic acid (conversion: 99 %; yield: 97 %; reaction rate: 676.57 mmol gPt−1 h−1). This result stands at the highest standard compared with reported Pt-based catalysts. A combination research confirms the formation of surface Ptδ− species, due to the local electron transfer from support to Pt atomic clusters. LDHs provide a confined effect to achieve tunable size and highly-stabilized metal clusters, which imposes influence on catalytic performance via metal-support interactions. Both experimental methods (In situ DRIFTS, Raman, EPR and Isotope Labelling MS) and theoretical calculations reveal that the negatively-charged Pt active site plays a crucial role in determining catalytic behavior: CO bond undergoes activation adsorption on Ptδ− site, followed by reaction with H2O (Aldehyde-Water Shift); subsequently, oxygen is activated to generate reactive oxide species (O2−) that serves as a hydrogen acceptor (Oxidative Dehydrogenation) to produce furoic acid. This work displays a valuable paradigm for preparation of noble metal atomic clusters catalysts based on memory effect of LDHs support, which would pave a way for the development of heterogeneous catalysts toward selective oxidation reactions.
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