The First Application of Palladium–Phosphorus Catalysts in the Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide: Reasons for the Promoting Action of Phosphorus

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

The main reasons for the promoting effect of phosphorus on the properties of Pd–P/ZSM-5 palladium catalysts in the direct synthesis of H2O2 from H2 and O2 under mild conditions are considered based on data from X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray powder diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP MS). It is shown that the introduction of phosphorus into the composition of the catalyst affects the dispersity, the electronic state of palladium in the surface layer, and the surface concentration of phosphate and phosphite ions. An increase in the H2O2 yield is favored by an increase in the dispersion of Pd–P-catalysts, inhibition of the side process of H2O2 decomposition by surface phosphate and phosphite ions, and a decrease in the solubility of hydrogen in solid solutions of phosphorus in palladium.

Sobre autores

L. Belykh

Irkutsk State University

Autor responsável pela correspondência
Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

N. Skripov

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

T. Sterenchuk

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

V. Akimov

Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664033, Irkutsk, 1a, Favorsky str.

V. Tauson

Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664033, Irkutsk, 1a, Favorsky str.

M. Likhatski

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS,
FRS KSC SB RAS

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 660036, Krasnoyarsk, 50, bil. 24, Akademgorodok

E. Milenkaya

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

T. Kornaukhova

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

F. Schmidt

Irkutsk State University

Email: belykh@chem.isu.ru
Russia, 664003, Irkutsk, K. Marx, 1

Bibliografia

  1. Menegazzo F., Signoretto M., Ghedini E., Strukul G. // Catalysts. 2019. V. 9. № 3. P. 251.
  2. Blanco-Brieva G., Desmedt F., Miquel P., Campos-Martin J.M., Fierro J.L.G. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 796.
  3. Lewis R.J., Koy M., Macino M., Das M., Carter J.H., Morgan D.J., Davies T.E., Ernst J.B., Freakley S.J., Glorius F., Hutchings G.J. // J. Am. Chem. Soc. 2022. V. 144. P. 15431.
  4. Barnes A., Lewis R.J., Morgan D.J., Davies T.E., Hutchings G.J. // Catal. Sci. Technol. 2022. V. 12. P. 1986.
  5. Wang S., Gao K., Li W., Zhang J. // Appl. Catal. A: Gen. 2017. V. 531. P. 89.
  6. Deguchi T., Yamano H., Takenouchi S., Iwamoto M. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. P. 1002.
  7. Yoon J., Han G.-H., Lee M.W., Lee S.-H., Lee S.H., Lee K.-Y. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 604. 154464.
  8. Shi Y., Elnabawy A.O., Gilroy K.D., Hood Z.D., Chen R., Wang C., Mavrikakis M., Xia Y. // ChemCatChem. 2022. V. 14. e202200475.
  9. Blanco-Brieva1 G., Montiel-Argaiz M., Desmedt F., Miquel P., Campos-Martin J.M., Fierro G.J.L. // Top. Catal. 2017. V. 60. P. 1151.
  10. Han G.H., Lee S.H., Hwang S.Y., Lee K.Y. // Adv. Energy Mater. 2021. V. 11. № 27. 2003121.
  11. Chen L., Medlin J.W., Gronbeck H. //ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2735.
  12. Liu Y., McCue A.J., Li D. //ACS Catal. 2021. V. 11. P. 9102.
  13. Ван Я., Нуждин А.Л., Шаманаев И.В., Бухтиярова Г.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 6. С. 743.
  14. Журенок А.В., Марковская Д.В., Потапенко К.О., Черепанова С.В., Сараев А.А., Герасимов Е.Ю., Козлова Е.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 294.
  15. Belykh L.B., Skripov N.I., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Mol. Catal. 2022. V. 528. 112509.
  16. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Москва: Мир, 1976. 572 с. (Gordon A.J., Ford R.A. The Chemist’s Companion. New-York: Wiley & Sons, 1972.)
  17. Matthews J.C., Nashua N.H., Wood L.L. USA. Patent 3.474.464, 1969.
  18. Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Корнаухова Т.А., Миленькая Е.А., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. С. 223. (Skripov N.I., Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Kornaukhova T.A., Milenkaya E.A., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. № 2. P. 197.)
  19. Yu S., Cheng X., Wang Y., Xiao B., Xing Y., Ren J., Lu Y., Li H., Zhuang H., Chen G. // Nature Commun. 2022. V. 13. P. 4737.
  20. Hu B., Deng W., Li R., Zhang Q., Wang Y., Delplanque-Janssens F., Paul F., Desmedt F., Miquel P. // J. Catal. 2014. V. 319. P. 15.
  21. Liang W., Fu J., Chen H., Zhang X., Deng G. // Mater. Lett. 2021. V. 283. 128857.
  22. Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Симонов П.А., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 5. С. 602.
  23. Lou Y., Ma J., Hu W., Dai Q., Wang L., Zhan W., Guo Y., Cao X.-M., Guo X.-M., Hu P., Lu G. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 12. P. 8127.
  24. Устюгов А.В., Корыпаева В.В., Обейдат З.З., Путин А.Ю., Шварц А.Л., Брук Л.Г. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. С. 258.
  25. Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Романченко А.С., Гвоздовская К.Л., Санжиева С.Б., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 6. С. 788. (Belykh L.B., Sterenchuk T.P., Skripov N.I., Akimov V.V., Tauson V.L., Romanchenko A.S., Gvozdovskaya K.L., Sanzhieva S.B., Shmidt F.K. // Kinet. Catal. 2019. V. 60. № 6. P. 808.)
  26. Lei J., Niu R., Wang S., Li J. // Solid State Sci. 2020. V. 101. 106097.
  27. Gabasch H., Unterberger W., Hayek K., Klotzer B., Kleimenov E., Teschner D., Zafeiratos S., Havecker M., Knop-Gericke A., Schlog R., Han J., Ribeiro F.H., Aszalos-Kiss B., Curtin T., Zemlyanov D. // Surf. Sci. 2006. V. 600. P. 2980.
  28. Wu T., Kaden W.E., Kunkel W.A., Anderson S.L. // Surf. Sci. 2009. V. 603. P. 2764.
  29. Koyano G., Yokoyama S., Misono M. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. V. 188. P. 301.
  30. Akolekar D.B., Bhargava S.K. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2005. V. 236. P. 77.
  31. Белых Л.Б., Скрипов Н.И., Акимов В.В., Таусон В.Л., Степанова Т.П., Шмидт Ф.К. // ЖОХ. 2013. Т. 83. № 12. С. 1974.
  32. Neyyathala A., Flecken F., Hanf S. // ChemPlusChem. 2023. V. 88. e202200431.
  33. Xiong R., Zhao W., Wang Z., Zhang M. // Mol. Catal. 2021. V. 500. 111332.
  34. Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Белоногова Л.Н., Уманец В.А., Рыжкович Е.Н., Шмидт Ф.К. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 739. (Skripov N.I., Belykh L.B., Belonogova L.N., Umanets V.A., Ryzhkovich E.N., Schmidt F.K. // Kinet. Catal. 2010. V. 51. № 5. P. 714.)
  35. Khoshkhoo M.S., Scudino S., Thomas J., Gemming T., Wendrock H., Eckert J. // Mater. Lett. 2013. V. 108. P. 343.
  36. Lewis R.J., Hutchings G.J. // ChemCatChem. 2019. V. 11. P. 298.
  37. Cao K., Yang H., Bai S., Xu Y., Yang C., Wu Y., Xie M., Cheng T., Shao Q., Huang X. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 1106.
  38. Jeong H.E., Kim S., Seo M.-G., Lee D.-W., Lee K.-Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2016. V. 420. P. 88.
  39. Adams J.S., Kromer M.L., Rodríguez-López J., Flaherty D.W. // J. Am. Chem. Soc. 2021. V. 143. P. 7940.
  40. Chen L., Medlin J.W., Gronbeck H. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 2735.
  41. Deschner B.J., Doronkin D.E., Sheppard T.L., Zimina A., Grunwaldt J.-D., Dittmeyer R. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 3451.
  42. Flanagan B.T.B., Biehl G.E., Clewley J.D., Kundqvist S., Anderson Y. // J.C.S. Faraday I. 1980. V. 76. P. 196.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (154KB)
Metadados
3.

Baixar (2MB)
Metadados
4.

Baixar (579KB)
Metadados
5.

Baixar (495KB)
Metadados
6.

Baixar (470KB)
Metadados
7.

Baixar (167KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Л.Б. Белых, Н.И. Скрипов, Т.П. Стеренчук, В.В. Акимов, В.Л. Таусон, М.Н. Лихацкий, Е.А. Миленькая, Т.А. Корнаухова, Ф.К. Шмидт, 2023