Importance of the decoration in shaped cobalt nanoparticles in the acceptor-less secondary alcohol dehydrogenation

Autor: Jean-Yves Piquemal, Arthur Moisset, Kamila Kaźmierczak, Arnaud Viola, Guillaume Viau, Michèle Besson, L. Sicard, Jennifer Peron, Noémie Perret, Carine Michel, Marion Giraud, Raj Kumar Ramamoorthy
Přispěvatelé: Laboratoire de Chimie - UMR5182 (LC), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanomagnétisme (LPCNO), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes (ITODYS (UMR_7086)), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), IRCELYON-C'Durable (CDURABLE), Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (IRCELYON), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), ANR-15-CE07-0011,TANOPOL,Des nanocatalyseurs sur mesure pour l'oxydation catalytique sélective de poly-alcools(2015), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Catalysis Science & Technology
Catalysis Science & Technology, 2020, 10 (15), pp.4923-4937. ⟨10.1039/d0cy00390e⟩
Catalysis Science & Technology, Royal Society of Chemistry, 2020, 10 (15), pp.4923-4937. ⟨10.1039/d0cy00390e⟩
ISSN: 2044-4753
DOI: 10.1039/d0cy00390e⟩
Popis: SSCI-VIDE+CDFA+MBE:NPR; International audience; Metal catalysts are essential in the production of fuels and chemicals. Nonetheless, tailoring the exposed active sites to achieve the maximal theoretical conversion is still a great challenge. In the case of structure-sensitive reactions, such as the attractive acceptor-less alcohol dehydrogenation, playing on the exposed metallic sites appears as an appealing strategy. Still, this approach requires advanced preparation protocols and is even more difficult to implement for supported non-noble metal catalysts which easily undergo sintering. Using the polyol method, we synthesized fourteen different cobalt catalysts, which consist of unsupported shaped nanoparticles stabilized by adsorbed carboxylate ligands. Their shape and the amount of ligands were characterized by combining TEM and TGA-N2 measurements. These catalysts were found to be active in the 2-octanol dehydrogenation conditionally upon an organic layer limited to 1 to 2 monolayers. Moreover, they were fully selective towards the desired ketone and H2. The active catalysts were stable, with no leaching or modification of the shape during the reaction. Periodic DFT computations predict a greater activity of the pristine open-type facet than of the compact one, but this is not confirmed experimentally with no clear correlation between the activity expressed in turnover number and the amount of a given type of site as quantified by TEM. Further modeling including the organic layer shows that the presence of ligands reduces the sensitivity to the metallic structure. Nonetheless, these ligands generate a catalytic pocket, similar to the one found in enzymes, that interacts with the alcohol substrate through H-bonding. This pocket is the most adapted to the alcohol dehydrogenation on the open-type facet, which is mainly exposed on rods. This detailed understanding paves the way to an improved design of bespoke unsupported catalysts considering simultaneously the structure and the nature of the ligand.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: