Effect of Acid Property Regulation on the Performance of Pd/MIL-100（Cr） Catalyzed One-step Oxidation of Benzyl Alcohol to Acetal

doi:10.7503/cjcu20230059

Abstract

Abstract:

MIL-100（Cr） was hydrothermally synthesized and used as a solid-acid catalyst support. Pd nanoparticles were impregnated on MIL-100（Cr） by a double-solvent approach followed by hydrogen reduction to obtain Pd/MIL-100（Cr）. One-step tandem conversion of benzyl alcohol to acetal was selected as a model reaction， and the influence of acid property of MIL-100 on the product distribution was investigated. The results showed that Pd/MIL-100（Cr） catalyzed tandem reaction could accelerate the benzyl alcohol oxidation， and different reduction and activation temperatures had an impact on the acid properties of MIL-100（Cr）， which in turn affected the selectivity of acetal. The acid properties were characterized by pyridine adsorption infrared spectroscopy（Py-FTIR） and temperature programmed desorption of ammonia（NH₃-TPD）， the result showed that increasing the catalyst treatment temperature， the L acid sites increased， the B acid sites decreased， and the B acid sites was beneficial to improve the selectivity of acetal. Under optimal conditions， a benzyl alcohol conversion of 99.9% and acetal selectivity of 76.2% can be achieved at 70 ℃ in 12 h. X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） analysis was used to characterize the electronic properties of the Pd species and the MIL-100（Cr）， the cycling stability of the catalyst was investigated， and the reasons for the deactivation of the catalyst were analyzed by powder X-ray diffraction（XRD）， scanning electron microscopy（SEM）， N₂ adsorption-desorption isotherms and NH₃-TPD.

Key words: MIL-100（Cr）, Pd, Benzyl alcohol, Acetal, Tandem reaction

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

LI Zipeng, GENG Jiaxin, LIU Yingya, SUN Zhichao, WANG Yao, WANG Anjie. Effect of Acid Property Regulation on the Performance of Pd/MIL-100（Cr） Catalyzed One-step Oxidation of Benzyl Alcohol to Acetal[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(8): 20230059.

Figures/Tables 11

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Entry	Reaction	Catalyst ^d	Conversion（%）	Selectivity（%）
Entry	Reaction	Catalyst ^d	Conversion（%）	Toluene	Benzaldehyde	Acetal
1 ^a		Pd/MIL⁃100（Cr）	90.1	0.8	78.5	—
2 ^a		MIL⁃100（Cr）	5.1	Trace	Trace	—

3 ^b		Pd/MIL⁃100（Cr）	54.0	—	—	99.9
4 ^b		MIL⁃100（Cr）	72.0	—	—	99.9
5 ^c		Pd/MIL⁃100（Cr）	99.9	11.3	13.8	72.9

Entry	Reaction	Catalyst ^d	Conversion（%）	Selectivity（%）
Entry	Reaction	Catalyst ^d	Conversion（%）	Toluene	Benzaldehyde	Acetal
1 ^a		Pd/MIL⁃100（Cr）	90.1	0.8	78.5	—
2 ^a		MIL⁃100（Cr）	5.1	Trace	Trace	—

3 ^b		Pd/MIL⁃100（Cr）	54.0	—	—	99.9
4 ^b		MIL⁃100（Cr）	72.0	—	—	99.9
5 ^c		Pd/MIL⁃100（Cr）	99.9	11.3	13.8	72.9

Cycle	Conversion（%）	Selectivity（%）
Cycle	Conversion（%）	Toluene	Benzaldehyde	Acetal
1	99.9	16.9	6.0	76.2
2 ^b	99.5	9.7	82.9	3.5
2 ^c	99.1	10.4	85.3	4.3

Cycle	Conversion（%）	Selectivity（%）
Cycle	Conversion（%）	Toluene	Benzaldehyde	Acetal
1	99.9	16.9	6.0	76.2
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2 ^c	99.1	10.4	85.3	4.3

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