应用论文

图1展示了Pt@OM-SnO₂-T的制备过程、生物呋喃的高效串联升级过程以及与传统石油基BTpX生产过程的对比。

(a)使用三维有序二氧化硅纳米球模板（3DO-SiO₂）和氯化锡五水合物溶液，通过水热法形成OM-SnO₂@SiO₂，然后去除模板得到OM-SnO₂。随着还原温度从200°C增加到350°C，Pt纳米颗粒（NPs）首先在OM-SnO₂上形成，然后转化为Pt₃Sn₁合金纳米颗粒（iNPs），最终转化为具有逐渐增厚SnO₂包覆层的Pt₁Sn₁合金纳米颗粒。

(b)展示了利用Pt@OM-SnO2催化剂实现生物呋喃（如糠醛、呋喃和5-羟甲基呋喃）高效转化为BTpX（苯、甲苯和对二甲苯）的过程。该过程包括氢解反应和Diels-Alder反应，分别在较温和的条件下实现了高产率的BTpX生产。

(c)对比了传统石油基BTpX生产过程，通常涉及催化重整石脑油或蒸汽裂解烃类，这些过程依赖于有限的化石资源，并产生严重的环境问题和能源危机。

???? 要点二：催化剂构建过程中的形貌表征

图2展示了不同还原温度下Pt@OM-SnO₂-T样品的形貌和结构特征。

SEM、TEM和HAADF-STEM图像显示，Pt@OM-SnO₂-200、Pt@OM-SnO₂-300和Pt@OM-SnO₂-350催化剂均表现出均匀的橄榄形貌和保持完好的有序介孔（约22 nm）。随着还原温度的升高，Pt -NPs逐渐形成，并转化为Pt₃Sn₁-iNPs和Pt₁Sn₁-iNPs，SnO₂覆盖层逐渐增厚。

???? 要点三：谱学技术表征催化剂电子结构和原子结构

图3展示了不同样品的多种表征结果，包括X射线衍射（PXRD）图案、X射线光电子能谱（XPS）光谱、电子顺磁共振（EPR）光谱、氨气程序升温脱附（NH3-TPD）曲线、X射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱等。其中，归一化的Pt_L3 XANES光谱显示，随着还原温度从200°C增加到400°C，Pt@OM-SnO₂-T的能量正向移动，白线强度降低，表明Pt变得更电负，这可以作为PtSn合金形成的重要证据。Pt@OM-SnO₂-200的k3加权EXAFS-FT光谱显示出两个峰（1.95和2.62 Å），分别对应于Pt-O和Pt-Pt键。当还原温度超过300°C时，Pt@OM-SnO₂-T（T≥ 300）显示出一个新的峰（2.72 Å），对应于Pt-Sn键。Pt@OM-SnO₂-200和Pt@OM-SnO₂-350的k3加权EXAFS-WT光谱进一步揭示了Pt基纳米颗粒的局域原子配位环境。

???? 要点四：催化性能评估和反应机理的理论研究

图4的内容主要展示了不同催化剂对HMF（2,5-二甲基呋喃）氢解生成DMF（2,5-二甲基四氢呋喃）的催化性能，以及相关的反应机理和吸附特性。催化性能要点：在HMF的氢解反应中，Pt@OM-SnO₂-350催化剂表现出最高的DMF产率（99.1%），是Pt@OM-SnO₂-200的6.8倍。在DMF与AA的芳香化反应中，Pt@OM-SnO₂-350催化剂表现出最高的对二甲苯产率（96.1%）。反应机理：通过DFT计算分析，确认了Pt@OM-SnO₂-350中的Pt₁Sn₁-iNPs具有丰富的酸性位点和良好的有序介孔结构，能够高效催化HMF的氢解反应和DMF的芳香化反应。