西北工业大学JACS:g-C3N4/BiOCl光催化乙炔制备氯乙烯
乙炔氢氯化反应是工业制备乙烯氯单体分子的重要方法,目前热催化乙炔氢氯化反应反应需要使用毒性Hg催化剂或者昂贵的贵金属催化剂,而且需要非常高的反应温度(≥180 ℃)和气相HCl。
有鉴于此,西北工业大学张健教授等报道室温光催化乙炔氢绿化反应方法,通过在光催化剂表面进行电子驱动质子还原(*H)和空穴驱动Cl氧化(*Cl)的反应。
本文要点
要点1. 在模拟的太阳光催化反应中,使用不含贵金属的g-C3N4/BiOCl作为光催化剂以及0.1 M HCl溶液,能够以1198.6 μmol g-1 h-1产率生成氯乙烯,选择性达到95 %。当使用富含氯元素的天然海水,能够以170.3 μmol g-1 h-1生成氯乙烯,选择性达到80.4 %,使用酸化的天然海水光催化制备氯乙烯,产率达到1247.7 μmol g-1 h-1,氯乙烯选择性达到94.7 %。
要点2. 使用太阳光照射酸化天然海水,大规模的光催化体系能够进行连续10天光催化制备氯乙烯。通过牺牲自由基实验、原位光催化FTIR光谱表征、控制性实验等方法,发现*Cl和*H在光催化制备氯乙烯的反应中起到关键作用,可能的反应过程是C2H2→*C2H2→*C2H2Cl→*C2H3Cl→C2H3Cl。
这个光催化剂体系符合可持续发展的需求,而且价格非常便宜,与传统的热催化合成氯乙烯技术相比,具有显著的优势。
Zhi-Hao Zhao, Huan Wang, Jinjin Li, Xingyue Qiao, Zhenpeng Liu, Zhipeng Ren, Menglei Yuan, and Jian Zhang*, Photocatalytic Acetylene Hydrochlorination by Pairing Proton Reduction and Chlorine Oxidation over g-C3N4/BiOCl Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024
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