
物理化学学报 >> 2023, Vol. 39 >> Issue (4): 2211029.doi: 10.3866/PKU.WHXB202211029
所属专题: 庆祝谢有畅教授九十华诞专刊
卢尔君, 陶俊乾, 阳灿, 侯乙东, 张金水(
), 王心晨(
), 付贤智
收稿日期:2022-11-16
录用日期:2023-01-05
发布日期:2023-01-09
通讯作者:
张金水,王心晨
E-mail:jinshui.zhang@fzu.edu.cn;xcwang@fzu.edu.cn
基金资助:
Erjun Lu, Junqian Tao, Can Yang, Yidong Hou, Jinshui Zhang(
), Xinchen Wang(
), Xianzhi Fu
Received:2022-11-16
Accepted:2023-01-05
Published:2023-01-09
Contact:
Jinshui Zhang, Xinchen Wang
E-mail:jinshui.zhang@fzu.edu.cn;xcwang@fzu.edu.cn
Supported by:摘要:
负载型金属纳米催化剂由于其优异的光催化性能,被广泛应用于光催化产氢协同胺类氧化偶联合成高附加值亚胺体系。但在反应过程中,金属表面对H原子和亚胺表现出较强的吸附能力,导致了亚胺易于发生自氢化反应而生成仲胺,显著降低了亚胺的选择性。在本文中,我们证实了在Pd/TiO2表面构建超薄碳层(Pd/TiO2@C)是一种解决上述问题的有效策略。在Pd/TiO2表面构筑的超薄碳层可以有效调控H原子和亚胺在其表面的吸附行为,避免了光催化氧化偶联过程中亚胺的自氢化。因此,Pd/TiO2@C光催化剂在光催化产氢协同胺类选择性氧化合成亚胺体系中展现出优异的亚胺选择性。本研究提供了一种便捷有效的策略推动负载型金属纳米催化剂在光催化产氢协同合成高附加值产物体系中的应用。
卢尔君, 陶俊乾, 阳灿, 侯乙东, 张金水, 王心晨, 付贤智. 碳包覆Pd/TiO2光催化产氢协同胺类选择性氧化合成亚胺[J]. 物理化学学报, 2023, 39(4), 2211029. doi: 10.3866/PKU.WHXB202211029
Erjun Lu, Junqian Tao, Can Yang, Yidong Hou, Jinshui Zhang, Xinchen Wang, Xianzhi Fu. Carbon-Encapsulated Pd/TiO2 for Photocatalytic H2 Evolution Integrated with Photodehydrogenative Coupling of Amines to Imines[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39(4), 2211029. doi: 10.3866/PKU.WHXB202211029
Fig 4
In situ FTIR spectra of benzylamine (a, b) and N-benzylidenebenzylamine (c, d) adsorbed on Pd/TiO2 and Pd/TiO2@C-2. Test conditions: (i) Degassing at 120 ℃ for 2 h; (ii) Adsorption for 2 h at RT; (iii) Further evacuation at 120 ℃ for 2 min under 7.9 × 10−2 Pa; (iv) Gasous benzylamine or N-benzylidenebenzylamine."
Table 1
Photocatalytic H2 evolution integrated with benzylamine oxidation a."
![]() | ||||
| Entry | Catalyst | Con./% | Sel./% b | H2 evolution/mmol |
| 1 | Pd/TiO2 | > 99 | 21 | 0.26 |
| 2 c | Pd/TiO2 | – | – | – |
| 3 | Pd/TiO2@C-1 | > 99 | 36.3 | 0.24 |
| 4 | Pd/TiO2@C-2 | 95 | 99 | 0.23 |
| 5 c | Pd/TiO2@C-2 | – | – | – |
| 6 | Pd/TiO2@C-3 | 88 | 99 | 0.21 |
| 7 d | Pd/(TiO2@C) | > 99 | 13.1 | 0.22 |
| 8 e | Pd/TiO2-500 | > 99 | 36 | 0.17 |
| 9 f | Pd/TiO2* | 97 | 16.2 | 0.26 |
| 1 |
Wang, X. C.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, MNat. Mater2009,8,76.
doi: 10.1038/nmat2317 |
| 2 |
Hisatomi, T.; Domen, KNat. Catal2019,2,387.
doi: 10.1038/s41929-019-0242-6 |
| 3 |
Wang, Q.; Hisatomi, T.; Jia, Q. X.; Tokudome, H.; Pan, Z. H.; Takata, T.; Nakabayashi, M.; Shibata, N.; Kudo, A.; Yamada, T.; et alNat. Mater2016,15,611.
doi: 10.1038/nmat4589 |
| 4 | Li, Y. F.; Wu, Z. S.; Ma, Y. H.Acta Phys. -Chim. Sin2021,37,2009030. |
| 李云锋, 武占省, 马玉花物理化学学报,2021,37,2009030. | |
| 5 |
Zhang, J. S.; Wang, X. CAngew. Chem. Int. Ed2015,54,7230.
doi: 10.1002/anie.201502659 |
| 6 |
Ledendecker, M.; Calderón, K.; Papp, C.; Steinrück, H. P.; Antonietti, M.; Shalom, MAngew. Chem. Int. Ed2015,54,12361.
doi: 10.1002/anie.201502438 |
| 7 |
Mou, Q. X.; Wang, X. A.; Xu, Z. H.; Zul, P.; Li, E. L.; Zhao, P. P.; Liu, X. H.; Li, H. B.; Cheng, G. ZChin. Chem. Lett2022,33,562.
doi: 10.1016/j.cclet.2021.08.028 |
| 8 |
Xia, B. Q.; Zhang, Y. Z.; Shi, B. Y.; Ran, J. R.; Davey, K.; Qiao, S. ZSmall Methods2020,4,2000063.
doi: 10.1002/smtd.202000063 |
| 9 |
Biswal, B. P.; Vignolo-Gonzalez, H. A.; Banerjee, T.; Grunenberg, L.; Savasci, G.; Gottschling, K.; Nuss, J.; Ochsenfeld, C.; Lotsc, B. VJ. Am. Chem. Soc2019,141,11082.
doi: 10.1021/jacs.9b03243 |
| 10 |
Chen, Y. J.; Ji, S. F.; Sun, W. M.; Lei, Y. P.; Wang, Q. C.; Li, A.; Chen, W. X.; Zhou, G.; Zhang, Z. D.; Wang, Y.; et alAngew. Chem. Int. Ed2020,59,1295.
doi: 10.1002/anie.201912439 |
| 11 |
Zhao, X. X.; Feng, J. R.; Liu, J.; Shi, W.; Yang, G. M.; Wang, G. C.; Cheng, PAngew. Chem. Int. Ed2018,57,9790.
doi: 10.1002/anie.201805425 |
| 12 |
Wang, T.; Tao, X. Q.; Li, X. L.; Zhang, K.; Liu, S. J.; Li, B. XSmall2021,17,2006255.
doi: 10.1002/smll.202006255 |
| 13 |
Jiao, L.; Zhang, D. F.; Hao, Z. J.; Yu, F. H.; Lv, X. JACS Catal2021,11,8727.
doi: 10.1021/acscatal.1c01520 |
| 14 |
Chai, Z. G.; Zeng, T. T.; Li, Q.; Lu, L. Q.; Xiao, W. J.; Xu, D. SJ. Am. Chem. Soc2016,138,10128.
doi: 10.1021/jacs.6b06860 |
| 15 |
Li, D. X.; Yu, J. C. C.; Nguyen, V. H.; Wu, J. C. S.; Wang, X. XAppl. Catal. B-Environ2018,239,268.
doi: 10.1016/j.apcatb.2018.08.010 |
| 16 |
Liu, J. F.; Zheng, X. Z.; Pan, L. L.; Fu, X. L.; Zhang, S. J.; Meng, S. G.; Chen, S. F.Appl. Catal. B-Environ.2021,298,120619.
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120619 |
| 17 | An, P.; Fu, Y.; Wei, D. L.; Guo, Y. L.; Zhan, W. C.; Zhang, J. S.Acta Phys. -Chim. Sin2021,37,2001025. |
| 安平, 付宇, 韦丹雷, 郭杨龙, 詹望成, 张金水物理化学学报,2021,37,2001025. | |
| 18 |
Tang, W. J.; Zhang, X. MChem. Rev2003,103,3029.
doi: 10.1021/cr020049i |
| 19 |
Huang, S. T.; Zhao, Z. J.; Wei, Z. Z.; Wang, M. X.; Chen, Y.; Wang, X. S.; Shao, F. G.; Zhong, X.; Li, X. N.; Wang, J. GGreen Chem2022,24,6945.
doi: 10.1039/D2GC02161G |
| 20 |
Chen, H.; Tang, T. H.; Malapit, C. A.; Lee, Y. S.; Prater, M. B.; Weliwatte, N. S.; Minteer, S. DJ. Am. Chem. Soc2022,144,4047.
doi: 10.1021/jacs.1c13063 |
| 21 |
Tang, L.; Sun, H. Y.; Li, Y. F.; Zha, Z. G.; Wang, Z. YGreen Chem2012,14,3423.
doi: 10.1039/C2GC36312G |
| 22 |
Liu, H.; Xu, C. Y.; Li, D. D.; Jiang, H. LAngew. Chem. Int. Ed2018,57,5379.
doi: 10.1002/anie.201800320 |
| 23 |
Huang, Y.; Liu, C. B.; Li, M. Y.; Li, H. Z.; Li, Y. W.; Su, R.; Zhang, BACS Catal2020,10,3904.
doi: 10.1021/acscatal.0c00282 |
| 24 |
Yu, W. W.; Zhang, D.; Guo, X. W.; Song, C. S.; Zhao, Z. KCatal. Sci. Technol2018,8,5148.
doi: 10.1039/C8CY01326H |
| 25 |
Zou, J. H.; Zhou, W. H.; Huang, L. Q.; Guo, B. B.; Yang, C.; Hou, Y. D.; Zhang, J. S.; Wu, LJ. Catal2021,400,347.
doi: 10.1016/j.jcat.2021.07.003 |
| 26 |
Bai, P.; Tong, X. L.; Gao, Y. Q.; Guo, P. FCatal. Sci. Technol2019,9,5803.
doi: 10.1039/C9CY01311C |
| 27 |
Chen, Y. J.; Sun, D.; Du, L. Z.; Jiao, Y. Z.; Han, W. Tian, G. HACS Appl. Mater. Interfaces2022,14,24425.
doi: 10.1021/acsami.2c04826 |
| 28 |
Ohyama, J.; Yamamoto, A.; Teramura, K.; Shishido, T.; Tanaka, T.ACS Catal.2011,1,187.
doi: 10.1021/cs100072k |
| 29 |
Ma, M. J.; Wang, H. Q.; Liu, HChin. Chem. Lett2021,32,3613.
doi: 10.1016/j.cclet.2021.04.012 |
| 30 |
Wenderich, K.; Mul, G. D.Chem. Rev.2016,116,14587.
doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00327 |
| 31 | Du, X. H.; Li, Y.; Yin, H., Xiang, Q. J.Acta Phys. -Chim. Sin2018,34,414. |
| 杜新华, 李阳, 殷辉, 向全军物理化学学报,2018,34,414. | |
| 32 |
Yu, J.; Liu, Q.; Qiao, W.; Lv, D. D.; Li, Y. R.; Liu, C. B.; Yu, Y. F.; Li, Y. W.; Niemantsverdriet, H.; Zhang, B.; et alACS Catal2021,11,6656.
doi: 10.1021/acscatal.1c01519 |
| 33 |
Wang, L. M.; Kobayashi, K.; Arisawa, M.; Saito, S.; Naka, HOrg. Lett2019,21,341.
doi: 10.1021/acs.orglett.8b03271 |
| 34 |
Lu, E. J.; Wu, J. C.; Yang, B. Y.; Yu, D. X.; Yu, Z. Y.; Hou, Y. D.; Zhang, J. SACS Appl. Nano Mater2020,3,9192.
doi: 10.1021/acsanm.0c01824 |
| 35 |
Yang, B. Y.; Zhang, S. K.; Gao, Y.; Huang, L. Q.; Yang, C.; Hou, Y. D.; Zhang, J. SAppl. Catal. B-Environ2022,304,120999.
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120999 |
| 36 |
Zeng, L. D.; Liang, H. Y.; An, P.; Yu, D. X.; Yang, C.; Hou, Y. D.; Zhang, J. SAppl. Catal. A-Gen2022,633,118499.
doi: 10.1016/j.apcata.2022.118499 |
| 37 |
Wei, Z. Z.; Chen, Y. Q.; Wang, J. Su, D. F.; Tang, M. H.; Mao, S. J.; Wang, YACS Catal2016,6,5816.
doi: 10.1021/acscatal.6b01240 |
| 38 |
Zhan, W. C.; He, Q.; Liu, X. F.; Guo, Y. Q.; Wang, Y. Q.; Wang, L.; Guo, Y.; Borisevich, A. Y.; Zhang, J. S.; Lu, G. Z.; et alJ. Am. Chem. Soc2016,138,16130.
doi: 10.1021/jacs.6b10472 |
| 39 |
Fronczak, M.; Kasprzak, A.; Bystrzejewski, MJ. Environ. Chem. Eng2021,9,104673.
doi: 10.1016/j.jece.2020.104673 |
| 40 |
Jiao, Z. F.; Zhao, J. X.; Guo, X. N.; Tong, X. L.; Zhang, B.; Jin, G. Q.; Qin, Y.; Guo, X. YCatal. Sci. Technol2019,9,2266.
doi: 10.1039/C9CY00353C |
| 41 |
Li, J.; Zhang, L.; Li, J. W.; An, P.; Hou, Y. D.; Zhang, J. SACS Sustain. Chem. Eng2019,7,14023.
doi: 10.1021/acssuschemeng.9b02529 |
| 42 |
Shiraishi, Y.; Hirakawa, H.; Togawa, Y.; Sugano, Y.; Ichikawa, S.; Hirai, TACS Catal2013,3,2318.
doi: 10.1021/cs400532p |
| 43 |
Zhang, J. S.; Qiao, Z. A.; Mahurin, S. M.; Jiang, X. G.; Chai, S. H.; Lu, H. F.; Nelson, K.; Dai, SAngew. Chem. Int. Ed2015,54,4582.
doi: 10.1002/anie.201500305 |
| 44 | Sun, X. M.; Gao, L.J. Acta Phys. -Chim. Sin2015,31,1521. |
| 孙雪梅, 高立军物理化学学报,2015,31,1521. | |
| 45 |
Naldoni, A.; Allieta, M.; Santangelo, S.; Marelli, M.; Fabbri, F.; Cappelli, S.; Bianchi, C. L.; Psaro, R.; Dal Santo, VJ. Am. Chem. Soc2012,134,7600.
doi: 10.1021/ja3012676 |
| 46 |
Sasan, K.; Zuo, F.; Wang, Y.; Feng, P. YNanoscale2015,7,13369.
doi: 10.1039/C5NR02974K |
| 47 |
Zhou, H. R.; Yang, X. F.; Li, L.; Liu, X. Y.; Huang, Y. Q.; Pan, X. L.; Wang, A. Q.; Li, J.; Zhang, TACS Catal2016,6,1054.
doi: 10.1021/acscatal.5b01933 |
| 48 |
Chen, H.; Yang, Z. Z.; Wang, X.; Polo-Garzon, F.; Halstenberg, P. W.; Wang, T.; Suo, X.; Yang, S. Z.; Meyer, H. M.; Wu, Z. L.; et alJ. Am. Chem. Soc2021,143,8521.
doi: 10.1021/jacs.0c12817 |
| 49 |
Lu, E. J.; Zhang, Z. X.; Tao, J. Q.; Yu, Z. Y.; Hou, Y. D.; Zhang, J. SChem. Eur. J2022,28,e202201590.
doi: 10.1002/chem.202201590 |
| 50 |
Lupan, O.; Postica, V.; Hoppe, M.; Wolff, N.; Polonskyi, O.; Pauporté, T.; Viana, B.; Majérus, O.; Kienle, L.; Faupel, F.; et alNanoscale2018,10,14107.
doi: 10.1039/C8NR03260B |
| 51 |
Zhao, J. R.; Fu, J. H.; Wang, J.; Tang, K. X.; Liu, Q.; Huang, J. HJ. Phys. Chem. C2022,126,15167.
doi: 10.1021/acs.jpcc.2c03945 |
| 52 |
Zhou, H. R.; Yang, X. F.; Li, L.; Liu, X. Y.; Huang, Y. Q.; Pan, X. L.; Wang, A. Q.; Li, J.; Zhang, TACS Catal2016,6,1054.
doi: 10.1021/acscatal.5b01933 |
| 53 |
Zhang, N.; Li, X. Y.; Liu, Y. F.; Long, R.; Li, M. Q.; Chen, S. G.; Qi, Z. M.; Wang, C. M.; Song, L. S.; Jiang, J. J.; et alSmall2017,13,1701354.
doi: 10.1002/smll.201701354 |
| 54 |
Wang, H. T.; Yu, J. N.; Wei, S.; Lin, M. M.; Song, Y. J.; Wu, LChem. Eng. J2022,441,136020.
doi: 10.1016/j.cej.2022.136020 |
| 55 |
Ma, R.; Yang, T. X.; Sun, J. H.; He, Y. F.; Feng, J. T.; Miller, J. T.; Li, D. QChem. Eng. Sci2019,210,115216.
doi: 10.1016/j.ces.2019.115216 |
| 56 |
Zhang, B.; Yang, F.; Liu, H. C.; Yan, L. N.; Yang, W.; Xu, C.; Huang, S.; Li, Q.; Bao, W. J.; Liu, B.; et alInd. Eng. Chem. Res2019,58,19486.
doi: 10.1021/acs.iecr.9b03619 |
| 57 |
Zhang, L. W.; Long, R.; Zhang, Y. M.; Duan, D. L.; Xiong, Y. J.; Zhang, Y. J.; Bi, Y. PAngew. Chem. Int. Ed2020,59,6224.
doi: 10.1002/anie.201915774 |
| 58 |
Deng, Y.; Yan, W. J.; Guo, Y. J.; Wang, Q.; Bi, Y. P.; Dong, C.; Fan, L. FJ. Hazard. Mater2022,426,128107.
doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.128107 |
| [1] | 陈轼逸, 付家龙, 裘建平, 常国菊, 郝仕油. 废弃医用口罩衍生的碳量子点增强BiOBr/g-C3N4 S型异质结光催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100135 - . |
| [2] | 黄火帅, 韦之栋, 严嘉玮, 池家晟, 苏千翔, 陈铭夏, 江治, 孙洋洲, 上官文峰. 揭示ZnxCd1−xS固溶体光催化析氢中的直接-间接带隙跃迁机制[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100141 - . |
| [3] | 赵呈孝, 李昭霖, 吴东方, 杨小飞. SBA-15模板化共价三嗪框架增强光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100149 - . |
| [4] | 陈芸, 邓代洁, 徐丽, 朱兴旺, 李赫楠, 孙成明. 共价键调控电荷转移以实现自供能电化学传感平台对重金属离子的灵敏分析[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100144 - . |
| [5] | 张凤英, 梅杨林, 蒋毓蔓, 郑申申, 郑凯波, 周莹. 瞬态吸收光谱在太阳能转化利用中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100118 - . |
| [6] | 王文龙, 郝文韬, 何浪, 乔佳, 李宁, 陈朝秋, 覃勇. 碳量子点/TiO2 S型异质结的能带和吸附工程促进光催化CO2甲烷化[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100116 - . |
| [7] | 韦梦兰, 欧晓霞, 王艺濛, 张梦圆, 滕飞, 王凯旋. S型异质结g-C3N4/Bi2WO6高效降解左氧氟沙星:性能、机理及降解路径[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100105 - . |
| [8] | 李静萍, 严素定, 吴佳曦, 程强, 王楷. LiFePO4改善无机/有机S型光催化剂的过氧化氢光合作用[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100104 - . |
| [9] | 吴琦, 王长华, 李莹莹, 张昕彤. 增强g-C3N4@BN范德华异质结界面上的三重态电子转移增强光催化合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100107 - . |
| [10] | 蔡家杰, 程畅, 刘博文, 张建军, 姜传佳, 程蓓. CdS/DBTSO-BDTO S型异质结光催化制氢及其电荷转移动力学[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100084 - . |
| [11] | 袁乐汪, 彭垚垚, 管宗杰, 方煜. 二维共价有机框架作为光催化剂在有机合成中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100086 - . |
| [12] | 刘方璇, 刘子妍, 周国伟, 高婷婷, 刘文宇, 孙彬. 中空结构光催化剂[J]. 物理化学学报, 2025, 41(7): 100071 - . |
| [13] | 王玉, 石海洋, 陈子涵, 陈峰, 王苹, 王雪飞. 具有富电子Ptδ−壳层的空心AgPt@Pt核壳催化剂:提升光催化H2O2生成选择性与活性[J]. 物理化学学报, 2025, 41(7): 100081 - . |
| [14] | 罗雅丹, 郑浩, 李鑫, 李锋民, 唐华, 佘希林. 调节O, S共掺杂C3N4中的活性氧生成以促进光催化降解微塑料[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100052 - . |
| [15] | 宋相海, 刘晓颖, 任智祥, 刘想, 汪梅, 吴元锋, 周伟强, 朱志, 霍鹏伟. 氮掺杂显著提升BiOBr光催化还原CO2性能研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100055 - . |
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