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Oxidation of Glucose Using Mono- and Bimetallic Catalysts under Base-Free Conditions
Organic Process Research & Development ( IF 3.1 ) Pub Date : 2018-11-23 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.oprd.8b00302 Honghong Shi 1 , Prem S. Thapa 2 , Bala Subramaniam 1 , Raghunath V. Chaudhari 1
Organic Process Research & Development ( IF 3.1 ) Pub Date : 2018-11-23 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.oprd.8b00302 Honghong Shi 1 , Prem S. Thapa 2 , Bala Subramaniam 1 , Raghunath V. Chaudhari 1
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Oxidation of glucose to gluconic and glucaric acid using molecular O2 in aqueous solution is an environmentally friendlier alternative to the conventional method, which uses nitric acid as the oxidant. However, obtaining a satisfactory yield of the desirable product, glucaric acid, especially under base-free conditions, is still a challenge. In this paper, optimization of Pt-based mono- and bimetallic catalysts is reported by tuning four factors: support type, synthesis method, reductant used in the synthesis, and choice of the second metal. All four of these factors influence the glucaric acid selectivity. Among the tested combinations, the Pt–Cu/TiO2 bimetallic catalyst showed ∼60% glucaric acid selectivity in one-step glucose oxidation under base-free conditions at 90 °C and 15 bar O2. The catalyst consists of Pt metal particles (∼2.8 nm diameter on average) with a dominant presence of the alloyed Pt–Cu phase, as confirmed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy analyses. These results provide valuable insights for the rational design of glucose oxidation catalysts.
中文翻译：
在无碱条件下使用单金属和双金属催化剂氧化葡萄糖
在水溶液中使用分子O 2将葡萄糖氧化为葡萄糖酸和葡糖二酸，是对传统方法的环境友好的替代方法，该方法使用硝酸作为氧化剂。然而，尤其是在无碱条件下，获得令人满意的所需产物葡糖二酸的产率仍然是一个挑战。本文通过调整四个因素来报告Pt基单金属和双金属催化剂的优化：载体类型，合成方法，合成中使用的还原剂和第二种金属的选择。所有这四个因素都会影响葡糖二酸的选择性。在测试的组合中，Pt–Cu / TiO 2双金属催化剂在90°C和15 bar O 2的无碱条件下，一步法葡萄糖氧化显示出〜60％的葡糖二酸选择性。X射线衍射和透射电子显微镜分析证实，该催化剂由Pt金属颗粒（平均直径约2.8 nm）和Pt-Cu合金相组成。这些结果为合理设计葡萄糖氧化催化剂提供了有价值的见解。
更新日期：2018-11-23
中文翻译：
在无碱条件下使用单金属和双金属催化剂氧化葡萄糖
在水溶液中使用分子O 2将葡萄糖氧化为葡萄糖酸和葡糖二酸，是对传统方法的环境友好的替代方法，该方法使用硝酸作为氧化剂。然而，尤其是在无碱条件下，获得令人满意的所需产物葡糖二酸的产率仍然是一个挑战。本文通过调整四个因素来报告Pt基单金属和双金属催化剂的优化：载体类型，合成方法，合成中使用的还原剂和第二种金属的选择。所有这四个因素都会影响葡糖二酸的选择性。在测试的组合中，Pt–Cu / TiO 2双金属催化剂在90°C和15 bar O 2的无碱条件下，一步法葡萄糖氧化显示出〜60％的葡糖二酸选择性。X射线衍射和透射电子显微镜分析证实，该催化剂由Pt金属颗粒（平均直径约2.8 nm）和Pt-Cu合金相组成。这些结果为合理设计葡萄糖氧化催化剂提供了有价值的见解。
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