CN115121262B - 水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水滑石担载Au‑Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，涉及肉桂醛的制备领域。该方法包括如下步骤：在反应容器中加入溶解有肉桂醇的甲苯溶液，简称肉桂醇甲苯溶液，在肉桂醇甲苯溶液中加入水滑石担载Au‑Co合金催化剂，加入固体K2CO3，再通入一定时间的O2，之后选用一定光强的可见光源打光，密闭反应，使反应温度保持在40~60℃，反应时间为1~5 h，反应结束后冷却至室温，得到肉桂醛。本发明是为了提高肉桂醇的转化率，在制备肉桂醛的过程中，采用了以水滑石作为载体担载的Au‑Co合金催化剂，其表面羟基促进肉桂醇C‑H健的断裂，对于提高目标产物肉桂醛的选择性起到关键作用；催化剂可以重复利用，而且工艺简单、操作容易。
Description
技术领域
本发明涉及肉桂醛的制备领域，具体为一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法。
背景技术
肉桂醛作为一种烯丙基不饱和醛，可广泛应用于香料、食品添加剂、防腐剂、杀菌剂与制药工业。传统合成肉桂醛的途径是通过分子氧直接选择性氧化肉桂醇，然而，由于原料醇中存在C-O键裂解的竞争反应，会生成副产物3-苯基-1-丙醛与反式甲基苯乙烯，导致产物肉桂醛的选择性往往较低。此外，若继续延长反应，肉桂醛还会发生过氧化产生酸或者发生脱羰基生成芳烃等一系列副反应，从而降低产物的纯度。因此，需要开发一种新型的催化体系来提高不饱和醛的选择性。而光催化醇氧化为相应的醛，作为一种新型环保的醛类化合物合成方法，近年来受到广泛关注。其中具备局域表面等离子体共振效应（LocalizedSurface Plasmon Resonance，LSPR）的Au纳米粒子负载型光催化剂在肉桂醇选择性氧化制备肉桂醛反应当中表现出优异的可见光催化性能。而如何从共存的活性基团---烯基官能团中选择性的氧化羟基来制备肉桂醛是设计高选择性光催化剂的关键。因此，迫切需要开发针对催化肉桂醇氧化制备肉桂醛反应的具有高选择性的新型Au纳米粒子负载型可见光催化剂。
发明内容
本发明为了解决在肉桂醛的制备过程中，副产物的生成致使主产物肉桂醛选择性较低的问题，提供了一种高效且绿色的水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，包括如下步骤：在反应容器中加入溶解有肉桂醇的甲苯溶液，简称肉桂醇甲苯溶液，在肉桂醇甲苯溶液中加入水滑石担载Au-Co合金催化剂，加入一定量的固体K2CO3，再通入一定时间的O2，之后选用一定光强的可见光源打光，密闭反应，使反应温度保持在40~60℃，反应时间为1~5 h，反应结束后冷却至室温，得到肉桂醛。
本发明是为了提高肉桂醇的转化率与肉桂醛的选择性，在制备肉桂醛的过程中，采用了以水滑石作为载体担载Au-Co合金的催化剂，然后加入固体K2CO3，再通入一定时间的O2，这里通氧的时间和流量均是本领域技术人员根据实际情况确定，之后选用一定光强的可见光源打光，密闭反应，使反应温度保持在40~60℃，反应时间为1~5 h，反应结束后冷却至室温，得到肉桂醛。
优选的，所述肉桂醇甲苯溶液的浓度为0.05 mol/L；所述反应温度为60 ℃；所述反应时间为5 h；所述水滑石担载Au-Co合金催化剂的加入量为每1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液加入10 mg；所述K2CO3的加入量为1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液加入20 mg。
优选的，所述反应容器为石英反应容器；所述可见光源为氙灯，光强为0.5 W/cm2。
优选的，所述水滑石担载Au-Co合金催化剂是Au2Co/MgAl-LDHs、Au2Co/ZnAl-LDHs、Au2Co/NiAl-LDHs中的一种，而且水滑石担载Au-Co合金催化剂的载体原料为水滑石LDHs。
根据优选的上述水滑石担载Au-Co合金催化剂制备方法如下：将原料水滑石LDHs放入马弗炉中，在450 ℃下焙烧8 h，得到双金属复合氧化物，利用水滑石记忆效应，结合硼氢化钠还原法实现Au-Co合金的负载。
根据优选的上述原料水滑石LDHs的制备方法如下：将二价阳离子无机盐与三价阳离子无机盐以摩尔比1~4:1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料的两种无机盐总量摩尔比为10:1的投料量加入反应容器中，加入去离子水，然后放入加热套中加热至92 ℃反应24 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，并放入烘箱中100 ℃干燥13h，得到原材料水滑石（LDHs）。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，使肉桂醇的转化率可达86.4%，对肉桂醛的选择性为94.8%，产率为82.0%。而且本发明所提供的方法：(1) 反应条件温和，在可见光照下，达到与文献值同样的产率时，本发明反应温度较低；(2) 水滑石作载体，其表面羟基促进肉桂醇C-H健的断裂，可提升肉桂醛的选择性；(3) Au-Co合金作为活性中心，内部存在电子转移，可有效提升光催化效率；(4) 工艺简单、操作容易；(5) 使用水滑石担载Au-Co合金催化剂可重复利用；(6) 原料廉价易得。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，包括如下步骤：在反应容器中加入溶解有肉桂醇的甲苯溶液，简称肉桂醇甲苯溶液，在肉桂醇甲苯溶液中加入水滑石担载Au-Co合金催化剂，加入一定量的固体K2CO3，再通入一定时间的O2，之后选用一定光强的可见光源打光，密闭反应，使反应温度保持在40~60 ℃，反应时间为1~5 h，反应结束后冷却至室温，得到肉桂醛。
以下实施例中，所述肉桂醇甲苯溶液的浓度为0.05 mol/L；所述反应温度为60℃；所述反应时间为5 h；所述水滑石担载Au-Co合金催化剂的加入量为每1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液加入10 mg；所述K2CO3的加入量为1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液加入20 mg；所述反应容器为石英反应容器；所述可见光源为氙灯，光强为0.5 W/cm2。所述水滑石担载Au-Co合金催化剂是Au2Co/MgAl-LDHs、Au2Co/ZnAl-LDHs、Au2Co/NiAl-LDHs中的一种，而且水滑石担载Au-Co合金催化剂的载体原料为水滑石LDHs。
而且以下实施例中：根据上述水滑石担载Au-Co合金催化剂制备方法如下：将原料水滑石LDHs放入马弗炉中，在450 ℃下焙烧8h，得到双金属复合氧化物，利用水滑石记忆效应，结合硼氢化钠还原法实现Au-Co合金的负载。进一步的，原料水滑石LDHs的制备方法如下：将二价阳离子无机盐与三价阳离子无机盐以摩尔比1~4:1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1 L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料的两种无机盐总量摩尔比为10:1的投料量加入反应容器中，加入去离子水，然后放入加热套中加热至92℃反应24 h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，并放入烘箱中100 ℃干燥13 h，得到原材料水滑石LDHs。
实施例1
本实施例中，首先需要制备水滑石担载Au-Co合金催化剂，具体为制备Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，原料水滑石LDHs的具体制备方法如下：将六水合氯化镁与九水合硝酸铝以摩尔比4：1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料无机盐总量摩尔比为10：1的投料量加入反应容器中，加入适量去离子水，然后放入加热套中加热至92℃反应24h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤、放入烘箱中100℃干燥13h，得到原材料水滑石（MgAl-LDHs）。之后将原料水滑石（LDHs）放入马弗炉中，在350-650℃下焙烧8h，得到双金属复合氧化物。之后利用水滑石记忆效应，实现Au-Co合金的负载：将0.5 gMgAl-LDHs与6.6 ml 0.01 mol/L的HAuCl4、3.3 ml 0.01 mol/L的Co(NO3)2·6H2O同时加入50 ml的圆底烧瓶中，之后加入适量0.1 mol/L的赖氨酸调节溶液pH至8-9，室温搅拌30 min后逐滴加入2 ml 0.35 mol/L的NaBH4溶液，室温搅拌24 h。过滤、去离子水洗涤、放入真空烘箱中60℃干燥12h，得到镁铝水滑石担载Au-Co合金光催化剂（Au2Co/MgAl-LDHs）。
接下来按照如下步骤制备肉桂醛：a、在石英反应瓶中加入1.5ml浓度为0.05 mol/L的肉桂醇甲苯溶液，之后加入10 mg水滑石担载Au-Co合金（Au2Co/MgAl-LDHs）催化剂；b、选用合适光强的光源打光；c、加热到一定温度并控制在40~60 ℃，再通入一定时间的O2，密闭反应，反应时间5 h，K2CO3加入20 mg，d、反应结束后，冷却至室温，测得肉桂醇转化率可达86.4%，对肉桂醛的选择性为94.8%，产率为82.0%。
实施例2
本实施例中，首先需要制备水滑石担载Au-Co合金催化剂，具体为制备Au2Co/ZnAl-LDHs催化剂，原料水滑石LDHs的具体制备方法如下：将六水合硝酸锌与九水合硝酸铝以摩尔比1~4：1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料无机盐总量摩尔比为10：1的投料量加入反应容器中，加入适量去离子水，然后放入加热套中加热至92℃反应24h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤、放入烘箱中100℃干燥13h，得到原材料水滑石（ZnAl-LDHs）。之后将原料水滑石（LDHs）放入马弗炉中，在350-650℃下焙烧8h，得到双金属复合氧化物。之后利用水滑石记忆效应，实现Au-Co合金的负载：将0.5 gZnAl-LDHs与6.6 ml 0.01 mol/L的HAuCl4、3.3 ml 0.01 mol/L的Co(NO3)2·6H2O同时加入50 ml的圆底烧瓶中，之后加入适量0.1 mol/L的赖氨酸调节溶液pH至8-9，室温搅拌30 min后逐滴加入2 ml 0.35 mol/L的NaBH4溶液，室温搅拌24 h；过滤、去离子水洗涤、放入真空烘箱中60℃干燥12h，得到锌铝水滑石担载Au-Co合金光催化剂（Au2Co/ZnAl-LDHs）。
接下来按照如下步骤制备肉桂醛：在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/ZnAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05 mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为40.2%，对肉桂醛的选择性为93.5%。
实施例3
本实施例中，首先需要制备水滑石担载Au-Co合金催化剂，具体为制备Au2Co/NiAl-LDHs催化剂，原料水滑石LDHs的具体制备方法如下：将六水合硝酸镍与九水合硝酸铝以摩尔比1~4：1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料无机盐总量摩尔比为10的投料量加入反应容器中，加入适量去离子水，然后放入加热套中加热至92℃反应24h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤、放入烘箱中100℃干燥13h，得到原材料水滑石（NiAl-LDHs）。之后将原料水滑石（LDHs）放入马弗炉中，在350-650 ℃下焙烧8h，得到双金属复合氧化物。之后利用水滑石记忆效应，实现Au-Co合金的负载：将0.5 gNiAl-LDHs与6.6 ml 0.01 mol/L的HAuCl4、3.3 ml 0.01 mol/L的Co(NO3)2·6H2O同时加入50 ml的圆底烧瓶中，之后加入适量0.1 mol/L的赖氨酸调节溶液pH至8-9，室温搅拌30 min后逐滴加入2 ml 0.35 mol/L的NaBH4溶液，室温搅拌24 h。过滤、去离子水洗涤、放入真空烘箱中60℃干燥12h，得到锌铝水滑石担载Au-Co合金光催化剂（Au2Co/NiAl-LDHs）。
接下来按照如下步骤制备肉桂醛：在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/NiAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05 mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为32.6%，对肉桂醛的选择性为94.1%。
以下实施例均在实施例1制备Au2Co/MgAl-LDHs催化剂基础上，制备肉桂醛。
实施例4
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为40 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为38.5%，对肉桂醛的选择性为94.6%。
实施例5
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为50 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为57.9%，对肉桂醛的选择性为95.1%。
实施例6
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为86.4%，对肉桂醛的选择性为94.8%。
实施例7
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.1 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为55.1%，对肉桂醛的选择性为93.8%。
实施例8
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.2 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为63.7%，对肉桂醛的选择性为95.1%。
实施例9
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.3 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为69.8%，对肉桂醛的选择性为93.7%。
实施例10
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.4 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为78.3%，对肉桂醛的选择性为94.2%。
实施例11
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为86.4%，对肉桂醛的选择性为94.8%。
实施例12
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应1 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为30.2%，对肉桂醛的选择性为90.1%。
实施例13
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应2 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为43.2%，对肉桂醛的选择性为92.4%。
实施例14
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应3 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为54.3%，对肉桂醛的选择性为94.3%。
实施例15
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应4 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为73.2%，对肉桂醛的选择性为94.2%。
实施例16
在石英反应瓶中加入10 mg Au2Co/MgAl-LDHs催化剂，20 mg K2CO3，1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，再通入一定时间的O2，密闭反应，磁力搅拌维持温度为60 ℃，反应5 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得肉桂醇转化率为86.4%，对肉桂醛的选择性为94.8%。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (6)
1.一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：包括如下步骤：在反应容器中加入溶解有肉桂醇的甲苯溶液，简称肉桂醇甲苯溶液，所述肉桂醇甲苯溶液的浓度为0.05 mol/L；在肉桂醇甲苯溶液中加入水滑石担载Au-Co合金催化剂，加入一定量的固体K2CO3，再通入一定时间的O2，之后选用一定光强的可见光源打光，密闭反应，使反应温度保持在40~60℃，反应时间为1~5 h，反应结束后冷却至室温，得到肉桂醛；所述水滑石担载Au-Co合金催化剂的加入量为每1.5 ml 0.05 mol/L肉桂醇甲苯溶液加入10mg；所述K2CO3的加入量为每1.5 ml 0.05mol/L肉桂醇甲苯溶液加入20 mg；
所述水滑石担载Au-Co合金催化剂是Au2Co/MgAl-LDHs、Au2Co/ZnAl-LDHs、Au2Co/NiAl-LDHs中的一种，而且水滑石担载Au-Co合金催化剂的载体原料为水滑石LDHs；所述水滑石担载Au-Co合金催化剂制备方法如下：将原料水滑石LDHs放入马弗炉中，在450 ℃下焙烧8 h，得到双金属复合氧化物，利用水滑石记忆效应，结合硼氢化钠还原法实现Au-Co合金的负载。
2.根据权利要求1所述的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：所述反应温度为60 ℃。
3.根据权利要求1所述的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：所述反应时间为5 h。
4.根据权利要求1所述的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：所述反应容器为石英反应容器。
5.根据权利要求1所述的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：所述可见光源为氙灯，光强为0.1~0.5 W/cm2。
6.根据权利要求1所述的一种水滑石担载Au-Co合金光催化肉桂醇氧化制备肉桂醛的方法，其特征在于：所述原料水滑石LDHs的制备方法如下：将二价阳离子无机盐与三价阳离子无机盐以摩尔比1~4:1的投料比加入配有电动搅拌与回流装置的1 L圆底烧瓶中，之后将尿素以与原料的两种无机盐总量摩尔比为10:1的投料量加入反应容器中，加入去离子水，然后放入加热套中加热至92 ℃反应24h，冷却后，用去离子水洗涤、抽滤，并放入烘箱中100℃干燥13 h，得到原料水滑石LDHs。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108940307A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 浙江工业大学 | 金钴双金属负载锌铝水滑石及其制备方法与应用 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108940307A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 浙江工业大学 | 金钴双金属负载锌铝水滑石及其制备方法与应用 |
| CN109331822A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-15 | 浙江工业大学 | 一种光催化苯甲醇氧化Au-Pd合金催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114685252A (zh) * | 2020-12-25 | 2022-07-01 | 浙江医药股份有限公司新昌制药厂 | 肉桂醛的合成方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Guanhua Zhang, et al.Experimental and theoretical investigation into visible-light-promoted selective hydrogenation of crotonaldehyde to crotonyl alcohol using Au– Co,Ni alloy nanoparticle supported layered double hydroxides.J. Mater. Chem. A.2018,第6卷第15839-15852页. * |
| The synergistic role of the support surface and Au–Cu alloys in a plasmonic Au–Cu@LDH photocatalyst for the oxidative esterification of benzyl alcohol with methanol;Xiaoyu Wang，et al;Phys.Chem.Chem.Phys.;第22卷;第1655-1664页、支持信息及引证文献21的支持信息 * |
| Ultrafine AuPd Nanoclusters on Layered Double Hydroxides by the Capt-Capped AuPd Cluster Precursor Method: Synergistic Effect for Highly Efficient Aerobic Oxidation of Alcohols;Jin Li, et al;J. Phys. Chem. C;第123卷;第15483-15494页 * |
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