Pt katkılı tio2 katalizörler ile sulu ortamda uv, uv-görünür ve görünür bölgede fotokatalitik vitamin b3 sentezi

Abstract

Bu araştırmada, fotoindirgenme metodu ile yeni Pt katkılı TiO2 fotokatalizörler hazırlanmıştır. Bu katalizörler UV, UV-görünür ve görünür bölge ışık kaynakları altında çevre dostu koşullarda fotokatalitik olarak 3-piridinmetanolden 3-piridinmetanal ve vitamin B3 sentezinde kullanılmıştır. Deneyler sulu ortamda yapılmış ve yükseltgen olarak kullanılan oksijen, atmosferden sağlanmıştır. Katkısız TiO2’ler de kıyaslama amaçlı kullanılmıştır. Fotokatalizörler XRD, SEM-EDAX, BET, DRS, XPS ve TGA teknikleri ile karakterize edilmiştir. pH’ın 3-piridinmetanol yükseltgenme aktivitesi ile ürün (3-piridinmetanal ve vitamin B3) seçiciliğine etkisi araştırılmıştır. Oldukça asidik koşullarda (pH = 2) fotokatalizöre bağlı olarak hiç veya düşük aktivite gözlenirken pH’ın (4 ile 12 aralığında) artışı ile seçicilik değerleri artmış, oldukça yüksek değerler elde edilmiştir. Pt katkılama ile fotokatalizörlerin seçicilik değerlerinde ciddi bir artış sağlanmıştır. Pt katkılama ile sadece kristallenme oranı yüksek laboratuvar sentezi katalizörün (Pt-HPRT-400) aktivitesi önemli miktarda artmıştır. Bu katalizör sadece görünür bölge ışığı altında iyi aktivite göstermiş; diğer katalizörlerden yaklaşık 4 kat daha yüksek dönüşüme sahip olmuştur. Piridin halkasının benzilik grup pozisyonunun (2-piridinmetanol ve 4-piridinmetanol) etkisi de incelenmiştir. Sonuçta çevre dostu koşullarda vitamin B3 sentezi için fotokatalizörün az kristallenmiş veya Pt katkılı olması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.

In this research, selective photocatalytic oxidation of 3-pyridinemethanol to 3-pyridinemethanal and vitamin B3 by using pristine and Pt loaded home prepared (HP) rutile and commercial TiO2 photocatalysts, under UV, UV-Vis and visible irradiations in water, was performed in friendly environmental conditions. The experiments were performed in water without using any organic solvent and by using oxygen from air as oxidant. Pristine TiO2’s were used for comparison. The photocatalysts were characterized by XRD, SEM-EDAX, BET, DRS, XPS and TGA techniques. The influence of pH on reactivity of 3-pyridinemethanol oxidation and total selectivity to 3-pyridinemethanal and vitamin B3 production was studied. Under very acidic conditions (pH=2) no or low activity (depending on photocatalyst) was observed, whereas by increasing the pH from 4 to 12 very high total selectivity was achieved. The Pt loading was beneficial for selectivity whereas the reactivity was positively affected only for crystalline HP sample (Pt-HPRT-400). This sample showed good activity under visible irradiation, exhibing an about 4 times higher conversion than the other samples. The influence of the position of the benzylic group in pyridine (2-pyridinemethanol and 4-pyridinemethanol) was also studied. The results showed that to synthesize vitamin B3 in green conditions the photocatalyst should be poorly crystalline or Pt loaded.