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16.03.2019 | Original Paper

Co(II, III) Hydroxides Supported on Zeolite Acting as an Efficient and Robust Catalyst for Catalytic Water Oxidation with Ru(bpy)33+

Zeitschrift:
Topics in Catalysis
Autoren:
Svetlana A. Yashnik, Andrey S. Chikunov, Oxana P. Taran, Anton V. Salnikov, Valentin N. Parmon
Wichtige Hinweise

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

A novel highly efficient and stable for many cycles catalyst (1% Со-ZSM-5(17)) for water oxidation was developed using the method of polycondensation for stabilization of oxo/hydroxo complexes of cobalt (II, III) and nanosize Co3O4 in zeolite channels. In a weak-alkaline medium (pH 8.0, 9.2, 10.0) in the presence of a one-electron oxidant (Ru(bpy)33+), the catalyst provided the yield of oxygen as high as 56, 73 и 78% of the stoichiometric quantity, respectively. Catalysts based on ZSM-5 zeolite exhibited higher catalytic activity as compared to the catalysts based on the MOR, BEA, Y. Inspection of the electron states of cobalt in the Co-containing zeolite-based catalysts using TPR-H2 and UV–Vis DR techniques revealed that α-Co(OH)2-like polynuclear clusters and hydrocomplexes stabilized in the zeolite channels were most active to catalytic oxidation of water, while their transformation to Co3O4-like clusters/nanoparticles and Co2+ oxocomplexes, respectively, during thermal treatment led to some decrease in the catalyst efficiency. Coarsening of Co3O4-like clusters/nanoparticles caused the further decrease in the system efficiency. The minimal activity was observed with the catalysts containing predominantly isolated Co2 +Oh ions. The result obtained indicates a kind of at least polynuclear structure of the catalytically active center ConOx, where n > 2.

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