Benzylacetat kann selektiv in der Gasphase aus Toluol, Essigsäure und Sauerstoff an einem Pd-Sb/TiO2 Katalysator hergestellt werden (S > 90 %, X = 60 %). Die mechanistischen Hintergründe der Reaktion sind bislang nicht bekannt. Diese Erkenntnislücke soll mit dieser Arbeit geschlossen werden. Dazu wurden neben stationären katalytischen Tests, transienten kinetischen Experimenten sowie deren mathematischer Modellierung auch Methoden zur Charakterisierung der Katalysator-Oberfläche wie XPS, in situ IR und in situ TPO eingesetzt.
Die ähnlichen Aktivierungsenergien der Bildung von Benzylacetat (24,9 kJ/mol) und von Benzaldehyd (27,5 kJ/mol) zeigen, dass die beiden Produkte über das gleiche Intermediat gebildet werden. Bei diesem Intermediat handelt es sich um das Benzyl-Kation, das mit Oberflächen-Acetat in einer Kopplungsreaktion Benzylacetat bildet. Die von Toluol und Essigsäure während der Aktivierung abgespaltenen H-Atome bilden mit Gittersauerstoff das Nebenprodukt Wasser. Für die Koksbildung, die zur Desaktivierung des Katalysators führt, ist hauptsächlich die Methylgruppe der Essigsäure verantwortlich.
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Benzyl acetate can be selectively manufactured from toluene, acetic acid and oxygen over a Pd-Sb/TiO2 catalyst (S = 90%, X = 60%). The individual reaction pathways are still unknown. To close this gap, steady-state catalytic tests, transient kinetic experiments along with their mathematical modeling as well as characterisation techniques like XPS, in situ IR, and in situ TPO were applied.
The similar activation energies of the formation of benzyl acetate (24.9 kJ/mol) and benzaldehyde (27.5 kJ/mol) reveal that both the products are formed from the same intermediate. Further investigations showed that this intermediate is the benzyl cation which undergoes a coupling reaction with surface acetate forming the main product benzyl acetate. The H atoms split from toluene and acetic acid during their activation are removed from the surface by formation of water with lattice oxygen. The methyl group of acetic acid is mainly responsible for the formation of coke, which leads to the deactivation of the catalyst.