包钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球的合成及其在多步催化反应和尺寸选择催化氢化中的应用

doi:10.6023/A12110977

化学学报 ›› 2013, Vol. 71 ›› Issue (03): 334-338.DOI: 10.6023/A12110977 上一篇下一篇

研究通讯

包钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球的合成及其在多步催化反应和尺寸选择催化氢化中的应用

刘召辉, 方晓亮, 陈诚, 郑南峰

厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室厦门 361005

投稿日期:2012-11-28 发布日期:2013-01-11
通讯作者: 郑南峰 E-mail:nfzheng@xmu.edu.cn
基金资助:
项目受到科技部国家纳米重大科学研究计划(No.2011CB932403)、国家自然科学基金(Nos.21131005,21021061,20925103,20923004)和霍英东教育基金会青年教师基金(No.121011)资助.

Pd Nanoparticles Encapsulated in Hollow Mesoporous Aluminosilica Nanospheres as an Efficient Catalyst for Multistep Reactions and Size-Selective Hydrogenation

Liu Zhaohui, Fang Xiaoliang, Chen Cheng, Zheng Nanfeng

State Key Laboratory for Physical Chemistry of Solid Surfaces and Department of Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China

Received:2012-11-28 Published:2013-01-11
Supported by:
Project supported by the Ministry of Science and Technology of China (No. 2011CB932403), the National Natural Science Foundation of China (Nos. 21131005, 21021061, 20925103, 20923004), and the Fok Ying Tung Education Foundation (No. 121011).

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1. 包钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球的合成及其在多步催化反应和尺寸选择催化氢化中的应用.PDF(363KB)

摘要/Abstract

最近, 具有中空核壳结构的纳米材料在催化领域中有着深入的研究和广泛的应用. 在本文中, 我们使用一种简单易行的方法合成了一种包裹钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球(简写为Pd@HMAN). 首先, 通过一种先原位合成钯纳米粒子再对其进行二氧化硅包裹的方法, 在Brij56-环己烷-水的反相胶束中合成了具有核壳结构的包裹钯纳米颗粒的二氧化硅纳米球(简写为Pd@SiO₂). 然后, 使用CTAB, Na₂CO₃和NaAlO₂试剂, 通过简单的碱性条件下刻蚀Pd@SiO₂的过程, 我们成功得到了具有多孔性能的中空核壳型Pd@HMAN纳米催化剂. 由于硅铝酸盐外壳具有酸催化作用, 并且内核钯纳米颗粒又是一种高活性的催化媒介, 因此, 这种复合的多功能纳米催化剂能够很好的应用于多步催化反应中. 此外, 通过一个简单的热处理的方法, 能够缩小硅铝酸盐外壳上的孔道, 我们发现这种孔道调节后的Pd@HMAN纳米催化剂在尺寸选择性氢化反应中有很好的应用前景.

关键词: 反相胶束, 核壳结构, 中空核壳结构, 钯, 多功能纳米催化剂, 尺寸选择性催化, 催化氢化

In this work, yolk-shell structured Pd@hollow mesoporous aluminosilica nanospheres (designated as Pd@HMAN) have been successfully fabricated by a straightforward synthetic route. Core-shell Pd@SiO₂ nanospheres were firstly obtained by silica coating of in-situ synthesized Pd nanoparticles in a Brij56-cyclohexane-water reverse micelle system. Simply by alkaline etching of as-prepared Pd@SiO₂ core-shell nanospheres in the presence of CTAB, Na₂CO₃ and NaAlO₂, Pd@HMAN particles with high porosity were obtained. As the mesoporous aluminosilica shells can serve as acid catalysts, and the Pd yolks can be applied to catalytic hydrogenation, the as-prepared Pd@HMAN can be used as a stable multifunctional catalyst for multistep reactions. Moreover, due to their adjustable pore parameters, Pd@HMAN after simple thermal treatment can be further applied in the size-selective hydrogenation.

Key words: reverse micelle, core-shell structure, yolk-shell structure, palladium, multifunctional nanocatalyst, size-selective catalysis, hydrogenation

引用此文

刘召辉, 方晓亮, 陈诚, 郑南峰. 包钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球的合成及其在多步催化反应和尺寸选择催化氢化中的应用[J]. 化学学报, 2013, 71(03): 334-338.

Liu Zhaohui, Fang Xiaoliang, Chen Cheng, Zheng Nanfeng. Pd Nanoparticles Encapsulated in Hollow Mesoporous Aluminosilica Nanospheres as an Efficient Catalyst for Multistep Reactions and Size-Selective Hydrogenation[J]. Acta Chimica Sinica, 2013, 71(03): 334-338.

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参考文献

[1] (a) Joo, S. H.; Park, J. Y.; Tsung, C. K.; Yamada, Y.; Yang, P. D.; Somorjai, G. A. Nat. Mater. 2009, 8, 126;

     (b) Ikeda, S.; Ishino, S.; Harada, T.; Okamoto, N.; Sakata, T.; Mori, H.; Kuwabata, S.; Torimoto, T.; Matsumura, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7063;

     (c) Liu, S.; Han, M. Y. Chem. Asian J. 2010, 5, 36;

     (d) Taguchi, A.; Schüth, F. Microporous Mesoporous Mater. 2005, 77, 1;

     (e) Chen, C.; Fang, X. L.; Wu, B. H.; Huang, L. J.; Zheng, N. F. ChemCatChem 2012, 4, 1578.

[2] (a) Chen, D.; Li, L. L.; Tang, F. Q.; Qi, S. Adv. Mater. 2009, 21, 3804;

     (b) Chen, Y.; Chen, H. R.; Guo, L. M.; He, Q. J.; Chen, F.; Zhou, J.; Feng, J. W.; Shi, J. L. ACS nano 2010, 4, 529;

     (c) Tang, S. H.; Huang, X. Q.; Chen, X. L.; Zheng, N. F. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2442.

[3] (a) Lou, X. W.; Archer, L. A.; Yang, Z. C. Adv. Mater. 2008, 20, 3987;

     (b) Zhang, W. M.; Hu, J. S.; Guo, Y. G.; Zheng, S. F.; Zhong, L. S.; Song, W. G.; Wan, L. J. Adv. Mater. 2008, 20, 1160.

[4] (a) Arnal, P. M.; Comotti, M.; Schüth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 8224;

     (b) Huang, X. Q.; Guo, C. Y.; Zuo, J. Q.; Zheng, N. F.; Stucky, G. D. Small 2009, 5, 361;

     (c) Du, J.; Qi, J.; Wang, D.; Tang, Z. Y. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6914.

[5] Caruso, F.; Caruso, R. A.; Mohwald, H. Science 1998, 282, 1111.

[6] (a) Li, W. J.; Sha, X. X.; Dong, W. J.; Wang, Z. C. Chem. Commun. 2002, 2434;

     (b) Yu, M. H.; Wang, H. N.; Zhou, X. F.; Yuan, P.; Yu, C. Z. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14576; (c) Wu, X. J.; Xu, D. S. Adv. Mater. 2010, 22, 1516.

[7] (a) Fang, X. L.; Chen, C.; Liu, Z. H.; Liu, P. X.; Zheng, N. F. Nanoscale 2011, 3, 1632;

     (b) Xia, Y. S.; Tang, Z. Y. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2585.

[8] (a) Shylesh, S.; Wagener, A.; Seifert, A.; Ernst, S.; Thiel, W. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 184;

     (b) Fang, X. L.; Liu, Z. H.; Hsieh, M.-F.; Chen, M.; Liu, P. X.; Chen, C.; Zheng, N. F. ACS nano 2012, 6, 4434;

     (c) Huang, Y. L.; Xu, S.; Lin, V. S.-Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 661;

     (d) Zeidan, R. K.; Hwang, S. J.; Davis, M. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6332;

     (e) Fang, X. L.; Zhao, X. J.; Fang, W. J.; Chen, C.; Zheng, N. F. Nanoscale 2013, DOI: 10.1039/C3NR34006F.

[9] (a) Anisur, R. M.; Shin, J.; Choi, H. H.; Yeo, K. M.; Kang, E. J.; Lee, I. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 10615;

     (b) Ikeda, S.; Ikoma, Y.; Kobayashi, H.; Harada, T.; Torimoto, T.; Ohtani, B.; Matsumura, M. Chem. Commun. 2007, 3753;

     (c) Kuo, C. H.; Tang, Y.; Chou, L. Y.; Sneed, B. T.; Brodsky, C. N.; Zhao, Z. P.; Tsung, C. K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14345.

[10] Qi, J.; Chen, J.; Li, G. D.; Li, S. X.; Gao, Y.; Tang, Z. Y. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8937.

     (a) Pan, W. T.; Miao, H. Q.; Xu, Y. J.; Navarro, E. C.; Tonra, J. R.; Corcoran, E.; Lahiji, A.; Kussie, P.; Kiselyov, A. S.; Wong, W. C.; Liu, H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 409;

     (b) Bellina, F.; Calandri, C.; Cauteruccio, S.; Rossi, R. Tetrahedron 2007, 63, 1970.

[1]	张大伟, 赵海洋, 冯笑甜, 顾玉诚, 张新刚. 钯催化下杂芳基溴代物与偕二氟烯丙基硼试剂的交叉偶联反应[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 105-109.
[2]	韩叶强, 史炳锋. 钯(II)催化不对称C(sp³)—H键官能团化研究进展^★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1522-1540.
[3]	孟庆端, 韩佳宏, 潘一骁, 郝伟, 范青华. C₁-对称手性氮杂环卡宾(NHC)配体的不对称合成及其催化性能研究^★[J]. 化学学报, 2023, 81(10): 1271-1279.
[4]	葛懿修, 邱早早, 谢作伟. 钯催化硼-碳和硼-杂原子键构建一锅法合成双官能团化邻-碳硼烷^※[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 432-437.
[5]	徐云芳, 李阳, 付梓桐, 林绍艳, 祝洁, 吴磊. 钯催化选择性构筑(Z)-[3]戟烯反应研究[J]. 化学学报, 2022, 80(10): 1369-1375.
[6]	孙冬, 孙博, 裴燕, 闫世润, 范康年, 乔明华, 张晓昕, 宗保宁. 壳层厚度对骨架Fe@HZSM-5核壳催化剂费托合成催化性能的影响[J]. 化学学报, 2021, 79(6): 771-777.
[7]	周波, 梁仁校, 曹中艳, 周平海, 贾义霞. 钯催化吡咯环内共轭双键的Heck反应[J]. 化学学报, 2021, 79(2): 176-179.
[8]	李忠原, 景昆, 李祁利, 王官武. 钯催化的2-苯氧基吡啶导向的脱羧酯基化反应研究[J]. 化学学报, 2019, 77(8): 729-734.
[9]	吴匡衡, 周亚威, 马宪印, 丁辰, 蔡文斌. Au-Pt催化剂的控制合成及其对乙醇电氧化性能[J]. 化学学报, 2018, 76(4): 292-297.
[10]	Khan Ijaz, 李红芳, 吴学, 张勇健. 钯配合物与手性方酰胺协同催化的乙烯基碳酸乙烯酯与醛的不对称脱羧环加成反应[J]. 化学学报, 2018, 76(11): 874-877.
[11]	周霄乐, 苏永亮, 汪普生, 龚流柱. 1,4-二烯和醛的烯丙基碳氢不对称烷基化反应[J]. 化学学报, 2018, 76(11): 857-861.
[12]	郭小玲, 陈霄, 苏党生, 梁长海. MOF热解法制备Ni/C核壳材料及其催化苯乙炔加氢性能研究[J]. 化学学报, 2018, 76(1): 22-29.
[13]	李保乐, 刘人荣, 梁仁校, 贾义霞. 钯/氨基酸共催化环己酮分子内α-烯基化反应[J]. 化学学报, 2017, 75(5): 448-452.
[14]	张子競, 陶忠林, 阿拉法特·阿地力, 龚流柱. 钯配合物和手性磷酸连续催化的烯丙醇和醛的不对称羰基烯丙基化反应[J]. 化学学报, 2017, 75(12): 1196-1201.
[15]	汤淏溟, 霍小红, 孟庆华, 张万斌. 钯催化的烯丙位C—H键官能团化:新催化体系的发展[J]. 化学学报, 2016, 74(3): 219-233.

包钯纳米颗粒的中空介孔硅铝酸盐纳米球的合成及其在多步催化反应和尺寸选择催化氢化中的应用

Pd Nanoparticles Encapsulated in Hollow Mesoporous Aluminosilica Nanospheres as an Efficient Catalyst for Multistep Reactions and Size-Selective Hydrogenation

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