化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (4): 467-475.DOI: 10.6023/A21120601 上一篇 下一篇
所属专题: 中国科学院青年创新促进会合辑
研究论文
陈俊敏a,b, 崔承前b,c, 刘瀚林b,c, 李国栋a,b,c,*()
投稿日期:
2021-12-30
发布日期:
2022-04-28
通讯作者:
李国栋
作者简介:
基金资助:
Junmin Chena,b, Chengqian Cuib,c, Hanlin Liub,c, Guodong Lia,b,c()
Received:
2021-12-30
Published:
2022-04-28
Contact:
Guodong Li
About author:
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喹啉选择性加氢制备1,2,3,4-四氢喹啉在药物、农药和精细化学品等的生产中表现出巨大的应用潜力, 引起了广泛关注. 该反应通常要在高温、高压等苛刻条件下进行, 温和条件下对其选择性加氢仍具有很大挑战. 本工作以氯化锆为金属盐和2,2'-联吡啶-5,5'-二羧酸为配体制备金属有机框架材料UiO-67N, 以Pt纳米粒子为活性组分, 可控制备出具有三明治结构的UiO-67N@Pt@UiO-67N复合催化剂, 同时可调控其壳层厚度为11, 28和42 nm. 利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、电感耦合等离子发射光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和氮气吸脱附测试对催化剂进行了系统表征. 研究发现, 相比于UiO-67而言, UiO-67N可以显著提高Pt纳米粒子催化喹啉选择性加氢的性能, 且UiO-67N@Pt@UiO-67N在常温下实现了高转化率(>99%)和高选择性(>99%)催化喹啉加氢制备1,2,3,4-四氢喹啉; 随着壳层厚度的增加, 其催化活性会显著降低, 但选择性保持不变. 以喹啉的衍生物作为底物, 三明治结构催化剂也可展现出优异的活性和选择性加氢性能. 相比于负载型催化剂, 三明治结构复合催化剂具有优异的循环稳定性. X射线光电子能谱和红外光谱分析表明, UiO-67N与Pt纳米粒子间的电子转移, 以及与喹啉间的强界面相互作用有助于提高催化剂的性能.
陈俊敏, 崔承前, 刘瀚林, 李国栋. 金属有机框架与Pt粒子复合材料催化喹啉选择性加氢性能研究※[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 467-475.
Junmin Chen, Chengqian Cui, Hanlin Liu, Guodong Li. Study on the Selective Hydrogenation of Quinoline Catalyzed by Composites of Metal-Organic Framework and Pt Nanoparticles※[J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(4): 467-475.
No. | Catalyst | T/℃ | t/h | Conv. of Ab/% | Sel. of Bb/% | TOFc/h–1 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(11) | 30 | 2.83 | >99.0 | >99 | 88.3 | |
2 | UiO-67N@Pt | 30 | 2.50 | >99.0 | >99 | 100.0 | |
3 | UiO-67@Pt | 30 | 2.50 | 72.0 | >99 | 72.0 | |
4 | SiO2@Pt | 30 | 2.50 | 32.0 | >99 | 32.0 | |
5 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(28) | 30 | 2.83 | 63.0 | >99 | 55.7 | |
6 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(42) | 30 | 2.83 | 53.5 | >99 | 47.3 | |
7 | Pt@UiO-67N | 30 | 2.83 | 28.6 | >99 | 25.3 |
No. | Catalyst | T/℃ | t/h | Conv. of Ab/% | Sel. of Bb/% | TOFc/h–1 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(11) | 30 | 2.83 | >99.0 | >99 | 88.3 | |
2 | UiO-67N@Pt | 30 | 2.50 | >99.0 | >99 | 100.0 | |
3 | UiO-67@Pt | 30 | 2.50 | 72.0 | >99 | 72.0 | |
4 | SiO2@Pt | 30 | 2.50 | 32.0 | >99 | 32.0 | |
5 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(28) | 30 | 2.83 | 63.0 | >99 | 55.7 | |
6 | UiO-67N@Pt@UiO-67N(42) | 30 | 2.83 | 53.5 | >99 | 47.3 | |
7 | Pt@UiO-67N | 30 | 2.83 | 28.6 | >99 | 25.3 |
No. | Substrate | Product | t/h | Conv. b/% | Sel.b/% | TOFc/h–1 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | | | 2.83 | >99 | 97.9 | 86.5 |
2 | | | 2.83 | >99 | 98.1 | 86.7 |
3 | | | 2.83 | 97 | 98 | 83.9 |
4 | | | 5 | 97 | 93 | 45.1 |
5 | | | 2.83 | >99 | >99 | 88.3 |
6 | | | 5 | 97 | 99 | 48.5 |
No. | Substrate | Product | t/h | Conv. b/% | Sel.b/% | TOFc/h–1 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | | | 2.83 | >99 | 97.9 | 86.5 |
2 | | | 2.83 | >99 | 98.1 | 86.7 |
3 | | | 2.83 | 97 | 98 | 83.9 |
4 | | | 5 | 97 | 93 | 45.1 |
5 | | | 2.83 | >99 | >99 | 88.3 |
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