有机定制合成网

上海凯康镁科技有限公司 电话:021-51009326
专注化合物定制合成服务

ChemNanoMat:纤维素纳米晶体负载的Pd-Co双金属催化剂催化3-硝基苯乙烯选择加氢

不饱和碳-碳双键(C=C)的选择加氢技术在烯烃纯化、药物合成和精细化学品生产等化工领域扮演着重要角色。发展绿色低碳高效的催化剂体系是该领域的未来发展趋势。在诸多催化剂中,钯(Pd)因其独特的电子结构以及优异的吸附和活化氢气能力受到研究者们的广泛关注。然而,如何提升C=C键的加氢选择性、低温活性和金属颗粒聚集导致的活性下降等问题依然是个巨大的挑战。

on>

图1. 纤维素纳米晶体负载的Pd-Co双金属催化剂催化3-硝基苯乙烯选择加氢示意图

近日,中国科学院大连化学物理研究所路芳研究员团队,采用原位还原法掺杂第二金属组分钴(Co)和选择高分散、高比表面积的天然有机材料纤维素纳米晶体(CNC)来对Pd金属催化剂进行改性调控,成功制备出负载型双金属催化剂Pd-Co/CNC-x(x为制备时添加的Co/Pd摩尔比)。电镜表征结果显示,Pd-Co双金属纳米颗粒(~8.6 nm)可均匀分布在CNC载体表面。X射线衍射分析和X射线光电子能谱结果表明Co作为助剂掺杂改变了Pd的电子结构,二者之间可能存在电子相互作用。


在以3-硝基苯乙烯(NS)的氢气还原为探针反应下,与单金属催化剂Pd/CNC相比,引入金属Co后,Pd基催化剂催化NS选择加氢生成3-乙基硝基苯(ENB)的活性得到显著提高。当优化反应条件为3 bar氢气下、50 ℃的甲醇溶剂中反应17分钟后,制备得到的最佳催化剂Pd-Co/CNC-2.5的底物转化率可达100%,产物ENB的选择性为94.1%,对应的TOF值为2581 h-1,明显高于大部分文献中报道的相应催化剂。构效关系研究表明,Pd和Co之间存在协同效应,Co的引入降低了Pd基催化剂催化NS加氢反应势垒。此外,催化剂的载体表面均匀分布的金属纳米颗粒以及C=C键的加氢选择性都与其载体表面丰富的羟基基团相关。

图2. (a, b)催化剂Pd-Co/CNC-2.5的SEM图像和TEM图像;Pd-Co/CNC-2.5的元素扫描图,(c)Pd和(d)Co;(e)Pd-Co/CNC-2.5中元素Pd和Co的线扫描;(f)Pd-Co/CNC-2.5的HRTEM图像和金属粒径分布图;(g)不同第二金属类型,(h)Co/Pd摩尔比例和(i)反应时间对催化NS加氢反应的影响

该工作采用原位还原法制备并筛选了一系列天然有机材料CNC负载的Pd基双金属催化剂用于高效催化选择加氢模型分子NS的C=C键,为设计发展绿色经济低碳的催化剂体系用于不饱和化合物的催化加氢提供了可借鉴的思路。

文信息

Cellulose Nanocrystal-supported Pd-Co Bimetallic Catalyst for Selective Hydrogenation of 3-Nitrostyrene

Xiaobing Li, Xuhai Zhu, Zhiwen Ren, Xiaoqin Si, Rui Lu, and Fang Lu*

文章第一作者为中国科学院大连化学物理研究所硕士研究生李小兵和朱旭海博士。


该研究得到了国家科技部重点研发项目,国家自然科学基金委面上项目及青年科学基金项目的支持。


ChemNanoMat

DOI: 10.1002/cnma.202200059


有机定制合成网 » ChemNanoMat:纤维素纳米晶体负载的Pd-Co双金属催化剂催化3-硝基苯乙烯选择加氢

咨询化合物定制合成与纳米材料 提供技术支持和售后服务

咨询定制合成 购买化合物产品
在线营销
live chat
cache
Processed in 0.010886 Second.