Et katalytisk system af uædle metaller til højeffektiv hydrogenering af nitroarener

En forskergruppe ledet af prof. LIU Jian fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) præsenterede en ny metode til fremstilling af monometallisk/metaloxid indesluttet i nitrogen-doterede hule kulstofkapsler. De anvendte dette katalytiske system af ikke-ædelmetal til hydrogeneringen af ​​nitrobenzen til anilin. Undersøgelsen blev offentliggjort i Avanceret Videnskab .

Den katalytiske hydrogenering af nitroarener til deres substituerede aniliner er vigtige for den kemiske industri, såsom produktion af farvestoffer, lægemidler, pigmenter, og landbrugskemikalier. Imidlertid, Katalysatorer, der i øjeblikket anvendes i industrien, har lav reaktivitet og dårlig hydrogeneringsselektivitet.

Selvom ædelmetalkatalysatorer har vist sig at være meget effektive til katalytiske hydrogeneringsreaktioner, de er dyre og sjældne. Derfor, det er nødvendigt at udvikle overgangsmetaller, der er billige, rigelige og kan forbedre den katalytiske aktivitet.

Forskerne opnåede æggeblomme-skal struktureret Co-CoO _x @N-C ved at belægge polymerer på overfladen af ​​en serie af Zn/Co bimetallisk zeolit ​​imidazolramme (Zn/Co ZIF), efterfulgt af hydrotermisk behandling og indesluttet pyrolyse.

Sammenlignet med monometallisk Co ZIF, indførelsen af ​​inaktive Zn-nanopartikler kunne undertrykke sintringen af ​​Co-arterne og øge deres spredning i kulstofstrukturerne. I øvrigt, den stærke interaktion mellem koboltnanopartiklerne og den omgivende kulstofskal blev stærkt forstærket af tilstedeværelsen af ​​Zn i Co-strukturen, som gav positive synergistiske virkninger og tjente til bedre at sprede Co-partiklerne.

Det specifikke overfladeareal og Co-partikelstørrelsen blev optimeret ved at finjustere det originale Zn-indhold i ZIF-partikler, således at den samlede katalytiske aktivitet forbedres. Blommen-skal struktureret Zn ₄ Co ₁ Ox@carbon hule kapsler viste sig at være en meget aktiv og selektiv katalysator (selektivitet> 99 procent) til hydrogenering af nitrobenzen til anilin. Desuden, Zn ₄ Co ₁ Ox@carbon hule partikler viste overlegen katalytisk stabilitet, og ingen deaktivering efter otte reaktionscyklusser.

Den hule Co-CoO _x @N-C kapsler kan være en vej til grøn og bæredygtig katalytisk proces til fremstilling af finkemikalier.