Katalytisk prestanda hos katalysatorer med olika Zn/Co -förhållande. Upphovsman:TIAN Hao
En forskargrupp ledd av professor LIU Jian från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) från Chinese Academy of Sciences (CAS) presenterade en ny metod för framställning av monometall/metalloxid som är begränsad i kvävedopade ihåliga kolkapslar. De applicerade detta icke-ädelmetallkatalytiska system vid hydrogenering av nitrobensen till anilin. Studien publicerades i Avancerad vetenskap .
De katalytiska hydrogeneringsnitroarenerna i deras substituerade aniliner är viktiga för den kemiska industrin, t.ex. produktion av färgämnen, läkemedel, pigment, och jordbrukskemikalier. Dock, katalysatorer som för närvarande används i industrin har låg reaktivitet och dålig hydreringsselektivitet.
Även om ädelmetallkatalysatorer har visat sig vara mycket effektiva för katalytiska hydreringsreaktioner, de är dyra och sällsynta. Därför, det är nödvändigt att utveckla övergångsmetaller som är billiga, rikligt och kan förbättra katalytisk aktivitet.
Forskarna erhöll äggula-skal strukturerad Co-CoO x @N-C genom att belägga polymerer på ytan av en serie av Zn/Co bimetalliskt zeolitimidazol-ramverk (Zn/Co ZIF), följt av hydrotermisk behandling och begränsad pyrolys.
Jämfört med monometallic Co ZIF, introduktionen av inaktiva Zn -nanopartiklar kan undertrycka sintringen av Co -arterna och förbättra deras spridning i kolstrukturerna. Dessutom, den starka interaktionen mellan kobolt -nanopartiklarna och det omgivande kolskalet förstärktes kraftigt av närvaron av Zn i Co -strukturen, vilket gav positiva synergistiska effekter och tjänade till att bättre sprida Co -partiklarna.
Den specifika ytarean och Co -partikelstorleken optimerades genom att finjustera det ursprungliga Zn -innehållet i ZIF -partiklar, vilket ökar den totala katalytiska aktiviteten. Äggula-skalet strukturerade Zn 4 Co 1 Ox@carbon ihåliga kapslar visade sig vara en mycket aktiv och selektiv katalysator (selektivitet> 99 procent) för hydrogenering av nitrobensen till anilin. Vidare, Zn 4 Co 1 Ox@kol ihåliga partiklar uppvisade överlägsen katalytisk stabilitet, och ingen avaktivering efter åtta reaktionscykler.
Den ihåliga Co-CoO x @N-C kapslar kan ge en väg för grön och hållbar katalytisk process för finkemikalier.
