钴咪唑骨架衍生钴—氮掺杂多孔碳的合成及其在串联催化中的应用
[Abstract]:Metal-organic skeleton (MOFs) materials are a new kind of inorganic-organic porous crystalline materials, which are composed of metal atoms / clusters and organic ligands through coordination bonds. The variability of metal ions, ligands and whole structures greatly improves the modulability. In combination with its high specific surface area, MOFs has shown potential applications in many fields, such as gas adsorption and separation, proton conduction, and so on. Drug transport, heterogeneous catalysis, etc. At the same time, the periodic structure of MOFs makes the highly ordered arrangement of different atoms in its structure, so it can be used as a good template for the preparation of uniformly doped porous carbon materials by pyrolysis at high temperature. In inert atmosphere, although the original structure of MOFs is destroyed during pyrolysis, its specific surface area and pores can be partially inherited, thus the porous carbon matrix composites with high specific surface area can be obtained, which further expands the application range of MOFs. Aromatic and aliphatic amines are widely used in industry. In general, its synthesis can be prepared by the corresponding nitro compound hydrogenation. In order to prevent the effect of hydrogenation on other reducible functional groups, the selectivity of the reaction is very important. However, selective hydrogenation is still mainly dependent on high-priced noble metal catalysts, and the use of cheap transition metal catalysts to replace precious metals is a very urgent need. At the same time, in order to improve the reaction efficiency, it is a good idea to replace the traditional low-solubility hydrogen with in-situ hydrogen. These in-situ hydrogen can better contact with the reaction substrate and thus improve the reaction efficiency. The ammonia borane with high hydrogen content as high as 19.6 wt% and good solubility is an excellent choice, that is, the dehydrogenation of ammonia borane and the hydrogenation of nitro compounds constitute a series reaction. Co-CoO@N doped porous carbon composite catalyst with regular morphology was prepared by pyrolysis using a classical MOF, zeolite type cobalt imidazole framework material ZIF-67 as template and precursor. The results show that the crystalline Co nanoparticles partially oxidized to CoO distribute uniformly in the N-doped porous carbon. The results show that the prepared MOF derivative catalyst can efficiently catalyze the series reaction of ammonia borane dehydrogenation and nitro compound hydrogenation at room temperature, and the catalyst can be reused for many times. Compared with 1 bar hydrogen, the efficiency of the series reaction is several orders of magnitude higher. In addition, the catalyst can selectively convert aromatic and aliphatic nitro compounds containing different substituted groups into corresponding amine compounds. The reaction can be completed in a few hours, and the conversion and yield can reach up to 100%. At the same time, for the substrates containing other reducing groups (including nitriles, aldehydes and ketones), the catalysts can ensure that the reducible functional groups are not affected.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36
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,本文编号:2437863
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