多酸固载催化剂制备的新思路:共价键固载多酸

图片1多金属氧酸盐(多酸)优异的电子传递和氧化还原性能使其在催化领域尤其是氧化催化和酸催化等方面表现出清洁、高效、绿色环保的催化性能。然而,在实际应用过程中,多酸分子在溶剂中溶解度好,易于流失和难以分离回收等问题,极大的限制了其工业化应用。发展负载型多金属氧酸盐催化剂是实现多酸分子工业化应用的一种有效途径。传统采用的静电法负载和焙烧法负载。静电法负载稳定性差,多酸分子仍存在流失问题,而焙烧法的负载过程中,需要高温煅烧,容易造成多酸分子结构被破坏,在实际催化过程中反应选择性差。这些方法存在的局限性仍无法满足工业的催化需求。发展一类结构单一、负载稳定、催化性能高效的多酸负载型催化剂是其实现工业化应用的关键技术难题。北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室宋宇飞教授团队借助于空位多酸分子 [α-P2W15O56]12- (P2W15) 与γ-氧化铝(Al2O3)结构上高度的晶格匹配,通过控制pH法,使得空位多酸分子与氧化铝载体表面的羟基形成了W-O-Al键,牢牢的被固载到氧化铝载体表明,实现了多酸分子在载体表面的单分子分散和稳定固载,避免了传统焙烧法造成的多酸分子结构的破坏。以硫醚选择性氧化制备亚砜的反应为探针反应,催化结果显示,该类催化剂在35分钟内,硫醚转化率达94%,亚砜的选择性达99%,优于同等条件下,以P2W15为催化剂的均相催化反应的催化效果。P2W15@Al2O3催化剂作为多相催化剂,具有制备方法简单、组成单一、容易回收、活性高等特点。相关工作以封面文章的形式发表在Chemistry – A European Journal (DOI: 10.1002/chem.201601864)上。共价键负载方式为发展多酸多相催化剂实现多酸工业化应用提供了一种有效的负载思路,具有非常广阔的应用前景,值得关注。