来自苏州大学苏州市绿色化工重点实验室的吴张雄课题组及来自复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室的合作者们展示了他们通过无溶剂一步合成法制备的一种能够在水中良好分散的高效多相催化剂。

具有高水分散性的高性能多相催化剂

染料、药品、食品添加剂和精细化工品的生产很大程度地依赖于多相催化剂。然而,这些反应通常需要在高温和高压条件下进行,且相关催化剂往往由价格昂贵的贵金属,如金和铂组成。在一篇发表在《Small》杂志上的文章中,来自苏州大学苏州市绿色化工重点实验室的吴张雄课题组及来自复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室的合作者们展示了他们通过无溶剂一步合成法制备的一种能够在水中良好分散的高效多相催化剂。在研磨和低于300摄氏度的加热过程中,组氨酸分子和钴(II)离子配位形成一种配合物。该固体混合物可通过毛细作用力被输送至二氧化硅载体(SBA-15)的介孔里。组氨酸分子同二氧化硅表面上的羟基之间的强胶连作用确保了催化剂在SBA-15介孔孔道中均匀分散,且二者之间的附着力容许催化剂堆积成膜并在介孔内表面附着。在热解过程(加热至600到1000 oC之间)中,组氨酸/钴配合物被转变为嵌有极小钴金属团簇的氮掺杂碳层(NCLs)复合物。当被用于硼氢化钠脱氢-硝基苯氢化串联催化反应测试时(25 oC),该新型催化剂仅在三分钟便可完全、高选择性地将硝基苯转化为苯胺。转化频率高达6.06 mol硝基苯/1 mol催化剂。商业化铂碳催化剂在2分钟内可将83%的硝基苯转化为苯胺,但之后反应速率变得缓慢。利用蔗糖而非组氨酸作为碳源制备的对照组样品(Co-CL@SBA-15-700)在60分钟内只能转化出90%的苯胺。该催化剂在串联反应中表现出的活性,在八次循环测试后仍可以维持,反应时间的些许延长可归因于催化剂在回收过程中的损耗。这些使用过的催化剂可以非常简便地利用一块磁铁在每次测试间隙被回收复原。欲了解更多关于此颇具前景的催化剂,请访问《Small》首页。