SBA-15锚定的钌杂多酸催化剂
在绿色化工中，直链烷烃来源丰富，反应活性较低，引起了人们广泛的关注。研究者研制开发了多种氧化不活泼C-H键的方法，这些过程需要使用计量氧化剂、添加剂、溶剂或极端条件(温度或压力)，其中以过氧化氢、烷基氢过氧化物或亚碘酰苯作氧化剂极为常见，它们极易发生部分氧化，使用超强酸和溶剂为添加剂对催化剂活性的提高有着重要的作用。在这些过程中，会产生大量的废物，如有毒的固体和废液，对这些废物的处理也存在着转化率低、成本效率低、操作成本高等缺点，而且会导致严重的环境问题。
鉴于以上情况，开发新的多相催化剂成为一项有意义的研究课题。理想的绿色催化剂是在温和的条件下，直接使用空气作氧化剂，无须加入任何添加剂和溶剂，并且能回收重复使用。目前，只有少量的文献报道使用空气氧化液相烷烃氧化，这个目标的实现仍具有很高的挑战性。
金属杂多酸盐(polyoxometalates，POMs)是一类由金属、氧等组成的化合物，其结构和组成具有多样性。虽然二百多年前就发现了POMs，但在现代合成化学中设计出新结构的POMs和POMs的衍生物仍然具有挑战性。近年来，过渡金属取代的POMs具有高度的可调性，优良的性能，在催化、材料科学和医学等方面具有潜在的应用价值，已经引起了人们广泛的关注。同时，在特定的氧化还原反应中，利用这类离散的POMs 分子，为设计催化活性中心和在原子或分子水平上研究其酸性性质提供了一种可行性。对于以氧气为氧化剂进行环境友好的氧化反应，这类POMs是一种有效的催化剂。最近，Kortz等提出了铁杂多酸是一种很好的均相催化剂，能在传统条件和微波条件下，以空气为氧化剂氧化饱和或不饱和的烃类物质，而对于大规模的过程，多相条件往往有利于产品的分离和催化剂的循环利用。另外，他们的前期工作也证实了将铁和铜催化剂固定在SiO2上，能有效地提高催化剂的活性。同时，有序介孔SBA-15有较高的内表面积(>800m2/g)和较大的孔径(6~8nm)，具有许多分散的催化活性部位，底物和产物分子能很好地扩散，而且与其他大部分的载体相比较，介孔SBA-15具有更厚的孔壁(3~6nm)，使它在热力学上具有更高的稳定性。
华东理工大学化工学院陈立芳等人利用(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(apts)将钌金属杂多酸[X2W20O70(RuY)2]10-(其中,X为锑或铋,Y为苯或对异丙基苯甲烷)固定在介孔的SBA-15上可得到一系列性能优良的SBA-15锚定的钌杂多酸催化剂。采用XRD、N2吸附-脱附实验和FT-IR红外光谱对此类催化剂进行表征,并检测其对正十六烷氧化的催化性能。结果表明,以空气为氧化剂,在无任何溶剂的条件下,该锚定的钌杂多酸催化剂遵循传统的自由基自氧化机理,将正十六烷烃氧化成各种醇类和酮类,显示出优良的催化性能。因此,这类多相催化剂对环境友好的烷烃氧化反应具有较高的应用价值。