有机官能化介孔硅基材料负载纳米金催化剂
近年来, 随着人们对介孔材料研究的不断深入,对有机官能化介孔材料的研究和认识也不断提高.有机官能化介孔硅基材料具有介孔硅基材料和其所搭载的有机基团的协同特性, 这种协同特性通常优于单独的介孔硅基材料或有机基团的性质. 在这些有机-无机复合材料中, 无机硅组分为材料提供了机械、结构或热稳定性, 有机组分为材料改性提供了特殊的表面性质. 在有机组分表面构建具有特殊结构和功能的小尺寸催化活性中心, 是目前催化剂制备的新方法.
醇的选择性氧化产物醛或酮是有机合成中一类重要的中间体. 传统生产方法大都在有机溶剂中进行, 以重金属氧化物为计量比氧化剂,从而生成大量的重金属盐污染物,如Cr(VI)盐和Mn(IV)盐等. 随着人们对环保要求的提高, 采用绿色溶剂和催化方法来改变现有工艺路线的研究越来越受到关注. Pd和Au具有较好的催化活性, 但这些金属粒子在液相环境中容易因聚集而失活.最近的研究表明, 纳米Au催化剂具有比Pt和Pd更好的抗失活能力, 在催化醇的选择氧化反应中表现出较好的催化活性, 但是反应产物选择性不高, 且反应需要较高的温度和压力, 不利于操作.因此, 开发一种能在温和的反应条件下于水溶液中实现醇类选择性氧化反应的催化剂具有重要的科学意义和应用价值.
湖南师范大学精细催化合成研究所银董红等人一步合成了桥键嵌入二硫醚官能化介孔硅基材料(PMO-SBA-15), 利用介孔硅基材料孔道内表面的二硫醚基团捕获纳米金 (Au) 粒子的作用, 获得了负载型纳米Au催化剂(Au-PMO-SBA-15). 小角X射线衍射和低温N2吸附-脱附的结果表明,PMO-SBA-15和Au-PMO-SBA-15均保持典型的介孔结构; 高分辨透射电镜观察到纳米Au粒子在载体孔道内分散均匀, 平均粒径为(2.2 ± 0.2) nm. 以70%的叔丁基过氧化氢水溶液为氧化剂, 考察了纳米Au催化剂Au-PMO-SBA-15在苯甲醇氧化反应中的催化性能. 结果表明, 当反应温度为353K、反应时间为5 h 时, 苯甲醇的转化率为29.1%, 苯甲醛的选择性为100%, 且催化剂重复使用7次其催化活性和苯甲醛选择性基本不变.