發(fā)布時間：2018-02-22 09:38

  本文關(guān)鍵詞： 金屬有機骨架 加氫 多相催化 納米顆粒 化學(xué)選擇性 協(xié)同效應(yīng)　出處：《催化學(xué)報》2017年07期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：加氫是現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)中的一類主干反應(yīng),廣泛應(yīng)用于精細(xì)化學(xué)品、藥物、食品、染料、功能聚合物及香料等制造產(chǎn)業(yè)中.高效催化劑的引入使得加氫反應(yīng)能夠在相對溫和的條件下還原各類不飽和化合物.金屬催化劑在加氫反應(yīng)中活性高,所需的反應(yīng)溫度較低,適用性廣,但是容易和S,N,As和P等元素結(jié)合而"中毒"失去反應(yīng)活性.金屬氧化物催化劑和金屬硫化物催化劑具有一定的抗毒性,但活性相對較差,通常需要采用高溫高壓的反應(yīng)條件,對催化劑本身和反應(yīng)器的要求較為苛刻.傳統(tǒng)催化劑在反應(yīng)中具有一定的局限性,所以亟需開發(fā)新一代高效的加氫催化劑,在保證高活性和高選擇性催化效果的同時,降低對能源的消耗和對環(huán)境的負(fù)面影響.金屬有機骨架(MOFs)作為一種新型的多孔材料在過去二十年中受到相當(dāng)大的關(guān)注,并在催化、氣體存儲和分離、傳感器、發(fā)光材料和藥物輸送等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用中表現(xiàn)出卓越的性能.利用MOF材料良好的相容性,將MOF和其它功能材料結(jié)合形成新的復(fù)合材料可以在更大程度上擴大MOF材料的應(yīng)用領(lǐng)域.與傳統(tǒng)的催化劑相比,MOF基材料具有優(yōu)異的物理化學(xué)特性和結(jié)構(gòu)可調(diào)性,通過合理的設(shè)計能夠滿足不同的催化加氫過程:(1)MOF基催化劑具有多樣且特異性的活性位點.除了組成MOF材料的金屬離子/簇和功能有機配體之外,MOF材料可通過封裝其他活性物質(zhì)或者被活性物質(zhì)包裹等方式引入其他類型的催化位點,進(jìn)一步擴大MOF基催化劑在不同催化加氫中的適應(yīng)性.此外,不同的活性位點之間的協(xié)同作用又能特異性地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行,對提高反應(yīng)的選擇性起到重要的作用.(2)活性位點的尺寸大小和空間分布可以被有效控制.這能影響到催化劑在催化反應(yīng)過程中的活性和選擇性,并且通過MOF材料的限域效應(yīng),同時能增強活性位點的穩(wěn)定性和耐久性.(3)高比表面積能提高M(jìn)OF基催化劑的催化活性.這種結(jié)構(gòu)特性不僅可以增加MOF基催化劑的活性位點,而且能夠吸附反應(yīng)物和還原劑達(dá)到擴大其局部濃度的效果.(4)反應(yīng)分子的擴散可通過調(diào)節(jié)MOF基催化劑的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)控制.通過調(diào)整MOF材料的孔窗口和通道的尺寸,能夠改變反應(yīng)物在催化劑內(nèi)部的擴散途徑,影響底物和活性位點的接觸,能進(jìn)一步影響反應(yīng)的活性和選擇性.本文總結(jié)了近幾年來MOF基材料在不同的催化加氫反應(yīng)中的應(yīng)用,其中包括烯烴、炔烴、芳硝基化合物、肉桂醛、糠醛和苯等化合物的加氫反應(yīng).首先介紹了MOF基材料中不同類型的活性位點,除了MOF材料自身的金屬離子/簇和功能有機配體外,MOF基復(fù)合材料中的金屬納米顆粒?金屬硫化物?金屬氧化物?均相催化劑等活性位點可以通過封裝或包裹的方式引入.在不同加氫反應(yīng)中,著重介紹了MOF基催化劑中不同類型活性位點的加氫過程中的催化方式、催化劑本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及催化劑與反應(yīng)底物之間的相互作用,以及這些因素之間的協(xié)同作用對反應(yīng)活性和選擇性的影響.最后,討論了MOF基材料在加氫反應(yīng)中應(yīng)用存在的問題以及未來發(fā)展展望.
[Abstract]:Hydrogen is a kind of main reaction of modern chemical industry, widely used in fine chemicals, pharmaceutical, food, dye, functional polymer and spices and other manufacturing industries. The catalysts that hydrogenation can restore all kinds of unsaturated compounds under relatively mild conditions. The metal catalyst activity in the hydrogenation of high, the required reaction temperature is low, wide applicability, but easily and S, N, As and P elements in combination of "poisoning" lose reactivity. Metal oxide catalyst and metal sulfide catalysts with anti toxicity, but the activity is relatively poor, usually by high temperature and high pressure reaction conditions, the catalyst itself and the reactor requirements are more demanding. The traditional catalyst has certain limitations in the reaction, so it is necessary to develop a new generation of highly efficient hydrogenation catalyst, while ensuring high activity and high selectivity catalytic effect Fruit at the same time, reduce the negative impact on energy consumption and the environment. The metal organic framework (MOFs) as a new type of porous materials has received much attention in the past twenty years, and in catalysis, gas storage and separation, sensors, to demonstrate the superior performance of the materials used in many fields and drug delivery etc. light. Using the good biocompatibility of MOF material, the combination of MOF and other functional materials to form new composite materials can expand the application field of MOF material to a greater extent. Compared with the traditional catalyst, MOF based materials have excellent physical and chemical properties and structure adjustability, through reasonable design can meet the catalytic the hydrogenation process of different: (1) MOF catalyst is the active site of diversity and specificity. In addition to metal ion / MOF materials composed of clusters and functional organic ligands, MOF can encapsulate other materials The catalytic sites of active substances or active substances into other types of packages, to further expand the adaptability of MOF based catalysts in different catalytic hydrogenation in. In addition, the synergy between the different active sites and can promote the reaction specificity, an important role to improve the reaction selectivity (2). The active site size and spatial distribution can be controlled effectively. It can affect the activity and selectivity of the catalyst in the catalytic reaction process, and the confinement effect of MOF material, and can enhance the active site stability and durability. (3) high surface area can enhance the catalytic activity of MOF catalysts. This structure can not only increase the active sites of MOF catalysts, and can adsorb the reactants and reducing agent to expand its local concentration effect. (4) by molecular diffusion reaction The structure adjustment of MOF based catalyst for control. Through hole window and channel adjustment of MOF material size, diffusion of reactants in the catalyst can change the way the effects of substrate and active site contact, can further influence the activity and selectivity of the reaction. This paper summarizes the application of MOF based materials in catalytic hydrogenation reaction in different in recent years, including alkenes, alkynes, aromatic nitro compounds, cinnamaldehyde hydrogenation of furfural and benzene compounds. It firstly introduces the different types of active sites of MOF based materials, in addition to the metal ion / MOF material of their clusters and organic coordination function in vitro, metal nanoparticles MOF composites the metal sulfide metal oxide??? Homogeneous catalyst active sites can be introduced through the package or packages in different ways. The hydrogenation reaction, emphatically introduces the different types of MOF based catalytic agent The catalytic hydrogenation process mode of the active site of the interaction between the catalyst structure optimization and catalyst and reaction substrate, and the synergistic effect between these factors on the reaction activity and selectivity. Finally, discusses the application of MOF based materials in the presence of hydrogenation reaction problems and future development prospects.

【作者單位】： 華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院廣東省燃料電池技術(shù)重點實驗室;
【基金】：supported by the National Natural Science Foundation of China(21322606,21436005,21576095) China Postdoctoral Science Foundation(2016M590771) Guangdong Natural Science Foundation(2016A030310413,2013B090500027,2014A030310445,2016A050502004)~~
【分類號】：O643.36

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本文編號：1524091