有序氮摻雜介孔碳的制備與表征及其催化性能研究.pdf

1、有序氮摻雜介孔碳材料由于其特殊的氮組成,被廣泛用于電極材料、儲(chǔ)氫材料等。但是將其用于催化有機(jī)合成反應(yīng)的報(bào)道比較少。本文從有序氮摻雜介孔碳材料的制備出發(fā),以新穎的方法制備出含氮量可觀且具有良好的比表面性能以及規(guī)則的孔徑分布的介孔碳材料。然后以該碳材料作為載體負(fù)載納米銅顆粒,并以炔丙醇的氧化反應(yīng)來(lái)檢測(cè)該催化劑的催化性能。該反應(yīng)中能夠明顯地觀察到配體效應(yīng)并且能以較高收率得到目標(biāo)產(chǎn)物,成功實(shí)現(xiàn)了納米金屬與配體的雙重固載化。
　　在催化劑載

2、體的合成過(guò)程中,首次以1,3,5-三氯-2,4,6-三嗪與聯(lián)苯胺的聚合物作為前驅(qū)體,在模板劑 SBA-15的存在下,通過(guò)不同的熱處理溫度,制得一系列的氮摻雜有序介孔碳材料。相對(duì)于其他前驅(qū)體如尿素,氰胺等,1,3,5-三氯-2,4,6-三嗪與聯(lián)苯胺的聚合產(chǎn)物對(duì)于模板SBA-15具有很好的融合性,因此聚合產(chǎn)物在經(jīng)過(guò)熱處理和去除模板以后具有與模板劑相類似的規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)。對(duì)所制備的碳材料進(jìn)行BET,XPS,TEM表征,結(jié)果表明所制備的介孔碳材

3、料均為有序介孔結(jié)構(gòu),孔徑分布在3-5 nm,比表面在194-789 m2/g,氮含量在5.7-9.7％。N主要以N-C和N=C存在,并且隨著熱處理溫度的升高,含氮量會(huì)逐漸降低。
　　我們成功實(shí)現(xiàn)了載體對(duì)于配體以及金屬銅的雙重固載化,并將該催化體系用于催化炔丙醇氧化反應(yīng)中。我們以有序氮摻雜介孔碳負(fù)載的納米銅(CuNPs-OMCN)作為催化劑,過(guò)氧叔丁醇作為氧化劑,二氯甲烷作為溶劑,40℃下實(shí)現(xiàn)了炔丙醇的氧化制備炔酮的反應(yīng)。該反應(yīng)相較

4、于以往所報(bào)道的炔丙酮的合成方法具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1)催化劑廉價(jià)且易于制備;2)催化劑的活性非常高,反應(yīng)條件溫和,在室溫下即可進(jìn)行;3)反應(yīng)具有良好的官能團(tuán)容忍性和底物適應(yīng)性,無(wú)論是芳環(huán)取代的、稠環(huán)取代的,還是脂肪族烷烴取代的炔丙醇均能很好的反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物,在芳環(huán)取代的炔丙醇氧化過(guò)程中,無(wú)論芳環(huán)上連有供電子基團(tuán)還是吸電子基團(tuán),都不能影響到該反應(yīng)的發(fā)生。
　　另外,該催化體系相對(duì)于之前有報(bào)道的炔丙醇氧化的催化體系具有很好的催化循環(huán)性