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、儲氫材料等。但是將其用于催化有機合成反應的報道比較少。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載納米銅顆粒,并以炔丙醇的氧化反應來檢測該催化劑的催化性能。該反應中能夠明顯地觀察到配體效應并且能以較高收率得到目標產物,成功實現(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體,在模板劑 SBA-15的存在下,通過不同的熱處理溫度,制得一系列的氮摻雜有序介孔碳材料。相對于其他前驅體如尿素,氰胺等,1,3,5-三氯-2,4,6-三嗪與聯(lián)苯胺的聚合產物對于模板SBA-15具有很好的融合性,因此聚合產物在經過熱處理和去除模板以后具有與模板劑相類似的規(guī)則的孔道結構。對所制備的碳材料進行BET,XPS,TEM表征,結果表明所制備的介孔碳材

3、料均為有序介孔結構,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,含氮量會逐漸降低。
　　我們成功實現(xiàn)了載體對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中。我們以有序氮摻雜介孔碳負載的納米銅(CuNPs-OMCN)作為催化劑,過氧叔丁醇作為氧化劑,二氯甲烷作為溶劑,40℃下實現(xiàn)了炔丙醇的氧化制備炔酮的反應。該反應相較

4、于以往所報道的炔丙酮的合成方法具有以下幾個優(yōu)點:1)催化劑廉價且易于制備;2)催化劑的活性非常高,反應條件溫和,在室溫下即可進行;3)反應具有良好的官能團容忍性和底物適應性,無論是芳環(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生成目標產物,在芳環(huán)取代的炔丙醇氧化過程中,無論芳環(huán)上連有供電子基團還是吸電子基團,都不能影響到該反應的發(fā)生。
　　另外,該催化體系相對于之前有報道的炔丙醇氧化的催化體系具有很好的催化循環(huán)性