磁性多孔碳基纳米棒的制备及催化硝基苯酚加氢反应性能
2021-03-08王舒璇董伟航杜春保欧阳韶晖
杨 涛,王舒璇,董伟航,杜春保,欧阳韶晖
(西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西 杨凌 712100)
1 前 言
硝基苯酚(NO2C6H4OH,NP)是农药的中间体,是一种常见于工业和农业废水中高毒性且难降解的有机污染物[1],其毒性对环境危害巨大。硝基苯酚有邻(2-NP)、间(3-NP)、对(4-NP)三种同分异构体,其中2-NP和4-NP很早就被美国环境保护总署列入“优先控制污染物名单”[2]。NP通过加氢反应可以被还原成氨基苯酚(NH2C6H4OH,AP),AP毒性小、易降解,是一种非常有价值的医药中间体,国内的需求量很大,市场坚挺。但是NP具有极强的生化稳定性,很难被自然降解或降解速率缓慢,导致其长期富集在环境中,危害人类健康。因此,迫切需要开发出一种高效的催化剂来加速NP还原反应。
金属有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks,MOFs)由于具有较大的比表面积、可设计的结构、可调节的孔径[3-4]、可控的性质、可接受的热稳定性及对反应物良好的聚集和传质作用,在设计和探索各种新型微孔或中孔催化剂方面表现出巨大的潜力。与对应的母体MOFs相比,这些催化剂有更强的活性,表现出一些新的性质。截止目前,已报道过多种金属/金属氧化物纳米颗粒(NPs)封装到MOFs中用于催化反应(例如选择性加氢[5-6],C-C偶联[7-8],CO2转化[9-10]),包括TiO2[11],Ag[12],Au[13],Pd[14],Pt[15],Co3O4[16]等。但是,关于具有碳基结构和磁性的MOFs衍生催化剂的报道却很少。这主要是由于以下两个因素:①由于有机配体的稳定性差,热解获得碳基结构将导致MOFs的三维结构在高温下坍塌;②其他磁性材料的掺入必然会干扰原有的催化活性位点,降低催化效率。……
