基于金属卟啉有机多孔聚合物的Co-Ni@PNC催化剂及其催化苯的胺化反应研究

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多孔有机聚合物(POP)具有丰富的比表面积和空隙、较小的质量密度、优异的热稳定性和化学稳定性,以及对二氧化碳和氮气极佳的选择性,这些性能都优于大部分的无机及无机-有机杂化材料。本论文以钴/镍四硝基苯基卟啉(Co/Ni-TNPP)为原料,首先聚合成了共轭的多孔有机聚合物Co/Ni-azo-POP,再以该材料作为前体,在高纯氩气氛围中,在不同温度下可控热处理2 h,得到一种新型的催化材料Co-Ni@PNC-x(x为温度)。该催化剂在温和条件下对以苯为原料一步法胺化为苯胺的反应,具有显著的催化活性。研究结果表明,Co/Ni-azo-POP可控热处理得到的催化剂材料中,500℃热解产物Co-Ni@PNC-500的催化性能最佳。对该催化剂进行系列表征可得:该催化剂为片层状多孔材料,具有大小均匀且形状较为规则的丰富的孔道。催化剂中由双金属氧化物Co Ni O2和Co3O4相互聚集、复合形成的金属原子簇是该催化剂的主要活性位点。热解后,聚合卟啉框架依然存在,该框架与金属原子簇具有显著的协同催化的性能。催化剂Co-Ni(3:2)@PNC-500在PXRD图谱中表现出明显的衍射峰,有着规整的晶形结构和良好的结晶度。该催化剂的BET比表面积为107.8736 m2/g,孔道为介孔,其平均孔径为5.96 nm。在苯的催化胺化反应中,在70℃的温度下反应3 h,催化剂Co-Ni(3:2)@PNC-500表现了出最佳的催化性能,苯胺的产率最高可达80.12%,并且催化剂在重复使用五次后依然具有较高的催化活性,苯胺的产率只出现轻微的下降。表明该催化剂是一种潜在的苯胺化反应的优秀催化剂,具有较好的工业应用前景。
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