Rendimiento catalítico de catalizadores con diferente relación Zn / Co. Crédito:TIAN Hao
Un grupo de investigación dirigido por el profesor LIU Jian del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) presentó una nueva metodología para la preparación de óxido metálico / monometálico confinado en cápsulas de carbono huecas dopadas con nitrógeno. Aplicaron este sistema catalítico de metales no preciosos a la hidrogenación de nitrobenceno a anilina. El estudio fue publicado en Ciencia avanzada .
Los nitroarenos de hidrogenación catalítica en sus anilinas sustituidas son importantes para la industria química, como la producción de tintes, productos farmacéuticos, pigmentos, y agroquímicos. Sin embargo, Los catalizadores que se utilizan actualmente en la industria tienen baja reactividad y baja selectividad de hidrogenación.
Aunque se ha demostrado que los catalizadores de metales nobles son muy eficientes para las reacciones de hidrogenación catalítica, son caros y raros. Por lo tanto, es necesario desarrollar metales de transición que sean baratos, abundante y puede mejorar la actividad catalítica.
Los científicos obtuvieron Co-CoO estructurado con cáscara de yema X @ N-C mediante el recubrimiento de polímeros en la superficie de una serie de estructura de imidazol de zeolita bimetálica de Zn / Co (Zn / Co ZIF), seguido de tratamiento hidrotermal y pirólisis confinada.
Comparado con Co ZIF monometálico, la introducción de nanopartículas de Zn inactivas podría suprimir la sinterización de la especie Co y mejorar su dispersión en las estructuras de carbono. Es más, La fuerte interacción entre las nanopartículas de cobalto y la capa de carbono circundante se vio reforzada en gran medida por la presencia de Zn dentro de la estructura de Co, que proporcionó efectos sinérgicos positivos y sirvió para dispersar mejor las partículas de Co.
El área de superficie específica y el tamaño de las partículas de Co se optimizaron mediante un ajuste fino del contenido de Zn original en las partículas de ZIF, mejorando así la actividad catalítica global. El Zn estructurado con cáscara de yema 4 Co 1 Se demostró que las cápsulas huecas de carbono Ox @ son un catalizador altamente activo y selectivo (selectividad> 99 por ciento) para la hidrogenación de nitrobenceno a anilina. Es más, Zn 4 Co 1 Las partículas huecas de carbono Ox @ mostraron una estabilidad catalítica superior, y sin desactivación después de ocho ciclos de reacción.
El Co-CoO hueco X Las cápsulas @ N-C podrían proporcionar una vía para un proceso catalítico ecológico y sostenible para la producción de productos químicos finos.
