Cu/Phen/OIH催化剂的合成及其羟基化催化性能研究

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有机无机杂化材料(Organic inorganic hybrid,OIH)在性质上兼有有机成分和无机成分两种特性,作为催化剂载体在很多化学反应中表现了很好的应用潜力。以OIH为载体负载均相金属催化剂兼具均相与多相催化剂的优点,将设计合成的此类催化剂之一Cu/Phen/OIH用于苯酚羟基化反应,本课题主要结果如下:  采用共聚法将烷氧基硅官能化的5-氨基-1,10-邻菲咯啉配体接枝到无机材料上,并通过配体与醋酸铜的配位作用,合成了负载催化剂Cu/Phen/OIH。使用FTIR、XRD、AAS、TG-DTA等分析手段对该催化剂进行了表征。AAS分析结果表明,该负载催化剂上铜含量为0.884 mmol/g;FTIR分析表明烷氧基硅官能化的NH2-Phen与杂化材料表面的羟基键合,配体与Cu(Ⅱ)之间存在配位关系;XRD图谱结果表明,负载后的催化剂与MCM-41的介孔结构相同;热分析结果表明,负载催化剂可以在反应条件下稳定存在。  将上述负载催化剂应用于苯酚羟基化反应,在苯酚用量为0.47 g、双氧水/苯酚摩尔比为1、水15 ml、催化剂20 mg,反应温度为50℃,反应时间为2 h的优化条件下,苯酚的转化率高达30.6%,苯二酚选择性为92.4%。在保持较高苯二酚选择性的前提下,负载催化剂与均相催化剂相比,苯酚转化率略有提高。  苯酚羟基化反应生成苯二酚是一个选择性氧化反应,H2O2在催化剂的作用下释放羟基自由基进攻苯酚的邻、对位,由于羟基使苯环进一步活化,得到的苯二酚易受到深度氧化生成酚焦油,酚焦油附着在催化剂表面上掩盖活性中心,致使催化剂失活。  Cu/Phen/OIH催化剂在苯酚羟基化反应中具有高活性高选择性的催化性能,相对于其它各类催化剂而言,该催化体系的突出特点是催化效率高,即催化剂用量少,催化反应时间短,是一种高性能的负载催化剂。
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