中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所催化新工藝課題組長期致力于OMS-2型材料的設(shè)計(jì)制備及催化應(yīng)用。近年來,他們相繼發(fā)展了多種類型OMS-2催化材料的制備方法和微結(jié)構(gòu)調(diào)控改性手段,并且成功將其作為非均相催化劑應(yīng)用于選擇氧化合成含氮雜環(huán)化學(xué)品中(圖1)。最近,他們發(fā)展了一種具有混合結(jié)晶相的OMS-2型復(fù)合材料的制法及應(yīng)用,獲得國家發(fā)明專利授權(quán),專利號ZL201910370746.4。
圖1. OMS-2型催化材料在清潔合成含氮雜化分子中的催化應(yīng)用
該團(tuán)隊(duì)利用由磷鎢酸鈉原位生成的磷鎢酸做改性試劑,在二氧化錳晶體生長時(shí),磷鎢酸以納米簇形式高度分散于材料表面,得到均勻摻雜磷鎢酸的OMS-2復(fù)合催化材料。材料具有多種混合晶相,其表面積和氧化能力隨著摻雜量提高而明顯升高。該方法操作簡單、產(chǎn)率高、重復(fù)性好,具有規(guī)?;a(chǎn)的潛力(圖2)。得到的催化劑能夠有效活化氧氣,來進(jìn)行多種含N雜環(huán)化合物的選擇性氧化脫氫反應(yīng),高效合成了多種藥物活性中間體,如喹啉、異喹啉、茚并喹啉、喹唑啉、喹喔啉、咔啉、吖啶、吡啶和吲哚等。動力學(xué)研究表明,混合晶相的存在能夠顯著提高初始反應(yīng)速率、降低氧化反應(yīng)表觀活化能。
圖2. 催化材料的XRD、BET、H2-TPR、SEM和EDS元素分布表征
以上成果同時(shí)發(fā)表在Catal. Sci. Technol.,2020, 10, 360 (Hot Articles, 論文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cy/c9cy01968e#!divAbstract),該論文入選ESI高被引論文。
此外,該研究團(tuán)隊(duì)還拓展了OMS-2型材料在有機(jī)廢水深度氧化處理中的催化應(yīng)用,成果相繼發(fā)表在Inorg. Chem. Front., 2020, 7, 939 (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/qi/c9qi01449g#!divAbstract);ChemCatChem, 2020,12, 175 (https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.201901440)。
以上工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、蘭州化物所和精細(xì)石油化工中間體國家工程研究中心的支持。
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