
Citation: Yanmei Zhang, Tianlin Dai, Fan Zhang, Jing Zhang, Gang Chu, Chunshan Quan. Fe3O4@UiO-66-NH2 core-shell nanohybrid as stable heterogeneous catalyst for Knoevenagel condensation[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(12): 2106-2113. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62562-7

核壳结构Fe3O4@UiO-66-NH2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能
我们曾将磁核Fe3O4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe3O4@UiO-66-NH2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.
本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe3O4@UiO-66-NH2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe3O4为核,以UiO-66-NH2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH2结晶度高,晶体结构规整.N2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.
该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe3O4@CuBTC-NH2,Fe3O4@IRMOF-3和Fe3O4@UiO-66-NH2材料,本文所制的Fe3O4@UiO-66-NH2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.
-
关键词:
- 金属有机骨架材料
- / UiO-66-NH2
- / 四氧化三铁
- / 多相催化剂
- / Knoevenagel缩合反应
- / 磁性分离
English
Fe3O4@UiO-66-NH2 core-shell nanohybrid as stable heterogeneous catalyst for Knoevenagel condensation
-
Key words:
- Metal-organic framework
- / UiO-66-NH2
- / Fe3O4
- / Heterogeneous catalyst
- / Knoevenagel condensation
- / Magnetic separation
-
-
[1] Q. L. Zhu, Q. Xu, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 5468-5512.
-
[2] O. K. Farha, J. T. Hupp, Acc. Chem. Res., 2010, 43, 1166-1175.
-
[3] G. Li, H. Kobayashi, J. M. Taylor, R. Ikeda, Y. Kubota, K. Kato, M. Takata, T. Yamamoto, S. Toh, S. Matsumura, H. Kitagawa, Nat. Mater., 2014, 13, 802-806.
-
[4] Z. Y. Gu, C. X. Yang, N. Chang, X. P. Yan, Acc. Chem. Res., 2012, 45, 734-745.
-
[5] P. Horcajada, C. Serre, G. Maurin, N. A. Ramsahye, F. Balas, M. Vallet-Regí, M. Sebban, F. Taulelle, G. Férey, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 6774-6780.
-
[6] N. Yanai, K. Kitayama, Y. Hijikata, H. Sato, R. Matsuda, Y. Kubota, M. Takata, M. Mizuno, T. Uemura, S. Kitagawa, Nat. Mater., 2011, 10, 787-793.
-
[7] J. Y. Lee, O. K. Farha, J. Roberts, K. A. Scheidt, S. B. T. Nguyen, J. T. Hupp, Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1450-1459.
-
[8] A. Dhakshinamoorthy, H. Garcia, ChemSusChem, 2014, 7, 2392-2410.
-
[9] B. Y. Li, M. Chrzanowski, Y. M. Zhang, S. Q. Ma, Coord. Chem. Rev., 2016, 307, 106-129.
-
[10] H. Q. Yang, T. Zhou, W. J. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 7455-7459.
-
[11] F. Ke, Y. P. Yuan, L. G. Qiu, Y. H. Shen, A. J. Xie, J. F. Zhu, X. Y. Tian, L. D. Zhang, J. Mater. Chem., 2011, 21, 3843-3848.
-
[12] F. Ke, L. G. Qiu, Y. P. Yuan, X. Jiang, J. F. Zhu, J. Mater. Chem., 2012, 22, 9497-9500.
-
[13] J. J. Qian, L. G. Qiu, Y. M. Wang, Y. P. Yuan, A. J. Xie, Y. H. Shen, Dal-ton Trans., 2014, 43, 3978-3983.
-
[14] F. Ke, L. G. Qiu, J. F. Zhu, Nanoscale, 2014, 6, 1596-1601.
-
[15] X. F. Li, Y. M. Zhang, M. M. Tian, J. Zhang J, G. Chu, S. D. Fan, J. F. Wang. J. Funct. Mater., 2015, 46, 06039-06045.
-
[16] Y. M. Zhang, J. Zhang, M. M. Tian, G. Chu, C. S. Quan, Chin. J. Catal., 2016, 37, 420-427.
-
[17] M. Kandiah, M. H. Nilsen, S. Usseglio, S. Jakobsen, U. Olsbye, M. Tilset, C. Larabi, E. A. Quadrelli, F. Bonino, K. P. Lillerud, Chem. Mater., 2010, 22, 6632-6640.
-
[18] J. H. Cavka, S. Jakobsen, U. Olsbye, N. Guillou, C. Lamberti, S. Bor-diga, K. P. Lillerud, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13850-13851.
-
[19] F. Vermoortele, R. Ameloot, A. Vimont, C. Serre, D. De Vos, Chem. Commun., 2011, 47, 1521-1523.
-
[20] Y. Yang, H. F. Yao, F. G. Xi, E. Q. Gao, J. Mol. Catal. A, 2014, 390, 198-205.
-
[21] T. Z. Yang, C. M. Shen, Z. Li, H. R. Zhang, C. W. Xiao, S. T. Chen, Z. C. Xu, D. X. Shi, J. Q. Li, H. J. Gao, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 23233-23236.
-
[22] T. L. Dai, Y. M. Zhang, G. Chu, J. Zhang, Chin. J. Inorg. Chem., 2016, 32, 609-616.
-
[23] L. G. Qiu, T. Xu, Z. Q. Li, W. Wang, Y. Wu, X. Jiang, X. Y. Tian, L. D. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 9487-9491
-
-

计量
- PDF下载量: 8
- 文章访问数: 1348
- HTML全文浏览量: 484