Cu2-MnOx高效催化1, 2, 3, 4-四氢喹啉氧化脱氢芳构化

陈福山 赵松林 杨涛 江涛涛 倪珺 张群峰 李小年

引用本文: 陈福山, 赵松林, 杨涛, 江涛涛, 倪珺, 张群峰, 李小年. Cu2-MnOx高效催化1, 2, 3, 4-四氢喹啉氧化脱氢芳构化[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7): 775-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811046 shu
Citation:  CHEN Fushan, ZHAO Songlin, YANG Tao, JIANG Taotao, NI Jun, ZHANG Qunfeng, LI Xiaonian. Highly Efficient Oxidative Dehydrogenation Aromatization of 1, 2, 3, 4-Tetrahydroquinoline by Cu2-MnOx Catalyst[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(7): 775-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811046 shu

Cu2-MnOx高效催化1, 2, 3, 4-四氢喹啉氧化脱氢芳构化

    通讯作者: 张群峰, zhangqf@zjut.edu.cn; 李小年, xnli@zjut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21776258, 21476207, 21566013, 21875220, 91534113, 21406199)和浙江省科学技术厅项目(2015C31042)资助

摘要: 采用新型无模板草酸盐路线制备了系列不同Cu含量的MnOx催化剂(MnOx、Cu1-MnOx、Cu2-MnOx、Cu3-MnOx、Cu4-MnOx、Cu2-450及Cu2-550),并应用于1, 2, 3, 4-四氢喹啉(THQL)氧化脱氢芳构化。通过热重和热流分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)、原子吸收光谱(AAS)手段对催化剂进行表征。结果显示在这七种锰氧化物中,Cu2-MnOx具有高比表面积、增大的介孔平均孔径、较低的还原温度、最高的Mn3+含量和吸附氧含量,最高的Mn3+/Mn4+。Cu2-MnOx在温和的反应条件下,以廉价的空气为氧化剂、无碱添加剂的情况下对THQL芳构化转化率和喹啉(QL)选择性分别达99.1%、97.2%。催化剂套用五次后转化率还可达95.8%,选择性随着套用次数增加略有降低,这可能是Cu元素的流失所致。催化剂无定型结构、Mn3+和吸附氧含量,Mn3+/Mn4+、晶格氧的流动性及CuO和MnOx的协同作用是高催化活性的关键因素。

English

    1. [1]

      Zhang, B.; Studer, A. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 3505. doi: 10.1039/C5CS00083A

    2. [2]

      Deiters, A.; Martin, S. F. Chem. Rev. 2004, 104, 2199. doi: 10.1021/cr0200872

    3. [3]

      Wu, J.; Talwar, D.; Johnston, S.; Yan, M.; Xiao, J. Angew. Chem. Int. Edit. 2013, 125, 7121. doi: 10.1002/ange.2013.00.292

    4. [4]

      Yamaguchi, R.; Ikeda, C.; Takahashi, Y.; Fujita, K. -I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8410. doi: 10.1021/ja9022623

    5. [5]

      Muthaiah, S.; Hong, S. H. Adv. Synth. Catal. 2012, 354, 3045. doi: 10.1002/adsc.201200532

    6. [6]

      Chakraborty, S.; Brennessel, W. W.; Jones, W. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8564. doi: 10.1021/ja504523b

    7. [7]

      Kojima, M.; Kanai, M. Angew. Chem. Int. Edit. 2016, 55, 12224. doi: 10.1002/anie.2016.06.177

    8. [8]

      Jawale, D. V.; Gravel, E.; Shah, N.; Dauvois, V.; Li, H.; Namboothiri, I. N. N.; Doris, E. Chem. -A Eur. J. 2015, 21, 7039. doi: 10.1002/chem.2015.00.148

    9. [9]

      Yamaguchi, K.; Mizuno, N. Angew. Chem. Int. Edit. 2003, 42, 1480. doi: 10.1002/anie.200250779

    10. [10]

      Furukawa, S.; Suga, A.; Komatsu, T. Chem. Commun. 2014, 50, 3277. doi: 10.1039/C4CC00024B

    11. [11]

      Amende, M.; Gleichweit, C.; Werner, K.; Schernich, S.; Zhao, W.; Lorenz, M. P. A.; Höfert, O.; Papp, C.; Koch, M.; Wasserscheid, P.; et al. ACS Catal. 2014, 4, 657. doi: 10.1021/cs400946x

    12. [12]

      So, M. H.; Liu, Y.; Ho, C. M.; Che, C. M. Chem. -An Asian J. 2009, 4, 1551. doi: 10.1002/asia.200900261

    13. [13]

      Cui, X.; Li, Y.; Bachmann, S.; Scalone, M.; Surkus, A. E.; Junge, K.; Topf, C.; Beller, M. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10652. doi: 10.1021/jacs.5b05674

    14. [14]

      Damodara, D.; Arundhathi, R.; Likhar, P. R. Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 189. doi: 10.1002/adsc.2013.00.453

    15. [15]

      Zhou, W.; Tao, Q.; Sun, F. A.; Cao, X.; Qian, J.; Xu, J.; He, M.; Chen, Q.; Xiao, J. J. Catal. 2018, 361, 1. doi: 10.1016/j.jcat.2018.01.030

    16. [16]

      Mullick, K.; Biswas, S.; Angeles-Boza, A. M.; Suib, S. L. Chem. Commun. 2017, 53, 2256. doi: 10.1039/C6CC09095H

    17. [17]

      Shu, Z.; Chen, Y.; Huang, W.; Cui, X.; Zhang, L.; Chen, H.; Zhang, G.; Fan, X.; Wang, Y.; Tao, G.; et al. Appl. Catal. B 2013, 140141, 42. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.03.030

    18. [18]

      Ma, X.; Li, J.; Rankin, M. A.; Croll, L. M.; Dahn, J. R. Microporous Mesoporous Mater. 2017, 244, 192. doi: 10.1016/j.micromeso.2016.10.019

    19. [19]

      Tang, W.; Wu, X.; Li, D.; Wang, Z.; Liu, G.; Liu, H.; Chen, Y. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2544. doi: 10.1039/C3TA13847J

    20. [20]

      Yu, C.; Zhang, L.; Shi, J.; Zhao, J.; Gao, J.; Yan, D. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1544. doi: 10.1002/adfm.200701052

    21. [21]

      Sing, K. S. W.; Everett, D. H.; R. A. W. Haul; Moscou, L.; Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603.

    22. [22]

      Puzan, A. N.; Baumer, V. N.; Lisovytskiy, D. V.; Mateychenko, P. V. J. Solid State Chem. 2018, 260, 87. doi: 10.1016/j.jssc.2018.01.022

    23. [23]

      Donkova, B.; Mehandjiev, D. Thermochim. Acta 2004, 421, 141. doi: 10.1016/j.tca.2004.04.001

    24. [24]

      Poyraz, A. S.; Kuo, C. H.; Biswas, S.; King'ondu, C. K.; Suib, S. L. Nat. Commun. 2013, 4, 2952. doi: 10.1038/ncomms3952

    25. [25]

      Tompsett, G. A.; Krogh, L.; Griffin, D. W.; Conner, W. C. Langmuir 2005, 21, 8214. doi: 10.1021/la050068y

    26. [26]

      Stebounova, L. V.; Gonzalez-Pech, N. I.; Peters, T. M.; Grassian, V. H. Environn Sci.-Nano 2018, 5, 696. doi: 10.1039/C7EN01046J

    27. [27]

      Venkataswamy, P.; Rao, K. N.; Jampaiah, D.; Reddy, B. M. Appl. Catal. B 2015, 162, 122. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.06.038

    28. [28]

      Tan, W.; Guo, G.; Deng, J.; Xie, S.; Yang, H.; Jiang, Y.; Dai, H. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 18452. doi: 10.1021/ie503784e

    29. [29]

      Liu, Y.; Dai, H.; Deng, J.; Xie, S.; Yang, H.; Tan, W.; Han, W.; Jiang, Y.; Guo, G. J. Catal. 2014, 309, 408. doi: 10.1016/j.jcat.2013.10.019

    30. [30]

      Liu, G.; Sun, L.; Liu, J.; Wang, F.; Guild, C. J. Mol. Catal. 2017, 440, 148. doi: 10.1016/j.mcat.2017.07.017

    31. [31]

      Wu, X.; Fang, Z.; Pan, H.; Zheng, Y.; Jiang, D.; Ni, J.; Li, X. Catal. Sci. Technol. 2017, 7, 797. doi: 10.1039/C6CY02286C

    32. [32]

      Biswas, S.; Mullick, K.; Chen, S. Y.; Kriz, D. A.; Shakil, M. D.; Kuo, C. H.; Angeles-Boza, A. M.; Rossi, A. R.; Suib, S. L. ACS Catal. 2016, 6, 5069. doi: 10.1021/acscatal.6b00717

    33. [33]

      Kapteijn, F.; Singoredjo, L.; Andreini, A.; Moulijn, J. A. Appl. Catal. B 1994, 3, 173. doi: 10.1016/0926-3373(93)E0034-9

    34. [34]

      Zhang, X.; Li, H.; Yang, Y.; Zhang, T.; Wen, X.; Liu, N.; Wang, D. J. Environ. Chem. Eng. 2017, 5, 5179. doi: 10.1016/j.jece.2017.09.059

    35. [35]

      Qian, K.; Qian, Z.; Hua, Q.; Jiang, Z.; Huang, W. Appl. Surf. Sci. 2013, 273, 357. doi: 10.1016/j.apsusc.2013.02.043

    36. [36]

      Biswas, S.; Poyraz, A. S.; Meng, Y.; Kuo, C. H.; Guild, C.; Tripp, H.; Suib, S. L. Appl. Catal. B 2015, 165, 731. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.10.055

    37. [37]

      Doornkamp, C.; Ponec, V. J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 162, 19. doi: 10.1016/S1381-1169(00)00319-8

    38. [38]

      Biswas, S.; Dutta, B.; Mullick, K.; Kuo, C. H.; Poyraz, A. S.; Suib, S. L. ACS Catal. 2015, 5, 4394. doi: 10.1021/acscatal.5b00325

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  11
  • 文章访问数:  614
  • HTML全文浏览量:  80
文章相关
  • 发布日期:  2019-07-15
  • 收稿日期:  2018-11-30
  • 接受日期:  2018-12-07
  • 修回日期:  2018-12-07
  • 网络出版日期:  2018-07-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章