掺杂Fe作为第二种金属组分的V-HMS催化剂的苯羟基化反应

heyonghe@fudan.edu.cn ,  岳斌 ,  汪玉 ,  叶林 ,  贺鹤勇

引用本文: heyonghe@fudan.edu.cn, 岳斌, 汪玉, 叶林, 贺鹤勇. 掺杂Fe作为第二种金属组分的V-HMS催化剂的苯羟基化反应[J]. 物理化学学报, 2011, 27(12): 2881-2886. doi: 10.3866/PKU.WHXB20112881 shu
Citation:  FENG Su-Jiao, YUE Bin, WANG Yu, YE Lin, HE He-Yong. Hydroxylation of Benzene over V-HMS Catalysts with the Addition of Fe as the Second Metal Component[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(12): 2881-2886. doi: 10.3866/PKU.WHXB20112881 shu

掺杂Fe作为第二种金属组分的V-HMS催化剂的苯羟基化反应

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2009CB623506) (973) (2009CB623506)

    国家高技术研究发展计划(863) (2009AA033701) (863) (2009AA033701)

    上海市优秀学科带头人计划(10XD1400300) (10XD1400300)

    上海市重点学科建设项目(B108)资助 (B108)

摘要: 采用浸渍法在V-HMS中引入第二种金属组分(Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mo、Cr)以提高催化剂在H2O2为氧化剂的苯羟基化反应中的催化性能. 筛选发现, Fe在所研究的金属组分中最为有效. 进一步采用共合成法制备了一系列FexVy-HMS催化剂. 采用粉末X射线衍射、N2物理吸附、透射电子显微镜、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原等手段对催化剂的结构和性质进行表征, 结果表明, HMS仍保持介孔结构, Fe的加入在催化剂中产生了新的酸性位和更强的氧化还原性. 在苯羟基化反应中, 钒物种是反应活性物种, 铁物种起助剂作用, 其中Fe0.04V0.06-HMS具有最高的催化活性, 苯酚收率由不含Fe的Fe0.00V0.06-HMS的13.1%提高到18.1%. 提出了Fe、V参与反应过程的可能机理.

English

    1. [1]

      (1) Niwa, S.; Eswaramoorthy, M.; Nair, J.; Raj, A.; Itoh, N.; Shoji, H.; Namba, T.; Mizukami, F. Science 2002, 295, 105.(1) Niwa, S.; Eswaramoorthy, M.; Nair, J.; Raj, A.; Itoh, N.; Shoji, H.; Namba, T.; Mizukami, F. Science 2002, 295, 105.

    2. [2]

      (2) Li, Y.; Xia, H. A.; Fan, F. T.; Feng, Z. C.; van Santen, R. A.; Hensen, E. J. M.; Li, C. Chem. Commun. 2008, No. 6, 774.(2) Li, Y.; Xia, H. A.; Fan, F. T.; Feng, Z. C.; van Santen, R. A.; Hensen, E. J. M.; Li, C. Chem. Commun. 2008, No. 6, 774.

    3. [3]

      (3) Balducci, L.; Bianchi, D.; Bortolo, R.; D'Aloisio, R.; Ricci, M.; Tassinari, R.; Ungarelli, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2003, 42, 4937.  (3) Balducci, L.; Bianchi, D.; Bortolo, R.; D'Aloisio, R.; Ricci, M.; Tassinari, R.; Ungarelli, R. Angew. Chem. Int. Edit. 2003, 42, 4937.  

    4. [4]

      (4) Bhaumik, A.; Mukherjee, P.; Kumar, R. J. Catal. 1998, 178, 101.  (4) Bhaumik, A.; Mukherjee, P.; Kumar, R. J. Catal. 1998, 178, 101.  

    5. [5]

      (5) Choi, J. S.; Kim, T. H.; Choo, K. Y.; Sung, J. S.; Saidutta, M. B.; Ryu, S. O.; Song, S. D.; Ramachandra, B.; Rhee, Y.W. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 290, 1.  (5) Choi, J. S.; Kim, T. H.; Choo, K. Y.; Sung, J. S.; Saidutta, M. B.; Ryu, S. O.; Song, S. D.; Ramachandra, B.; Rhee, Y.W. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 290, 1.  

    6. [6]

      (6) Monfared, H. H.; Amouei, Z. J. Mol. Catal. A-Chem. 2004, 217, 161.  (6) Monfared, H. H.; Amouei, Z. J. Mol. Catal. A-Chem. 2004, 217, 161.  

    7. [7]

      (7) Tanarungsun, G.; Kiatkittipong,W.; Praserthdam, P.; Yamada, H.; Tagawa, T.; Assabumrungrat, S. Catal. Commun. 2008, 9, 1886.  (7) Tanarungsun, G.; Kiatkittipong,W.; Praserthdam, P.; Yamada, H.; Tagawa, T.; Assabumrungrat, S. Catal. Commun. 2008, 9, 1886.  

    8. [8]

      (8) Tani, M.; Sakamoto, T.; Mita, S.; Sakaguchi, S.; Ishii, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2005, 44, 2586.  (8) Tani, M.; Sakamoto, T.; Mita, S.; Sakaguchi, S.; Ishii, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2005, 44, 2586.  

    9. [9]

      (9) Barbera, D.; Cavani, F.; D'Alessandro, T.; Fornasari, G.; Guidetti, S.; Aloise, A.; Giordano, G.; Piumetti, M.; Bonelli, B.; Zanzottera, C. J. Catal. 2010, 275, 158.  (9) Barbera, D.; Cavani, F.; D'Alessandro, T.; Fornasari, G.; Guidetti, S.; Aloise, A.; Giordano, G.; Piumetti, M.; Bonelli, B.; Zanzottera, C. J. Catal. 2010, 275, 158.  

    10. [10]

      (10) Kubacka, A.;Wang, Z. L.; Sulikowski, B.; Corberan, V. C. J. Catal. 2007, 250, 184.  (10) Kubacka, A.;Wang, Z. L.; Sulikowski, B.; Corberan, V. C. J. Catal. 2007, 250, 184.  

    11. [11]

      (11) Bal, R.; Tada, M.; Sasaki, T.; Iwasawa, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 448.  (11) Bal, R.; Tada, M.; Sasaki, T.; Iwasawa, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 448.  

    12. [12]

      (12) Ribera, A.; Arends, I.W. C. E.; de Vries, S.; Perez-Ramirez, J.; Sheldon, R. A. J. Catal. 2000, 195, 287.  (12) Ribera, A.; Arends, I.W. C. E.; de Vries, S.; Perez-Ramirez, J.; Sheldon, R. A. J. Catal. 2000, 195, 287.  

    13. [13]

      (13) Panov, G. I.; Uriarte, A. K.; Rodkin, M. A.; Sobolev, V. I. Catal. Today 1998, 41, 365.  (13) Panov, G. I.; Uriarte, A. K.; Rodkin, M. A.; Sobolev, V. I. Catal. Today 1998, 41, 365.  

    14. [14]

      (14) Joseph, J. K.; Singhal, S.; Jain, S. L.; Sivakumaran, R.; Kumar, B.; Sain, B. Catal. Today 2009, 141, 211.  (14) Joseph, J. K.; Singhal, S.; Jain, S. L.; Sivakumaran, R.; Kumar, B.; Sain, B. Catal. Today 2009, 141, 211.  

    15. [15]

      (15) Renuka, N. K. J. Mol. Catal. A-Chem. 2010, 316, 126.  (15) Renuka, N. K. J. Mol. Catal. A-Chem. 2010, 316, 126.  

    16. [16]

      (16) Miyahara, T.; Kanzaki, H.; Hamada, R.; Kuroiwa, S.; Nishiyama, S.; Tsuruya, S. J. Mol. Catal. A-Chem. 2001, 176, 141.  (16) Miyahara, T.; Kanzaki, H.; Hamada, R.; Kuroiwa, S.; Nishiyama, S.; Tsuruya, S. J. Mol. Catal. A-Chem. 2001, 176, 141.  

    17. [17]

      (17) Panov, G. I.; Kharitonov, A. S.; Sobolev, V. I. Appl. Catal. A-Gen. 1993, 98, 1.  (17) Panov, G. I.; Kharitonov, A. S.; Sobolev, V. I. Appl. Catal. A-Gen. 1993, 98, 1.  

    18. [18]

      (18) Neidig, M. L.; Hirsekorn, K. F. Catal. Commun. 2011, 12, 480.  (18) Neidig, M. L.; Hirsekorn, K. F. Catal. Commun. 2011, 12, 480.  

    19. [19]

      (19) Tanev, P. T.; Chibwe, M.; Pinnavaia, T. J. Nature 1994, 368, 321.  (19) Tanev, P. T.; Chibwe, M.; Pinnavaia, T. J. Nature 1994, 368, 321.  

    20. [20]

      (20) Williams, T.; Beltramini, J.; Lu, G. Q. Microporous Mesoporous Mat. 2006, 88, 91.  (20) Williams, T.; Beltramini, J.; Lu, G. Q. Microporous Mesoporous Mat. 2006, 88, 91.  

    21. [21]

      (21) Zhang,W. Z.;Wang, J. L.; Tanev, P. T.; Pinnavaia, T. J. Chem. Commun. 1996, No. 8, 979.(21) Zhang,W. Z.;Wang, J. L.; Tanev, P. T.; Pinnavaia, T. J. Chem. Commun. 1996, No. 8, 979.

    22. [22]

      (22) George, J.; Shylesh, S.; Singh, A. P. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 290, 148.  (22) George, J.; Shylesh, S.; Singh, A. P. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 290, 148.  

    23. [23]

      (23) Shiraishi, Y.; Morishita, M.; Teshima, Y.; Hirai, T. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6587.  (23) Shiraishi, Y.; Morishita, M.; Teshima, Y.; Hirai, T. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6587.  

    24. [24]

      (24) Zhu, Y. J.; Dong, Y. L.; Zhao, L. N.; Yuan, F. L. J. Mol. Catal. A-Chem. 2010, 315, 205.  (24) Zhu, Y. J.; Dong, Y. L.; Zhao, L. N.; Yuan, F. L. J. Mol. Catal. A-Chem. 2010, 315, 205.  

    25. [25]

      (25) Liu, Y. Y.; Murata, K.; Inaba, M.; Mimura, N. Catal. Lett. 2003, 89, 49.  (25) Liu, Y. Y.; Murata, K.; Inaba, M.; Mimura, N. Catal. Lett. 2003, 89, 49.  

    26. [26]

      (26) Knotek, P.; Capek, L.; Bulanek, R.; Adam, J. Top. Catal. 2007, 45, 51.  (26) Knotek, P.; Capek, L.; Bulanek, R.; Adam, J. Top. Catal. 2007, 45, 51.  

    27. [27]

      (27) Parvulescu, V.; Tablet, C.; Anastasescu, C.; Su, B. L. Catal. Today 2004, 93-5, 307.(27) Parvulescu, V.; Tablet, C.; Anastasescu, C.; Su, B. L. Catal. Today 2004, 93-5, 307.

    28. [28]

      (28) Parvulescu, V.; Anastasescu, C.; Su, B. L. J. Mol. Catal. AChem. 2004, 211, 143.  (28) Parvulescu, V.; Anastasescu, C.; Su, B. L. J. Mol. Catal. AChem. 2004, 211, 143.  

    29. [29]

      (29) Gutierrez, O. Y.; Fuentes, G. A.; Salcedo, C.; Klimova, T. Catal. Today 2006, 116, 485.  (29) Gutierrez, O. Y.; Fuentes, G. A.; Salcedo, C.; Klimova, T. Catal. Today 2006, 116, 485.  

    30. [30]

      (30) Zhang, Y. H.; Gao, F.;Wan, H. Q.;Wu, C.; Kong, Y.;Wu, X. C.; Zhao, B.; Dong, L.; Chen, Y. Microporous Mesoporous Mat. 2008, 113, 393.  (30) Zhang, Y. H.; Gao, F.;Wan, H. Q.;Wu, C.; Kong, Y.;Wu, X. C.; Zhao, B.; Dong, L.; Chen, Y. Microporous Mesoporous Mat. 2008, 113, 393.  

    31. [31]

      (31) Kong, Y.; Xu, X. J.;Wu, Y.; Zhang, R.;Wang, J. Chin. J. Catal. 2008, 29, 385. [孔岩, 徐鑫杰, 吴勇, 张瑞, 王军. 催化学报, 2008, 29, 385.]  (31) Kong, Y.; Xu, X. J.;Wu, Y.; Zhang, R.;Wang, J. Chin. J. Catal. 2008, 29, 385. [孔岩, 徐鑫杰, 吴勇, 张瑞, 王军. 催化学报, 2008, 29, 385.]  

    32. [32]

      (32) Tanarungsun, G.; Kiatkittipong,W.; Praserthdam, P.; Yamada, H.; Tagawa, T.; Assabumrungrat, S. J. Ind. Eng. Chem. 2008, 14, 596.  (32) Tanarungsun, G.; Kiatkittipong,W.; Praserthdam, P.; Yamada, H.; Tagawa, T.; Assabumrungrat, S. J. Ind. Eng. Chem. 2008, 14, 596.  

    33. [33]

      (33) Gu, Y. Y.; Li, J.; Zhao, X. H.;Wang, L. P.; Shan, Y. K. Acta Chim. Sin. 2007, 65, 2423. [顾颖颖, 李疆, 赵新华, 王莉萍, 单永奎. 化学学报, 2007, 65, 2423.](33) Gu, Y. Y.; Li, J.; Zhao, X. H.;Wang, L. P.; Shan, Y. K. Acta Chim. Sin. 2007, 65, 2423. [顾颖颖, 李疆, 赵新华, 王莉萍, 单永奎. 化学学报, 2007, 65, 2423.]

    34. [34]

      (34) Feng, S. J.; Pei, S. P.; Yue, B.; Ye, L.; Qian, L. P.; He, H. Y. Catal. Lett. 2009, 131, 458.  (34) Feng, S. J.; Pei, S. P.; Yue, B.; Ye, L.; Qian, L. P.; He, H. Y. Catal. Lett. 2009, 131, 458.  

    35. [35]

      (35) Fornes, V.; Lopez, C.; Lopez, H. H.; Martinez, A. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 249, 345.  (35) Fornes, V.; Lopez, C.; Lopez, H. H.; Martinez, A. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 249, 345.  

    36. [36]

      (36) Braganca, L. F. F. P. G.; Avilez, R. R.; de Silva, M. I. Colloid Surface A 2010, 358, 79.  (36) Braganca, L. F. F. P. G.; Avilez, R. R.; de Silva, M. I. Colloid Surface A 2010, 358, 79.  

    37. [37]

      (37) Lemke, K.; Ehrich, H.; Lohse, U.; Berndt, H.; Jahnisch, K. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 243, 41.  (37) Lemke, K.; Ehrich, H.; Lohse, U.; Berndt, H.; Jahnisch, K. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 243, 41.  

    38. [38]

      (38) Arichi, J.; Eternot, M.; Louis, B. Catal. Today 2008, 138, 117.  (38) Arichi, J.; Eternot, M.; Louis, B. Catal. Today 2008, 138, 117.  

    39. [39]

      (39) Seo, Y. J.; Mukai, Y.; Tagawa, T.; to, S. J. Mol. Catal. A-Chem. 1997, 120, 149.  (39) Seo, Y. J.; Mukai, Y.; Tagawa, T.; to, S. J. Mol. Catal. A-Chem. 1997, 120, 149.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  868
  • 文章访问数:  4129
  • HTML全文浏览量:  51
文章相关
  • 发布日期:  2011-11-25
  • 收稿日期:  2011-07-15
  • 网络出版日期:  2011-09-26
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