化学家从石墨烯中开发出花朵状的催化剂

时间:2019-12-30 18:36 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

化学家从石墨烯中开发出花朵状的催化剂

来自伊朗的一位RUDN化学家和他的同事们已经开发出一种新的策略,可以为赫克耦合反应制造空心多孔的催化剂。这些催化剂具有花状结构。它们由石墨烯构成,其表面沉积有层状的铝钴氢氧化物和钯纳米粒子。所得到的材料在不降低目标产物收率的情况下,将dyes -反式二苯乙烯所需物质的合成时间缩短了10倍。所研制的催化剂可用于立体选择性合成药物、有机染料的制备以及农业化学等领域。研究结果发表在《催化快报》杂志上。

Mizoroki-Heck反应被用来制造染料、除草剂和药物,钯在其中起催化剂的作用。催化剂通常与双层铝和钴氢氧化物相结合,以提高钯的催化活性。但这些氢氧化物导电性低,机械稳定性差,寿命短,限制了它们的使用。化学家们通过在催化剂结构中引入氧化石墨烯克服了这些障碍。石墨烯表面的氮原子和硫原子增加了与钯纳米粒子的结合强度。石墨烯具有较大的表面积、化学稳定性和较高的导电性,是理想的钯、钴和铝氢氧化物的载体。

RUDN大学创新药物分子设计和合成研究中心主任Rafael Luque及其同事首先将石墨烯氧化成氧化物。然后,他们在钴盐和铝盐的存在下合成了花状空心球。之后,他们在高温高压下将硫原子和氮原子注入其中。化学家们通过回收空球孔中的钯化合物来合成目标催化剂。以苯乙烯和氯、溴、碘等芳香衍生物为催化剂,对催化剂的催化活性进行了研究。

“与其他报道的系统相比,这些催化剂非常高效,稳定性也非常高,”Luque说。

研究人员发现,在温和的合成条件下,反应两小时内,随着目标反应产物反式二苯乙烯的释放,多孔球的催化活性高达95%。作者还发现碘衍生物的反应速度比类似的溴和氯衍生物快。该催化剂经8次重复使用后,表现出良好的反应能力,稳定性高。以前用于赫克偶联反应的催化剂要么显示较低的产率,从62%到91%,要么需要较高的温度和反应时间。Rafael Luque和他的同事证明了创造出花朵状稳定钯空催化剂的潜力,以及硫和氮合金石墨烯在层状钴铝氧化物基底上的积极作用。

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