Investigating the impact of micropore volume of aminosilica functionalized SBA-15 on catalytic activity for amine-catalyzed reactions
Investigating the impact of micropore volume of aminosilica functionalized SBA-15 on catalytic activity for amine-catalyzed reactions
复制标题
研究氨基二氧化硅功能化SBA-15的微孔体积对胺催化反应的催化活性的影响
DOI：
10.1016/j.jcat.2022.09.016
复制
发表时间：
2022
影响因子：
7.3
通讯作者：
Brunelli, Nicholas A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Deshpande, Nitish;Chen, Jee-Yee;Kobayashi, Takeshi;Cho, Eun Hyun;Pineault, Hannah;Lin, Li-Chiang;Brunelli, Nicholas A.
SBA-15 等介孔材料被用于许多应用，因为这些材料坚固且具有可调特性。尽管这些材料被认为是理想的，但这些材料由于生产含有微孔的材料的常见合成方法而变得复杂。这项工作将研究微孔对氨基二氧化硅材料催化活性的影响。为了进行比较，材料是使用生产具有微孔的材料的标准方法（REG-SBA-15）和使用生产具有可忽略不计的微孔体积的材料的改进方法（NMP-SBA-15）来形成的。用氨基硅烷（（N-甲基氨基丙基）三甲氧基硅烷（表示为 2°Am）或（N,N-二乙基-3-氨基丙基）三甲氧基硅烷（3°Am））接枝煅烧后的载体后，催化测试实验表明，NMP-SBA-15 功能化材料在一系列反应中比 REG-SBA-15 功能化材料更具活性。这些反应包括（a）葡萄糖异构化，其中胺与表面硅烷醇相互作用限制催化活性，以及（b）醛醇和诺文格尔化学，其中胺-硅烷醇相互作用增加反应速率。对于羟醛化学，使用位点定量实验进一步研究观察到的速率差异。有趣的是，结果表明每种材料都存在三种类型的位点，包括 (1) 高活性位点、(2) 中等活性位点和 (3) 非活性位点。 NMR 实验表明，固定在 REG-SBA-15 载体上的胺的流动性低于 NMP-SBA-15 上的胺。对于 REG-SBA-15，发现材料中的氨基硅烷具有有限的迁移率和最大比例的非活性位点，这表明非活性催化位点位于微孔中。总体而言，使用微孔体积有限的材料可以实现高活性催化材料的设计。
Mesoporous materials such as SBA-15 are used in many applications since the materials are robust and have tunable properties. Whereas these materials are thought to be ideal, the materials are complex with the common synthesis methods producing materials that contain micropores. This work will investigate the impact of micropores on catalytic activity of aminosilica materials. For comparison, materials are formed using a standard method that produces materials with micropores (REG-SBA-15) and using a modified method that produces materials with negligible micropore volume (NMP-SBA-15). After grafting the calcined support with an aminosilane (either (N-methyl amino propyl) trimethoxy silane (denoted as 2°Am) or (N,N-diethyl-3-amino propyl) trimethoxy silane (3°Am)), catalytic testing experiments reveal that NMP-SBA-15 functionalized materials are more active than REG-SBA-15 functionalized materials for a range of reactions. The reactions include (a) glucose isomerization where amines interacting with surface silanols limit catalytic activity and (b) aldol and Knoevenagel chemistry where amine-silanol interactions increase the reaction rate. For aldol chemistry, the observed difference in rate is further investigated using site quantification experiments. Interestingly, the results reveal that three types of sites exist for each material, including sites that are (1) highly active, (2) intermediate active, and (3) inactive. NMR experiments indicate that amines immobilized on REG-SBA-15 supports are less mobile than amines on NMP-SBA-15. For REG-SBA-15, the materials are found to have aminosilanes that have limited mobility and the largest fraction of inactive sites, which suggests that the inactive catalytic sites are in the micropores. Overall, the design of highly active catalytic materials can be achieved using materials that have limited micropore volumes.
登录
查看更多内容
硅质反应对通过共结构导向剂路线形成的介孔二氧化硅结构形成的动力学影响
DOI：
--
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
作者：
R. Lin;G. Carlström;Q. D. Pham;Michael W Anderson;D. Topgaard;K. Edler;V. Alfredsson
通讯作者：
V. Alfredsson
量化 SBA-15 中氨基硅烷不同表面密度下羟醛反应和缩合催化位点的分数和活性
影响因子：
7.3
作者：
Chen, Jee-Yee;Pineault, Hannah;Brunelli, Nicholas A.
通讯作者：
Brunelli, Nicholas A.
优化水促进缩合反应中酸位点的表面分布以实现协同催化
DOI：
--
发表时间：
2021
期刊：
Chem Catalysis
影响因子：
--
作者：
Gengnan Li;Bin Wang;Takeshi Kobayashi;M. Pruski;D. Resasco
通讯作者：
D. Resasco
使用固定化叔胺选择性地将葡萄糖转化为果糖
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
作者：
N. Deshpande;L. Pattanaik;Mariah R. Whitaker;Chi;Li‐Chiang Lin;N. Brunelli
通讯作者：
N. Brunelli
影响因子：
5.2
作者：
Pirez, Cyril;Morin, Jean-Charles;Wilson, Karen
通讯作者：
Wilson, Karen