双亲性孔结构多金属氧簇的设计合成与催化性能

批准号:
21771020
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
迟瑛楠
依托单位:
学科分类:
B0101.元素化学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡长文、刘慧芳、董婧、杨国平、李晓琴、冯雪、孙香荣
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中文摘要
多金属氧酸盐(POMs)是一类在催化领域具有广泛应用的无机簇合物。针对水溶性POMs催化剂在有机反应中与油溶性底物相容性差的问题,本项目拟将亲水性POMs与双亲性苯乙烯类多孔共聚物通过静电作用进行自组装,设计构筑同时具有双亲性和多孔结构的POMs非均相催化剂。以H2O2参与的化学战剂降解及烯烃环氧化为模型反应,建立双亲性孔结构POMs非均相催化反应体系,研究它们的氧化催化特性。本项目的开展旨在揭示POMs与聚合物微结构(孔尺寸与表/界面亲水-疏水环境)间的作用规律,建立POMs在多孔有机聚合物孔道中组装新方法,发现可用于水油双相体系的高效POMs非均相催化剂,为双亲性多孔聚合物装载POMs催化剂的实用化提供科学依据和技术支撑。本项目的实施不仅能丰富和发展POMs催化化学,而且将为POMs的工业化应用奠定基础。
英文摘要
Polyoxometalates (POMs) are a kind of inorganic clusters widely used in the field of catalysis. As the hydrophilic POM catalysts are incompatible with the hydrophobic substrates in the organic reactions, in this project we plan to assemble hydrophilic POMs with amphiphilic and porous polymers based on polystyrene via the electrostatic interaction, and design and fabricate heterogeneous POM catalysts with both amphiphilic and porous structure. The decontamination of chemical war agents and the epoxidation of olefins in the presence of hydrogen peroxide are used as heterogeneous model reactions and their catalytic properties are investigated. The aim of this project is to reveal the interaction and relationship between POMs and polymer microstructure (including the size of pore and the hydrophilic-hydrophobic environment of surface/interface), and establish the assembling method between POMs and porous organic polymers, and find out the efficient heterogeneous POM catalysts for the water-oil biphase system, and provide scientific supporting for the application of POMs immobilized in the amphiphilic and porous organic polymers. The implementation of this project will not only enrich and develop the catalysis of POMs, but also lay the foundation for practical application of POMs.
多金属氧簇(POMs)是一类具有独特酸性和氧化催化活性的无机阴离子簇。针对POMs在极性溶剂中易溶解、难回收,在有机反应中与油溶性底物相容性差等问题,本项目聚焦双亲性非均相POMs催化剂的结构设计与性能调控,探究双亲多孔POMs催化剂组装新策略,并在化学战剂模拟物降解、石油脱硫、生物柴油制备等模型反应中考察其活性,建立构效关系,探索催化作用机理。主要取得的成果如下:(1)合成了表面活性剂修饰的双亲性六铌氧簇,并以该六铌氧簇为乳化剂,在油水界面将其与原位形成的SiO2/ZrOx自组装,开发了POMs乳液模板法构筑固载型双亲性POMs催化剂的新方法。其中,制备的Cn-Nb6/SiO2在模拟原油/水体系可形成稳定的Pickering乳液,实现石油连续化脱硫;制备的Cn-Nb6-ZrOx兼具Lewis酸性和Brønsted碱性,两者协同催化神经毒剂模拟物水解。(2)构筑了还原氧化石墨烯(rGO)担载的双亲性POMs催化剂,在组装过程中POMs离域的质子将亲水阴离子簇与亲油载体组装为稳定的复合物。其中,可压缩整体式反应器PW12@GF能够有效地催化制备生物柴油,PW12@rGO泡沫反应器,在流动相催化环氧化合物开环反应中展现了优异活性。(3)将POMs封装在介孔双壳空心SiO2@C纳米球中,形成双亲多孔POM纳米反应器,提出了POM纳米反应器构筑的新方法,该纳米反应器可在温和条件下完成石油脱硫。本项目的实施,为双亲性固载型POMs催化剂的构筑提供了新思路,为POMs催化剂的实际应用奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1039/d0cc06277d
发表时间:2020-10
期刊:Chemical communications
影响因子:4.9
作者:Ni Zhen;Jing Dong;Zhengguo Lin;Xiaoxia Li;Yingnan Chi;Changwen Hu
通讯作者:Ni Zhen;Jing Dong;Zhengguo Lin;Xiaoxia Li;Yingnan Chi;Changwen Hu
Polyoxometalate-modified reduced graphene oxide foam as a monolith reactor for efficient flow catalysis of epoxide ring-opening reactions
多金属氧酸盐改性还原氧化石墨烯泡沫作为整体式反应器,用于环氧化物开环反应的高效流动催化
DOI:10.1039/d0ta11188k
发表时间:2021-04-07
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:11.9
作者:Jing, Xiaoting;Li, Zhen;Hu, Changwen
通讯作者:Hu, Changwen
Three Pd-decavanadates with a controllable molar ratio of Pd to decavanadate and their heterogeneous aerobic oxidation of benzylic C–H bonds.
三种钯与十钒酸盐摩尔比可控的十钒酸盐及其对苄基 C–H 键的非均相好氧氧化
DOI:10.1039/c7dt03898d
发表时间:--
期刊:Dalton Trans.
影响因子:--
作者:Xianqiang Huang;Jikun Li;Guodong Shen;Nana Xin;Zhengguo Lin;Yingnan Chi;Jianmin Dou;Dacheng Lia;Changwen Hu
通讯作者:Changwen Hu
Efficient Conversion of Biomass-Derived Levulinic Acid to γ-Valerolactone over Polyoxometalate@Zr-Based Metal-Organic Frameworks: The Synergistic Effect of Brosnsted and Lewis Acidic Sites
在多金属氧酸盐@Zr基金属有机框架上将生物质衍生的乙酰丙酸高效转化为γ-戊内酯:布朗斯台德和路易斯酸性位点的协同效应
DOI:10.1021/acs.inorgchem.1c00185
发表时间:2021-03-23
期刊:INORGANIC CHEMISTRY
影响因子:4.6
作者:Li, Jie;Zhao, Shuaiheng;Hu, Changwen
通讯作者:Hu, Changwen
Recoverable amphiphilic polyoxoniobates catalyzing oxidative and hydrolytic decontamination of chemical warfare agent simulants in emulsion
可回收的两亲性聚氧铌酸盐催化乳液中化学战剂模拟物的氧化和水解净化
DOI:10.1016/j.jhazmat.2017.11.061
发表时间:2018
期刊:J. Hazard. Mater.
影响因子:--
作者:Li Xiaoqin;Dong Jing;Liu Huifang;Sun Xiangrong;Chi Yingnan;Hu Changwen
通讯作者:Hu Changwen
基于{Nb(V5)}五角星基元的新型笼状多钒氧簇的合成与氧化催化特性
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:迟瑛楠
- 依托单位:
多金属氧簇与共价三嗪框架杂化结构的设计组装及光/电催化性能
- 批准号:21971010
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:迟瑛楠
- 依托单位:
几种药物分子的晶型设计构筑及其构动关系
- 批准号:21371024
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:迟瑛楠
- 依托单位:
Pd-POMs二元催化剂的设计合成及其对醇选择性氧化催化作用
- 批准号:20801005
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:迟瑛楠
- 依托单位:
国内基金
海外基金
