用于取代硝基化合物选择性加氢反应的纳米催化剂研制

批准号:
21376208
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
王勇
依托单位:
学科分类:
B0803.反应工程
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张鹏飞、徐旋、李翼、巩玉同、魏中哲、王静、李名明、韩传龙
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
胺类化合物是合成药物、染料、以及其它精细化工产品的重要中间体。它们一般由相应的硝基化合物通过选择性催化加氢还原制备,但当其它可还原官能团(如羰基、氰基、双键等)共存时,硝基的选择性还原极具挑战。因此,开发能高活性、高化学选择性还原取代硝基化合物制备胺类化合物的多相催化剂在精细化工产品领域具有重要的意义。本项目在前期工作的基础上,以介孔氮化碳作为活性载体负载纳米金属,以取代硝基化合物的高化学选择性还原作为研究主线,结合实验、谱学、理论计算等研究手段,系统研究载体氮化碳的微观结构、不同纳米金属及其组合、不同反应条件等关键因素对反应活性的影响,建立催化剂结构与活性之间的关系,为开发温和条件下取代硝基化合物高效转化为胺基化合物的多相催化剂奠定基础。
英文摘要
The chemoselective hydrogenation of substituted nitroaromatics to the corresponding substituted anilines, which are important products for pharmaceuticals, pesticides and dyes, is a difficult scientific and technological problem. Few strategies have been described to effectively reduce these molecules, but most of them use stoichiometric reducing agents, such as sodium hydrosulfite, iron, tin or zinc in ammonium hydroxide. In this poroposal, We design a kind of functional noncatalyts based on the mesoporous carbon ntride materials and explore their reaction activities in the chemoselective hydrogenation of nitro compounds when other reducible functional groups - such as carbonyl, nitrile or amide groups are present. The effect of the nanostructure of the carbon nitride, the reaction conditions including reaction temperature, hydrogen pressure, reaction time etc will be investigated in details. The knowledge on the reaction mechanism will shed light on the judicious modification of microstructure of the catalysts or designing new novel catalytic materials. Density functional calculations will then be used to investigate the micro-electronic structure of the carbon nitrides, the reaction mechanism, and the structure activity relationship using some model systems.
胺类化合物是合成药物、染料等精细化工产品的重要中间体。它们一般由相应的硝基化合物通过选择性催化加氢还原制备,但当其它可还原官能团(如羰基、氰基、双键等)共存时,硝基的选择性还原极具挑战。因此,开发能高活性、高化学选择性还原取代硝基化合物制备胺类化合物的多相催化剂在精细化工产品领域具有重要的意义。. 本项目在前期工作的基础上,首先制备了一系列基于生物质的氮掺杂炭材料,并基于这些炭材料先后开发了Pd/mpg-C3N4、CoOx@NCNTs、CoS2/PC、Ru/C以及Ru-Ni/CN等多种负载型纳米催化剂,实现了取代芳硝基化合物的高效、高选择性加氢。在此基础上采用理论和实验相结合的方法研究了相关反应机理。以Pd/mpg-C3N4为例,该催化剂能够实现温和条件下(常压、常温及水作为溶剂)取代硝基化合物的选择性加氢,在转化率大于99%的情况下,催化剂对硝基还原产物的选择性大于99%。. 在贵金属催化剂设计开发的基础上,我们还进一步研究了廉价Co系金属催化剂。以3-硝基苯乙烯选择性加氢为例,在CoS2/PC的催化作用下,3-乙烯基苯胺的收率高达99%以上。即使延长反应时间,催化剂的选择性仍维持在97%以上,这是目前报道的廉价催化剂中选择性最好的。催化剂对于硝基固有的高活性以及对硝基的优先吸附共同促进了对3-硝基苯乙烯的高选择性加氢。实验结果表明,亚硝基苯的强吸附作用极大地抑制了缩合路径的发生,反应物在催化剂表面的反应路径是直接路径。该工作不仅大大提高了廉价金属用于3-硝基苯乙烯的催化选择性,而且使研究单原子活性位之间的协同效应成为了现实,也为从分子水平上理解多相催化反应提供了新思路。. 总之,本项目以氮掺杂炭作为新型载体负载纳米金属制备得到催化剂,以取代硝基化合物的高化学选择性还原作为研究主线,结合实验、谱学、理论计算等研究手段,系统地研究了载体的微观结构、不同纳米金属及其组合、不同反应条件等关键因素对反应活性及选择性的影响规律,为开发温和条件下取代硝基化合物高效转化为胺基化合物的多相催化剂奠定了基础。
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
Cobalt Encapsulated in N-Doped Graphene Layers: An Efficient and Stable Catalyst for Hydrogenation of Quinoline Compounds
包封在氮掺杂石墨烯层中的钴:一种高效稳定的喹啉化合物加氢催化剂
DOI:10.1021/acscatal.6b01240
发表时间:2016-08
期刊:ACS CATALYSIS
影响因子:12.9
作者:Wei Zhongzhe;Chen Yiqing;Wang Jing;Su Diefeng;Tang Minghui;Mao Shanjun;Wang Yong
通讯作者:Wang Yong
Highly effective Ir-based catalysts for benzoic acid hydrogenation: experiment- and theory-guided catalyst rational design
用于苯甲酸加氢的高效铱基催化剂:实验和理论指导的催化剂合理设计
DOI:10.1039/c7gc00387k
发表时间:2017
期刊:GREEN CHEMISTRY
影响因子:9.8
作者:Tang Minghui;Mao Shanjun;Li Xuefeng;Chen Chunhong;Li Mingming;Wang Yong
通讯作者:Wang Yong
Combination of Carbon Nitride and Carbon Nanotubes: Synergistic Catalysts for Energy Conversion
氮化碳和碳纳米管的组合:能量转换的协同催化剂
DOI:10.1002/cssc.201402078
发表时间:2014
期刊:CHEMSUSCHEM
影响因子:8.4
作者:Gong Yutong;Wang Jing;Wei Zhongzhe;Zhang Pengfei;Li Haoran;Wang Yong
通讯作者:Wang Yong
Acid Induced Self-Assembly Strategy to Synthesize Ordered Mesoporous Carbons from Biomass
酸诱导自组装策略从生物质合成有序介孔碳
DOI:10.1021/acssuschemeng.6b01196
发表时间:2016-08-01
期刊:ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
影响因子:8.4
作者:Xu, Fan;Chen, Yiqing;Wang, Yong
通讯作者:Wang, Yong
In Situ-Generated Co0-Co3O4/N-Doped Carbon Nanotubes Hybrids as Efficient and Chemoselective Catalysts for Hydrogenation of Nitroarenes
原位生成的 Co-0-Co3O4/N 掺杂碳纳米管杂化物作为硝基芳烃氢化的高效化学选择性催化剂
DOI:10.1021/acscatal.5b00737
发表时间:2015-08-01
期刊:ACS CATALYSIS
影响因子:12.9
作者:Wei, Zhongzhe;Wang, Jing;Wang, Yong
通讯作者:Wang, Yong
蛾气味受体分子识别机制的计算生物物理研
究
- 批准号:Z24C050004
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:王勇
- 依托单位:
细菌鞭毛马达定子单元分子机制的计算生物物理研究
- 批准号:32371300
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:王勇
- 依托单位:
铅卤化物晶格褶皱及其稳定性提升机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:30万元
- 批准年份:2023
- 负责人:王勇
- 依托单位:
核糖体生成因子Bms1和Rcl1在肝癌发生中的作用及机制研究
- 批准号:32000565
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:王勇
- 依托单位:
金属纳米颗粒氧化机制的原位环境显微学研究
- 批准号:51971202
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:王勇
- 依托单位:
炔醇加氢机理研究及高效催化剂的开发
- 批准号:21872121
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王勇
- 依托单位:
气体环境下纳米催化剂结构与性能的显微学研究
- 批准号:LD19B030001
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王勇
- 依托单位:
原子尺度下甲烷完全燃烧过程中Pd基催化剂的结构演变与催化性能的原位电镜研究
- 批准号:91645103
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:75.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:王勇
- 依托单位:
芳环加氢炭负载型多相催化剂的多尺度设计及研制
- 批准号:91534114
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:王勇
- 依托单位:
基于三维介孔氮化碳的多功能催化剂的设计与研制
- 批准号:U1162124
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王勇
- 依托单位:
国内基金
海外基金
