Cu-BTC负载NHPI及其衍生物催化甲苯液相氧化

【摘要】 甲苯氧化反应产物苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸广泛应用于医药、染料、香料、食品、防腐剂和橡胶助剂等领域。 其中，我国苯甲醛和苯甲醇存在供应缺口，市场需求持续增加。 己内酰胺工业生产过程中的甲苯氧化反应是在苛刻的条件下进行的，产物主要是苯甲酸。 因此，开发新型甲苯液相氧化催化体系，制备新型催化材料，在温和条件下将甲苯高选择性氧化为苯甲醛和苯甲醇成为人们特别关注的问题。 本文选用金属有机骨架材料Cu-BTC作为载体BTC是什么溶剂，该载体含有金属成分，具有比表面积高、热稳定性好、骨架结构不易坍塌等特点。不饱和配位点。 -羟基邻苯二甲酰亚胺（NHPI）及其衍生物用于构建NHPI活性组分和催化金属离子重组催化剂，旨在提高甲苯液相氧化转化率和无溶剂条件下醛醇的选择。 特性，同时解决催化剂回收问题。 首先，分别在 140 °C 和 100 °C 下通过溶剂热法制备金属有机骨架 Cu-BTC-A 和 Cu-BTC-B，并通过 XRD、SEM、EA、ICP、TG、FT-IR 进行分析和N2物理吸附结果表明，制备的Cu-BTC-A和B均具有三维孔结构和较高的热稳定性，Cu-BTC-A的比表面积为766m2g-1，而Cu-BTC-A B的比表面积高达1404 m2g-1，两者的结构在303℃之前都保持稳定。

其次，分别以二氯甲烷与甲醇和四氢呋喃的混合物为介质，采用浸渍法将NHPI固定在制备好的Cu-BTC-A和Cu-BTC-B载体上，得到固定化催化剂NHPI/Cu-BTC。 ,通过XRD、SEM、XPS等对催化剂进行了表征,结果表明:在浸渍固定化NHPI后,催化剂NHPI/Cu-BTC的比表面积明显小于Cu-BTC,均其中小于 35 m2g-1，这表明 NHPI 已固定在 Cu-BTC 通道结构中。 同时考察了制备的催化剂在甲苯液相氧化体系中的催化性能，并对催化剂的回收性能进行了探讨。 结果表明，在1% mol NHPI/Cu-BTC作用下，在无溶剂、无金属盐作催化剂的条件下，110℃反应2小时甲苯转化率为7.7%BTC是什么溶剂，总选择性为苯甲醇和苯甲醛大于50%，但催化剂回收后反应活性明显下降。 第三，在NHPI/Cu-BTC催化剂体系中，探讨了催化剂比表面积与反应活性的相关性，以及活性组分与载体之间的相互作用方式。 结果表明，催化剂的比表面积与催化活性之间不存在线性关系，活性组分与载体的配位主要通过吸附进行。 最后，采用浸渍法将NHPI衍生物N'N-二羟基邻苯二甲酰亚胺（NDHPI）固定在Cu-BTC-A上制备催化剂NDHPI/Cu-BTC-A，并对催化剂进行XRD、TG、FT-IR等表征，考察了其在甲苯液相氧化体系中的催化性能。

结果表明：固定化NDHPI后，Cu-BTC-A的比表面积从776下降到27m2g-1，说明NDHPI已成功固定化在Cu-BTC-A上。 同时，在无溶剂和其他助催化剂条件下，NDHPI/Cu-BTC-A催化甲苯在110℃氧化转化5 h，苯甲醇和苯甲醛的选择性大于70 %。 在相同条件下，以NDHPI为活性组分的复合催化剂对甲苯的氧化没有表现出比NHPI更好的活性。