Блог

Jun 18, 2023

В

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 10123 (2023) Цитировать эту статью 402 Доступы 1 Подробности о альтметрических метриках Дефекты недостающего линкера UiO-66 были использованы для ковалентного закрепления Cu

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 10123 (2023) Цитировать эту статью

402 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Дефекты отсутствия линкера UiO-66 были использованы для ковалентного закрепления нанокластеров Cu (Cu/UiO-66). Молекулярные взаимодействия между металлами и оксидами как интерфейсы медь-цирконий в Cu/UiO-66 важны для гетерогенного катализа, что приводит к заметному синергетическому воздействию на активность и селективность. Гомогенно распределенный нанокомпозит углеродсодержащих смешанных оксидов металлов (CuO/ZrO2@C) был получен карбонизацией Cu/UiO-66 при 600 °C в течение 3 часов на воздухе. Для повышения кислотных свойств нанокомпозита CuO/ZrO2@C добавляли небольшое количество серной кислоты и нагревали при 150 °C в атмосфере N2 (CuO/ZrO2-SO3H@C). Синтезированные катализаторы Cu/UiO-66 и CuO/ZrO2-SO3H@C использованы в качестве новых катализаторов восстановления 4-нитрофенола (4-НП) до 4-аминофенола (4-АП). Катализаторы Cu/UiO-66 и CuO/ZrO2-SO3H@C показали полную конверсию раствора 4-НЧ при перемешивании (4 и 2 мин) при комнатной температуре соответственно. Эти два катализатора показали высокую скорость восстановления 8,61 × 10–3 с–1 и 18,3 × 10–3 с–1 соответственно. Рентгенофотоэлектронный спектроскопический анализ (РФЭС) показал, что заряд атомов меди в катализаторе Cu/UiO-66 равен Cu0/CuII, а в катализаторе CuO/ZrO2-SO3H@C – CuI/CuII с практически таким же соотношением (65 /35). Размер частиц и элементный состав катализатора CuO/ZrO2-SO3H@C анализировали с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HR-TEM), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) и элементного картирования соответственно. Ключевым моментом, помимо высокой каталитической активности и селективности катализатора CuO/ZrO2-SO3H@C, является как структура гетероперехода углерод-оксиды металлов, которая приводит к хорошему диспергированию CuO и ZrO2 по углеродным листам, так и высокие кислотные свойства, которые происходят из комбинации кислотных центров Бренстеда серной кислоты и кислотных центров Льюиса UiO-66. Катализаторы продемонстрировали хорошую эффективность переработки без значительной потери активности, что указывает на их хороший потенциал для промышленного применения.

На границах раздела металл-оксид металла фазовые границы создают различные электронные структуры, а также связывание субстрата, реакционную способность и гетерогенную каталитическую активность1. Наночастицы Cu, нанесенные на ZrO2, привлекли внимание своей высокой активностью и селективностью в отношении конверсии CO2 в метанол2 и диссоциации водорода2. Недавно атомарно точный оксидный узел металлоорганического каркаса (UiO-66) был использован в качестве подложки для кластеров Cu для обеспечения близости на молекулярном уровне1. UiO-66 с частично недокоординированными оксидными узлами, содержащими шесть катионов Zr, используется в качестве носителя для кластеров Cu различной ядерности3. Напротив, традиционное легирование наночастиц Cu на подложке ZrO2 не позволяет контролировать изменение границы раздела и ядерности металла из-за присущего разнообразия поверхности оксида и неравномерной пористости1. Благодаря уникальным свойствам MOF, таким как большая площадь поверхности, регулируемая пористость и разнообразие структур, а также хорошим поверхностным свойствам, таким как высокая кислотность и основность. Их можно использовать для изготовления углеродных наноматериалов, оксидов металлов, фосфидов металлов, халькогенидов металлов и карбидов металлов, а также других наноструктурированных материалов4,5.

Нитроароматические соединения, такие как производные нитрофенола, являются важными промежуточными продуктами в различных отраслях промышленности, в медицине, производстве бумаги, фунгицидах, нефтехимии, пестицидах, взрывчатых веществах, консервантах, инсектицидах, красителях, коже и древесине6,7. Однако, по данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), производные нитрофенола, такие как 4-нитрофенол (4-NP), идентифицируются как своего рода органические загрязнители и не биоразлагаемые загрязнители8, более того, производные нитрофенола оказывают токсическое воздействие на нервную систему. системы, внутренних органов и крови человека и животных9. Для разложения нитрофенолов было разработано несколько методов, в том числе метод электро-Фентона10, фотокаталитическая деградация11 и электрохимический метод12. Восстановление 4-нитрофенола (4-NP) до 4-аминофенола (4-AP) является важной реакцией13,14, поскольку 4-аминофенол используется для синтеза нескольких важных соединений, таких как лекарства, резиновые химикаты и красители15.