铜掺杂多孔氧化镍非均相催化材料的制备及催化氧化性能

doi:10.7503/cjcu20230042

摘要/Abstract

摘要：

采用离子交换法制备了铜掺杂多孔氧化镍(Copper-doped NiO)非均相催化材料; 通过扫描电子显微镜、 X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和热重分析对其形貌和结构进行了表征. 结果表明, Copper-doped NiO呈均匀的片状花形结构分布，其晶体结构与NiO的晶体结构相同， Copper-doped Ni-MOF稳定性比Ni-MOF好. 以苯甲醇催化氧化反应为探针反应, 对Copper-doped NiO的催化性能进行测试, 结果表明, 苯甲醇的转化率高达99%, 苯甲醛的选择性为99%, 且该催化材料在循环5次后具有良好的循环稳定性.

关键词: 多孔氧化镍, 铜, 非均相催化剂, 苯甲醇, 催化氧化

Abstract:

A copper-doped porous NiO heterogeneous catalyst was successfully fabricated by a metal-ion exchange method. The catalyst was characterized by SEM， XRD， FTIR， TGA. The SEM results showed that copper-doped NiO uniformly distributed with a flower-like structure； the XRD and FTIR results showed that the crystal structure of copper-doped NiO was the same as NiO； the TGA results showed that the stability of copper-doped NiO was better than that of Ni-MOF. The copper-doped NiO was evaluated as a catalyst for the aerobic oxidation of benzyl alcohol. 99% conversion of benzyl alcohol and 99% selectivity of benzaldehyde were obtained， at the same time， the copper-doped NiO heterogeneous catalyst still has an excellent stability after 5 cycles.

Key words: Porous NiO, Copper, Heterogeneous catalyst, Benzyl alcohol, Aerobic oxidation

中图分类号:

O643

TrendMD:

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图/表 8

Fig.1 SEM images of Ni⁃MOF(A), copper⁃doped Ni⁃MOF(B) and copper⁃doped NiO(C)

Fig.2 XRD patterns of Ni⁃MOF(a), copper⁃doped Ni⁃MOF(b) and copper⁃doped NiO(c)

Fig.3 FTIR spectra of Ni⁃MOF(a), copper⁃doped Ni⁃MOF(b)(A) and partial magnification of (A)(B)

Fig.4 TG curves of Ni⁃MOF and copper⁃doped Ni⁃MOF

Fig.5 Influence of temperature on conversion rate of benzyl alcohol

Table 1 Optimization of aerobic oxidation of benzyl alcohol a

Entry	Catalyst	Solvent	Base	Conversion ^b	Selectivity ^b
1	Ni⁃MOF	CH₃CN	NaHCO₃	—	—
2	Copper⁃doped Ni⁃MOF	CH₃CN	NaHCO₃	94%	99%
3	Copper⁃doped NiO	CH₃CN	NaHCO₃	99%	99%
4	Copper⁃doped NiO	CH₃CN	NaOH	99%	99%
5	Copper⁃doped NiO	CH₃CN	TEA	15%	99%
6	Copper⁃doped NiO	DMF	NaHCO₃	7%	99%
7	Copper⁃doped NiO	CH₃OH	NaHCO₃	62%	99%
8	Copper⁃doped NiO	CH₂Cl₂	NaHCO₃	68%	99%

Table 2 Selective alcohols oxidation of copper-doped Ni-MOF catalyst a

Entry	Yield ^b	Selectivity ^b
1	99%	99%
2	65%	99%
3	99%	99%
4	13%	99%
5	9%	99%
6	99%	99%

Fig.6 Leaching(A) and cycling test(B) of the copper⁃doped NiO

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