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关键词：
钴催化剂,二氧化硅,钌助剂,费托合成
发表时间：
2012-07-12 14:57:22
PVP稳定的纳米Au溶胶对葡萄糖液相选择氧化的催化性能
李玉洁 | -> | 1700| 2| 0.858846MB |Au溶胶催化剂,聚乙烯吡咯烷酮稳定剂,葡萄糖,分子氧,液相选择氧化
摘要：采用化学还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 稳定的纳米 Au 溶胶, 这种 Au 溶胶在葡萄糖空气氧化制葡萄糖酸反应中具有良好的催化性能. 考察了 PVP 加入量和氯金酸前驱液的浓度对反应活性的影响. 紫外-可见吸收光谱和透射电镜分析结果表明, 含有较小 Au 粒子的 Au 溶胶体系具有较高的催化活性. 当 PVP/Au 质量比为 40, 氯金酸浓度为100 μg/ml 时, 得到稳定的 Au 溶胶体系具有金粒子尺寸小、分布均匀的特点, 对葡萄糖氧化反应活性高, 葡萄糖的转化率达到 54.4%.
近年来, Au 催化剂用于有机物液相选择氧化反应成为催化研究的热点. Prati 等[1], Biella 等[2]和Comotti等[3]分别研究了活性炭等载体担载的 Au 催化剂对醇、醛和葡萄糖等液相选择氧化的催化性能.Demirel 等[4,5]报道了活性炭担载 Au 催化剂对单元醇和多元醇的选择氧化性能. Corma 研究组[6,7]和Hutchings 研究组[8~10]分别报道了担载型 Au-Pd 催化剂对烃及醇的选择氧化. 这些选择氧化反应均以分子氧为氧化剂, 无需其它有机溶剂, 属于环境友好的绿色过程. 研究表明, 担载型 Au 催化剂具有催化活性高、产物选择性好、反应条件温和等优点. 然而, 受载体本性及结构的限制, 纳米 Au 粒子并不能在载体上保持持久稳定, 在反应过程中不可避免地存在活性组分的流失, 故担载型 Au 催化剂在重复使用时, 活性明显下降[11,12]. 另一方面, 目前已报道的有关研究均不能排除担载型 Au 催化剂的高活性实际上是由于分散到反应体系中的纳米 Au 粒子在起催化作用的可能性.
已有一些研究涉及纳米金属溶胶的催化性能.例如, Siani 等[13]利用扩展 X 射线吸收精细结构分析及紫外-可见 (UV-Vis) 吸收光谱跟踪研究了聚乙烯醇 (PVA) 稳定的纳米 Pt 溶胶的形成过程,发现PVA 稳定的 Pt6 簇粒子不仅高度分散, 而且能稳定存在数月之久. 寇元研究组[14,15]将离子液体中制备的纳米 Pt 粒子用于费–托合成及肉桂醛的选择性加氢, 发现其在温和条件下即具有非常好的催化性能.Singh 等[16]发现离子液体中的纳米 Cu 粒子是一种制备方便, 具有高选择性的 Carba–Michael 加成反应催化剂. 纳米 Au 粒子的催化性能尤其受人关注.Comotti 等[17]比较了 Au 溶胶和酶催化剂对葡萄糖氧化反应的催化性能, 发现二者催化活性相当. Pina等[18]将纳米 Au 溶胶用于吡咯的氧化聚合, 得到了高质量的导电聚合物. Mertens 等[19]发现 Au-Pt 粒子簇对多元醇的催化氧化具有很高的催化活性, 而由聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 稳定的 Au, Ag, Co 纳米粒子簇及 Au-Ag 双金属簇对α,β-不饱和醛选择加氢的催化性能很好, 且具有立体选择性[20~22]. Wang等[23]已成功地将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段聚合物稳定的纳米 Au 溶胶用于水溶液中醇的空气氧化, 并取得很好的结果. 这些研究结果表明纳米金属溶胶对液相反应具有很好的催化活性. 然而,文献中对纳米 Au 溶胶的制备条件及其对催化性能的影响研究较少, 因此本文利用化学还原法制备了以 PVP 为稳定剂的纳米 Au 溶胶, 考察了 PVP 加入量及氯金酸浓度对葡萄糖液相氧化反应活性的影响, 并结合 UV-Vis 吸收光谱和透射电镜 (TEM) 分析, 探讨了影响纳米 Au 溶胶催化活性的机制.
已有一些研究涉及纳米金属溶胶的催化性能.例如, Siani 等[13]利用扩展 X 射线吸收精细结构分析及紫外-可见 (UV-Vis) 吸收光谱跟踪研究了聚乙烯醇 (PVA) 稳定的纳米 Pt 溶胶的形成过程,发现PVA 稳定的 Pt6 簇粒子不仅高度分散, 而且能稳定存在数月之久. 寇元研究组[14,15]将离子液体中制备的纳米 Pt 粒子用于费–托合成及肉桂醛的选择性加氢, 发现其在温和条件下即具有非常好的催化性能.Singh 等[16]发现离子液体中的纳米 Cu 粒子是一种制备方便, 具有高选择性的 Carba–Michael 加成反应催化剂. 纳米 Au 粒子的催化性能尤其受人关注.Comotti 等[17]比较了 Au 溶胶和酶催化剂对葡萄糖氧化反应的催化性能, 发现二者催化活性相当. Pina等[18]将纳米 Au 溶胶用于吡咯的氧化聚合, 得到了高质量的导电聚合物. Mertens 等[19]发现 Au-Pt 粒子簇对多元醇的催化氧化具有很高的催化活性, 而由聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 稳定的 Au, Ag, Co 纳米粒子簇及 Au-Ag 双金属簇对α,β-不饱和醛选择加氢的催化性能很好, 且具有立体选择性[20~22]. Wang等[23]已成功地将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段聚合物稳定的纳米 Au 溶胶用于水溶液中醇的空气氧化, 并取得很好的结果. 这些研究结果表明纳米金属溶胶对液相反应具有很好的催化活性. 然而,文献中对纳米 Au 溶胶的制备条件及其对催化性能的影响研究较少, 因此本文利用化学还原法制备了以 PVP 为稳定剂的纳米 Au 溶胶, 考察了 PVP 加入量及氯金酸浓度对葡萄糖液相氧化反应活性的影响, 并结合 UV-Vis 吸收光谱和透射电镜 (TEM) 分析, 探讨了影响纳米 Au 溶胶催化活性的机制.
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