新型杂原子掺杂纳米催化剂构筑及其催化脂肪醇氨氧化制脂肪腈性能研究

Catalytic ammoxidation of biomass based aliphatic alcohols to aliphatic nitriles a project with great application prospect, because it can not only reduce dependence of aliphatic nitriles on crude oil, but also accomplish the green synthesis of aliphatic nitriles. Activities of reported catalysts to aliphatic alcohols is much lower than that to aromatic alcohols, owing to the low activity of aliphatic alcohol hydroxyl. Based on this progress, 1,6-hexanediol is selected as a model to study the ammoxidation reaction of aliphatic alcohols to aliphatic nitriles in this project. Surface electronic structure of catalysts will be adjusted by doping process. Influence of structure of catalyst, surface property, interaction between metal and support to its activities will be explored. Catalytic mechanism of ammoxidation of aliphatic alcohols to aliphatic nitriles over doped catalysts will be investigated. Through this research, scientific basis is expected to be provided for transformation of aliphatic alcohols to aliphatic nitriles.

生物质基脂肪醇催化氨氧化制备脂肪腈，既可减小脂肪腈类化合物对石化资源的依赖，还可实现脂肪腈的“绿色”合成，具有重要的研究价值和应用前景。然而，由于脂肪链相对较小的电负性，使得脂肪醇羟基较难被吸附活化，进而导致催化剂催化脂肪醇氨氧化活性较差。针对这一问题，本项目以1,6-己二醇氨氧化制备己二腈为探针反应，对脂肪醇催化氨氧化制备脂肪腈反应进行研究。通过构筑新型杂原子掺杂催化剂，调控催化剂形貌与孔道结构、表面电子结构、表面酸碱性等性质，深入探究催化剂结构、表面性质、金属-载体间相互作用等对脂肪醇吸附活化性能以及催化氨化性能的调控规律，明确脂肪醇在催化剂表面活化氨氧化历程，揭示催化反应机理，为脂肪醇等醇类氨氧化制备腈类化合物催化剂的设计提供理论基础和科学依据。

生物质基脂肪醇催化氨氧化制备脂肪腈，不但可减小脂肪腈类化合物对石化资源的依赖，而且还可实现脂肪腈的“绿色”合成，具有重要的研究价值和应用前景。本项目分别以1,6-己二醇氨氧化制备己二腈和正丁醇氨氧化制备丁腈为探针反应，对脂肪醇催化氨氧化制备脂肪腈反应进行了研究。构筑了一系列杂原子掺杂Co基催化剂，研究了各催化剂催化活性同时对催化剂构效关系进行了分析，并对反应条件对催化反应过程的影响规律进行了探究。研究结果表明，醇羟基氧化为醛基的过程是脂肪醇氨氧化反应的控制步骤，由具有高比表面积和表面活性的EC600载体负载的Co-N/C催化剂具有较高的催化活性，可能是由于该催化剂中形成了更多的Co-Nx活性中心。本研究可能为脂肪醇氨氧化反应以及醇类氧化功能化反应研究工作的开展提供一定的参考。