Nickel nanoparticles supported on MOF-5: Synthesis and catalytic hydrogenation properties

ABSTRACT

Nickel nanoparticles (2–6 nm) were successfully deposited on MOF-5 (Zn4O(BDC)3, BDC=1,4-benzenedicarboxylate) by a facile wet  impregnation strategy to prepare Ni@MOF-5 employing Ni(acac)2 (acac = acetylacetonate) as the precursor in absolute ethanol solvent owing to the sensitivity to the moisture of MOF-5. Ni@MOF-5 exhibited excellent catalytic activity for hydrogenation of C=C bond using  crotonaldehyde as a probe molecule under mild reaction conditions (conversion>90.0%, selectivity>98.0%, 2.0 MPa, 100 °C, 40 min). In addition, the catalyst could be reused and the structure of MOF-5 framework was still maintained. Therefore, MOF-5 promised a novel  candidate of support for hydrogenation catalyst.

INTRODUCTION

In recent years, metal–organic frameworks (MOFs) have attracted considerable attention in the field of catalysis on account for their large specific surface areas and high porosities unparalleled so far by other traditional materials . Owing to their low thermal stabilities (200–500 °C) , MOFs can be utilized for the reactions requiring mild conditions, such as knoevenagel condensation, cyanosilylation of aldehyde, oxidation of olefin, transesterification and so on. Despite many exciting achievements have been made recently, the area of MOF-based catalysis is still in its infancy . One of the most representative MOFs is MOF-5 (Zn4O(BDC)3) with BET surface area from 260 m2/g to 4400 m2/g based on the synthetic method and good thermal stability up to 400 °C .Recently, its potential applications in gas storage (H2 and CO2) and  heterogeneous catalysis were intensive attracted to study . In the field of catalysis, as an efficient catalyst, Ravon et al. and Phan et al.  investigated  the catalytic activity of MOF-5 over the alkylation reactions . As the support for catalysts, MOF-5 was applied into some reactions, for example, hydrogenation, aerobic oxidation of alcohols and Sonogashira coupling reactions . Especially, there was a little focus on MOF-5 for hydrogenation. Sabo et al. and Opelt et al. respectively reported that noble metal palladium loaded on MOF-5 by solution infiltration strategy and coprecipitation method to prepare the catalyst Pd@MOF-5, which showed high catalytic activity for hydrogenation of C=C bond .

چکیده

نانوذرات نیکل (2-6 نانومتر) با استفاده از استراتژی آغشته سازی مرطوب به MOF-5 (Zn4O (BDC) 3، BDC = 1،4-benzenzodicarboxylate) با استفاده از نیکل (acac) 2 ( acac = acetylacetonate) به عنوان پیش ماده در حلال اتانول مطلق به دلیل حساسیت به رطوبت MOF-5. Ni @ MOF-5 فعالیت هیدروژناسیون C = C را با استفاده از کرتونالدئید به عنوان یک مولکول پروب تحت شرایط واکنش خفیف (تبدیل> 90.0٪، انتخابی> 98.0٪، 2.0 MPa، 100 ° C، 40 دقیقه) نشان داد. علاوه بر این، کاتالیزور می تواند استفاده مجدد و ساختار چارچوب MOF-5 همچنان حفظ شود. بنابراین، MOF-5 یک کاندیدای ریاست حمایت از کاتالیزور هیدروژناسیون را قول داد.

مقدمه

در سال های اخیر، ساختارهای فلزی-ارگانیک (MOFs) در زمینه کاتالیزوری توجه زیادی را به خود جلب کرده اند و از طرف دیگر با مواد سنتی دیگر، نسبتا زیاد سطح آن ها و تخلخل های زیاد آنها بی نظیر است. با توجه به مقاومت کم حرارتی (200-500 درجه سانتیگراد)، MOF ها می توانند برای واکنش هایی که نیاز به شرایط خفیف دارند، مانند تراکم کوموئنگل، سیانوسیلیل کردن آلدهید، اکسیداسیون اولفین، ترانس اکسیداسیون و غیره استفاده شود. به رغم بسیاری از دستاوردهای هیجان انگیز اخیرا ساخته شده است، منطقه کاتالیزیک مبتنی بر MOF هنوز در دوران کودکی خود است. یکی از نماینده ترین MOF ها MOF-5 (Zn4O (BDC) 3) با سطح BET از 260 m2 / g به 4400 m2 / g بر اساس روش مصنوعی و پایداری حرارتی خوب تا 400 درجه سانتیگراد است. به همین دلیل، پتانسیل آن برنامه های کاربردی در ذخیره سازی گاز (H2 و CO2) و کاتالیزور ناهمگن به شدت مورد مطالعه قرار گرفتند. در زمینه کاتالیز، به عنوان یک کاتالیزور کارآمد، Ravon و همکاران. و Phan و همکاران فعالیت کاتالیزوری MOF-5 را در طی واکنش های آلکیلینگ بررسی کرد. به عنوان حمایت از کاتالیزورها، MOF-5 به برخی واکنش ها اعمال شد به عنوان مثال، هیدروژن، اکسیداسیون هوازی از الکل و واکنش های اتصال Sonogashira. به ویژه، تمرکز کمی بر MOF-5 برای هیدروژناسیون وجود دارد. سبا و همکاران و Opelt و همکاران. به ترتیب گزارش دادند که پالادیوم نجیب فلزی با استفاده از استراتژی نفوذ راه حل و روش همرفت شدن بر روی MOF-5 به منظور آماده سازی کاتالیزور Pd @ MOF-5 که نشان دهنده فعالیت کاتالیزوری بالا برای هیدروژنه شدن پیوند C = C است، بارگیری شده است.

Year: 2011

Publisher : ELSEVIER

By :  Huahua Zhao , Huanling Song , Lingjun Chou 

File Information: English Language/ 5 Page / size: 481 KB

Download

سال : 1390

ناشر : ELSEVIER

کاری از : Huahua ژائو، Huanling آهنگ، Lingjun چو

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 5 صفحه / حجم : KB 481

لینک دانلود