摘要:
Semnan University 的Mahdi Behzad和Chemistry and Chemical Engineering Research Center of Iran 的Najmedin Azizi等报道的本篇文章(Sci Rep 2024, 14, 8498)中报道了一种新型的金属酞菁改性碳氮化物催化剂Co(salen)@g-C3N4的合成与评估。该催化剂通过将水杨醛掺杂到碳氮化物上,再通过席夫碱化学引入钴而制备。使用多种光谱技术,如扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TGA)对催化剂进行了表征。修饰后的碳氮化物组分在氧化不同醛衍生物为苯甲酸时展现出显著的产率(74-98%),这些氧化反应在温和条件下进行,反应时间短(120-300分钟)。重要的是,该催化剂展示了可回收性,能够在连续五次循环中重复使用而活性不减。催化剂的可重复使用性,加上其在氧化反应中的优异产率,使其成为未来应用的有前景且可持续的选择。 研究背景:
1)在化学工业中,将醛选择性氧化为酸是最重要的反应之一,尤其是在合成香料、染料、医药和化工产品中,将苯甲醇氧化为苯甲醛及其转化为有价值的产品是一个重要的化学过程。
2)过去几十年中,研究者对使用安全且经济可行的氧化剂的工艺产生了极大的兴趣,尤其是使用分子氧(O2)作为氧化剂的醛氧化反应,因其环境友好性和低成本而受到关注。
3)本文作者在他人工作的基础上,利用碳氮化物作为支持材料和席夫碱试剂,制备了含有铜、钴和锰的席夫碱配合物。通过将碳氮化物中的氮原子与水杨醛反应,为席夫碱配合物的形成提供了稳定的环境,从而实现了金属离子在碳氮化物上的固定,合成了支持的席夫碱催化剂。 实验部分:
1)制备g-C3N4:采用直接加热法使用三聚氰胺在空气中合成块状g-C3N4,然后将块状g-C3N4通过热剥离制备成g-C3N4纳米片。
2)制备Co(salen)@g-C3N4:将g-C3N4超声分散在乙醇中,加入水杨醛,经过回流反应后,用乙醇洗涤并干燥。然后将salen@g-C3N4分散在乙醇中,加入钴(II)氯化物,经过回流反应后,用乙醇洗涤并干燥。
3)实验操作:在装有磁力搅拌棒和隔膜的试管中加入Co(salen)@g-C3N4(30 mg)、醛(1 mmol)和H2O2(3 mmol),在60°C下加热搅拌直至反应完成,然后冷却至室温,加水停止反应,用乙酸乙酯提取,干燥后蒸发溶剂,大部分情况下产物纯度高,无需额外纯化。