近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心在液相激光輻照制備高分散加氫催化劑方面取得新進展，構(gòu)筑了具有高催化活性、高選擇性以及高穩(wěn)定性的非貴金屬加氫催化劑。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《先進材料》（Advanced Materials）上。
1，2，3，4－四氫喹啉及其衍生物是一類重要的精細化學(xué)品，也是醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及其他化工中間體的重要結(jié)構(gòu)單元。通過喹啉及其衍生物的選擇性加氫制備1，2，3，4－四氫喹啉是一種反應(yīng)時間短、節(jié)約能源及相對環(huán)保的合成方法。目前，喹啉的選擇性加氫反應(yīng)過程所用的多相催化劑主要依賴于貴金屬，但貴金屬儲量低且價格昂貴，嚴重制約了其工業(yè)化應(yīng)用。因此，構(gòu)筑低成本的非貴金屬加氫催化劑應(yīng)用于喹啉的選擇性加氫很有意義。
近期，以單原子和團簇為代表的高分散催化劑由于其優(yōu)越的催化性能在化學(xué)化工過程中顯示出巨大的應(yīng)用潛能。其中，N摻雜碳材料負載的過渡金屬（Fe、Co、Ni）高分散催化劑已經(jīng)在光電催化領(lǐng)域展示了其優(yōu)越的催化性能，但其作為熱催化劑特別是加氫催化劑方面的潛力還未被充分探究。
研究人員的前期工作表明，沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIF－67）衍生N摻雜碳納米管包裹的Co納米顆粒（Co＠N－CNTs）催化劑可以選擇性地將含有醛基、酮基、羧基和硝基官能團的生物質(zhì)基化合物加氫轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高附加值精細化學(xué)品（Adv． Mater． 31， 1808341（2019））?；谇捌诠ぷ?，進一步通過酸洗去除碳納米管管頂?shù)腃o納米顆粒后，研究人員發(fā)現(xiàn)N摻雜碳納米管管壁仍附著了大量的單原子和團簇活性位（Co－SA／AC＠N－CNTs）。
由于大部分單原子和團簇活性位被碳納米管緊緊地包裹住，導(dǎo)致其喹啉的選擇性加氫性能較差，在100 oC和2 MPa氫壓的反應(yīng)條件下，喹啉的轉(zhuǎn)化率只有10．5％。為了進一步提高Co－SA／AC＠N－CNTs材料的催化活性，研究人員通過液相環(huán)境下激光輻照的方法打破了Co－SA／AC＠N－CNTs材料中的碳納米管，進而暴露出管壁中的大量單原子和團簇活性位。
激光輻照的方法不僅破壞了材料的基本框架結(jié)構(gòu)，而且還打破了N摻雜碳納米管（Co－SA／AC＠N－CNTs－L），這些破碎的開放結(jié)構(gòu)非常利于反應(yīng)物和Co－Nx活性位的直接接觸。在喹啉及其衍生物的選擇性加氫反應(yīng)中，激光輻照處理的催化劑有著接近100％的轉(zhuǎn)化率和選擇性，遠遠高于沒有激光輻照處理的樣品。因此，這種液相激光輻照的方法為提高被其他材料包裹的活性位的催化活性提供新的、有效的途徑，并為新的加氫活性位的理解提供了一定的基礎(chǔ)。
該項工作得到國家自然科學(xué)基金和國家博士后科學(xué)基金的資助。
1，2，3，4－四氫喹啉及其衍生物是一類重要的精細化學(xué)品，也是醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及其他化工中間體的重要結(jié)構(gòu)單元。通過喹啉及其衍生物的選擇性加氫制備1，2，3，4－四氫喹啉是一種反應(yīng)時間短、節(jié)約能源及相對環(huán)保的合成方法。目前，喹啉的選擇性加氫反應(yīng)過程所用的多相催化劑主要依賴于貴金屬，但貴金屬儲量低且價格昂貴，嚴重制約了其工業(yè)化應(yīng)用。因此，構(gòu)筑低成本的非貴金屬加氫催化劑應(yīng)用于喹啉的選擇性加氫很有意義。
近期，以單原子和團簇為代表的高分散催化劑由于其優(yōu)越的催化性能在化學(xué)化工過程中顯示出巨大的應(yīng)用潛能。其中，N摻雜碳材料負載的過渡金屬（Fe、Co、Ni）高分散催化劑已經(jīng)在光電催化領(lǐng)域展示了其優(yōu)越的催化性能，但其作為熱催化劑特別是加氫催化劑方面的潛力還未被充分探究。
研究人員的前期工作表明，沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIF－67）衍生N摻雜碳納米管包裹的Co納米顆粒（Co＠N－CNTs）催化劑可以選擇性地將含有醛基、酮基、羧基和硝基官能團的生物質(zhì)基化合物加氫轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高附加值精細化學(xué)品（Adv． Mater． 31， 1808341（2019））?；谇捌诠ぷ?，進一步通過酸洗去除碳納米管管頂?shù)腃o納米顆粒后，研究人員發(fā)現(xiàn)N摻雜碳納米管管壁仍附著了大量的單原子和團簇活性位（Co－SA／AC＠N－CNTs）。
由于大部分單原子和團簇活性位被碳納米管緊緊地包裹住，導(dǎo)致其喹啉的選擇性加氫性能較差，在100 oC和2 MPa氫壓的反應(yīng)條件下，喹啉的轉(zhuǎn)化率只有10．5％。為了進一步提高Co－SA／AC＠N－CNTs材料的催化活性，研究人員通過液相環(huán)境下激光輻照的方法打破了Co－SA／AC＠N－CNTs材料中的碳納米管，進而暴露出管壁中的大量單原子和團簇活性位。
激光輻照的方法不僅破壞了材料的基本框架結(jié)構(gòu)，而且還打破了N摻雜碳納米管（Co－SA／AC＠N－CNTs－L），這些破碎的開放結(jié)構(gòu)非常利于反應(yīng)物和Co－Nx活性位的直接接觸。在喹啉及其衍生物的選擇性加氫反應(yīng)中，激光輻照處理的催化劑有著接近100％的轉(zhuǎn)化率和選擇性，遠遠高于沒有激光輻照處理的樣品。因此，這種液相激光輻照的方法為提高被其他材料包裹的活性位的催化活性提供新的、有效的途徑，并為新的加氫活性位的理解提供了一定的基礎(chǔ)。
該項工作得到國家自然科學(xué)基金和國家博士后科學(xué)基金的資助。
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