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ChemCatChem:氫化多相FLP催化劑的設計合成及其作用機制總結2024-02-16
受阻路易斯酸堿對(FLPs)由于結構多樣性及對H2、CO2、NO、SO2等小分子具有活化性能受到廣大科研工作者的廣泛關注。該篇綜述文章總結了近些年來多相FLP催化劑的研究進展,并詳細介紹了用于催化氫化反應的多相FLP催化劑的設計合成新策略及其催化作用機制。

 

 

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圖1.?(a)?半固載FLP催化劑SiO2-[SiOB(C6F5)2][tBu3P],?(b) 多孔FLP催化劑B(C6F5)3/DO-MIL-101 (DO:1,4-dioxane),?(c) P-和B-官能化的聚苯乙烯,?(d)?缺陷CeO2

空間受阻的路易斯酸(LA)和路易斯堿(LB)組成的“受阻路易斯酸堿對(FLPs)”,因其在室溫下可以高效活化H2分子而開辟了無金屬催化加氫過程的新催化劑體系。FLP的結構類型也十分豐富,主要包括有分子內FLP、分子間FLP以及隱性FLP。目前,FLP已被廣泛應用于亞胺、烯胺、醛、酮、烯烴等多種不飽和化合物的加氫還原反應中,并表現出優異的催化性能,但是催化體系多為均相,存在催化劑回收再利用困難的問題,限制了其推廣應用。因此,開發可回收再利用的多相FLP催化劑成為該領域的研究熱點。

大連理工大學紀敏教授課題組長期從事均相催化材料多相化的研究工作,在離子液體 (IL)、路易斯酸、FLP等固載化催化劑的設計和構建及其催化性質研究方面做了大量創新性的工作。因此,作者受邀對近些年來催化氫化過程中廣泛應用的多相FLP催化劑,包括半固載FLP、多孔FLP、FLP聚合物、缺陷FLP等的設計合成策略及催化性質進行了全面綜述和系統分析總結。半固載FLP由含有路易斯酸或堿位點的固體材料和相應的均相路易斯堿或酸位點組成,如圖1 (a) 所示。這類FLP催化劑雖然具有回收性能,但是每次循環時都需要補充均相部分的路易斯酸或堿,不能實現FLP全部組分回收再利用。多孔材料中金屬有機骨架材料(MOFs)因其可修飾的有機配體以及配位不飽和金屬位點可以為FLP提供錨定位點而被廣泛研究。圖1 (b) 展示了FLP被引入MOFs的納米籠內得到的可循環利用的多相FLP催化劑。FLP聚合物則是由含有空間受阻的路易斯堿或路易斯酸作為側鏈官能團分子協同激活聚合單體得到的功能共聚物,在高效、受控、選擇性聚合方面具有顯著效果,如圖1 (c) 所示。金屬氧化物或其他材料中路易斯酸性不飽和金屬位點和表面空位產生的缺陷也表現出FLP的性質(圖1 (d)?所示),可以解離H-H鍵從而實現不飽和化合物的催化氫化。目前,多相FLP催化劑的開發和性質研究仍處于發展階段,該綜述可以幫助研究者更加全面地了解FLP在催化過程中的應用現狀,有助于開發更加高效、適用性更強的多相FLP催化劑。

文信息

Design and Synthesis of Heterogeneous Frustrated Lewis Pairs for Hydrogenation: From Molecular Immobilization to Defects Engineering

Miaomiao Chen,?Dr. Min Wang,?Prof.?Dr. Min Ji

ChemCatChem

DOI:?10.1002/cctc.202301472

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