过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (12): 1453-1465.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224139CSTR: 32067.14.jproeng.224139
洪晓博1,2, 黄在银1, 丁其达3, 刘泽莹2, 王红岩2, 谭学才1*, 王耀锋2*
Xiaobo HONG1,2, Zaiyin HUANG1, Qida DING3, Zeying LIU2, Hongyan WANG2, Xuecai TAN1*, Yaofeng WANG2*
摘要: 苄胺因其在医药、农药、染料和香料等领域的广泛应用而备受瞩目。苄胺可以通过苯甲醛(BzH)还原胺化反应进行制备,但受限于用于该反应的催化剂制备步骤复杂、成本高。本工作通过浸渍法制备了一系列负载在二氧化硅上的碱金属阳离子调变的钴催化剂(Co-M/SiO2),并评价了不同催化剂对BzH还原胺化反应的影响。最佳催化剂Co-Na/SiO2 (Co2+:Na+=1:1.5)催化BzH转化率为100%,目标产物苄胺的选择性为94.6%。与未加入碱金属阳离子的Co/SiO2催化剂相比,该催化剂使苄胺选择性提高了24.6个百分点,副产物苯甲醇(BzAh)减少了17.1个百分点。通过一系列表征技术(XRD, XPS, TEM, Raman, NH3-TPD, CO2-TPD, H2-TPD, TGA)深入探究了催化剂结构和形貌特征。结果表明,在Co-Na/SiO2中,钴主要以Co0和CoOx形式存在,引入的Na+通过电子转移作用改变了催化剂中Co0物种的结合能;此外,Co-Na/SiO2催化剂提供了适量的酸碱性位点及适当的氢气吸附能力,有利于还原胺化反应发生。利用原位红外实验分析了Co-Na/SiO2催化剂和Co/SiO2催化剂的吸附能力和反应过程差异。结果表明,Co-Na/SiO2催化剂催化苯甲醛还原胺化合成苄胺的能力优于Co/SiO2催化剂的原因在于能够抑制副产物BzAh的生成。本工作为还原胺化反应提供了一种低成本且高活性的钴基催化剂制备策略,为以后用于该反应的高效催化剂的设计研究奠定了基础。