N-甲基/羰基化胺是重要的化工中间体,广泛应用于制备染料、油品添加剂、合成树脂、医药和农药等生产过程,创制高效的催化剂、推动N-甲基/羰基化胺的清洁合成对绿色化工的发展具有重要意义。中科院兰州化物所纳米催化团队在海西创新研究院自主部署项目等的资助下,以产业需求为导向,围绕N-甲基/羰基化胺清洁、高效合成中的基础科学问题开展了系统的研究并取得一系列进展。已申请国家发明专利4件,发表学术论文3篇,完成多个模式研究和技术转让,目前正积极推进相应的工业应用。
1、基于催化剂表面亲疏水性质调控,构建出不同亲疏水性质的Pd/TiO2@POS-x催化剂,成功实现苯胺和甲醛高选择性的合成具有高附加值的单甲基苯胺(Chem. Commun., 2019, 55, 8305)。
不同亲疏水性质催化剂的构建
2、基于胺在二氧化钛表面的选择性吸附研究基础,发展出以超低担载量的纳米Pd/TiO2为催化剂、KI为助剂,在无溶剂、无有机配体的条件下对称性二烷基脲催化合成。底物范围涵盖了吸电子和供电子取代的苯胺,脂肪族伯胺和二级胺。体系的最高TOF可达250000h-1。重复使用实验表明Pd/TiO2催化剂反应稳定,可重复使用10次且无明显失活(Green Chem., 2019, 21, 4040)。
CO绿色催化合成对称性二烷基脲
3、基于均多相融合调控的研究思路,通过1,10-菲啰啉(1,10-Phen)在CuAlOx表面聚合的方法制备出一类氮掺杂碳膜“固体配体”修饰的均多相融合催化材料,相比于CuAlOx 催化剂,层状碳“固体配体”修饰的CuAlOx展现出很好的抑制DMF进一步加氢形成三甲胺的性能,成功实现CO2/H2可控合成DMF反应(Nat. Commun., 2019, 10, 2599, DOI: 10.1038/s41467-019-10633-y)。
CuAlOx催化剂表面“固体配体”的形成过程 DMF加氢反应 DFT计算
(兰州化物所供稿)