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ChemCatChem:多金属氧酸盐MoVBiO用于甲醇间接氧化合成甲酸甲酯:有机添加剂对晶体尺寸和催化性能的影响2022-11-02
中国石油大学(华东)Svetlana Mintova课题组利用甲醇和酒石酸有机添加剂可控制备了一系列晶体尺寸为30-300 nm的多金属氧酸盐Mo-V-Bi氧化物(MoVBiO),并直接作为催化剂用于甲醇间接氧化合成甲酸甲酯。由于小晶体尺寸的MoVBiO具有更多的外表面活性位,表现出优异的催化性能,本工作提供了一种新的高效合成甲酸甲酯路线。

 

 

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图1. 多金属氧酸盐MoVBiO的晶体尺寸对合成甲酸甲酯催化性能的影响

甲酸甲酯作为重要的有机化工中间体,可以用于合成甲酸、甲酰胺、碳酸二甲酯、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺等精细化工品,还可以用于合成药物或直接用作溶剂,用途十分广泛。目前的合成方法主要包括甲醇羰基化法、甲醇脱氢法、甲醇氧化法等,但往往存在收率较低、产物分离困难等问题。甲醇经亚硝酸甲酯间接氧化制甲酸甲酯的反应条件温和、产物易分离、环境友好,具有一定的应用前景,然而目前关于该反应的催化剂研究较少。

多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POM)是由过渡金属(如钼、钒和钨)组成的阴离子金属氧化物簇,含有Mo、V和Bi的多金属氧酸盐MoVBiO具有类似于FAU型分子筛的孔道结构。然而MoVBiO的七元环孔道较小,导致常见的N2、CH4和CH3OH等分子难以进入,如能实现MoVBiO的晶体尺寸调控,将会为催化反应提供更多的活性位点。

最近,中国石油大学(华东)Svetlana Mintova课题组报道了一种利用有机添加剂调控MoVBiO晶体尺寸的方法,并首次将MoVBiO用于甲醇间接氧化合成甲酸甲酯。该团队采用甲醇、酒石酸作为有机添加剂,合成了一系列晶体尺寸为30-300 nm的MoVBiO多金属氧酸盐,并直接作为催化剂用于甲醇间接氧化合成甲酸甲酯的催化反应。在CH3ONO/N2反应物摩尔比为1/4、空速为8000 mL g-1 h-1、反应温度为140 ℃和常压反应条件下,亚硝酸甲酯转化率为92%,甲酸甲酯选择性可达94%。该研究发现MoVBiO的晶体尺寸能够显著影响催化性能,小晶体尺寸的MoVBiO具有更多的外表面活性位,表现出更加优异的催化性能,本工作拓宽了MoVBiO多金属氧酸盐的催化应用领域。

文信息

Crystalline Microporous MoVBiO Polyoxometalates for Indirect Oxidation of Methanol to Methyl Formate: Effects of Organic Additives on Crystals Size and Catalytic Performance

Ke Huang, Ningkun Xu, Bin Liu, Peihua Zhang, Ge Yang, Hailing Guo, Peng Bai, Chunzheng Wang, Dr. Svetlana Mintova

文章第一作者为博士生黄恪,通讯作者为王纯正副教授和Svetlana Mintova教授

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202200528

 

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