4-ニトロフェノールの還元のための新規およびリサイクル可能な固体酸触媒としてのスルホン化炭素酸銅酸化物Zirconiaナノコンポジットのin-situ調製

UIO-66の欠落リンカー欠陥は、Cu Nanoclusters（Cu/UIO-66）を共有結合してアンカーCuナノクラスターに悪用されました。Cu/UIO-66の銅Zirconia界面としての金属と酸化物の間の分子相互作用は、不均一な触媒に不可欠であり、活動と選択性への顕著な相乗的影響をもたらします。均質に分布した炭素質混合金属酸化物（CuO/ZRO2@C）ナノコンポジットは、600°CのCu/UIO-66の空気中の3時間の炭化により調製されました。CUO/ZRO2@Cナノコンポジットの酸性度特性を高めるために、少量の硫酸を加え、N2大気（CUO/ZRO2-SO3H@C）の下で150°Cで加熱しました。合成されたCU/UIO-66およびCUO/ZRO2-SO3H@C触媒は、4-ニトロフェノール（4-np）から4-アミノフェノール（4-AP）の減少における新しい触媒として使用されました。CU/UIO-66およびCUO/ZRO2-SO3H@C触媒は、室温でそれぞれ（4分および2分）攪拌する間、4-NP溶液の完全な変換を示しました。これらの2つの触媒は、それぞれ8.61×10-3 S-1と18.3×10-3 S-1の高い還元率を示しました。X線光電子分光（XPS）分析は、Cu/UIO-66触媒の銅原子の電荷がCu0/Cuiiであり、Cuo/Zro2-So3H@C触媒であることを示しました。/35）。粒子サイズとCUO/ZRO2-SO3H@C触媒の元素組成は、それぞれ高解像度透過電子顕微鏡（HR-TEM）、およびエネルギー分散型X線分光法（EDS）、および元素マッピングを使用して分析しました。CUO/ZRO2-SO3H@C触媒の高い触媒活性と選択性を超えた重要なポイントは、カーボンシート上のCUOとZRO2の良好な分散をもたらす炭素金属酸化酸化酸化型のヘテロ接合構造と、高い酸性度特性の両方であり、硫酸からのブレンステッド酸部位とUIO-66のルイス酸部位の組み合わせから来ています。触媒は、活動を大幅に損失することなく良好なリサイクル可能性効率を示し、産業用途の可能性があることを示しています。

The missing-linker defects of UiO-66 were exploited to covalently anchor Cu nanoclusters (Cu/UiO-66). The molecular interactions between the metals and oxides as copper-zirconia interfaces in Cu/UiO-66 are essential for heterogeneous catalysis, leading to remarkable synergistic impacts on activity and selectivity. Homogeneously distributed carbonaceous mixed metal oxides (CuO/ZrO2@C) nanocomposite was prepared via carbonization of the Cu/UiO-66 at 600 °C for 3 h in air. To enhance the acidity properties of the CuO/ZrO2@C nanocomposite, a small amount of sulfuric acid was added and heated at 150 °C under an N2 atmosphere (CuO/ZrO2-SO3H@C). The synthesised Cu/UiO-66 and CuO/ZrO2-SO3H@C catalysts were used as novel catalysts in the reduction of 4-nitrophenol (4-NP) to 4-aminophenol (4-AP). The Cu/UiO-66 and CuO/ZrO2-SO3H@C catalysts displayed complete conversion of the 4-NP solution during (4 and 2 min) stirring at room temperature, respectively. These two catalysts exhibited a high reduction rate of 8.61 × 10-3 s-1, and 18.3 × 10-3 s-1, respectively. The X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) analysis showed the charge of copper atoms in the Cu/UiO-66 catalyst was Cu0/CuII and in the CuO/ZrO2-SO3H@C catalyst was CuI/CuII with nearly the same ratio (65/35). The particle size and the elemental composition of the CuO/ZrO2-SO3H@C catalyst were analysed by using high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and elemental mapping, respectively. The key point beyond the high catalytic activity and selectivity of the CuO/ZrO2-SO3H@C catalyst is both the carbon-metal oxides heterojunction structure that leads to good dispersion of the CuO and ZrO2 over the carbon sheets, and the high acidity properties that come from the combination between the Brønsted acid sites from sulfuric acid and Lewis acid sites from the UiO-66. The catalysts exhibited good recyclability efficiency without significant loss in activity, indicating their good potential for industrial applications.