Catalytic Performance of the Cu-CNB

Catalytic Performance of the Cu-CNB Catalyst for the Selective Oxidation of Toluene
to Benzaldehyde
The novel Cu and boron doped graphitic carbon nitride catalyst has been successfully synthesized
by using urea, boron-containing IL and Cu(NO3)2•3H2O as the precursor through a facile and efficient
method, denoted as Cu-CNB. The selective oxidation of toluene on the Cu-CNB catalyst by TBHP or
H2O2 was tested in a Teflon lined autoclave with acetonitrile as solvent. The desired amount of catalyst,
toluene and oxidant were dispersed in acetonitrile, followed by the temperature of the autoclave ramped
Molecules 2015, 20 12688
to reaction temperature and then the oxidation reaction started. The products were taken out from the
reactor after desired reaction time and analyzed by an Agilent 6820 equipped with a flame ionization
detector (FID) using anisole as the internal standard.
The performance of the Cu-CNB catalyst for the oxidation of toluene to benzaldehyde was studied
using tert-butyl hydroperoxide (TBHP) as the oxidant, and the results are given in Table 1. Good
conversion of toluene and excellent benzaldehyde selectivity were obtained. When the reaction was
conducted in the presence of TBHP but without the catalyst, no detectable conversion of toluene was
found (Entry 1). When the oxidation of toluene was conducted in the presence of the neat support, no
reaction was observed under our reaction conditions (Entries 2, 3), which proved that Cu species were
necessary for the reaction. To discuss the role of the boron in the catalyst, we also synthesized the Cu-C
and Cu-C3N4 for the selective oxidation of toluene. It can be seen from Table 1 (Entries 4, 5), that both
the Cu-C and Cu-C3N4 can selectively catalyze toluene oxidation to benzaldehyde, but the conversions
were lower than that of Cu-CNB. It has been reported by Wang [25] that the boron functional groups
on the surface might act as strong Lewis acid sites, which would complement the basic nitrogen sites
into a bifunctional catalysis. On the other hand, Kiwi-Minsker and coworkers [33] reported that basic
sites would increase the selectivity of benzaldehyde but decrease the activity of the catalyst. Thus it can
be speculated that boron on the surface of the Cu-CNB catalyst might have acted as Lewis acid sites,
complementing the basic nitrogen sites, and thus increased the catalytic activity of the catalyst. It is
worth noting that the Cu-CNB material could catalyze the oxidation of toluene to benzaldehyde with
>99% selectivity (Entries 6–9). Under optimized reaction conditions, Cu-CNB showed 6.3% conversion
of toluene (Entry 9) with >99% selectivity to benzaldehyde.

Kết quả (Việt) 1:

Chất xúc tác hiệu suất của chất xúc tác Cu-CNB cho quá trình oxy hóa chọn lọc của Tolueneđể BenzaldehydeCuốn tiểu thuyết Cu và Bo doped graphitic cacbon nitrua chất xúc tác đã được tổng hợp thành côngbằng cách sử dụng urê, Bo-có IL và Cu (NO3) 2•3H2O như là tiền thân của thông qua một facile và hiệu quảphương pháp, biểu hiện như Cu-CNB. Quá trình oxy hóa chọn lọc của toluene trên Cu-CNB chất xúc tác bởi TBHP hoặcH2O2 đã được thử nghiệm trong một nồi hấp Teflon lót với acetonitrile như là dung môi. Số tiền mong muốn của chất xúc tác,toluene và oxy hóa đã bị giải tán trong acetonitrile, theo sau là nhiệt độ của nồi hấp đẩyPhân tử 2015, 20 12688đến phản ứng nhiệt độ và sau đó phản ứng oxy hóa bắt đầu. Các sản phẩm đã được đưa từ cáclò phản ứng sau khi mong muốn thời gian phản ứng và phân tích một 6820 người Agilent được trang bị với một ngọn lửa ion hóaMáy dò (FID) bằng cách sử dụng anisole như là tiêu chuẩn nội bộ.Hiệu suất của chất xúc tác Cu-CNB cho quá trình oxy hóa của toluene để benzaldehyde được nghiên cứusử dụng tert-butyl hydroperoxide (TBHP) như oxy hóa, và các kết quả được đưa ra trong bảng 1. Tốtchuyển đổi của toluene và chọn lọc tuyệt vời benzaldehyde đã thu được. Khi phản ứngthực hiện sự hiện diện của TBHP, nhưng mà không có chất xúc tác, không có chuyển đổi phát hiện của toluene làtìm thấy (nhập 1). Khi quá trình oxy hóa của toluene được tiến hành sự hiện diện của sự hỗ trợ gọn gàng, khôngphản ứng được quan sát thấy trong chúng tôi điều kiện phản ứng (mục 2, 3), chứng minh rằng loài Cu đãcần thiết cho phản ứng. Để thảo luận về vai trò của Bo trong chất xúc tác, chúng tôi cũng tổng hợp củ-Cvà Cu-C3N4 cho quá trình oxy hóa chọn lọc của toluene. Nó có thể được nhìn thấy từ bảng 1 (mục 4, 5), mà cả haiCu-C và Cu-C3N4 có chọn lọc có thể xúc tác toluene oxy hóa để benzaldehyde, nhưng các chuyển đổiđã thấp hơn của Cu-CNB. Nó đã được báo cáo bởi Wang [25] mà nhóm chức Botrên bề mặt có thể hành động như mạnh mẽ Lewis axit các trang web, mà sẽ bổ sung cho các trang web cơ bản nitơvào một xúc tác bifunctional. Mặt khác, Kiwi-Minsker và đồng nghiệp [33] báo cáo rằng cơ bảnCác trang web sẽ tăng chọn lọc của benzaldehyde nhưng giảm hoạt động của các chất xúc tác. Do đó nó có thểđược suy đoán rằng Bo trên bề mặt của chất xúc tác Cu-CNB có thể đã có hành động như các trang web axit Lewisbổ sung các trang web cơ bản nitơ, và do đó tăng các hoạt động xúc tác của chất xúc tác. Nó làđáng chú ý rằng các tài liệu Cu-CNB có thể xúc tác ôxi hóa toluene để benzaldehyde với> 99% các chọn lọc (mục 6-9). Dưới điều kiện tối ưu hóa phản ứng, Cu-CNB cho thấy 6,3% chuyển đổicủa toluene (mục 9) với > 99% chọn lọc để benzaldehyde.