Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. LIU Jian del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha presentato una nuova metodologia per la preparazione di ossido monometallico/metallico confinato all'interno di capsule cave di carbonio drogate con azoto. Hanno applicato questo sistema catalitico di metalli non preziosi all'idrogenazione del nitrobenzene ad anilina. Lo studio è stato pubblicato su Scienze avanzate .

I nitroareni di idrogenazione catalitica nelle loro aniline sostituite sono importanti per l'industria chimica come la produzione di coloranti, prodotti farmaceutici, pigmenti, e agrofarmaci. Però, i catalizzatori attualmente utilizzati nell'industria hanno una bassa reattività e una scarsa selettività di idrogenazione.

Sebbene i catalizzatori di metalli nobili si siano dimostrati molto efficienti per le reazioni di idrogenazione catalitica, sono costosi e rari. Perciò, è necessario sviluppare metalli di transizione che siano economici, abbondante e può migliorare l'attività catalitica.

Gli scienziati hanno ottenuto Co-CoO . strutturato a guscio d'uovo _X @N-C rivestendo polimeri sulla superficie di una serie di zeoliti imidazolici bimetallici Zn/Co (Zn/Co ZIF), seguito da trattamento idrotermale e pirolisi confinata.

Rispetto al Co ZIF monometallico, l'introduzione di nanoparticelle di Zn inattive potrebbe sopprimere la sinterizzazione delle specie Co e aumentare la loro dispersione nelle strutture di carbonio. Inoltre, la forte interazione tra le nanoparticelle di cobalto e il guscio di carbonio circostante è stata notevolmente migliorata dalla presenza di Zn all'interno della struttura Co, che forniva effetti sinergici positivi e serviva a disperdere meglio le particelle di Co.

L'area superficiale specifica e la dimensione delle particelle di Co sono state ottimizzate attraverso la regolazione fine del contenuto di Zn originale nelle particelle ZIF, migliorando così l'attività catalitica complessiva. Il tuorlo strutturato Zn ₄ Co ₁ Le capsule cave Ox@carbon si sono dimostrate un catalizzatore altamente attivo e selettivo (selettività> 99 percento) per l'idrogenazione del nitrobenzene ad anilina. Per di più, Zn ₄ Co ₁ Le particelle cave di Ox@carbon hanno mostrato una stabilità catalitica superiore, e nessuna disattivazione dopo otto cicli di reazione.

Il vuoto Co-CoO _X Le capsule @N-C potrebbero fornire un percorso per un processo catalitico verde e sostenibile per la produzione di prodotti chimici fini.