Page 32 - 《精细化工》2021年第8期

·1526· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

V(HCl)/V(C 2 H 2 )=1.05 的条件下，ZIF-8 与三聚氰胺

的质量比为 4∶1 最佳，乙炔在制备的催化剂 Z 4 M 1
上的转化率可达 60%，三聚氰胺的添加使 Z 4 M 1 具有
特殊的形态结构和孔结构，提供了更多的活性位点，
改变了 ZIF 衍生的氮掺杂碳材料中吡咯氮、吡啶氮、
石墨氮的含量比，提高了 Z 4 M 1 的催化性能；若将
ZIF-8 在球形活性炭（SAC）孔内经过高温炭化后原
位合成 ZIF 衍生的氮掺杂碳材料催化剂 ZIF-8/SAC
（见图 7），相同条件下，ZIF-8/SAC 催化剂的乙炔转
化率大于 72.5%，这种结构特殊的 ZIF-8 为乙炔和氯
乙烯反应提供了更多的活性位点，同时抑制了积炭的
生成。
对 ZIF 衍生的氮掺杂碳材料的结构进一步优化
和催化机理的探索是提升其催化性能的关键，
CHAO 等 [45] 考察了煅烧温度和气氛条件对 ZIF-8 衍
生的氮掺杂碳材料乙炔氢氯化性能的影响，发现一
定条件下，乙炔在 ZIF-8/SAC 催化剂上的转化率可达

图 6 催化剂的催化性能（a）；不同催化剂的 TOF 值（b）； 92%，催化剂中吡啶氮是催化的主要活性位点，而吡
Cu-NCNT 乙炔氢氯化反应过程示意图（c） [41] 啶氮物种被积炭掩盖是催化剂失活的主要原因。
Fig. 6 Catalytic performances of the catalysts (a); TOF [46]
values for different catalysts (b); Schematic DONG 等 将 Zn(NO 3 ) 2 ·6H 2 O 和 Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O
diagram of acetylene hydrochlorination catalyzed 按照不同配比引入 ZIF-8 骨架中得到一系列双金属
by Cu-NCNT (c) [41]
催化剂，发现少量 Co 的加入可以显著改善催化剂
2.4 氮掺杂金属-有机骨架 的性能，Co 在催化体系中参与活性组分 Co-Nx（x
氮掺杂金属-有机骨架具有高比表面积与结构 表示配位数）的形成，而催化剂表面积炭的产生导
功能可调性，同时又具有较高的热稳定性和化学稳 致氮含量降低和 Co-Nx 配位结构的变化是导致催
定性。LI 等 [43-44] 以三聚氰胺为附加氮源，制备了一 化剂性能逐渐下降的主要原因，因此，如何抑制积
系列沸石咪唑材料（ZIF）衍生的氮掺杂碳材料用于 炭的形成依旧是 ZIF 衍生的氮掺杂碳材料研究的
–1
乙炔氢氯化反应，在θ=180 ℃，乙炔空速 50 h ， 重点。

图 7 ZIF-8/SAC 催化剂的合成示意图 [44]
Fig. 7 Schematic illustration of the synthesis of ZIF-8/SAC catalyst [44]

2.5 氮掺杂石墨烯 布，增多石墨烯表面活性位点的数量，进而提高催
氮原子掺杂可以改变石墨烯中掺杂位点的分 化反应的速率 [47] 。GU 等 [48] 通过 DFT 理论计算模拟