Un groupe de recherche dirigé par le professeur LIU Jian de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a présenté une nouvelle méthodologie pour la préparation d'oxyde monométallique/métal confiné dans des capsules de carbone creuses dopées à l'azote. Ils ont appliqué ce système catalytique de métaux non précieux à l'hydrogénation du nitrobenzène en aniline. L'étude a été publiée dans Sciences avancées .

Les nitroarènes d'hydrogénation catalytique en leurs anilines substituées sont importantes pour l'industrie chimique telle que la production de colorants, médicaments, pigments, et agrochimiques. Cependant, les catalyseurs actuellement utilisés dans l'industrie ont une faible réactivité et une mauvaise sélectivité d'hydrogénation.

Bien que les catalyseurs de métaux nobles se soient avérés très efficaces pour les réactions d'hydrogénation catalytique, ils sont chers et rares. Par conséquent, il est nécessaire de développer des métaux de transition bon marché, abondante et peut améliorer l'activité catalytique.

Les scientifiques ont obtenu du Co-CoO structuré en coquille de jaune X @N-C par enrobage de polymères à la surface d'une série de charpente de zéolithe imidazole bimétallique Zn/Co (Zn/Co ZIF), suivi d'un traitement hydrothermal et d'une pyrolyse confinée.

Par rapport au Co monométallique ZIF, l'introduction de nanoparticules de Zn inactives pourrait supprimer le frittage des espèces Co et améliorer leur dispersion dans les structures carbonées. De plus, la forte interaction entre les nanoparticules de cobalt et l'enveloppe de carbone environnante a été grandement renforcée par la présence de Zn au sein de la structure de Co, ce qui a fourni des effets synergiques positifs et a servi à mieux disperser les particules de Co.

La surface spécifique et la taille des particules de Co ont été optimisées en ajustant finement la teneur en Zn d'origine dans les particules ZIF, améliorant ainsi l'activité catalytique globale. Le Zn structuré en coquille jaune 4 Co 1 Les capsules creuses Ox@carbon se sont révélées être un catalyseur hautement actif et sélectif (sélectivité> 99 pour cent) pour l'hydrogénation du nitrobenzène en aniline. Par ailleurs, Zn 4 Co 1 Les particules creuses Ox@carbon ont montré une stabilité catalytique supérieure, et aucune désactivation après huit cycles de réaction.

Le Co-CoO creux X Les capsules @N-C pourraient ouvrir la voie à un processus catalytique vert et durable pour la production de produits chimiques fins.