丛培澳，王荣耀，李春生，陈国柱
济南大学 化学化工学院， 山东 济南 250022
引用格式：
丛培澳，王荣耀，李春生，等 . 三明治结构催化剂 Ce-MOF@Pt@TpPa-COF 的制备、表征与性能［J］.中国粉体技术，2025，31（3）：1-12.
CONG Peiao，WANG Rongyao，LI Chunsheng，et al. Preparation，characterization，and performance of sandwich-like structure catalyst Ce-MOF@Pt@TpPa-COF［J］. China Powder Science and Technology，2025，31（3）：1−12.
DOI：10.13732/j.issn.1008-5548.2025.03.009
收稿日期：2024-07-31， 修回日期：2024-12-28， 上线日期：2025-02-25。
基金项目：国家自然科学基金项目，编号：21878121；山东省自然科学基金项目，编号：ZR202102230042，ZR2023MB103；济南大学2023年学科交叉会聚建设项目，编号：XKJC-202302。
第一作者简介：丛培澳（2000—），男，硕士研究生，研究方向为工业催化材料制备。E-mail：319468066@qq.com。
通信作者简介：李春生（1967—），男，教授，博士，博士生导师，研究方向为工业催化材料。E-mail：chm_lics@ujn.edu.cn； 陈国柱（1976—），男，教授，博士，博士生导师，研究方向为工业催化材料。E-mail：chm_chengz@ujn.edu.cn。
摘要：【目的】为了提高肉桂醛加氢过程中制备苯丙醛的转化率和选择性，制备具有三明治结构的选择性催化加氢催化剂。【方法】 采用溶剂热法合成金属有机框架（metal-organic framework，MOF）Ce-UiO-66-NH2（ Ce-MOF）内核；利用胶体浸渍法将铂（Pt）金属纳米颗粒均匀地负载到 Ce-MOF 内核表面，制得 Ce-MOF@Pt；通过溶剂热法将三醛基间苯三酚 （2，4，6-trihydroxy-1，3，5-benzenetricarbaldehyde，Tp）和对苯二胺（p-phenylenediamine，Pa）构建共价有机框架（covalent organic framework，COF）壳层TpPa-COF，将壳层TpPa-COF通过共价键C—N连接到Ce-MOF上，制备以Ce-MOF为内核、 以 金 属 纳 米 颗 粒（nanoparticles，NPs）Pt NPs 为 中 间 层 、 以 TpPa-COF 为 壳 层 的 具 有 三 明 治 结 构 的 复 合 催 化 剂 Ce-MOF@Pt@TpPa-COF； 制备催化剂 TpPa-COF@Pt，对 Ce-MOF@Pt、Ce-MOF@Pt@TpPa-COF、TpPa-COF@Pt 的结构和性能进行比较，探讨3组催化剂在肉桂醛加氢制备苯丙醛过程中的转化率、选择性和稳定性。【结果】 在反应时间为6 h的条件下，Ce-MOF@Pt、Ce-MOF@Pt@TpPa-COF、 TpPa-COF@Pt对肉桂醛的转化率分别为 92%、 89%、 99%，对目标 产物苯丙醛的选择性分别为 21%、50%、1%，对目标产物苯丙醛的产率分别为 19%、45%、1%；与 Ce-MOF@Pt、TpPa-COF@Pt相比，具有三明治结构的催化剂Ce-MOF@Pt@TpPa-COF具有更优秀的稳定性。【结论】 在肉桂醛催化加氢过程中，Ce-MOF@Pt@TpPa-COF 能够显著提高苯丙醛在多相催化加氢反应过程中的选择性和产率，并保持了更好的稳定性。
关键词： 三明治结构；金属有机框架；共价有机框架；肉桂醛；选择性加氢
Abstract
Objective To improve the conversion rate and selectivity of phenylpropionaldehyde（HCAL）in cinnamaldehyde（CAL）hydrogenation，and to verify the effectiveness of covalent organic framework（COF） as a shell to improve the performance of heterogeneous catalytic hydrogenation，a selective catalytic hydrogenation catalyst with a sandwich-like structure is prepared.
Methods A metal-organic framework（MOF），Ce-UiO-66-NH2（Ce-MOF），was synthesized as a core via solvothermal method. Using the colloidal impregnation method，platinum（Pt） metal nanoparticles（NPs） were uniformly loaded on the surface of the Ce-MOF core to obtain Ce-MOF@Pt.2，4，6-trihydroxy-1，3，5-benzenetricarbaldehyde（Tp）and p-phenylenediamine （Pa） were added via solvothermal method to construct a covalent organic framework （COF）shell，TpPa-COF. The shell was then covalently bonded to the Ce-MOF through a C-N bond to prepare the composite catalyst Ce-MOF@Pt@TpPa-COF with CeMOF as the core，Pt NPs as the intermediate layer，and TpPa-COF as the shell. Thecatalyst TpPa-COF@Pt was also prepared，and the the structures and performance of Ce-MOF@Pt，Ce-MOF@Pt@TpPa-COF，and TpPa-COF@Pt were compared regarding to the conversion rate，selectivity，and stability of the three catalyst groups during the hydrogenation of CAL to HCAL.
Results and Discussion At a reaction time of 6h，the conversion rates of CAL for Ce-MOF@Pt， Ce-MOF@Pt@TpPa-COF，and TpPa-COF@Pt were 92%，89%，and 99%，respectively. The selectivities for the target product HCAL were 21%，50%，and 1%，respectively. The yields of the target product HCAL were 19%，45%，and 1%，respectively. Compared to Ce-MOF@ Pt and TpPa-COF@Pt，Ce-MOF@Pt@TpPa-COF effectively maintained activity and stability at high temperatures and exhibited stronger resistance to deactivation.
Conclusion In the catalytic hydrogenation of CAL，Ce-MOF@Pt@TpPa-COF significantly improves the selectivity and yield of HCAL in heterogeneous catalytic hydrogenation reactions while maintaining better cyclic stability. The study provides insights into the research and applications of sandwich-like structure catalysts with TpPa-COF as the shell in heterogeneous catalysis.
Keywords： sandwich-like structure；metal-organic framework；covalent organic framework；cinnamaldehyde；selective hydrogenation
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