银、钴、锶掺杂纳米羟基磷灰石催化腈类选择性水合合成酰胺的绿色新策略

本文报道了一种新型纳米羟基磷灰石(nHA)基催化剂，通过掺杂Ag、Co、Sr显著提升腈类化合物选择性水合为酰胺的催化性能。研究表明Co掺杂可缩小晶体尺寸至20-27 nm，增大比表面积至64.279 m2/g，并提供路易斯酸活性位点，在100°C反应3小时即可实现96%的酰胺收率，且催化剂循环使用6次后活性仍保持90%。该研究为绿色合成酰胺提供了高效可重复使用的纳米催化方案。

　　

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Materials

本研究所有材料均购自默克公司，纯度达99%。项目使用的原材料包括四水合硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄)、医用乙醇、苯甲腈、氢氧化钠、正己烷、硝酸银(AgNO₃)、硝酸锶(Sr(NO₃)₂)、二水合氯化钴(CoCl₂·2H₂O)和去离子水。

Preparation of nHA

纳米羟基磷灰石(nHA)的制备采用共沉淀法，并在现有研究基础上进行了微调。首先将2.36克Ca(NO₃)₂·4H₂O溶解于100毫升蒸馏水中，配制0.1摩尔/升的钙源溶液。

XRD analysis

图3展示了nHA、nHA/Sr、nHA/Co和nHA/Ag纳米颗粒的X射线衍射(XRD)图谱。所有纳米颗粒均呈现高纯度，在2θ=26.2°(002)、32.2°(211)、39.9°(310)、49.6°(213)和64.0°(004)处出现特征衍射峰，与羟基磷灰石六方晶相标准卡片(JCPDS 84-1998)完全吻合，且未观察到杂峰。通过公式(1)计算六方晶系nHA的晶格参数a和c(纳米)：

1/d² = 4(h²+hk+k²)/3a² + l²/c²

Conclusion

本研究成功通过共沉淀法制备了纳米尺度的羟基磷灰石及其银、钴、锶掺杂催化剂，并将其应用于腈类化合物转化为酰胺的反应（特别是苯甲腈至苯甲酰胺的转化）。表征结果显示催化剂平均晶粒尺寸为20-27纳米，钴掺杂样品展现出最优的催化活性和稳定性，为绿色合成酰胺提供了新思路。