2025年颁发于《Results in Chemistry》的文件《Bio-based graphene-coated Co@CS catalysts are used to selectively hydrogenate nitriles to prepare primary amines via flow synthesis under mild conditions》,以壳聚糖为生物质原料造备石墨烯包覆钴催化剂，在全自动陆续流动反映器中评价其腈类加氢催化机能，并在微填充床反映器中实现工艺参数优化。尝试选取了尊龙凯时人生就是搏的H-FLOW全自动微反映加氢仪作为陆续流微填充床反映器发展腈类加氢反映，是该项钻研的主题反映平台。

H-Flow全自动微反映加氢仪

H-Flow基于微反映加氢技术，将高纯氢气与陆续流动的反映物在装有催化剂的微填充柱内混归并产生反映，结合全流程自动节造、在线实时检测、样品自动采集职能让加氢反映从此变得安全、高效、节能。本仪器合用于尝试室内加氢工艺开发及催化剂急剧筛选，同时，高通量版可实现透风橱内加氢产品公斤级定造出产。

01 氢源矫捷：

可与氢气冈炜直接衔接，也可选配高压高纯氢气产生器。

02 过程强化:

整个加氢过程全流程节造，预防批次间差距。加氢过程强化，反映功夫缩短至3min内。

03 一机多用:

可实现前提筛选mg和g级产品造备及催化剂寿命评价，高通量版本可实现公斤级产品造备。

04 性质安全:

反映器体积幼，装置拥有性质安全属性。设备体积幼，可搁置在透风橱内工作。

05 利用宽泛:

200℃反映温度和10MPa系统工作压力，适合宽泛的加氢利用。

钻研亮点及意思

将壳聚糖基石墨烯包覆钴催化剂利用于陆续流腈类加氢反映，买通了生物质原料—催化剂造备—陆续流反映的钻研链条，有效解决了腈类加氢副反映多、选择性差、传统催化剂成本高档行业痛点。

陆续流动加氢系统传质、传热机能优异，为工业上利用生物质平台化合物规；铣刹诽峁┝烁咝杈，也为腈类化合物工业化加氢高选择性造备伯胺提供了新思路与参考凭据。

导图

尝试步骤

● 催化剂造备方式

三步法，以六水合硝酸钴与壳聚糖为原料，推拿尔比 1:1 溶于无水乙醇，经加热搅拌老化、烘干、研磨后，氮气空气下 600 ℃焙烧，造得指标催化剂 Co@CS；选取一样工艺，别离以微晶纤维素、纯壳聚糖造备对照样品 Co@MC、空缺载体 CS。

● 资料表征伎俩

使用多种测试技术分析催化剂物化性质：SEM、TEM、EDS 观测微观描摹、金属分散状态；XRD、Raman 分析晶体结构；FT-IR、XPS 表征表表官能团、元素组成与金属价态；BET 测试催化剂比表表积、孔容及孔径散布。

● 陆续流加氢尝试

尝试选取尊龙凯时人生就是搏公司陆续流动反映装置发展腈类加氢反映:

○ 原料经柱塞泵（流量领域 0～9.99 mL/min）输送至填充床反映器；

○ 氢气、氮气流量由质量流量计节造（流量领域0～100 sccm），系统最大承压7.0 MPa；

○ 不锈钢反映管，长25cm，内径4.1mm，表径6.3mm，反映后的混合液以恒定流快流经气液分离器；

○ 经过至少三倍液体停顿功夫且微填充平台维持不变后取样，产品通过气相色谱（岛津GC-2014C）鉴定和定量分析；

○ 溶剂和氮气冲刷置换残留反映物，系统泄压并降温冷却。

尝试了局

● 催化剂表征了局

该催化剂以壳聚糖为碳基载体，多孔海绵描摹，钴纳米颗粒在载体表表分散均匀；金属钴成功负载并形成特点晶面，钴的引入增长了碳资料的缺点位点；催化剂表表含有丰硕酸性官能团、多种氮物种以及零价钴和二价钴活性位点；Co@CS 拥有较大比表表积与介孔结构。

● 工艺影响成分

○ 催化剂筛。荷逃 Pd/C 底物转化伯胺选择性差，Ru/C 催化活性极低；无氮掺杂载体的 Co@MC 机能弱于 Co@CS，纯载体 CS 无催化活性，证明金属钴是活性中心，壳聚糖氮掺杂结构可显著提升催化机能。

○ 反映温度：40~80 ℃区间内，随温度升高，苯甲腈转化率与苯甲胺选择性同步提升，80 ℃时二者均超 99%，高温区间副产品甲苯占比极低。

○ 反映压力：氢气压力低至 0.5 MPa 即可实现梦想反映成效，持续升压对反映机能无显著影响，反映可在低压和善前提下进行。

○ 甲醇氨溶液浓度：纯甲醇系统反映成效极差，氨水作为碱性助剂可有效抑造副反映；氨水浓度提升至 7 mol/L 时，底物转化率达到高值。

○ 液相流快：流快决定底物停顿功夫，流快过快反映效能不高，0.5 mL/min 为最佳流快，可两全高转化率与选择性。

● 催化剂不变性测试

实现 30 h 长周期陆续运行尝试，全程调控温度、压力、流快、氨水浓度等参数；尝试实现后催化剂晶相、结构未产生显著变动，催化活性与产品选择性无显著衰减，证明 Co@CS 具备优异的长周期运行不变性。

● 反映机理钻研

该加氢反映为一级动力学反映，系统内表传质阻力均可忽略；经阿伦尼乌斯方程拟合推算，反映活化能为 53.117 kJ/mol，明确了温度对反映快率的影响法规。

● 底物拓展

在优化前提下，对含卤素、醚键、乙；⒃踊贰⒍氰基等分歧官能团的芳香腈、杂环腈进行加氢测试，所有底物转化率均超 99%，对应伯胺产品选择性优异，催化剂官能团耐受性强、合用领域广。

钻研结论

● 选取原位合成法成功造备生物质基石墨烯包覆钴催化剂 Co@CS，以天然生物质壳聚糖为载体，将该催化剂利用于陆续微填充床反映器，实现苯甲腈加氢造备苯甲胺。

● 确定陆续流系统工艺：温度 80 ℃、氢气压力 0.5 MPa、液相流快 0.5 mL/min，此前提下苯甲腈转化率、苯甲胺选择性均高于 99%。

● 优化后的陆续流工艺前提对多种芳香腈类底物均有优良合用性，可在和善前提下获得高收率伯胺。长周期不变性测试，Co@CS 催化剂无显著失活，结构与活性不变性优异。

● 流动加氢工艺以腈类为原料，是造备各类含胺职能化合物的高效可行路线，同时陆续流动系统也为工业化放大提供了技术支持。

重要图表

Fig.4 商用催化剂与自造催化剂的筛选了局

Fig.5 苯甲腈陆续流加氢工艺前提探索

Fig.6 苯甲腈长周期陆续加氢反映了局 (a)、新鲜催化剂与反映后Co@CS催化剂的 XRD图谱 (b)

Table1 Co@CS 催化剂催化多种腈类化合物加氢反映数据

参考文件

DOI：10.1016/j.rechem.2025.102452