Highly Active Benzotriazolium Ionic Liquid-modified Periodic Mesoporous Organosilica Supported Samarium/Lanthanum Nanoparticles for Sustainable Transformation of Carbon Dioxide to Cyclic Carbonates
Highly Active and Sustainable Transformation of Carbon Dioxide to Cyclic Carbonates
DOI:
https://doi.org/10.29356/jmcs.v64i3.1198Keywords:
Supporte ionic liquid, cycloaddition, cyclic carbonates, carbon dioxideAbstract
Abstract. A novel type of multifunctional nanocatalysts (La-/Sm-PMO-ILCl) based on the immobilization of benzotriazolium ionic liquid and further incorporation of samarium acetate or lanthanum acetate onto periodic mesoporous organosilica were afforded for the cycloaddition of CO2 and epoxides to produce cyclic carbonates. In consequence of the intramolecular synergistic effect between samarium sites of periodic mesoporous organosilica and homogeneously dispersed basic sites of ionic liquid, the powerful catalyst Sm-PMO-ILCl offered superior catalytic performance with ultra high yields and selectivities in the cycloaddition reaction without the addition of any solvent and cocatalyst. Moreover, the catalyst Sm-PMO-ILCl could be easily recovered by filtration and reused for at least five runs without any significant loss of its catalytic activity.
Resumen. Se prepararon nuevos nano catalizadores (La-(Sm-PMO-ILC1) por la vía de inmovilización del líquido iónico benzotriazolium y adición se acetato de samario o acetato de lantano en organosilice mesoporosa. Los catalizadores se evaluaron en la ciclo adición de CO2 y epóxidos para producir carbonatos cíclicos. El efecto sinérgico intramolecular entre los sitios de samario de la organosilice y los sitios básicos del líquido iónico homogéneamente distribuidos inducen una alta actividad catalítica en el catalizador Sm-PMO-ILC1. Así, con este catalizador se obtuvo alta conversión y selectividad en la reacción de ciclo adición, sin agregar solvente ni co-catalizador. Además, el catalizador Sm-PMO-ILC1 podría recuperarse fácilmente por filtración y reusado por al menos 5 corridas sin pérdida significativa de su actividad catalítica.
Downloads
References
Wang, S.; Xi, C. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 382-404.
Kamphuis, A. J.; Picchioni, F.; Pescarmona, P. P. Green Chem. 2019, 21, 406-448.
Sun, J.; Wang, L.; Zhang, S.; Li, Z.; Zhang, X.; Dai, W.; Mor, R. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 256, 295-300; Zhong, S.; Liang, L.; Liu, B.; Sun, J. J. CO2 Util. 2014, 6, 75-79.
Li, P.; Cao, Z. Organometallics 2018, 37, 406-414.
Maya, E. M.; Rangel-Rangel, E.; Díaz, U.; Iglesias, M. J. CO2 Util. 2018, 25, 170-179; Sopen?a, S.; Martin, E.; Escudero-Adan ?, E. C.; Kleij, A. W. ACS Catal. 2017, 7, 3532-3539.
Zhu, J.; Usov, P. M.; Xu, W.; Celis-Salazar, P. J.; Lin, S.; Kessinger, M. C.; Landaverde-Alvarado, C.; Cai, M.; May, A. M.; Slebodnick, C.; Zhu, D.; Senanayake, S. D.; Morris, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 993-1003.
Jiang, C.; Hara, K.; Fukuoka, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6265-6268.
Prasad, D.; Patil, K. N.; Bhanushali, J. T.; Nagaraja, B. M.; Jadhav, A. H. Catal. Sci. Technol. 2019, 9, 4393-4412.
Qaroush, A. K.; Alsoubani, F. A.; Al-Khateeb, A. M.; Nabih, E.; Al-Ramahi, E.; Khanfar, M. F.; Assaf, K. I.; Eftaiha, A. F. Sustainable Energy Fuels 2018, 2, 1342-1349.
Hui, W.; He, X. M.; Xu, X. Y.; Chen, Y. M.; Zhou, Y.; Li, Z. M.; Zhang, L.; Tao, D. J. J. CO2 Util. 2020, 36, 169-176; Puthiaraj, P.; Ravi, S.; Yu, K.; Ahn, W. S. Appl. Catal. B: Environ. 2019, 251, 195-205.
Marinkovic, J. M.; Riisager, A.; Franke, R.; Wasserscheid, P.; Haumann, M. Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 2409-2420; Zhang, S. J.; Lu, X. M. Ionic liquids: from fundamental research to industrial applications, Science Press, Beijing, 2006; Tapia, M. G.; Montes, A. C.; Morcillo, E. M.; Huguet, M. T. G.; de Torres, N. H. W.; Ríos R. C. J. Mex. Chem. Soc. 2014, 58, 16-21; Guerrero R. L.; Rivero, I. A. J. Mex. Chem. Soc. 2012, 56, 201-206; Hajiaghababaei, L.; Borbor, I.; Najafpour, J.; Darvich, M. R.; Ganjali M. R.; Dehghan F. J. Mex. Chem. Soc. 2016, 60, 89-99.
Niu, D.; Wu, Z.; Zhang, L.; Du, R.; Xu, H.; Zhang, X. Chin. J. Catal. 2016, 37, 1076-1080; Roshan, K. R.; Jose, T.; Kim, D.; Cherian, K. A.; Park, D. W. Catal. Sci. Technol. 2014, 4, 963-970; Hu, Y. L.; Zhang, R. L.; Fang, D. Environ. Chem. Lett. 2019, 17, 501-508; Song, Y.; Jin, Q. R.; Zhang, S. L.; Jing, H. W.; Zhu, Q. Q. Sci. China Chem. 2011, 54, 1044-1050; Wong, W. L.; Lee, L. Y. S.; Ho, K. P.; Zhou, Z. Y.; Fan, T.; Lin, Z.; Wong, K. Y. Appl. Catal. A: Gen. 2014, 472, 160-166.
Fehrmann, R.; Riisager, A.; Haumann, M. Supported ionic liquids: Fundamentals and applications, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2014; Vucetic, N.; Virtanen, P.; Nuri, A.; Mattsson, I.; Aho, A.; Mikkola, J. P.; Salm, T. J. Catal. 2019, 371, 35-46; Monteiro, W. F.; Vieira, M. O.; Aquino, A. S.; de Souza, M. O.; de Lima, J.; Einloft, S.; Ligabue, R. Appl. Catal. A: Gen. 2017, 544, 46-54.
Martinez, A. S.; Hauzenberger, C.; Sahoo, A. R.; Csendes, Z.; Hoffmann, H.; Bica, K. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 6, 13131-13139.
Birault, A.; Molina, E.; Trens, P.; Cot, D.; Toquer, G.; Marcotte, N.; Carcel, C.; Bartlett, J. R.; Gérardin, C.; Ma, M. W. C. Eur. J. Inorg. Chem. 2019, 3157-3164; Lin, F.; Mertens, M.; Cool, P.; Doorslaer, S. V. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 22723-22731; Ryzhikov, A.; Daou, T. J.; Nouali, H.; Patarin, J.; Ouwehand, J.; Clerick, S.; Canck, E. D.; Voort, P. V. D.; Martens, J. A. Micropor. Mesopor. Mater. 2018, 260, 166-171; Zhang, W. H.; Daly, B.; O'Callaghan, J.; Zhang, L.; Shi, J. L.; Li, C.; Morris, M. A.; Holmes, J. D. Chem. Mater. 2005, 17, 6407-6415; Wang, W. D.; Faulkner, D.; Moir, J.; Ozin, G. A. Sci. China Chem. 2011, 54, 1920-1925.
Wu, J.; Bremner, D. H.; Niu, S.; Wu, H.; Wu, J.; Wang, H.; Li, H.; Zhu, L. M. Chem. Eng. J. 2018, 342, 90-102; Andrade, L. dos S.; Castanheira, B.; Brochsztain, S. Micropor. Mesopor. Mater. 2020, 294, 109909; Wu, D.; Tan, W.; Li, H.; Lei, Z.; Deng, L.; Kong, Y. Analyst 2019, 144, 543-549.
Kaczmarek, A. M.; Abednatanzi, S.; Esquivel, D.; Krishnaraj, C.; Jena, H. S.; Wang, G.; Leus, K.; Deun, R. V.; Romero-Salguero, F. J.; Voort, P. V. D. Micropor. Mesopor. Mater. 2020, 291, 109687; Ahadi, A.; Alamgholiloo, H.; Rostamnia, S.; Liu, X.; Shokouhimehr, M.; Alonso, D. A.; Luque, R. ChemCatChem 2019, 11, 4803-4809.
Rostamnia, S.; Doustkhah, E.; Bulgar, R.; Zeynizadeh, B. Micropor. Mesopor. Mater. 2016, 225, 272-279; Gao, Y.; Zhao, S.; Zhang, G.; Deng, L.; Li, J.; Sun, R.; Li, L.; Wong, C. P. J. Mater. Sci. 2015, 50, 3399-3408.
Liu, D.; Liu, B.; Pan, Z.; Li, J.; Cui, C. Sci. China Chem. 2019, 62, 571-582.
Schmidt, M. W.; Gordon, M. S.; Boatz, J. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7285-7295; Stappert, K.; Ünal, D.; Mallick, B.; Mudring, A. V. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 7976-7986.
Shirvani-Arani, S.; Ahmadi, S. J.; Bahrami-Samani, A.; Ghannadi-Maragheh, M. Anal. Chim. Acta 2008, 623, 82-88; Yellaiah, G.; Hadasa, K.; Nagabhushanam, M. J. Cryst. Growth 2014, 386, 62-68; Salavati-Niasari, M.; Hosseinzadeh, G.; Davar, F. J. Alloy. Compd. 2011, 509, 134-140.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.