过渡金属掺杂亚铁锌双金属氰化物催化合成生物柴油的研究

研究了掺杂过渡金属盐(La、Ce、Zr、Mn)对亚铁锌双金属氰化物(DMC)固体酸催化剂合成生物柴油的影响,并采用XRD、FT-IR、ICP、BET等方法对其进行结构和性能表征。结果表明,1%的镧、铈、锆、锰金属盐对催化剂的活性都有提高,其中,添加1%镧的DMC催化剂活性最高,在醇油摩尔比16∶1,反应温度160 ℃,催化剂加入量2%条件下,反应7 h,脂肪酸甲酯收率达到99.3%。过渡金属盐引入对催化剂的组成没有影响,但使得催化剂更加分散,颗粒粒径更小,比表面积变大,有利于催化剂和反应物的接触,从而提高了催化剂活性。     

Synthesis of biodiesel by transition metal doped Fe/Zn double metal cyanide complex catalysts

研究了掺杂过渡金属盐(La、Ce、Zr、Mn)对亚铁锌双金属氰化物(DMC)固体酸催化剂合成生物柴油的影响,并采用XRD、FT-IR、ICP、BET等方法对其进行结构和性能表征.结果表明,1％的镧、铈、锆、锰金属盐对催化剂的活性都有提高,其中,添加1％镧的DMC催化剂活性最高,在醇油摩尔比16∶1,反应温度160℃,催化剂加入量2％条件下,反应7h,脂肪酸甲酯收率达到99.3％.过渡金属盐引入对催化剂的组成没有影响,但使得催化剂更加分散,颗粒粒径更小,比表面积变大,有利于催化剂和反应物的接触,从而提高了催化剂活性.     

双金属氰化络合物及其催化的聚合反应

本文综述了双金属氰化络合物及其催化的环氧化物参与的聚合反应研究。双金属氰化络合物是由其内界金属M^Ⅱ通过氰基与外界金属M^Ⅰ连接形成的含 M^Ⅱ-C≡N-M^Ⅰ 桥键的三维网络状无机高分子(M^Ⅰ一般为Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺和Ni²⁺等二价金属离子,M^Ⅱ一般为Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Co³⁺和Ni²⁺等过渡金属离子)。外界金属M^Ⅰ一般被认为是催化反应的活性中心金属。该类催化剂早期被用于催化环氧化物开环聚合,并逐步发展成为合成中高分子量、低不饱和度聚醚多元醇的极高效催化剂。近年来该类催化剂被用来催化环氧化物/环状酸酐共聚、环氧化物/CX₂(X≡O,S)共聚和环氧化物/环状酸酐/CO₂三元共聚反应合成聚酯、聚碳酸酯、聚(醚-碳酸酯)、聚硫代碳酸酯和聚(碳酸酯-酯)等具有生物降解性的聚合物。尤其对氧化环己烯(CHO)与CO₂(或酸酐)共聚,锌-钴双金属氰化络合物表现出了极高的催化活性和选择性。结合本研究组十多年的研究结果,本文讨论了双金属氰化络合物催化活性中心的可能结构和催化机理,提出了双金属氰化络合物催化聚合的共性难题和解决这些问题的方向。     

双金属氰化络合物催化环氧丙烷和邻苯二甲酸酐共聚

采用双金属氰化络合物 (DMC)催化环氧丙烷 (PO)和邻苯二甲酸酐 (PA)共聚 ,探讨了共聚合特征 ,并用IR、1 H NMR和GPC对共聚物的结构和分子量进行了表征 .发现DMC催化剂对该共聚反应速度快 ,转化率高 ,是该反应的有效催化剂 ,催化剂浓度为 6 0mg kg时 ,90℃下 ,以THF作溶剂共聚反应 3h ,转化率可达94 0 % .聚合速度甚至比DMC催化PO均聚还快 .该共聚反应可在多种溶剂中进行 ,极性溶剂更有利于共聚合 ,溶液聚合温度比本体共聚低 ,合适的溶液共聚温度在 90～ 10 0℃之间 .共聚产物的分子量受催化剂用量、反应温度和体系中水份含量的影响 ,数均分子量在数百至数千之间 .考察该共聚体系的动力学表明 ,该共聚反应速率对单体浓度呈一级关系     

第二代生物柴油制备的多相催化剂的结构设计及研究进展

生物柴油是一种重要的可再生清洁能源, 特别是经催化加氢脱氧等系列过程制备的第二代生物柴油, 在成分上与石油基燃料相似, 有望成为一种替代传统化石燃料的绿色能源. 在合成第二代生物柴油的研究中, 设计与制备兼具高活性与高稳定性的加氢脱氧多相催化剂是关键问题. 近年来, 研究者对于催化剂的种类与应用进行了探索, 并取得了一定的进展. 详细分析了加氢脱氧制备第二代生物柴油反应原料及反应参数、反应器对生产路径和产能的影响, 并对反应机理进行了介绍; 进一步从双金属位点、金属-酸性位点及金属-空位协同作用三个方面对催化剂结构设计进行了讨论和分析; 最后, 对第二代生物柴油领域的未来发展趋势进行了展望.     

钙基负载型固体碱催化酯交换反应活性评价

动植物油脂与醇通过酯交换反应制备生物柴油,目前,工业上一般采用NaOH、KOH、NaOCH,等均相催化剂。均相催化剂的缺点是产品后处理复杂,产生大量含碱含油工业废水。而非均相固体碱催化酯交换反应,产品与催化剂分离容易,产品不需要水洗,避免了大量废液的排放。采用非均相固体碱制备生物柴油的文献报道较多,但固体碱的碱中心数、碱中心强度对酯交换反应影响的报道较少。本研究制备了钙基负载型固体碱催化剂,重点研究钙基负载型固体碱的制备工艺条件对碱强度、碱量分布的影响,考察碱强度、碱量分布对催化菜籽油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油转化率的影响。     

Trost氮杂半冠醚手性配体在不对称催化反应中的应用

双功能手性金属络合物催化的不对称反应是目前有机化学研究的热点之一。本文综述了氮杂半冠醚手性配体与金属有机试剂络合的双金属催化剂,在催化不对称aldol反应、不对称Henry反应、不对称Michael反应、不对称Mannich反应、不对称Friedel-Crafts烷基化反应、不对称炔基化反应、不对称硅氰化反应、共聚反应、去对称化反应以及不对称Nozaki-Hiyama烯丙基化反应体系中的应用进展,重点介绍了不同催化体系对催化剂和反应底物之间立体效应和电子效应的影响,总结了控制反应立体选择性的规律以及有关催化反应的机理。     

固体碱催化剂K_2CO_3/Al_2O_3的制备及其催化餐饮废油制生物柴油的性能

采用浸渍法制备了K2CO3/Al2O3固体碱催化剂,考察了活性组分负载量、焙烧温度、焙烧时间等制备条件对催化剂在催化餐饮废油合成生物柴油的酯交换反应中催化活性的影响,并对其进行了FT-IR、XRD、TG-DTG、SEM和BET表征分析。实验结果表明,所制备的催化剂在催化餐饮废油合成生物柴油的酯交换反应中表现出良好的活性,在活性组分K2CO3负载量为50%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h的条件下制备的催化剂催化酯交换反应时,生物柴油产率可达86.70%。催化剂表征结果显示,K2CO3/Al2O3催化活性是因K2CO3与Al2O3经高温焙烧产生新的晶相有关。催化剂重复使用4次,生物柴油产率仍在75%以上。制得的生物柴油产品质量达到国家生物柴油B100标准。     

NaF含量对以水滑石结构为前驱体的固体碱催化剂F-Ca-Mg-Al及碳酸二甲酯合成的影响（英文）

以碳酸丙烯(PC)和甲醇为原料,经酯交换反应合成的多功能、环保的碳酸二甲酯(DMC)是一种绿色、节能的合成方法。CaO固体碱催化剂对该反应具有良好的催化性能,但其再生性不理想。以F-Ca-Mg-Al水滑石(LDHs)为原料,制备了一系列不同Na F用量的固体碱催化剂,并对其进行了表征和酯交换反应测试。与不加氟的FCMA-0催化剂相比,经氟改性后的催化剂的比表面积、碱量、催化活性等性能均有明显提高。催化活性由高到低依次为:FCMA-0.8> FCMA-0.4>FCMA-1.2> FCMA-1.6> FCMA-0,这与总碱位量和强碱位量一致。FCMA-0.8催化剂活性最好,与纯CaO催化剂的相当,PC转化率为66.8%,DMC选择性为97.4%,DMC收率为65.1%。在10次循环使用后,FCMA-0.8催化剂的DMC收率仅下降3.9%(CaO催化剂下降33.2%)。FCMA-0.8在PC与甲醇酯交换制DMC方面具有良好的工业应用前景。     

石墨烯负载Pt-Pd催化剂的制备、催化制氢性能及机理研究

以氧化石墨烯为载体,采用乙醇共还原法制备了石墨烯负载Pt-Pd双金属纳米催化剂,并将其用于催化碱性硼氢化钾(KBH_4)水解制氢研究.采用X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等手段表征了催化剂的微观形貌和结构,发现当金属催化剂中Pt/Pd摩尔比为1∶1时,Pt-Pd双金属催化剂颗粒可均匀地负载于石墨烯载体表面,而且粒径比单金属催化剂和其它组成的双金属催化剂粒径更小,约为5.6 nm.将该催化剂用于催化碱性条件下KBH_4水解制氢实验,结果表明,金属催化剂的化学组成对其催化性能有明显影响,当Pt/Pd摩尔比为1∶1时其催化活性高于其它化学组成(Pt/Pd摩尔比为4∶1或1∶4)的Pt-Pd双金属催化剂,催化活性可达4380 mol_(H2)·mol_M~(-1)·h~(-1),比Pt单金属催化剂活性提高约52%,为Pd单金属催化剂活性的4倍.通过催化反应动力学研究发现,Pt-Pd双金属催化剂催化KBH_4水解制氢反应的活化能约为20.90k J/mol,催化剂具有较佳的耐久性,连续使用3次后催化效率仍可达首次催化反应效率的83%.利用密度泛函理论研究了催化剂催化KBH_4水解反应的机制,发现双金属纳米催化剂可以明显降低硼氢化物水解反应决速步骤基元反应的势垒,从而显著提高催化剂的催化活性.     

Effective and recoverable homogeneous catalysts for the transesterification of dimethyl carbonate with ethanol: Lanthanide triflates

The catalytic activities of metal triflates were tested for the transesterification of dimethyl carbonate (DMC) with ethanol. It was found that yttrium triflate was the most efficient homogeneous catalyst. When the transesterification reaction was catalyzed by yttrium triflate at 76–80°C, 7 h, ethanol to DMC in 6: 1 molar ratio, 0.35 mol % of catalyst based on DMC, the conversion of DMC was 89.2%, the selectivities of diethyl carbonate (DEC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were 85.1 and 13.6%, respectively. Yttrium triflate was reused 5 times for the transesterification without loss of its catalytic activity.     

Dimethyl carbonate synthesis via transesterification catalyzed by quaternary ammonium salt functionalized chitosan

A quaternary ammonium salt covalently linked to chitosan was first used as a catalyst for dimethyl carbonate （DMC） synthesis by the transesterification of propylene carbonate （PC） with methanol. The effects of various reaction variables like reaction time, temperature and pressure on the catalytic performance were also investigated. 54% DMC yield and 71% PC conversion were obtained under the optimal reaction conditions. Notably, the catalyst was able to be reused with retention of high catalytic activity and selectivity. Consequently, the process presented here has great potential for industrial application due to its advantages such as stability, easy preparation from renewable biopolymer, and simple separation from products.     

用于甲醇直接气相氧化羰基化的负载铜催化剂

 采用浸渍法制备了负载型铜基催化剂,并用其催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC), 考察了浸渍溶剂、载体、助催化剂和铜含量的影响. 结果表明,以CuCl为活性组分原料、浓氨水为浸渍溶剂和活性炭为载体制得的负载铜催化剂显示出很高的催化活性,在特定的反应条件下,该催化剂上甲醇的转化率可达27.7%, DMC选择性可达95%. 分子筛负载的铜催化剂上甲醇的转化率低于1%, 但是生成DMC的选择性高达100%. 催化剂活性随着Cu负载量的增加而增大,但负载量过高可引起甲醇的过度氧化反应,导致DMC选择性下降. 催化剂中添加KOH或钯化合物,有利于提高以CuCl2为活性组分原料制得的铜催化剂的活性,但同时也促进了副反应的发生. 随着反应时间的延长,催化剂的活性组分流失,活性下降,但是生成DMC的选择性维持在95%左右.     

不同载体负载的Cu2(OH)3CI催化剂对甲醇氧化羰基化的催化性能

采用浆液浸渍法制备了小同载体负载的Cu2(OH)3Cl催化剂,考察了催化剂对甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应的催化性能.结果表明,各载体负载的Cu2(OH)3Cl催化剂活性均高于传统的负载CuCl2催化剂;以比表面积较大的活性炭(AC)为载体的催化剂活性最高.以Cu2(OH)3Cl/AC(w(Cu)=18.71%)为催化剂时,甲醇转化率、DMC选择性和DMC时宅收率可分别达到6.93%,67.3%和139.1mg/(g·h);其催化性能比较稳定,反应60h后其催化活性略有下降.通过CO程序升温脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜等技术对催化剂进行了表征.结果表明,在反应过程中催化剂的活性物种Cu2(OH)3Cl的晶粒逐渐团聚、长大,并且转化为CuCl2和CuO;同时,新鲜催化剂中唯一的CuⅡ物种部分转化为CuⅠ物种.     

两相溶剂萃取黄连木籽油制备生物柴油

以黄连木籽为原料,采用乙醇/异己烷两相不互溶溶剂对其进行萃取处理.考察了乙醇／异己烷体积比、萃取温度和萃取时间对萃取过程的影响.通过实验确定最佳的萃取条件为,黄连木仁粉50 g,乙醇异己烷总体积300 mL,乙醇/异己烷体积比为50∶50,萃取温度40℃,萃取时间30 min.在此条件下,黄连木籽油出油率达到99.5％...     

KNO3/MCM-48催化酯交换法合成碳酸二丙酯

 对KNO3/MCM-48用于丙醇和碳酸二甲酯进行酯交换合成碳酸二丙酯的催化性能进行了考察. 用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和X射线荧光法研究了催化剂的结构特征和表面性质. XRD结果表明,随着K负载量的增加,载体特征峰强度逐渐减弱,但仍保留MCM-48的晶体结构. 随着焙烧温度的升高, KNO3逐渐分解成K2O. 分别考察了活性组分负载量、焙烧温度、焙烧时间和催化剂的用量以及反应时间对反应的影响. 结果表明, KNO3/MCM-48催化剂对碳酸二丙酯的合成具有很高的催化活性. 在反应温度363 K, 反应时间6 h, 催化剂用量5%, 丙醇与碳酸二甲酯摩尔比为4的条件下,碳酸二甲酯的转化率可达99.9%, 产物碳酸二丙酯选择性93.4%, 产率93.3%.     

Zn-Al水滑石催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应的研究

用共沉淀法制备了Zn-Al水滑石,并用于多相催化酯交换合成碳酸二苯酯的反应.研究了不同n(Zn)/n(Al)比的水滑石及其焙烧产物等对酯交换反应的催化活性.结果表明,Zn-Al水滑石催化剂对该反应的催化活性和选择性很高,当n(Zn)/n(Al)=3时,在150～180℃,n(PhOH)/n(DMC)=2,催化剂用量为反应物总质量的1.5%,在反应时间为12h的条件下,DMC的转化率达到55.9%,DPC和MPC的收率分别为25.3%和27.0%,酯交换产物的选择性达到93.6%.利用XRD,TG-DTA和TEM等手段对催化剂进行了表征.     

MoO3催化碳酸二甲酯与乙酸苯酯合成碳酸二苯酯

采用焙烧法制备了MoO3催化剂并将其用于碳酸二甲酯(DMC)与乙酸苯酯(PA)合成碳酸二苯酯(DPC)反应,考察了焙烧温度对催化荆性能的影响,并用X射线衍射(XRD)对催化剂结构进行了表征.结果发现,在400或500℃焙烧的催化剂具有良好的催化性能,DMC转化率为73.9%,DPC和甲基苯基碳酸酯的选择性分别为39.5%和56.5%.XRD结果表明,该催化剂物相组成为正交晶系MoO3,且(021)或/和(110)晶面有利于酯交换反应.催化剂使用5次后DMC转化率从73.9%降至10.2%,多次重复使用后的催化剂在窄气气氛中于400或500℃焙烧即可再生,再生后催化剂的性能几乎和新鲜催化剂相当.     

Dimethyl carbonate synthesis catalyzed by DABCO-derived basic ionic liquids via transesterification of ethylene carbonate with methanol

Easily prepared DABCO-derived (1,4-diazobicyclo[2.2.2]octane) basic ionic liquids were developed for an efficient synthesis of dimethyl carbonate (DMC) via the transesterification of ethylene carbonate (EC) with methanol. 1-Butyl-4-azo-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane hydroxide ([C₄DABCO]OH) exhibited high catalytic activity and 81% DMC yield together with 90% EC conversion was obtained under mild reaction conditions. Notably, the catalyst could be recycled for four times without loss of catalytic activity. Moreover, a possible mechanism was also discussed.