原位合成钴/还原氧化石墨烯纳米粒子催化氨硼烷制氢（英文）

采用简单的原位还原合成方法,利用具有温和还原性能的氨硼烷作为还原剂,在室温下一步还原氧化石墨烯和氯化钴混合溶液制备了还原氧化石墨烯负载钴纳米复合材料催化剂.利用所制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解制氢,发现钴/还原氧化石墨烯具有优异的催化性能.相对于没有负载的钴纳米粒子以及采用硼氢化钠作为还原剂制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂,采用氨硼烷还原制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂表现出更加优越的催化性能.动力学测试表明,钴/还原氧化石墨烯催化氨硼烷水解反应为零级反应,同时钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解反应的活化能为27.10 kJ·mol-1,低于大部分已报道的其它催化剂,甚至一些贵金属催化剂的活化能.钴/还原氧化石墨烯催化剂有着稳定的循环使用性,特别是其具有的磁性使得它能够直接从溶液中通过磁力回收,极具应用前景.这种简单有效的合成方法有望推广到其它的金属-还原氧化石墨烯纳米复合材料体系.     

原位合成钴/还原氧化石墨烯纳米粒子催化氨硼烷制氢

采用简单的原位还原合成方法,利用具有温和还原性能的氨硼烷作为还原剂,在室温下一步还原氧化石墨烯和氯化钴混合溶液制备了还原氧化石墨烯负载钴纳米复合材料催化剂. 利用所制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解制氢,发现钴/还原氧化石墨烯具有优异的催化性能. 相对于没有负载的钴纳米粒子以及采用硼氢化钠作为还原剂制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂,采用氨硼烷还原制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂表现出更加优越的催化性能. 动力学测试表明,钴/还原氧化石墨烯催化氨硼烷水解反应为零级反应,同时钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解反应的活化能为27.10 kJ·mol^-1,低于大部分已报道的其它催化剂,甚至一些贵金属催化剂的活化能. 钴/还原氧化石墨烯催化剂有着稳定的循环使用性,特别是其具有的磁性使得它能够直接从溶液中通过磁力回收,极具应用前景. 这种简单有效的合成方法有望推广到其它的金属-还原氧化石墨烯纳米复合材料体系.     

Ru/Ce(OH)CO_3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢（英文）

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce(OH)CO_3纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce(OH)CO_3纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率(TOF)达到389.6 molH_2·molRu~(-1)·min~(-1)。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

噁唑硼烷催化前手性酮不对称还原反应机理的量子化学研究

对手性噁唑硼烷催化3,3-二甲基丁酮-2不对称还原反应机理进行了从头算研究.结果表明,该不对称还原反应是放热的.反应经历了催化剂-硼烷加合物、催化剂-硼烷-酮加合物、含B-O-B-N四元环的催化剂-烷氧基硼烷加合物的生成,以及催化剂-烷氧基硼烷加合物的离解并再生催化剂等过程.在催化剂-硼烷-酮加合物经氢转移而生成催化剂-烷氧基硼烷加合物的过程中,氢转移与B-O-B-N四元环的形成是协同进行的.氢转移是还原反应的控制步骤.氢转移过渡态具有扭曲的椅式结构,所决定的还原产物是与实验相吻合的R手性醇.     

唑硼烷催化前手性酮不对称还原反应机理的量子化学研究

对手性唑硼烷催化3,3-二甲基丁酮-2不对称还原反应机理进行了从头算研究.结果表明,该不对称还原反应是放热的.反应经历了催化剂-硼烷加合物、催化剂-硼烷-酮加合物、含B-O-B-N四元环的催化剂-烷氧基硼烷加合物的生成,以及催化剂-烷氧基硼烷加合物的离解并再生催化剂等过程.在催化剂-硼烷-酮加合物经氢转移而生成催化剂-烷氧基硼烷加合物的过程中,氢转移与B-O-B-N四元环的形成是协同进行的.氢转移是还原反应的控制步骤.氢转移过渡态具有扭曲的椅式结构,所决定的还原产物是与实验相吻合的R手性醇.     

多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢

合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m2·g-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 m L·min-1·g-1,活化能为29.1 k J·mol-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。     

快速合成廉价CuMo纳米粒子高效催化氨硼烷水解产氢（英文）

在无表面活性剂和载体的情况下,使用硼氢化钠作为还原剂,简单快速地合成了Cu Mo非贵金属纳米粒子。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、光电子能谱(XPS)和比表面积分析(BET)等方法详细地表征了所合成的CuMo纳米粒子,并在室温下将其用于催化氨硼烷水解产氢。所合成的Cu0.9Mo0.1纳米粒子对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率(TOF)达到14.9 min~(-1),在已报道的Cu催化剂中处于相对较高的值。这种简单的合成方法不仅仅局限于合成CuMo纳米粒子,还可以扩展到合成CuW(3.6 min~(-1))、CuCr(2 min~(-1))、NiMo(55.6 min~(-1))和CoMo(21.7 min~(-1))纳米粒子,它提供了一种普适的方法合成Cu-M(M=Mo,W,Cr)和TM-Mo(TM=Cu,Ni,Co)纳米粒子作为一系列新型催化剂用于氨硼烷水解。双金属纳米粒子增强的催化活性归因于应力和配体效应诱导的Cu-M纳米粒子的协同促进效果。     

醇-胺直接脱氢及氧化脱氢偶联酰胺化反应

醇-胺(氨)直接脱氢及氧化脱氢偶联生成酰胺具有原子经济性高和对环境友好等优点,因而受到广泛关注。研究发现,一些过渡金属钌及铑配合物、负载金及银纳米粒子、氧化锰分子筛(OMS-2)以及基于铜、铁化合物的催化体系在醇-胺(氨)直接脱氢或氧化脱氢偶联生成酰胺反应中显示出优良的催化性能。本文首先介绍了PNN-钌、NHC-钌配合物、铑配合物以及负载银原子簇催化的醇-胺(氨)直接脱氢偶联生成酰胺反应的研究进展,然后对负载纳米金粒子、氧化锰分子筛(OMS-2)以及基于铜、铁化合物的催化体系催化的不同氧化剂,包括分子氧、叔丁基过氧化氢以及分子碘氧化的氧化酰胺化反应进行了总结。对各催化剂或催化体系的适用范围和优缺点进行了分析,阐述了主要催化剂或催化体系的催化机理。此外,还对无过渡金属参与的醇-胺氧化酰胺化反应体系进行概述。最后,在总结现有成果的基础上指出了该领域的发展方向。     

肼硼烷的合成及产氢

肼硼烷(N_2H_4BH_3,HB)的含氢量高达15.4 wt%,易于制备,物理化学性质稳定,是一种极具潜力的化学储氢材料。肼硼烷可以通过热解、醇解和水解产氢。特别是,通过水解其硼烷基和选择性裂解肼基实现完全产氢后,其对应的N_2H_4BH_3-3H_2O系统的有效理论质量储氢容量达10 wt%,远高于已知的氢源系统NaBH_4-4H_2O(7.3 wt%),NH_3BH_3-4H_2O(5.9 wt%)和N_2H_4·H_2O(8.0 wt%)。合适的催化剂是促使肼硼烷完全产氢的关键。本文简要地介绍了肼硼烷的合成与表征,重点综述了温和条件下肼硼烷的硼烷基水解和肼基分解产氢所使用的催化体系及其催化性能,对肼硼烷完全产氢的机理进行分析,并对肼硼烷催化产氢的应用前景进行展望。     

氨硼烷催化水解制氢

氢气作为全球公认的清洁能源载体,备受关注。寻找安全高效的储氢材料以转型到氢能社会是当前氢能应用面临最大的挑战之一。氨硼烷(NH₃BH₃,AB)具有非常高的储氢质量分数(19.6 wt%)和体积储氢密度(0.145 kgH₂/L),因其在储氢和放氢性能方面的显著优势,被认为是一种颇具应用潜力的化学储氢材料。氨硼烷能够通过热解、醇解和水解放出氢气。其中,氨硼烷水解制氢可以通过催化剂进行可控放氢,且具有反应条件温和、不产生CO(易使催化剂中毒)等优点,被认为是一种安全高效和实用性强的制氢技术。本文简要介绍了氨硼烷的性质和合成,阐述了氨硼烷水解制氢的机理,综述了近年来氨硼烷水解制氢催化剂的研究进展,分析了碱对氨硼烷水解制氢的促进作用,并讨论了水解产物回收利用问题。     

纳米晶态硼化钴的合成及其催化氨硼烷高效制氢

采用简单的煅烧工艺合成了纳米硼化钴(CoB)晶体,并首次研究了纳米CoB晶体在氨硼烷溶液水解制氢过程中的催化活性。研究发现,纳米CoB晶体具有较高的催化活性,在室温条件下其转换频率(TOF)为35.3 mol_H2·mol_cat^-1·min^-1,优于同等条件下贵金属Pt催化剂(TOF=29.3 mol_H2·mol_cat^-1·min^-1)。此外,循环测试8次后纳米硼化物晶体的催化制氢性能没有发生衰减。进一步研究发现CoB表面的Co⁰物种是催化制氢的活性位点,而表面的B物种位点能够有效辅助Co⁰位点实现协同催化氨硼烷制氢。     

核壳结构Cu@CoCr的合成和对硼氨配合物水解的催化性能

通过一步法原位合成了核壳结构的Cu@CoCr三元合金催化剂,该合成方法条件温和、步骤简便。25℃下,Cu0.4@Co0.5Cr0.1三元合金催化剂对于硼氨配合物水解反应的TOF值达到0.242 0 molH2.moLcat-1.s-1,接近Pt、Pd等贵金属的催化活性,反应的活化能仅为35 kJ.mol-1,5次重复使用后仍能保持初始活性的35%。与非核壳结构的CuCoCr合金相比,核壳结构的Cu@CoCr三元合金催化剂的催化性能及稳定性均有明显提高。此外材料自身具有磁性,可进行磁分离,适合于实际应用。     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

The thermal decomposition of N , N -dimethyl-3-oxaglutaramic acid and the kinetics of its second-stage thermal decomposition reaction

N,N-dimethyl-3-oxa-glutaramic acid was purified and characterized by ¹H-NMR, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and elemental analysis. The thermal decomposition of the title compound was studied by means of thermogravimetry differential thermogravimetry (TG-DTG) and FT-IR. The kinetic parameters of its second-stage decomposition reaction were calculated and the decomposition mechanism was discussed. The kinetic model function in a differential form, apparent activation energy and pre-exponential constant of the reaction are 3/2 [(1−α)^1/3−1]⁻¹, 203.75 kJ·mol⁻¹ and 10^17.95s⁻¹, respectively. The values of ΔS ^≠, ΔH ^≠ and ΔG ^≠ of the reaction are 94.28 J·mol⁻¹·K⁻¹, 203.75 kJ·mol⁻¹ and 155.75 kJ·mol⁻¹, respectively. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 20106009)     

Ab initio study on the mechanism of reaction HNCO+NH2

Ab initio UMP2 and UQCISD(T) calculations, with 6-311G** basis sets, were performed for the titled reactions. The results show that the reactions have two product channels: NH₂+ HNCO?NH₃+NCO (1) and NH₂+HNCO?N₂H₃+CO (2), where reaction (1) is a hydrogen abstraction reaction via an H-bonded complex (HBC), lowering the energy by 32.48 kJ/mol relative to reactants. The calculated QCISD(T)//MP2(full) energy barrier is 29.04 kJ/mol, which is in excellent accordance with the experimental value of 29.09 kJ/mol. In the range of reaction temperature 2300–2700 K, transition theory rate constant for reaction (1) is 1.68×10¹¹–3.29×10¹¹ mL·mol^-1·s^-1, which is close to the experimental one of 5.0×10¹¹mL·mol^-1·s^-1or less. However, reaction (2) is a stepwise reaction proceeding via two orientation modes,cis andtrans, and the energy barriers for the rate-control step at our best calculations are 92.79 kJ/mol (forcis-mode) and 147.43 kJ/mol (fortrans-mode), respectively, which is much higher than reaction (1). So reaction (1) is the main channel for the titled reaction.     

磁性Co/TiB2室温高效催化氨硼烷产氢及串联降解有机污染物

通过熔盐法制备TiB₂载体,并采用简单的沉淀-沉积法制备了Co/TiB₂磁性可回收纳米催化剂,用于室温催化氨硼烷（NH₃BH₃）溶液产氢及串联降解对硝基苯酚（4-NP）及偶氮染料酸性橙7（AO7）、酸性红1（AR1）和甲基橙（MO）等有机污染物。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、振动样品磁强计等表征方法对催化剂的微观形貌和结构等进行分析。结果表明,Co纳米粒子均匀地分布在TiB₂载体表面,晶粒尺寸约为40 nm,并且被TiB₂载体包覆,具有典型的金属-载体强相互作用。Co/TiB₂表现出优异的室温催化NH₃BH₃溶液产氢活性,产氢速率为565.8 mol_H2·mol_cat^-1·h^-1。在串联降解有机污染物反应中,Co/TiB₂在7 min内催化4-NP氨基化的转化率接近100%,反应速率常数高达0.72 min^-1;降解AO7的反应速率常数在3种偶氮染料中最高（0.34 min^-1）。通过EPR-DMPO（EPR=电子顺磁共振,DMPO=5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自由基捕获实验检测出Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系中产生大量的氢自由基（·H）。得益于·H的强还原性,Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系能够将4-NP氨基化为具有更高价值的对氨基苯酚（4-AP）,同时能够还原偶氮染料分子中的显色基团偶氮基（—N=N—）。     

Studies of the reaction of the hydroxyl radical with the oxalate ion in an acidic aqueous solution by pulse radiolysis

The reaction of the · OH radical with the oxalate ion in an acidic aqueous solution was studied by pulse radiolysis. The rate constant for the reaction of formation of the radical HOOC-COO·(λ_max = 250 nm, ɛ = 1800 L mol⁻¹ cm⁻¹) is (5.0±0.5)·107 L mol⁻¹ s⁻¹. In the reaction with the hydrogen ion (k = 1.1·10⁷ L mol⁻¹ s⁻¹), the radical HOOC-COO· is transformed into a nonidentified radical designated arbitrarily as H⁺(HOOC-COO)· (λ_max = 260 nm, ɛ = 4000 L mol⁻¹ cm⁻¹). Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 6, pp. 1165–1167, June, 2008.     

酸处理对CuY催化剂孔结构及氧化羰基化性能的影响

对NaY分子筛(n_Si/n_Al=2.65)进行了草酸脱铝处理并作为载体采用液相离子交换法制备CuY催化剂,应用于常压甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应。NaY分子筛及其CuY催化剂通过N₂低温吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射、²⁹Si固体核磁共振、NH₃吸附程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H₂程序升温还原、原子吸收等方法进行表征。研究结果表明,酸处理NaY分子筛后,骨架铝被脱除,导致骨架n_Si/n_Al比增加、相对结晶度降低并产生介孔,有利于产物分子的扩散,从而影响催化活性。采用4 h、2 mol·L^-1草酸处理NaY分子筛作为载体制备的CuY催化剂显示出较高的催化性能,DMC时空收率和甲醇转化率分别从103.6 mg·g^-1·h^-1和6.3%增加到184.9 mg·g^-1·h^-1和10.2%。产生的介孔能够促进催化剂中铜活性位的可接近性及反应物分子和产物分子的扩散。     

Conformational Properties of (Z,Z)-, (E,Z)-, and (E,E)-Cycloocta-1,4-dienes

Summary.  Ab initio calculations at the HF/6-31G^* level of theory for geometry optimization and the MP2/6-31G^*//HF/6-31G^* level for a single point total energy calculation are reported for (Z,Z)-, (E,Z)-, and (E,E)-cycloocta-1,4-dienes. The C ₂-symmetric twist-boat conformation of (Z,Z)-cycloocta-1,4-diene was calculated to be by 3.6 kJ·mol⁻¹ more stable than the C _S-symmetric boat-chair form; the calculated energy barrier for ring inversion of the twist-boat conformation via the C _S-symmetric boat-boat geometry is 19.1 kJ·mol⁻¹. Interconversion between twist-boat and boat-chair conformations takes place via a half-chair (C ₁) transition state which is 43.5 kJ·mol⁻¹ above the twist-boat form. The unsymmetrical twist-boat-chair conformation of (E,Z)-cycloocta-1,4-diene was calculated to be by 18.7 kJ·mol⁻¹ more stable than the unsymmetrical boat-chair form. The calculated energy barrier for the interconversion of twist-boat-chair and boat-chair is 69.5 kJ·mol⁻¹, whereas the barrier for swiveling of the trans-double bond through the bridge is 172.6 kJ·mol⁻¹. The C _S symmetric crown conformation of the parallel family of (E,E)-cycloocta-1,4-diene was calculated to be by 16.5 kJ·mol⁻¹ more stable than the C _S-symmetric boat-chair form. Interconversion of crown and boat-chair takes place via a chair (C _S) transition state which is 37.2 kJ·mol⁻¹ above the crown conformation. The axial- symmetrical twist geometry of the crossed family of (E,E)-cycloocta-1,4-diene is 5.9 kJ·mol⁻¹ less stable than the crown conformation. Corresponding author. E-mail: isayavar@yahoo.com Received March 25, 2002; accepted April 3, 2002