有机-无机杂化L-Rh/SiO2氢甲酰化催化剂的研究Ⅱ.L-Rh/SiO2的催化性能及表征

 以具有不同电子结构的有机膦直接修饰Rh/SiO2制备了有机-无机杂化L-Rh/SiO2催化剂,并考察了催化剂对1-己烯氢甲酰化反应的催化性能. 结果表明, P(OPh)3-Rh/SiO2催化剂上1-己烯氢甲酰化反应的TOF可高达4111 h-1,而PCy3-Rh/SiO2催化剂上生成醛的选择性为100%. 不同催化剂活性的顺序为P(OPh)3-Rh/SiO2＞PPh3-Rh/SiO2＞PCy3-Rh/SiO2,其选择性的顺序则与之相反. TG表征结果表明,有机膦与Rh之间相互作用强度的顺序为PCy3-Rh/SiO2＞PPh3-Rh/SiO2＞P(OPh)3-Rh/SiO2. 因此,有机膦给电子的能力越强,则与Rh之间相互作用的能力越强,催化剂体系越稳定,1-己烯氢甲酰化反应的活性越低,而庚醛的选择性越高.     

P/Rh比对PPh3-Rh/SiO2催化剂上丙烯氢甲酰化反应的影响

研究了P/Kh比对PPh3-Rh/SiO2催化剂上丙烯氢甲酰化反应性能的影响.结果表明,当P/Rh比为15时,丙烯氢甲酰化反应性能最好,丙烯转化率为25.9%,产物丁醛正异比为14,转换频率为241 h-1.PPh3-Rh/SiO2催化剂的固体31P核磁共振结果表明,在合成气气氛下,物理吸附的PPh3能够溢流到Rh/S...     

有机-无机杂化L-Rh/SiO2氢甲酰化催化剂的研究Ⅰ.PPh3-Rh/SiO2的催化性能及表征

 利用有机-无机杂化的概念,以三苯基膦直接修饰Rh/SiO2制备了PPh3-Rh/SiO2多相催化剂. 在浆态床烯烃氢甲酰化反应中,该催化剂在10 MPa,373 K温和条件下的活性和选择性远高于Rh/SiO2的活性和选择性,与相应的均相催化剂HRhCO(PPh3)3的性能相当,且具有易分离的优点. 31P MAS NMR和XPS技术表征结果表明,催化剂中的配体PPh3与高度分散的Rh之间存在配位作用,形成了兼具多相和均相催化性能的有机-无机杂化催化剂. 该催化剂对不同碳数烯烃的氢甲酰化反应都具有较好的催化性能.     

有机-无机杂化L-Rh／SiO2氢甲酰化催化剂的研究I．PPh3-Rh／SiO2的催化性能及表征

利用有机-无机杂化的概念，以三苯基膦直接修饰Rh／SiO2制备了PPh3-Rh／SiO2多相催化剂．在浆态床烯烃氢甲酰化反应中，该催化剂在1．0MPa，373K温和条件下的活性和选择性远高于Rh／SiO2的活性和选择性，与相应的均相催化剂HRhCO(PPh3)3的性能相当，且具有易分离的优点．^31P MAS NMR和XPS技术表征结果表明，催化剂中的配体PPh3与高度分散的Rh之间存在配位作用，形成了兼具多相和均相催化性能的有机一无机杂化催化剂．该催化剂对不同碳数烯烃的氢甲酰化反应都具有较好的催化性能．     

铁助剂对Rh-Mn-Li/SiO2催化剂表面上的CO脱附和CO加氢行为的影响

 采用一氧化碳程序升温脱附（CO－TPD）和吸附的一氧化碳加氢程序升温表面反应（TPSR）考察了Fe助剂对Rh基催化剂上CO的脱附行为及吸附CO的加氢行为的影响．CO－TPD实验表明，在Rh／SiO2催化剂上CO有三个脱附峰．在Rh－Mn－Li／SiO2中加入0．05％Fe后，高温脱附CO比Rh／SiO2催化剂上相应的CO量大．增加Fe的负载量，CO的脱附量减少．TPSR实验中，CO加氢反应的主要产物是甲烷．不同组分的催化剂上甲烷的生成温度有如下顺序：Rh／SiO2（482K）＜Rh－Mn－Li／SiO2（489K）＜Rh－Fe／SiO2（494K）＜Rh－Mn－Li－Fe／SiO2（501K）．甲烷峰的产生伴随着CO（s）高温脱附峰的消失，说明甲烷是由强吸附的CO加氢生成的．     

H2对Rh-Mn-Li-Ti/SiO2催化剂上CO吸附和脱附的影响

 应用红外光谱和程序升温脱附技术研究了Rh-Mn-Li-Ti/SiO2催化剂上H2对CO吸附和脱附的影响. 结果表明,预吸附的H2主要占据线式CO的吸附位. 共吸附时H2与CO在Rh位上形成了羰基氢化物,从而导致线式物种谱带红移,且高的H2浓度有利于CO的吸附. 在323 K下, H2对预吸附的CO谱带位置和强度没有影响. 但是,随着温度的升高, H2的存在促进了弱吸附CO的脱附,并使之重新吸附; 同时, H2促进了强吸附CO的解离,增强了CO的吸附强度和催化剂的吸附能力.     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化物的原位红外光谱研究

 用原位红外光谱考察了Rh-Mn-Li-Fe/SiO2和Rh/SiO2催化剂表面上CO的吸附态及CO加氢反应过程中吸附物种的变化. 结果表明,CO在Rh/SiO2催化剂上仅有线式吸附态存在,而CO在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上既有线式吸附态存在,又有孪生吸附态存在. 这说明Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂中Rh的分散度较高. 经CO加氢反应(3.0 MPa,593 K)后,在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上可观测到C2含氧化物前驱物种的吸收谱带,而在Rh/SiO2催化剂上未观测到相应的谱带; CO在这两种催化剂上主要以线式吸附态存在,孪生吸附态基本消失. 结合催化剂对CO加氢的催化性能,可以认为线式吸附的CO对生成C2含氧化物有贡献. Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂的高活性是由于助剂的存在削弱了其表面吸附CO的 C-O键,促进了CO的活化,从而有利于C2含氧化物前驱物的生成.     

钴基费-托合成催化剂上CO、H2的吸附行为

采用程序升温脱附及FT IR技术考察了CO、H2在钴基催化剂上的吸附行为.H2 TPD表明,Co/SiO2催化剂有两类脱附氢,引入锆助剂后,低温脱附氢量明显增加,高温吸附氢量下降.CO TPD及吸附态CO的红外光谱表明锆助剂使CO在钴催化剂上的吸附强度减弱,但其吸附量增大.钴基催化剂的费 托合成反应性能可以用吸附态物种的变化来解释.     

CO加氢合成C2含氧化合物Rh-Sm/SiO2催化剂的研究

使用加压下的CO加氢反应、程序升温还原(TPR)、吸附氢的程序升温脱附(H2-TPD)以及CO和H2吸附等技术,研究了Rh-Sm/SiO2催化剂上Sm促进剂对合成二碳含氧化合物的促进效应.结果表明,Sm加入到Rh/SiO2中使催化剂的活性和二碳含氧化合物的选择性显著提高,催化剂上的Sm3+不易被还原,Sm的加入起着提高Rh分散度的作用,使催化剂上CO和H2的吸附量增大,倾向于促进乙酸和乙醛的生成.     

钴基费-托合成催化剂上CO、H_2的吸附行为

采用程序升温脱附及FT-IR技术考察了CO、H2在钴基催化剂上的吸附行为.H2-TPD表明,Co/SiO2催化剂有两类脱附氢,引入锆助剂后,低温脱附氢量明显增加,高温吸附氢量下降.CO-TPD及吸附态CO的红外光谱表明锆助剂使CO在钴催化剂上的吸附强度减弱,但其吸附量增大.钴基催化剂的费-托合成反应性能可以用吸附态物种的变化来解释.     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化合物的红外光谱研究

 用红外光谱法考察了Rh-Mn-Li-Ti/SiO2催化剂在CO加氢反应过程中表面吸附物种随压力、温度和H2/CO比的改变而变化的规律. 结果表明,高压有利于提高催化剂表面吸附的CO浓度和活性,高温有利于CO解离; 而高温、高压条件不但促进了CO吸附,而且提高并平衡了CO的解离和插入之间的相对活性,促进了C2含氧化合物的生成. H2/CO比的增大有利于CO在催化剂表面的吸附,从而促进了CO插入,尤其是CO的解离和加氢活性,但是过高的H2/CO比将导致过高的CO解离和加氢活性,引起CO插入活性的削弱而最终导致C2含氧化合物生成活性的下降. 同时,考察了助剂(Mn, Li和Ti)对Rh基催化剂表面吸附物种的影响. 结果表明,助剂的加入可提高C2含氧化合物的生成活性.     

CO2氧化丙烷脱氢MoO3-V2O5/SiO2催化剂研究

采用表面改性和等体积浸渍法制备了MoO3-V2O5／SiO2复合氧化物，采用TPR、IR、TPD和微反技术表征了催化剂对CO2和C3H8的吸附性能和CO2部分氧化丙烷脱氢的反应性能．结果表明：随MoO3加入量的增加，V=O还原温度降低，晶格氧更易活化．CO2和丙烷的活化温度降低，丙烷转化率增高，丙烯选择性下降．V=O中晶格氧的活化是CO2氧化丙烷制丙烯反应的关键．     

合成气制乙醇的铑基催化剂中助剂铁,锂的作用本质研究

催化活性测试表明,助剂Fe具有显著提高乙醇生成选择性及铑催化活性的双重作用;助剂Li具有显著提高乙醇选择性的作用,对铑催化活性影响不大。基于H_2/D_2同位素效应结果及CO化学吸附、IR、XRD、XPS等的表征结果,认为助剂Fe经活化处理后大部分与Rh形成RhFe合金,使Rh分散度显著提高,从而提高了乙醇的选择性;Rh分散度的提高以及小部分以Fe~(2+)(Fe~(3+))形式存在的助剂Fe促进甲酰基的生成及随后的氢解断C-O键反应是助剂Fe促使铑催化活性提高的两个因素。Li的主要作用在于通过与C_2含氧中间体乙烯酮氧端的弱亲合作用,促进了乙醇前驱体的生成,从而使乙醇生成选择性提高。     

In-Situ FT-IR Investigation of Partial Oxidation of Methane to Syngas over Rh/SiO_2 Catalyst

Partial oxidation of methane to syngas(POM)over Rh/SiO_2 catalyst was investigated using in-situ FT-IR.When methane interacted with 1.0wt%Rh/SiO_2 catalyst,it was dissociated to adsorbed hydrogen and CH_x species.The adsorbed hydrogen atoms were transferred to SiO_2 surface by"spill-over"and reacted with lattice oxygen to form surface -OH species. POM mechanism was investigated over Rh/SiO_2 catalyst using in-situ FT-IR.It was found that CO_2 was formed before CO could be detected when CH_4 and O_2 were introduced over the preoxidized Rh/SiO_2 catalyst,whereas CO was detected before CO_2 was formed over the prereduced Rh/SiO_2 catalyst.     

Pd/NH2C3H6-MCM-41催化水介质中的碘苯Ullmann反应

 采用室温共缩聚法合成了胺基改性MCM-41杂化材料(NH2C3H6-MCM-41), 并以此材料为载体制备了负载型Pd催化剂 (Pd/NH2C3H6-MCM-41). 采用X射线衍射、核磁共振、红外光谱、透射电镜、X射线光电子能谱和N2吸附等方法对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂仍保持有MCM-41的孔结构,但其有序度随着 NH2C3H6-基团和Pd含量的增加而降低. 催化剂在以水为溶剂的碘苯偶联反应(Ullmann反应)中显示出优良的催化性能,联苯收率可达63%, 有望为清洁有机合成提供高效非均相催化剂. 胺基修饰的促进作用可归因于催化剂Pd分散度的提高和表面化学性质的改变.     

CO oxidation on Pt-modified Rh(111) electrodes.

The CO electro-oxidation reaction was studied on platinum-modified Rh(111) electrodes in 0.5 M H2SO4 using cyclic voltammetry and chronoamperometry. The Pt-Rh(111) electrodes were generated during voltammetric cycles at 50 mV s(-1) in a 30 microM H2PtCl6 and 0.5 M H2SO4 solution. Surfaces generated by n deposition cycles were investigated (Ptn-Rh(111) with n=2, 4, 6, 8, 10, and 16). The blank cyclic voltammograms of these surfaces are characterized by a pronounced sharpening of the hydrogen/(bi)sulfate adsorption/desorption peaks, typical for Rh(111), and the appearance of contributions between 0.1 and 0.4 V, which were ascribed to hydrogen/(bi)sulfate adsorption/desorption on the deposited platinum. At higher potentials, the surface oxidation of Rh(111) is enhanced by the presence of platinum. The structure of the Pt-modified electrodes was investigated by STM imaging. At low Pt coverages (Pt2-Rh(111)), monoatomically high islands are formed, which grow three dimensionally as the number of deposition cycles increases. After eight cycles, the monolayer islands have grown in diameter and range from mono- to multiatomic height. At even higher Pt coverage (Pt16-Rh(111)), the islands grow to particles of approx. 10 nm in diameter, which are 5-6 atoms high. The CO stripping voltammetry on these surfaces is characterized by two peaks: A low-potential, structure-insensitive peak, ascribed to CO reacting at the platinum monolayer islands, whose onset is shifted 150, 250, and 100 mV negatively with respect to pure Rh(111), Pt(111), and polycrystalline Pt, respectively, indicating the enhanced CO electro-oxidation properties of the Pt overlayer system. A peak at higher potentials displays strong structure sensitivity (particle-size effect) and was ascribed to CO reacting on the islands of multiatomic height. Current-time transients recorded on the surface with the highest amount of monolayer islands (Pt4-Rh(111)) also indicate enhanced CO-oxidation kinetics. Comparison of the Pt4-Rh(111) current-time transients recorded at 0.635, 0.675, and 0.750 V versus RHE (reversible hydrogen electrode) with those of pure Rh(111) and Pt(111) shows greatly reduced reaction times. A Cottrellian decay at long times indicates surface-diffusion-limited CO oxidation on the bare Rh(111) surface, while the peak visible at short times is indicative of CO reacting at the monolayer platinum islands. The results presented here show that, as indicated by density functional theory (DFT) calculations, the CO-adlayer oxidation for this system is enhanced compared to both pure Rh and Pt.     

Pt(PPh3)2-η2C60络合物的分子轨道研究

近年来,自Kratschmer 等人采用并不复杂的方法就能制备出宏观量的C_(60),人们对它的兴趣也从结构的研究逐渐转向化学性质的研究.C_(60)是目前自然界已知对称性最高的球状分子,每个C 原子都以接近sp~2杂化轨道和相邻的三个C 原子相联.C_(60)的NMR 化学位移以及闭壳层的电子结构和较宽的HOMO-LUMO 间隙,都说明它具有典型的芳香化合物——苯的某些特性.另外,掺杂(碱金属元素)后,它具有的导电性又表现出石墨具有的某些特点.     

ZrO2催化剂上吸附甲酸的TPD和IR研究

众多的研究表明甲酸在氧化物催化剂上的吸附分解与催化剂的表面酸碱性质有关。研究吸附相甲酸物种的变化表明甲酸分解反应的选择性除受温度影响外,还与甲酸的表面覆盖度有关。Z_rO_2表现为较典型的弱酸弱碱双功能性催化剂。最近我们的研究表明Z_rO_2表面存在表面键诱导酸-碱相互作用,它的酸-碱双功能催化作用在烷基胺分解转化为腈的反应中得到了较好地体现。本文报导Z_rO_2催化剂上吸附甲酸的程序升温脱附(TPD)和红外光谱(IR)研究结果。     

ZrO2酸碱性质的TPD表征 I. 单组分吸附研究

以NH_3、吡啶、Et_3N、CO_2和苯酚为探针，用TPD-MS方法对ZrO_2催化剂的酸碱性质进行了表征．ZrO_2上碱性探针（NH_3、吡啶和Et_3N）的脱附温度远低于在强酸性SiO_2－Al_2O_3上；而酸性探针CO_2的脱附温度远低于在强碱性MgO上的结果．为ZrO_2的弱酸弱碱性质提供了证明．NH_3吸附IR结果表明ZrO_2表面配位不饱合Zr~(4＋)为酸（Lewis酸）中心．NH_3、吡啶和Et_3N与这些酸中心作用的方式和能量分布相似．NH_3和CO_2的TPD谱图均存在三个脱附峰，且相应脱附峰的温度范围相近．表明ZrO_2的酸中心和碱中心具有匹配相当的酸、碱强度，ZrO_2为典型的酸－碱双功能催化剂，在苯酚的TPD过程中，ZrO_2的特征表现为对苯酚的强吸附和对苯酚分解的高活性．文中结合IR结果，对与NH_3和CO_2的脱附相联系的表面吸附物种分别进行了讨论.