磷钼杂多蓝作为反应控制相转移催化剂

设计合成了第一个由磷钼杂多蓝作为反应控制相转移催化剂的反应体系,用于对环己烯进行催化环氧化,苯甲醇进行催化氧化.在体系中,催化剂以均相的方式催化反应,以多相的方式分离回收.催化剂显示了很高的催化活性和稳定性.在催化氧化苯甲醇的反应中,H₂O₂的利用率为100%,苯甲醛的选择性为100%.     

CuO/TiO2负载型催化剂的制备、拉曼光谱表征及催化CO氧化反应性质评价

通过设计包含催化剂制备、仪器表征和性质研究一体的综合实验,可以加深学生对催化化学的认识,使得传统理论催化教学更加立体化。本综合实验包括使用沉积-沉淀法制备CuO/TiO₂催化剂,使用拉曼光谱对催化剂结构进行物相分析,以及评价该催化剂催化CO氧化反应的性能三方面内容,使学生建立起化学材料“结构-性能”之间的初步认识,提升科研实践能力,为今后科研之路奠定基础。     

铁基催化剂在COx加氢制高附加值烃反应中的应用

化石燃料的广泛使用导致大气中CO₂的排放量急剧增加,进而引起全球变暖和海洋酸化等一系列问题.CO加氢(费托合成)反应是利用非石油来源的原料生产液体燃料和化学品的一种重要途径.同时,利用可再生的H₂将CO₂转化为高附加值的产品有利于减少对化石燃料的依赖,减轻由于大气中CO₂浓度过高带来的负面影响.开发新型、高效、稳定的催化剂是费托合成和CO₂加氢制高附加值烃的关键因素之一.Fe基、Co基和Ru基催化剂是费托合成中常用的催化剂.而在CO₂加氢反应中,Co基和Ru基催化剂上主要发生甲烷化反应,几乎没有长链烃生成.Fe基催化剂在费托合成和CO₂加氢反应中均表现出优异的催化生成长链烃性能.同时,Fe储量丰富和价格便宜的特点也促进Fe基催化剂在两个反应中的广泛应用.一般认为,在Fe基催化剂上CO₂通过逆水煤气变换反应生成CO,CO通过费托合成反应继续加氢生成烃类.因此,CO₂加氢反应和费托合成反应有相似之处,同时也有较大的区别.本文从活性相、助剂和载体的角度综述了各组分在Fe基催化剂催化CO/CO₂加氢反应中的作用,总结了其中的区别与联系.催化剂在反应中会发生复杂的相变过程,形成多种铁物种;其中,碳化铁(χ-Fe₅C₂,ε-Fe₂C,Fe₇C₃和θ-Fe₃C)在费托合成反应中是C-C偶联的活性相,但对于θ-Fe₃C现还存在一些争议.在CO₂加氢反应中Fe₃O₄催化逆水煤气变换反应,碳化铁催化CO加氢反应.金属助剂对CO/CO₂加氢反应的促进作用较为相似,在两个反应中碱金属的促进作用最为明显.费托合成反应对载体有较强的适应性,而CO₂加氢反应对载体敏感性较强,Al₂O₃,ZrO₂和碳材料载体效果较好.本文还总结了近些年来基于对活性相、助剂和载体的深入理解设计制备的一些新型催化剂及其在费托合成和CO₂加氢反应中的应用,包括具有新颖结构的催化剂、金属-有机骨架衍生催化剂以及与沸石分子筛结合的双功能催化剂.最后,还分析了目前Fe基催化剂在费托合成和CO₂加氢反应应用中所面临的问题和挑战,并对未来的发展趋势进行了展望.     

铁基催化剂在COx加氢制高附加值烃反应中的应用

化石燃料的广泛使用导致大气中CO₂的排放量急剧增加,进而引起全球变暖和海洋酸化等一系列问题.CO加氢(费托合成)反应是利用非石油来源的原料生产液体燃料和化学品的一种重要途径.同时,利用可再生的H₂将CO₂转化为高附加值的产品有利于减少对化石燃料的依赖,减轻由于大气中CO₂浓度过高带来的负面影响.开发新型、高效、稳定的催化剂是费托合成和CO₂加氢制高附加值烃的关键因素之一.Fe基、Co基和Ru基催化剂是费托合成中常用的催化剂.而在CO₂加氢反应中,Co基和Ru基催化剂上主要发生甲烷化反应,几乎没有长链烃生成.Fe基催化剂在费托合成和CO₂加氢反应中均表现出优异的催化生成长链烃性能.同时,Fe储量丰富和价格便宜的特点也促进Fe基催化剂在两个反应中的广泛应用.一般认为,在Fe基催化剂上CO₂通过逆水煤气变换反应生成CO,CO通过费托合成反应继续加氢生成烃类.因此,CO₂加氢反应和费托合成反应有相似之处,同时也有较大的区别.本文从活性相、助剂和载体的角度综述了各组分在Fe基催化剂催化CO/CO₂加氢反应中的作用,总结了其中的区别与联系.催化剂在反应中会发生复杂的相变过程,形成多种铁物种;其中,碳化铁(χ-Fe₅C₂,ε-Fe₂C,Fe₇C₃和θ-Fe₃C)在费托合成反应中是C-C偶联的活性相,但对于θ-Fe₃C现还存在一些争议.在CO₂加氢反应中Fe₃O₄催化逆水煤气变换反应,碳化铁催化CO加氢反应.金属助剂对CO/CO₂加氢反应的促进作用较为相似,在两个反应中碱金属的促进作用最为明显.费托合成反应对载体有较强的适应性,而CO₂加氢反应对载体敏感性较强,Al₂O₃,ZrO₂和碳材料载体效果较好.本文还总结了近些年来基于对活性相、助剂和载体的深入理解设计制备的一些新型催化剂及其在费托合成和CO₂加氢反应中的应用,包括具有新颖结构的催化剂、金属-有机骨架衍生催化剂以及与沸石分子筛结合的双功能催化剂.最后,还分析了目前Fe基催化剂在费托合成和CO₂加氢反应应用中所面临的问题和挑战,并对未来的发展趋势进行了展望.     

可见光驱动表面富含氧空位Nb2O5催化醇氧化反应

醇氧化合成相应的羰基化合物在有机化学基础研究及工业应用中占有非常重要的地位.通过表面富含氧空位Nb₂O₅光催化剂的开发,发展了一种醇氧化为羰基化合物的绿色高效合成方法.该催化体系具有反应条件温和,底物适用性强和官能团兼容性广的特点.此外,该催化剂表现出优良的性能稳定性,循环使用多次后,保持催化活性不变.     

浆态床中Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al₂O₃进行混合,获得了Cu/ZnO/Al₂O₃/ZrO₂+γ-Al₂O₃双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al₂O₃双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al₂O₃双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54g/(g·h)降至0.48g/(g·h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0MPa,空速为3000mL/(g·h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54g/(g·h)。     

团簇Au/CeO2的制备及其催化CO氧化反应构效关系的研究

负载型Au催化剂因其在诸多反应过程中的高催化活性而备受研究者关注.然而针对负载型催化剂中Au物种结构的有效调控,以及催化过程中真实构-效关系的探索一直充满了挑战.用CeO₂为Au物种担载基底,通过简单煅烧处理引起的CeO₂结构变化,进而实现Au/CeO₂之间界面作用力的调控.此研究发现Au纳米颗粒中Au⁰物种具备更为高效的催化室温CO氧化活性,结合多种原位表征分析,其室温条件下催化转化效率更依赖于CO吸附能力.而相比于单原子Au₁和纳米Au颗粒,所制备的团簇Au/CeO₂催化剂在较高温度(>50℃)展现出优异的催化CO氧化反应性能.随着温度升高,催化剂表界面O参与的MvK反应路径更易发生,因此具有更多表界面活性O物种和Au^δ+位点的团簇Au/CeO₂催化剂展现出最为优异的催化CO氧化性能.这些发现为高效负载型Au催化剂的制备提供了新思路并深化了对Au/CeO₂催化作用机制的理解.     

双功能配体修饰的Ir催化剂在“氢甲酰化-缩醛化”串联反应中的共催化作用

通过对双齿膦配体的单P原子定向甲基化, 合成了两种离子型“叔膦-季鏻鎓Lewis酸”双功能配体L2和L3, 该类双功能配体分子结构中既含有与过渡金属配位的叔膦基团, 又含有具Lewis酸的季鏻鎓基团. 研究结果表明, 在合成气的体积比(CO/H₂)为4∶1时, 双功能配体L2修饰的[Ir(COD)Cl]₂催化剂高效催化烯烃的“氢甲酰化-缩醛化”串联反应, 1-辛烯的转化率为98%, 缩醛的选择性高达86%, 其催化活性好于同等条件下的Rh催化剂. 双功能配体L2与[Ir(COD)Cl]₂原位构建的共催化体系的催化效果远优于Ir(I)配合物和季鏻鎓Lewis酸的物理混合; 同时还表现出较好的底物普适性. 此外, 由于双功能配体L2的高极性, 其修饰的Ir催化剂可以顺利实现与正己烷溶液的分离, 从而实现催化剂的回收循环使用.     

La2Zr2O7催化剂结构相变对甲烷氧化偶联反应性能的影响

采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La₂Zr₂O₇催化剂，在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能，并利用XRD、Raman、CO₂-TPD、XPS等表征手段，探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明，随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃，La₂Zr₂O₇催化剂结晶度不断提高，晶相发生明显变化，从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡，最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La₂Zr₂O₇晶相转变过程中，催化剂表面的碱性强度减弱，中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O₂^2-和O₂^-的相对含量不断减少，致使催化剂的CH₄转化率和C₂₊选择性不断降低。其中，无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。     

Zn/Ni双金属接力催化:一锅法分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物

报道了一种新型的Zn/Ni双金属接力协同催化的串联反应,该方法通过Zn（OTf）₂和Ni（ClO₄）₂·6H₂O协同接力催化,一锅法进行分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物.产物的形成主要是由Zn（OTf）₂活化炔丙基酰胺的三键,发生分子内的环化反应构建噁唑啉中间体,由Ni（ClO₄）₂·6H₂O催化3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮类化合物形成酰亚胺离子,继而由噁唑啉中间体与酰亚胺离子发生分子间酰胺化反应实现了噁唑分子的合成.优化部分的对比实验证实Zn（OTf）₂和Ni（ClO₄）₂·6H₂O的存在对于该串联反应都是必须条件.大体而言,所有反应都是将各反应物和试剂一次性加入,在空气氛围下100℃加热进行反应.含有不同类型给电子取代基、含有不同富电子的芳环、含有不同吸电子取代基的炔丙基酰胺都可以顺利地和3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮反应得到相应的噁唑衍生物,相比而言,含有吸电子基团的炔丙基酰胺比含有给电子基团或富电子的炔丙基酰胺所得到的产物的收率要低一些,这可能是因为含有吸电子基团的炔丙基酰胺所得到的噁唑啉中间体活性较低.3-羟基-2-苯基异吲哚啉-1-酮类化合物、3-羟基-2-苯甲基异吲哚啉-1-酮类化合物和3-羟基-2-苯乙基异吲哚啉-1-酮类化合物对反应同样表现出了良好的兼容性.该方法反应条件简单、原子经济性高、官能团兼容性好,对噁唑衍生物合成和酰亚胺离子形成具有重要的意义.     

Cl+C2H6→HCl+C2H5反应的准经典轨线研究

用三原子模型的准经典轨线方法研究了Ｃｌ与Ｃ２Ｈ６（ｖ＝０，ｊ）的反应。计算结果表明，反应产物ＨＣｌ的角度分布基本上为各向同性，其振动分布处于基态，与实验结果相一致。对反应轨线的研究表明，该反应为一直接反应，而且反应碰撞在低及高的碰撞参数下的机理不一样，在低碰撞参数下反应碰撞是直接完成的，产物ＨＣｌ以向后散射为主，转动基本上是冷的，但比高碰撞参数下的热。在高的碰撞参数下则生成短寿命的碰撞复合物，产物     

H3PO→H2POH异构化反应的LMO研究

The localized molecular orbital (LMO) theory is used to study the reaction mechanism of the isomerization reaction: H_3PO→H_2POH. The energy transition state (TS) of the reaction is also obtained by Powell's mehtod using 6-31G basis set. The resluts show that the lone pair electrons of oxygen atom play an forortant role in this reaction.     

CH4+O(3P)→CH3+OH反应的准经典轨线研究

用准经典轨线方法研究了O（3P）与CH4的反应，计算结果表明，CH4（υ＝0，j＝0）与O（3P）的反应在低及高的碰撞参数下都是直接反应，无短寿命的碰撞复合物生成，产物OH以向后散射为主，基本上处于振转基态.CH4（υ＝1，j＝1）与O（3P）的反应在低及高的碰撞参数下反应机理不一样。在低碰撞参数下是直接反应，无短寿命的碰撞复合物生成，产物OH以向后散射为主，主要处于振动基态，转动基本上是冷的，但比高碰撞参数下的热.在高的碰撞参数下则生成短寿命的碰撞复合物，产物OH以向前散射为主，表现出明显的周边动力学反应的特征，主要处于振动激发态（υ＝1），但转动仍然是较冷的。     

Al2O3/NaOH固相条件下研磨Cannizzaro反应的研究

将芳香醛与氧化铝负载的固体碱氢氧化钠混合于研钵中, 在室温下研磨5～10 min, 可得相应的芳香醇和芳香酸, 产率在80%～99%. 该法反应条件温和、操作简便、收率高.     

Sm-Co共掺杂锶铁氧体的固相制备与磁防蜡性能

以硝酸锶、硝酸铁、硝酸钐、硝酸钴为原料,采用低热固相法制备出前驱体,经灼烧后得到最终产物,使用XRD、EDX、SEM对其表征,表明产物为Sm-Co共掺杂的Sr1-xSmxCoxFe12-xO19(x=0~0.5)锶铁氧体;并发现所制产物具有单一的六方相晶体结构,粒子尺寸在40~100 nm,随着Sm-Co掺杂量的增大,晶粒尺寸逐渐减小。经VSM测试:产物的磁性能(Ms,Mr,Hc)随Sm-Co的共掺杂量的增加(0~0.5),先增大后减小,在x=0.1时表现为最大值(Ms=64.32 A·m2·kg-1、Mr=36.17 A·m2·kg-1、Hc=417.45 k A·m-1)。将制得的共掺杂锶铁氧体磁粉,添加到醇酸清漆中形成防蜡涂层,通过拉伸强度测试、涂层防蜡率实验、以及晶相显微表征,发现该涂层随磁粉用量增加,抗拉强度提高;同时随磁粉磁性的增强,涂层的防蜡效果增加,在磁粉用量为2%时,涂层磁性最大,防蜡率也达到最大值77.3%。     

Sm-Co共掺杂锶铁氧体的固相制备与磁防蜡性能

以硝酸锶、硝酸铁、硝酸钐、硝酸钴为原料,采用低热固相法制备出前驱体,经灼烧后得到最终产物,使用XRD、EDX、SEM对其表征,表明产物为Sm-Co共掺杂的Sr_1-xSm_xCo_xFe_12-xO₁₉（x=0~0.5）锶铁氧体;并发现所制产物具有单一的六方相晶体结构,粒子尺寸在40~100 nm,随着Sm-Co掺杂量的增大,晶粒尺寸逐渐减小。经VSM测试：产物的磁性能（M_s,M_r,H_c）随Sm-Co的共掺杂量的增加（0~0.5）,先增大后减小,在x=0.1时表现为最大值（M_s=64.32 A·m²·kg^-1、M_r=36.17 A·m²·kg^-1、Hc=417.45 kA·m^-1）。将制得的共掺杂锶铁氧体磁粉,添加到醇酸清漆中形成防蜡涂层,通过拉伸强度测试、涂层防蜡率实验、以及晶相显微表征,发现该涂层随磁粉用量增加,抗拉强度提高;同时随磁粉磁性的增强,涂层的防蜡效果增加,在磁粉用量为2%时,涂层磁性最大,防蜡率也达到最大值77.3%。     

NO2-对乳酸-丙酮-BrO3--Mn2+-H2SO4化学振荡反应的影响

研究NO₂^-对乳酸-丙酮-BrO₃^--Mn²⁺-H₂SO₄化学振荡反应的影响时发现,NO₂^-对振荡反应的诱导期t_in、周期t_p有显著的影响。NO₂^-的浓度C_NO2^-与诱导期倒数的对数ln(1/t_in)、NO₂^-浓度的对数lnC_NO2^-与周期的对数lnt_p均有良好的线性关系,线性范围为7.46×10^-5～2.99×10^-3mol·L^-1。在此浓度范围内,NO₃^-无影响,是一重现性好,灵敏度高,操作简单的NO₂^-动力学分析测试体系。获得诱导期、周期的表观活化参数E_in、E_p分别为56.82kJ·mol^-1、64.51kJ·mol^-1。结合被动采样法,测得室外大气中NO₂日平均浓度值为1.59×10^-9mol·L^-1,最后对NO₂^-共存时的振荡反应诱导期机理进行了初步探讨。     

C60的加成反应

富勒烯化学是以全碳分子球烯为母体的新兴有机化学领域, 在材料、医学及立体化学合成方法等方面具有广泛的应用和发展前景。本文综述了C₆₀的加成反应, 较全面地展示了富勒烯的化学性质。     

HNCO+OH->H2O+NCO的反应机理

采用从头算分子轨道法 (UHF/6 31G 水平 ,并用MP4加以相关能校正 )研究了HNCO OHH2 O NCO反应机理 .同时用Morokuma数值法获得了反应途径即内禀反应坐标 (IRC) .沿着IRC ,运用反应途径哈密顿理论 ,获得反应途径动态学信息 .在此基础上 ,根据过渡态理论和相应隧道效应校正 ,计算了在不同温度下的反应速率常数 ,得到了和实验相一致的结果 .计算结果表明 ,此反应是一步直接型的抽提H反应 .     

V2O3纳米粉末的固相反应合成(英)

Vanadium sesquioxide (V₂O₃) nanopowder was successfully prepared by the solid phase reaction of the mixture of vanadyl hydroxide (VO(OH)₂) and ammonium chloride (NH₄Cl) at 500 ℃. The as-obtained samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM). V₂O₃ nanoparticles were well dispersed and displayed sphere-like particles with diameters in the range of 30～50 nm.