Bi-Mo-Nb复台氧化物的结构与对丙烯氧化的催化活性

本文用XRD,IR,Raman,SEM和ESR等方法研究了系列氧化物Bi_2Mo_(3-3x)Nb_(2x)O_(12-4x)(X=0.00,0.02,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)的结构和对丙烯氧化的催化活性,结果表明,在X≤0.25范围内,催化剂基本保持典型的α-Bi_2Mo_3O_(12)结构,少量Nb~(5+)的掺杂,可取代晶格中的Mo~(6+),产生氧空位,无序分布的氧空位的浓度先随X值的增加而增加,当X=0.15时达最大值,催化剂对丙烯氧化的催化活性与这种氧空位的浓度成正比,反应遵循Redox机理.     

稀土钙钛矿型氧化物催化剂上CO低温氧化性能研究

研究了稀土钙钛矿型氧化物La1-xA′xCo1-yBiyO3-δ(A′z=Ba0.2,Sr0.4;y=0,0.2)催化剂上一氧化碳低温氧化反应.XRD结果表明这4个催化剂均为单相立方钙钛矿结构.18O2和CO脉冲实验结果表明Sr掺杂催化剂的晶格氧活动度和反应性比Ba掺杂的强.TPR结果表明Bi的掺杂降低了催化剂的还原温度,提高了催化活性,且Sr取代部分La比Ba取代部分La更有利于增加催化活性.我们认为,Sr.(或Ba)和Bi的掺杂引起的催化活性的提高与氧空位浓度的增加,Co和Bi离子氧化-还原循环的改善以及晶格氧活动度的增加密切相关.     

α-Bi~2Mo~3O~1~2/MoO~3催化剂的表面光电压谱研究

合成了系列催化剂Bi~xPMo~1~2O~y(x=2-9, y=43-64), 高温焙烧后该系列催化剂的基本组成为白钨矿型的α-Bi~2Mo~3O~1~2/MoO~3。研究其表面光电压谱发现, 随着Bi/P比的增高, 相应的光电压响应呈现规律性变化。在该系列催化剂上的丙烷选择氧化实验结果表明, 铋含量增加, 催化剂中作为碱性位的阳离子缺陷的浓度随着白钨矿结构中阳离子空位的有序化而下降, 反映在光电压响应中对应着P~1带强度的减弱和P~2带的负移, 而与之对应的催化活性迅速下降。     

CeO2掺杂RuO2/γ-Al2O3催化剂结构与湿式氧化降解苯酚的活性研究

采用浸渍法制备了RuO2/γ-Al2O3和RuO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂,利用XRD,XPS和ESR分析了催化剂的结构,并研究了湿式氧化降解苯酚的活性.结果表明,两种催化剂表面RuO2均有良好的分散性,并且催化剂表面存在氧空位和化学吸附氧,CeO2的掺杂使催化剂表面氧空位和化学吸附氧数量增加.两种催化剂对湿式氧化降解苯酚具有良好的催化活性,当苯酚质量浓度为4200mg/L,在150℃和3MPa下,RuO2/γ-Al2O3催化剂湿式氧化降解苯酚反应150min后,苯酚全部被去除,RuO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂反应60min后,苯酚的去除率为96%.     

非晶态ZrO_2镶嵌的超细CeO_2催化HCl氧化

采用不同方法制备了铈锆复合氧化物催化剂用于催化HCl氧化反应。自发沉积策略制备的CeO_2@ZrO_2催化剂中,超细CeO_2纳米粒子均匀的镶嵌于非晶态ZrO_2中。CeO_2粒子显著的"尺寸效应"使得该催化剂具有更高的Ce~(3+)和氧空位浓度,而较高的Ce~(3+)和氧空位浓度使得催化剂具有优异的低温氧化还原性能和储释氧能力。催化性能测试表明,CeO_2@ZrO_2催化剂展现出最好的催化活性(1.90 gCl2·gcat~(-1)·h~(-1)),同时CeO_2粒子周围非晶态的ZrO_2阻碍CeO_2的高温烧结,提高了该催化剂的稳定性。     

烧绿石结构Y2-xMgxRu2O7-δ(x=0.05、0.1、0.15)的制备及其OER催化活性

采用溶胶-凝胶法制备系列的镁掺杂Y2-xMgxRu2O7-δ(YMRO?x,x=0.05、0.1、0.15)催化剂,通过X射线光电子能谱对其进行价态分析发现,采用小离子半径的Mg^2+取代烧绿石结构中处于A位的部分Y^3+,进一步增加了烧绿石结构中氧缺陷数量,也引发了部分Ru^4+转变为Ru^5+,释放电子到表面,促进了氧析出反应(OER)。其中YMRO?0.1催化剂的含氧缺陷浓度最高,其催化活性最高。在达到10 mA·cm^-2电流密度时,相比于RuO2(358 mV)、Y2Ru2O7-δ(294 mV),YMRO?0.1仅需施加265 mV过电位并且其Tafel斜率相对于RuO2(88 mV·dec^-1)和Y2Ru2O7-δ(64 mV·dec^-1)仅为45 mV·dec^-1。此外,由于氧空位增多,即活性位点增多,降低了自由基从金属位点脱附的吉布斯自由能,促进了OER催化性能。第一性原理表明,替位原子MgY与氧空位形成复合体,可以降低氧空位形成能,同时随着Mg^2+引入,带隙变小,电荷迁移能也随之变小,进而可以得到更高的催化活性。     

Ag/TiO_(2-x)N_x与TiO_(2-x)N_x可见光催化降解丙烯的活性对比

利用纳米管钛酸(NTA)和氨水的水热反应制得TiO_(2-x)N_x系列催化剂,并进一步通过热分解-机械研磨的方法在TiO_(2-x)N_x表面附着上银颗粒,制得Ag/TiO_(2-x)N_x系列催化剂.采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征和分析.光催化氧化丙烯的实验对比了TiO_(2-x)N_x与Ag/TiO_(2-x)N_x两个系列催化剂的可见光催化活性,考察了氧空位、晶型结构、氮含量和银颗粒对催化剂可见光催化活性的影响.结果表明,催化剂锐钛矿的晶型越好,氧空位含量越高,催化剂的可见光催化活性越好;贵金属银的电子捕获能力使得Ag/TiO_(2-x)N_x的可见光催化活性远高于TiO_(2-x)N_x催化剂.     

Cu/Al2O3催化剂的改性及其对NO选择性还原的催化性能

 以 γ-Al2O3 为载体,采用SO2-4进行改性并添加助剂La,再负载上Cu2+, 制备了改性的Cu/Al2O3催化剂(Cu/La/SO2-4/Al2O3),考察了SO2-4改性和助剂La对催化剂在富氧条件下催化丙烯选择性还原NO 反应的影响,并借助红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、程序升温还原和X射线光电子能谱等方法研究了改性催化剂的性能与结构的关系. 结果表明,改性催化剂的催化活性较高, NO转化率可高达83.7%. 采用SO2-4改性可促进催化剂表面的酸量增加,并促使产生B酸中心; 助剂La可提高Cu物种的分散程度,并提高催化剂的热稳定性和还原性,从而可有效提高催化剂在富氧条件下对丙烯选择性还原NO反应的催化活性和水热稳定性.     

适宜氧空位诱导α-MnO2高效催化消除碳烟研究

柴油机排放的碳烟颗粒对人类和自然产生了严重的威胁,开发高活性低成本的碳烟燃烧催化剂是解决这一问题的关键。本文采用不同煅烧气氛（空气、真空和氮气）成功制备了含有不同浓度氧空位的α-MnO2催化剂（记为M-Air-500,M-Va-500,M-N-500,M-N-450）。M-Va-500和M-N-500催化剂在500 ℃煅烧会失去过多晶格氧,导致晶相结构发生改变,出现Mn3O4相,这与XRD和HRTEM结果一致。XPS和Soot-TPR的结果说明,适量的表面氧空位能够吸附并活化氧气分子,催化剂表面的化学吸附氧提高了催化剂的催化性能。H2-TPR结果说明适量的氧空位能够加快晶格氧的迁移,提高可移动氧物种丰度,增强催化剂的氧化能力。结合催化活性测试结果可以得出：在保持α-MnO2晶相结构的前提下,氧空位越多,催化剂表面的化学吸附氧越多,催化活性越好。     

杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂中氧物种与其催化CH_3SH分解的活性/稳定性之间的关系（英文）

铈基催化剂因其优异的储放氧能力被广泛地应用于多种催化反应.铈基材料作为催化剂在CH_3SH(甲硫醇)分解反应中的应用也因其产物简单、易处理而受到越来越多的关注.本课题组在前期研究中发现,纳米二氧化铈在CH_3SH催化分解反应中表现出较高的催化活性,然而催化剂却在很短时间内快速失活.为进一步提高铈基氧化物的稳定性,我们通过引入稀土元素对氧化铈催化剂进行改性,结果发现其稳定性明显提高;同时催化剂稳定性与氧空位数量有关,氧空位数量越多,催化剂越稳定.然而,目前关于氧空位对催化CH_3SH分解反应的具体作用,CH_3SH在铈基材料上的失活机理以及氧物种与催化行为之间的相互关系尚不清楚.因此,有必要进一步研究氧空位对提高催化稳定性的贡献并揭示催化行为与氧物种之间的相互关系.本文通过微波辅助柠檬酸络合法制备一系列杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂CeO_2,Ce_(1-x)Z_rxO_2,Ce_(1-x)Y_xO_2-δ(x=0.25,0.50,0.75,1.00),通过考察锆、钇杂原子价态和离子半径对CH_3SH催化分解活性和稳定性的影响来探索铈基催化剂中氧空位的作用及氧物种与催化行为之间的关系.其中,氧物种与催化行为之间的关系可包括两类:(1)表面晶格氧与催化活性之间的关系;(2)体相晶格氧迁移与催化稳定性之间的关系.催化性能和表征结果表明,铈基氧化物中表面晶格氧对CH_3SH催化转化起着至关重要的作用.Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2在CH_3SH的催化分解中表现出更高的催化活性,这是由于Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2有更多的表面晶格氧、活性氧物种及良好的氧化还原性能.Ce_(0.75)Y_(0.25)O_2-δ也表现出更好的催化稳定性,这是由于催化剂中有更多的氧空位,它们会促进体相晶格氧迁移到催化剂表面以补充表面晶格氧.此外,Ce与杂原子之间化学价差极大地影响着表面晶格氧含量以及催化剂中体相氧的迁移率,进而影响铈基催化剂的活性和稳定性.     

La2-xSrxCuO4-λ复合氧化物的合成、表征和氨的氧化催化性能的研究

合成了x值不同的La2-xSrxCuO4-λ(x=0~1)系列复合氧化物, 用XRD研究了这一系列氧化物的结构, 结果表明x在0~0.3之间可形成K2NiF4结构单相化合物。用化学分析方法测定了过渡金属Cu的价态及含量, 并计算出复合氧化物中的非计量氧数。用TPD, TPR, TG, XPS, SEM等方法研究了这类复合氧化物的氧化还原性能, 所含氧种及表面形态, 考察了对NH3氧化的催化活性, 并对其催化活性与化学组成及结构的关系进行了讨论。     

Cs_yP_（1．33）－kMo_（12）SblCu_mV_nAs_kO_x催化剂的研究

以共沉淀方法制备了杂多酸盐催化剂ＣｓｙＰ１．３３－ｋＭｏ１２ＳｂｌＣｕｍＶｎＡｓｋＯｘ．利用ＩＲ及ＳＥＭ研究了催化剂的结构，ＤＳＣ研究了催化剂的稳定性，ＥＳＲ研究了催化剂的氧化还原性，及ＮＨ３－ＴＰＤ研究了催化剂的酸性．同时考察了催化剂对异丁醛一步氧化制甲基丙烯酸的催化性能，并与催化剂的氧化还原性进行了关联．发现Ｃｓ１．５Ｐ１．１３Ｍｏ１２Ｓｂ０．２５Ｃｕ０．２５Ｖ０．２５Ａｓ０．２０Ｏｘ催化剂使异丁醛氧化的目的产物甲基丙烯酸收率最高，达７０．１％．     

Electronic structure and metal-metal interactions in trinuclear face-shared [M3X12]3- (M = Mo, W; X = F, Cl, Br, I) systems

The molecular and electronic structures of trinuclear face-shared [M3X12]3-species of Mo (X = F, Cl, Br, I) and W (X = Cl), containing linear chains of metal atoms, have been investigated using density functional theory. The possibility of variations in structure and bonding has been explored by considering both symmetric (D3d) and unsymmetric (C3v) forms, the latter having one long and one short metal-metal distance. Analysis of the bonding in the structurally characterized [Mo3I12]3- trimer reveals that the metal-metal interaction qualitatively corresponds to a two-electron three-center sigma bond between the Mo atoms and, consequently, a formal Mo-Mo bond order of 0.5. However, the calculated spin densities suggest that the electrons in the metal-metal sigma bond are not fully decoupled and therefore participate in the antiferromagnetic interactions of the metal cluster. Although the same observation applies to [Mo3X12]3- (X = Br, Cl, F) and [W3Cl12]3-, both the spin densities and shorter distances between the metal atoms indicate that the metal-metal interaction is stronger in these systems. The broken-symmetry approach combined with spin projection has been used to determine the energy of the low-lying spin multiplets arising from the magnetic coupling between the metal centers. Either the symmetric and unsymmetric S = 3/2 state is predicted to be the ground state for all five systems. For [Mo3X12]3- (X = Cl, Br, I), the symmetric form is more stable but the unsymmetric structure, where two metal centers are involved in a metal-metal triple bond while the third center is decoupled, lies close in energy and is thermally accessible. Consequently, at room temperature, interconversion between the two energetically equivalent configurations of the unsymmetric form should result in an averaged structure that is symmetric. This prediction is consistent with the reported structure of [Mo3I12]3-, which, although symmetric, indicates significant movement of the central Mo atom toward the terminal Mo atoms on either side. In contrast, unsymmetric structures with a triple bond between two metal centers are predicted for [Mo3F2]3- and [W3C12]3-, as the symmetric structure lies too high in energy to be thermally accessible.     

纳米钙钛矿型复合氧化物La1-xSrxFeO3-δ结构研究

对催化甲烷完全氧化反应前后的La1-xSrxFeO3-δ系列纳米氧化物进行了IR,XRD, TG及Mossbauer谱学研究, 并与催化活性进行了关联。提出无序分布Fe^4^+的增加导致催化活性增加, 有序化的Fe^4^+和氧空位出现导致催化活性下降; 掺杂量相同的纳米粒子和大晶体相比较, 前者具有更高的含氧值, 这是其催化活性较高的另一重要原因。     

中心原子对Keggin结构杂多阴离子的电子结构和催化性质的影响

使用SCC-DV-Xα方法计算了Keggin结构的杂多阴离子(SiMo12O40)^4^-,(GeMo12O40)^4^-, (AsMo12O40)^3^-的电子结构, 并与文献对(PMo12O40)^3^-的计算结果作了对比分析。讨论了中心原子对Keggin结构的杂多阴离子的电子结构和催化性质的影响。结果表明, 中心原子对Keggin结构杂多阴离子的电子云、静电势、总态密度的分布影响不明显; 但中心原子不同, 前线轨道HOMO, LUMO的组成有一定差异。四种阴离子的εLUMO和εFermi的相对大小关系为:(AsMo12O40)^3^->(PMo12-O40)^3^->(GeMo12O40)^4^->(SiMo12O40)^4^-, 其氧化能力和催化活性也具有相同的顺序。(XMO12-O40)^n^-(X=Si, Ge, P)中端氧Ot, 桥氧Ob, Mo以及X都具有催化活性, 在催化反应中都可能成为催化活性中心,而(AsMo12O40)^3^-中仅有As和Ob可作为催化活性中心。     

杂多阴离子的相转移化学 Ⅰ.取代的Keggin及Dawson结构杂多阴离子在非极性溶剂中的溶剂化行为研究

利用四庚基溴化铵将Keggin结构的杂多阴离子ZW~1~1O~3~9M(H~2O)^n^-(Z=Si,Ge,P,M=Ni^2^+,Cu^2^+,Cr^3^+,Co^2^+,n=4～6)和Dawson结构的杂多阴离子P~2W~1~7O~6~1M(H~2O)^n^-(M=Ni^2^+,Cu^2^+,Cr^3^+,Co^2^+,n=7,8) 从水溶液中转移至非极性溶剂(苯或甲苯)中,并观察到在水溶液中难以进行的配位水的脱去反应,形成配位不饱和的杂多阴离子.当加入Lewis碱如丙酮,吡啶等,可迅速恢复饱和配位,其电子吸收光谱也相应变化,基本恢复到配位饱和时的数值,有ESR信号.实验表明,在非极性溶剂中,配体之间相互进行的取代反应,吡啶的配位能力最强, 发生了取代反应ZW~1~1O~3~9M(L)^n^-+Py→ZW~1~1O~3~9M(Py)^n^-+L(L=丙酮,乙腈等).同时我们也研究了温度,杂多阴离子浓度,惰性气体流量对杂多阴离子在非极性溶剂中的溶剂化行为的影响,得到了相转移的一般规律,为杂多阴离子在非极性溶剂中的催化研究提供了理论依据     

异丁醛一步氧化制甲基丙烯酸的杂多酸盐催化剂的氧化还原性

异丁醛一步氧化制甲基丙烯酸的杂多酸盐催化剂的氧化还原性＊贾继飞吴通好＊＊于剑锋王国甲杨宏茂姜玉子郑莹光（吉林大学化学系，长春１３００２３）关键词异丁醛，一步氧化，甲基丙烯酸，杂多钼磷酸盐，氧化还原性异丁醛（ＩＢＡＬ）一步氧化制甲基丙烯酸（ＭＡＡ）是最...     

Double perovskite oxides Sr_2Mg_(1-x)Fe_xMoO(6-δ) for catalytic oxidation of methane

The double perovskite oxides Sr2Mg1-xF exMoO6-δ were investigated as catalysts for the methane oxidation.The structural properties of catalysts were characterized in detail by X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy.The catalytic property was strongly influenced by the Fe substitution.The relation between catalytic performance and the degree of Fe substitution was examined with regard to the structure and surface characteristics of the mixed oxides.The Fe-containing catalysts exhibited higher activity attributable to the possible(Fe2+,Mo6+) and (Fe3+,Mo5+)valency pairs,and the highest activity was observed for Sr2Mg0.2Fe0.8MoO6-δ.The enhancement of the catalytic activity may be correlated with the Fe-relating surface lattice oxygen species and was discussed in view of the presence of oxygen vacancies.     

La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ系列催化剂结构与氨氧化活性的关系

本文报道了La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ(0≤x≤1)系列复合氧化物的固体结构性质和用于氨的氧化制硝酸的催化性能。La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ的晶胞体积V随x的增大而逐渐减小;c轴在x≤0.5前逐渐增大,在x≥0.5后逐渐减小。α轴在x≤0.5前逐渐减小,在x≥0.5后基本保持恒定。在x≤0.5前,La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ中存在氧过剩,在x≥0.5后存在氧缺陷。TPD表明,α氧(吸附在氧缺陷上的氧)在x=0.6时出现极大,β氧(晶格氧)随x增大而逐渐增大。La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ的氧化还原能力,Ni^3^+的量,氨氧化的NO选择性都随x增大而增加。由此得出,Ni^3^+是催化剂的活性离子,β氧是氨的氧化的活性氧种,在La~2~-~xSr~xNiO~4~-~λ上的氨的氧化遵循氧化还原(Redox)机理。