氯铝酸离子液体的酸性及其催化烷基化反应研究

分别采用吡啶探针和乙腈探针红外光谱法研究了氯铝酸离子液体的酸性,结合固体酸表征方法,研究了离子液体的酸性对吡啶探针各振动模式的影响。发现当氯铝酸离子液体AlCl₃的摩尔分数x为0.4～0.5时,离子液体显弱Lewis酸性,强碱性吡啶探针分子能很好地表征离子液体的酸性,而弱碱性乙腈探针分子只适用于表征酸性较强的离子液体。考察了氯铝酸离子液体酸强度对苯与长链烯烃烷基化反应的影响,结果发现,AlCl₃的摩尔分数x≤ 0.5时,离子液体没有催化活性;x>0.55时,随着离子液体酸性的增强,烯烃转化率升高,但2位烷基苯选择性下降。结合离子液体的酸强度对烷基化反应机理进行初步分析认为具有催化活性的物质是强Lewis酸Al₂Cl-₇。     

改性高岭土的制备、表征及其光催化性能

通过焙烧和H₂SO₄浸渍制备了改性高岭土。利用热重-差热(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)结合能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)及BET比表面积测定等手段对所获得样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了样品的光催化活性。同未经酸改性的焙烧高岭土相比,改性高岭土的UV-Vis光谱吸收边带产生明显红移。样品具有更高的光吸收效率,促进了其光催化活性。吡啶吸附红外光谱(Py-IR)分析显示,改性高岭土表面具有酸性。当酸浸过程的H₂SO₄溶液浓度高于30%时,得到的样品同时具有Brnsted和Lewis酸位。光谱分析结果结合光催化评价结果表明,样品的酸性是影响其光催化性能的主要因素。     

改性VOx/Al2O3催化剂催化氧化甲醇的固体核磁共振研究

采用固体核磁共振研究了NaOH 和HNO₃改性的VO_x/Al₂O₃上甲醇选择性催化氧化反应. 实验结果表明: 在甲醇的氧化反应中, 酸位对二甲氧基甲烷的生成起了重要作用. 与VO_x/Al₂O₃催化剂相比, 酸改性的VO_x/Al₂O₃上的强的Bronsted酸位对二甲氧基甲烷的选择性较高, 没有Bronsted酸位的碱改性的VO_x/Al₂O₃上生成的不是二甲氧基甲烷而是甲酸盐.     

三价铕荧光络合物与聚乙烯吡咯烷酮复合物研究

为研究稀土荧光络合物与高分子形成的复合物的结构与发光性能间的关系,利用α-噻吩甲酰三氟丙酮（TTA）和三苯基氧化膦（TPPO）与氯化铕（EuCl₃）分别制备了Eu(TTA)₃·2H₂O和Eu(TTA)₃·(TPPO)₂络合物,及其与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的复合物。采用荧光光谱,红外光谱和透射电镜等方法对复合物进行了表征。荧光光谱测定结果表明Eu(TTA)₃·2H₂O与PVP K30结构单元摩尔比为1∶35的PVP/Eu(TTA)₃·2H₂O复合物的612　nm发射峰的荧光强度较Eu(TTA)₃·2H₂O络合物有显著提高。红外光谱研究表明络合物的Eu3+与PVP分子的羰基之间存在着明显的配位作用,并且存在多种配位方式。透射电镜观察结果表明复合物具有微相分离结构,其中的稀土络合物为无定形结构,这进一步表明PVP与络合物分子间存在相互作用。     

非化学计量比铌酸钾锂晶体的光谱特征

用顶部籽晶法生长了一批不同组成的铌酸钾锂晶体。利用近红外cw: Ti-sapphire激光研究了三种组成的经过精细抛光的晶体样品的二次谐波性质,结果表明晶体的二次谐波效应与晶体组成密切相关,Li含量越高的样品倍频效率越高。利用红外Raman光谱技术调查了晶体非线性晶格振动特征,分析了晶体中组分离子浓度对晶体红外Raman光谱特征的影响,探讨了组分离子对晶体二次谐波性质影响的原因。结果表明,晶体中位于C格位的Li离子浓度对晶体Raman光谱产生了强烈的影响,低Li含量晶体中[NbO₆]7-八面体所对应的3个Raman特征光谱线没有峰发生分裂;当晶体中Li离子浓度增加时,ν₅所对应的Raman峰有所加宽,ν₂振动模式出现分裂峰,并在100～400 cm-1范围出现小峰数量增多;当Li离子浓度接近铁电相边界时,[NbO₆]7-八面体结构接近解体,ν₅所对应的Raman峰分裂成3个峰,ν₁和ν₂振动模式发生部分分裂,在100～400 cm-1范围小峰更为突出。这些影响的本质在于晶体中Li含量的提高导致晶体中[NbO₆]7-八面体畸变程度加大,与晶体非线性光学性质相一致。     

一种新颖的稀土/烟酸的配合物的结构和光谱性质研究

在水热条件下合成了一个新颖的零维稀土和烟酸(3-吡啶酸)的化合物Gd₂(In)₆(H₂O)₄ (1)(In＝3-吡啶酸)。经单晶X-ray衍射分析可知,该配合物是2个钆离子通过4个烟酸上的双齿桥联的羧基连成的零维双核簇单元结构。在结构测定的基础上分别开展了磁和热微扰下的二维相关红外光谱的研究, 结果表明： 在热微扰下,羧基的伸缩振动的变化比较显著, 这可能是和羧基与中心离子的配位能力很强,造成自身的化学键的松弛有关。同时,由于和Gd离子配位的O原子的羧基的配位方式的不同,使得在热微扰下Gd—O键的伸缩振动的响应的敏感程度不同。在磁微扰下,羧基的伸缩振动的变化比较也显著,这可能是因为羧基带有一个单位的负电荷;磁微扰下的二维紫外漫反射相关光谱中,吡啶环的π—π电子跃迁和配体到金属的LMCT荷移跃迁对磁微扰的变化比较敏感。同时还研究了该配合物的荧光和热重的性质。     

对氨基马尿酸铽二元、三元配合物的合成、表征及荧光光谱研究

在乙醇溶液中以邻菲咯啉(phen)、2,2’-联吡啶(bipy)和对氨基马尿酸(PAH,HL)为配体与铽离子(Tb(Ⅲ))合成了二元和三元稀土配合物。通过元素分析、差热-热重分析、紫外光谱、红外光谱分析,确定了配合物的组成为TbL₃(1)、TbL₃·phen·H₂O(2)和TbL₃·bipy·H₂O(3),并讨论了配合物1～3的谱学性质和荧光性能。推测出羧基中的氧原子以桥式双齿的形式与稀土离子配位。由红外光谱和热分析测试确定的配合物1及配合物2中的水分子未参与配位。研究表明,铽配合物在489,583和621 nm处出现发射峰,它们分别归属于5D₄→7F₆,5D₄→7F₅,5D₄→7F₄和5D₄→7F₃的跃迁。其中544 nm处5D₄→7F₅跃迁的强度最强,配体的共平面性和共轭性越大,配合物的荧光性能越高,三元配合物TbL₃·phen·H₂O和TbL₃·bipy·H₂O的荧光强度优于二元配合物TbL₃的荧光强度。     

有机硼酸盐插层Zn/Al-LDH的红外和拉曼光谱特征

研究了碳酸根和硼酸根的二元锌铝水滑石的X射线衍射,拉曼和红外光谱特征。采用一步水热共沉淀法,分别制得结晶良好的层间为碳酸根和硼酸根的二元锌铝水滑石。X射线衍射分析显示,硼酸根插层后水滑石（003）特征衍射峰向小角度移动,峰型尖锐,水滑石通道高度从0.28 nm增加至0.42 nm;红外光谱和拉曼光谱特征表明,硼酸根插层后,碳酸根的红外和拉曼特征峰消失。层间硼酸根以B₃O₃(OH)-₄,B₄O₅(OH)2-₄和B(OH)-₄三种形式存在。随层间离子的不同,与羟基相关的红外光谱和拉曼光谱峰位均有所改变。研究结果表明以硼酸三正丁酯为插层剂,可获得单一相、纯度较高的硼酸根型锌铝水滑石,拉曼光谱可准确探测水滑石层间阴离子变化对其结构和性能的影响。     

DL-2-氨基4-磺酸基-丁酸与金属离子相互作用的研究

运用傅里叶变换红外光谱技术,对DL-2-氨基-4-磺酸基丁酸(DLH)与Na+,Cu2+,Zn2+和Ni2+ 形成的配合物进行了研究,并用元素分析的方法确定配合物的组成。红外光谱显示DLH分子中的—COOH,—NH+₃和—SO-₃ 基团均可与金属离子发生直接或间接的相互作用。不同过渡金属离子与氨基、羧基相互作用的强度顺序均为： Cu2+＞Zn2+＞Ni2+,其中羧基与不同离子可能采取了不同的配位方式。     

TCNQ脂类衍生物及其铜复合物的合成与红外光谱研究

首次合成了7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷的脂类衍生物: TCNQ(C₂H₄COOR)₂(R=CH₃, C₂H₅, C₃H₇)及其铜电子转移复合物。通过元素分析确定这些化合物的组成, 对这些化合成物在4 000～400 cm-1范围内的主要红外光谱吸收峰进行了归属,并讨论了取代基对TCNQ类衍生物红外光谱的影响及其规律。     

Assessment of surface acidity in mesoporous materials containing aluminum and titanium

The surface acidity of mesoporous molecular sieves of aluminum and titanium was evaluated using four different techniques: n-butylamine volumetry, cyclohexylamine thermodesorption, temperature-programmed desorption of ammonia and adsorption of pyridine. The nature, strength and concentration of the acid sites were determined and correlated to the results of a probe reaction of anthracene oxidation to 9,10-anthraquinone (in liquid phase). In general, the surface acidity was highly influenced by the nature, location and coordination of the metal species (Al and Ti) in the mesoporous samples. Moderate to strong Brönsted acid sites were identified for the Al-MCM-41 sample in a large temperature range. For mesoporous materials containing Ti, the acidity was represented by a combination of weak to moderate Brönsted and Lewis acid sites. The Ti-HMS sample exhibits a higher acidity of moderate strength together with a well-balanced concentration of Brönsted and Lewis acid sites, which enhanced both conversion and selectivity in the oxidation reaction of anthracene.     

Raman Spectra of Pyridine Adsorbed on Supported Molybdate Catalysts

Pyridine adsorption was used as a probe of the surface structure of supported molybdate and cobalt molybdate catalysts. The catalysts consisted of a γ-Al₂O₃ support which had been impregnated with various molybdenum loadings ranging from 1.25% to 15% (MoO₃). The Raman spectra of the catalyst and of the adsorbed pyridine indicated that a considerable portion of the alumina surface was not covered by molybdenum even after molybdenum trioxide was formed. Brnsted acid site and Lewis acid site adsorption were observed for low     

Surface states associated with acid sites on solids

It is shown that present models of Lewis acidity or basicity and of surface states on ionic solids have substantial overlap, although the former is designed to describe chemical interactions at the surface site, and the latter electron capture. The site requirements for a Lewis acid are compared to the requirements for an acceptor surface state to suggest under what conditions a site should exhibit both strong acidity and a deep surface state: The expected influence of electronic properties of the solid on acid strength, and the influence of adsorbed water, acids or bases on surface state energies are discussed. Experimental measurements are reported where both chemical acidity measurements and electrical surface state measurements are made on a series of Lewis acids. A positive correlation is found. Where there is correlation, it is concluded that chemical interaction measurements should provide a valuable tool to describe the energy distribution of surface states on a semiconductor surface. Also, the use of the surface state models and measurements from semi-conductor physics should help in understanding and classifying acid and basic sites on ionic semiconductors and insulators.     

可见光响应SO2－4／Ce-TiO2的光谱特征及催化性能

采用溶胶‐凝胶法制备了Ce掺杂 T iO2,经 H2 SO4处理得到酸化Ce掺杂 T iO2。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、吡啶吸附红外光谱（Py‐FTIR）、紫外‐可见光漫反射光谱（UV‐Vis）及X射线光电子能谱（XPS）技术对样品的性质进行了表征,以罗丹明B（RhB）在样品上的可见光催化降解为模型反应,评价了所制备样品的光催化性能。XRD测试结果表明,铈掺杂使 TiO2产生晶格缺陷、粒径减小,有利于光生电荷的转移,继而提高催化剂的活性;FTIR谱图说明SO2－4以桥式双齿配位吸附形式存在;Py‐FTIR谱图显示,酸化铈掺杂TiO2样品表面同时存在Br?nsted和Lewis酸位,但以Lewis酸为主。Lewis酸中心的缺电子性质有利于样品表面的光生电子与光生空穴分离,从而改善催化剂的活性;UV‐Vis结果表明,Ce掺杂减小了TiO2的带隙能,引入的杂能级能够捕获导带上的光生电子和价带上的光生空穴,降低光生电子‐空穴对的复合几率;同时还可以使能量较小的光子激发杂能级上捕获的电子,拓宽光响应范围;XPS分析表明SO2－4／Ce‐TiO2样品上同时存在Ce3＋／Ce4＋的混合价态,Ce3＋／Ce4＋氧化‐还原转换有助于TiO2受光激发后产生的光生电子和空穴的分离,从而提高光量子效率。酸化Ce掺杂TiO2对RhB的可见光催化降解反应有很好的活性,实验结果证明,H2 SO4酸化和Ce掺杂的协同作用改善了样品的可见光响应,促进了其可见光催化反应活性。     

Synthesis,characterization and catalytic performance of Al-MCM-41 mesoporous materials

A series of MCM-41 molecular sieves has been synthesized by using different Si/Al molar ratios and appropriate conditions for the synthesis. Silica fumed and sodium aluminate, both of inorganic origin, have been used in the synthesis, avoiding the use of organic sources. Isomorphous substitution of silicon in tetrahedral framework positions of structure by Al in the Al-MCM-41 material was observed by ²⁷Al NMR and ²⁹Si NMR spectra. The nitrogen adsorption isotherms of the samples showed higher specific surface area and more mesopore volume when there was an increase in the aluminium content. Simultaneously, a smaller thickness of the wall and diameter pore by XRD was observed. At higher degrees of incorporation of aluminium, the acidity of the samples increased, as is clearly shown by the results of temperature-programmed desorption of ammonia and pyridine adsorption by IR. As more aluminium was incorporated into the samples, the higher were the catalytic performances. The increase of the conversion, in hydroisomerization of n-heptane, shows that these materials acted as acid catalysts. This increase in the total conversion is related to the higher number of acid sites in the samples.     

杭锦2#土的光谱特征及非均相Fenton反应机理

杭锦2#土是内蒙古鄂尔多斯杭锦旗地区发现的层状含铁天然矿物,利用Ｘ射线衍射、吡啶吸附红外光谱及Ｘ射线光电子能谱技术对样品的性质进行了表征。X射线光电子能谱表明杭锦2#土骨架结构中Si和Al原子结合能与标准硅氧四面体和铝氧八面体中Si和Al结合能相比明显增加,表面存在Lewis酸位和Brönsted酸位,且杭锦2#土中铁物种以Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)形式存在于骨架结构中;非均相Fenton反应中杭锦2#土的Fe(Ⅱ)可与H₂O₂反应生成自由基(·OH)与Fe(Ⅲ),但反应速率慢且难以循环。酸活化后杭锦2#土中Si和Al的结合能进一步增加,铁物种部分转变为非结构铁并以Fe3+与Fe2+转移到样品表面;X射线光电子能谱、吡啶红外和氨气程序升温表征表明酸活化杭锦2#土表面Lewis酸位和Brönsted酸位增多;非均相Fenton反应中,酸活化杭锦2#土表面Fe3+与Fe2+可与H₂O₂循环反应,不断生成·OH并对甲基橙进行降解,且活化杭锦2#土表面Brönsted酸能够提供质子将H₂O₂包围,抑制其分解生成HO-₂并提供更多的·OH,Lewis酸能增加杭锦2#土表面吸附氧（O_ad）含量,而Fe2+可被O_ad氧化为Fe3+,促进Fe2+/Fe3+之间的循环,同时在氧化过程中电子转移到O_ad形成O·-₂,O·-₂能够与Brönsted酸提供的质子反应形成·OH,·OH与O·-₂均为氧化性自由基,能够提升活化杭锦2#土非均相Fenton反应活性。此外,X射线衍射表明酸活化使杭锦2#土中CO2-₃转化为对Fenton反应负面影响更小的SO2-₄进而提升其非均相Fenton反应活性。     

火焰原子吸收法间接测定混凝土外加剂中的微量Cl-

火焰原子吸收法以其灵敏度高、选择性好等优点而广泛应用于各种基体中微量金属元素的测定 ,而不用于直接测定Cl- 。本文提出了采用火焰原子吸收法间接测定混凝土外加剂中微量Cl- 的方法 ,在待测液中加入过量的Ag 标液 ,通过测定与Cl- 定量反应后剩余的Ag 量从而换算出Cl- 的含量 ,本法进行了测定最佳酸度试验、精密度试验、在样品中加入Cl- 标准溶液回收试验 ,回收率为 96 %～ 10 4 %。经过实际样品测定 ,证明该方法具有样品预处理手续简单、测定周期短、干扰小等优点 ,最适合于测定基体较为复杂的混凝土外加剂中的微量Cl- 。称取样品 0 0 5～ 2g ,溶解后 ,用硝酸调节酸度 ,加入与之对应的Ag 标准溶液 ,放置 2h过滤后即可测定 ,所用仪器为澳大利亚GBC90 2型原子吸收光谱仪。     

SO2-4/CeO2-TiO2光催化材料的制备与光谱表征

采用溶胶-凝胶法结合硫酸浸渍法制备了SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱价带谱(VB-XPS)及荧光光谱(PL)技术对样品的结构、性质进行了表征,以光催化分解水制氢为模型反应,评价了样品的光催化性能.XRD,FTIR结合PL结果表明CeO2与TiO2的复合形成了异质结构,有利于提高光生电子与光生空穴的分离效率,对催化剂活性的提高有促进作用;Py-FTIR谱图证明SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物在表面具有Lewis酸性,Lewis酸性位的产生是由于SO2-4在样品表面的配位吸附所致,S O— 的诱导效应增强了表面金属得电子能力,从而进一步提升光生载流子的分离效率;UV-Vis及XPS价带谱分析说明,半导体氧化物复合能够缩减带隙,拓宽光响应范围,Lewis酸性影响复合氧化物的能带结构,使其导带底位置向负向移动,利于光催化还原能力的提高,进而促进其光催化制氢活性.光催化分解水制氢实验结果表明,SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物具有优于纯氧化物CeO2,TiO2及未经硫酸浸渍的CeO2-TiO2复合氧化物的催化活性,5 h的产氢速率为1934.1μmol·g-1·h-1.光谱分析结果结合光催化制氢活性评价结果表明,SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物的异质结构与酸浸渍是影响样品光催化性能的主要因素.     

Surface characterization of acidic ceria-zirconia prepared by direct sulfation

Acidic ceria-zirconia (SCZ) solid acid catalysts with a nominal surface density of ca 2 SO₄²⁻/nm² were prepared by a simple route consisting in soaking high specific surface area Ce_xZr_1−xO₂ (with x = 0.21 and 0.69) mixed oxides solutions in 0.5 M sulphuric acid. Characterizations by TPD-MS, TP-DRIFTS and FT-Raman revealed that most of surface structures generated by sulfation are stable at least up to 700 °C under inert atmosphere and consist mainly as isolated sulfates located on defects or crystal planes and to a lesser extent as polysulfates. Investigations by pyridine adsorption/desorption have stated that: SCZ possess both strong Brønsted (B) and Lewis (L) acid sites, some of them being presumably superacidic; the B/L site ratio was found to be more dependent on the temperature and hydration degree than on the composition of the ceria-zirconia. By contrast, the reactivity of the parent Ce_xZr_1−xO₂ materials towards pyridine is mostly driven by redox properties resulting in the formation of Py-oxide with the participation of Lewis acid sites of moderate strength (cus Ce^x+ and Zr^x+ cations). Basicity studies by CO₂ adsorption/desorption reveal that SCZ surfaces are solely acidic whereas the number and strength of Lewis basic sites increases with the Ce content for the parent Ce_xZr_1−xO₂ materials.