Fe,V取代SBA-15分子筛的合成及其对苯羟基化反应的催化

用水热法合成了铁、钒双金属取代的SBA-15分子筛(FVS). 通过XRD, TEM, N₂吸附-脱附等技术表征, 证实了该材料具有高度有序的二维六方结构. ESR、紫外可见光谱结果表明铁和钒以高度分散的四配位状态存在于分子筛的骨架中. 在以分子氧为氧化剂的苯羟基化反应中铁、钒双金属取代的SBA-15分子筛表现出很高的催化活性, 苯酚的产率达到了14.5%.     

合成因素对V-AlPO4-5骨架钒含量和催化苯氧化性能的影响

水热法合成了V-AlPO4-5分子筛，用XRD和FT-IR对样品进行了表征．以纯V-AlPO4-5分子筛为基准，用样品单位晶胞体积的膨胀程度和红外谱图中骨架振动峰向低波数方向位移程度的大小为指标，定性地探索了钒源、加料方式、钒加入量和晶化时间等合成因素对于V-AlPO4-5分子筛中骨架钒含量的影响．结果表明以V2O5为钒源、采用(V P H2O) Al R的加料方式，V／(Al P)=1／80，200℃下水热晶化48h后得到的V-AlPO4-5分子筛中骨架钒含量最高．H2O2氧化苯制苯酚的活性实验结果表明，苯酚收率和H2O2分解率同V-AlPO4-5骨架钒含量具有明显的正相关性．溶剂效应表明反应机理是羟基自由基机理．     

V-AlPO5分子筛催化苯直接羟基化制苯酚

采用水热法合成了V-AlPO5分子筛催化剂,通过XRD表征确定其具有AlPO-5微孔分子筛的晶体结构。不同合成条件对V-AlPO5分子筛的催化活性有一定影响,优化合成条件下制备的V-AlPO5分子筛,在以过氧化氢为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应中表现出较佳的催化活性。反应温度55 ℃,乙腈6 mL,苯10 mmol,质量分数35%过氧化氢15 mmol,氧化剂用量0.2 g,共还原剂抗坏血酸0.2 g,反应24 h,苯酚收率可达16.1%,选择性为86.8%。     

无铝V-β分子筛的合成、表征及催化性能研究

采用水热晶化法在SiO2-V2O5-(TEA)2O-NH4F-H2O体系中合成了无铝V-β分子筛,运用XRD,IR,UV-Vis漫反射,TG/DTA和SEM等技术表征了样品的物理化学特性,证明样品具有BEA拓扑结构,结晶良好,且钒原子进入了分子筛骨架. 探讨了反应混合物组成对V-β分子筛晶化的影响,在以H2O2为氧化剂的苯酚羟基化反应中,考察了V-β分子筛的催化氧化性能.     

TS-1分子筛催化苯的羟基化性能

研究了在温和反应条件下自制的ＴＳ－１分子筛催化苯羟基化的反应规律．着重考察了酸介质的影响和溶剂的作用，发现在水相和有机相中苯的羟基化和苯酚的进一步羟基化具有不同的规律，有机相中苯的羟基化是主要反应，水相中的主要反应是中间产物苯酚的进一步羟基化，溶剂的作用则是使苯和双氧水分子在ＴＳ－１分子筛表面上充分接触并发生反应．发现以丙酮为溶剂，采用乙酸或乙酸酐作介质，较之硫酸介质能更有效地提高苯的转化率；同中性介质相比，苯转化率提高了３２％；同硫酸相比，苯转化率提高了１５％，苯酚选择性提高了４５％．此外，还考察了反应温度、反应时间等其它因素对苯羟基化反应的影响，并在实验基础上推测了ＴＳ－１分子筛催化苯羟基化的反应机理．     

Dawson结构磷钼钒酸铯催化H_2O_2氧化苯合成苯酚

采用乙醚反萃取方法合成了Dawson结构磷钼钒酸H8P2Mo16V2O62,进而与碳酸铯反应得到Dawson结构磷钼钒酸铯催化剂CsnH8-nP2Mo16V2O62(n=1-5),利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FTIR)以及SEM等对催化剂进行分析,并以H2O2为氧化剂,评价其在苯液相氧化直接羟基化合成苯酚反应中的催化性能,系统的研究了反应时间、催化剂用量、H2O2用量、反应溶剂等反应条件对催化反应的影响。结果表明,合成Cs3H5P2Mo16V2O62在催化反应中表现出优良的催化活性,优化条件下,苯酚收率达到31.0%;催化剂回收方便,可多次重复使用,在反应过程中,催化剂的Dawson结构没有明显变化。     

掺杂Fe作为第二种金属组分的V-HMS催化剂的苯羟基化反应

采用浸渍法在V-HMS中引入第二种金属组分(Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mo、Cr)以提高催化剂在H2O2为氧化剂的苯羟基化反应中的催化性能.筛选发现,Fe在所研究的金属组分中最为有效.进一步采用共合成法制备了一系列FexVy-HMS催化剂.采用粉末X射线衍射、N2物理吸附、透射电子显微镜、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原等手段对催化剂的结构和性质进行表征,结果表明,HMS仍保持介孔结构,Fe的加入在催化剂中产生了新的酸性位和更强的氧化还原性.在苯羟基化反应中,钒物种是反应活性物种,铁物种起助剂作用,其中Fe0.04V0.06-HMS具有最高的催化活性,苯酚收率由不含Fe的Fe0.00V0.06-HMS的13.1%提高到18.1%.提出了Fe、V参与反应过程的可能机理.     

醇在钒基催化剂上的氧化

以过氧化叔丁醇作为氧化剂,研究了醇类(苯甲醇、1-苯基乙醇和环己醇)在钒基催化剂上的氧化反应.制备了含苯磷二酚配体或吡嗪-2-羧酸酯配体的钒配合物,并运用傅里叶变换红外光谱、核磁共振谱、紫外-可见光谱及元素分析对其进行了表征.考察了溶剂对该类反应的影响.发现在甲苯溶剂中进行氧化反应时,苯甲醇被氧化成苯甲醛而不会被深度氧化为苯甲酸;而在乙腈溶剂中,苯甲醛和苯甲酸均有生成.此外,对不同钒磷氧化物的催化活性进行了比较,结果表明,在乙腈溶剂中的产品收率比在甲苯溶剂中高.     

三步缩合法合成2-苯基-1-羟基联三苯叉

以邻羟基苯乙酮为原料,与N,N-二甲基甲酰胺-二甲基缩醛(DMF-DMA)分子间缩合合成(E)-3-二甲氨基-1-(2'-羟基苯基)-1-丙烯酮中间体(2);中间体2与1,3-二苯基丙酮在以DMF为溶剂,K2CO3存在下发生缩合反应生成4'-苯基-2,3'-羟基-1,1':2',1'-三联苯类化合物(3);化合物3以乙腈-1%HCl(V∶V=1∶1)为溶剂,汞灯500 W照射分子内脱水关环合成2-苯基-1-羟基联三苯叉类化合物(4).三步缩合法合成2-苯基-1-羟基联三苯叉具有操作简单、无需氧化剂与催化剂、原子利用率高等优点.采用FT-IR,1H NMR,13C NMR和HRMS对化合物3和4进行了表征.     

分子筛催化下环氧氯丙烷开环反应的溶剂效应

环氧化合物与羧酸的开环加成酯化是有机化学中一类重要反应,开环形成的羧酸β-羟基酯有着十分广泛的用途。这类反应的进行通常需要高活性的催化剂,我们曾将Fe(Ⅲ)改性的ZSM-5分子筛应用于羧酸β-羟基酯的合成。本文用Fe-ZSM-5分子筛为催化剂,以环氧氯丙烷与丙酸反应作为模型,研究了取代苯为溶剂时对反应速率的影响,发现反应的速率     

高Cu含量MCM-41在苯直接羟基化反应中的催化性能

 考察了高铜含量(最高达26.0%)且铜原子主要处于中孔骨架的Cu-MCM-41在苯/过氧化氢直接羟基化制备苯酚反应中的催化性能,研究了铜含量、催化剂用量、溶剂种类、反应物摩尔比、温度以及时间等对催化剂活性的影响. 结果表明,该催化剂在苯直接羟基化反应中具有良好的催化活性,在最佳反应条件下,可使苯转化率达52.9%, 苯酚选择性达58.9%, 苯酚收率达31.2%, 优于文献报道的低铜含量中孔分子筛的催化结果. 另外,从反应机理对影响反应的因素进行了初步探讨.     

石墨相氮化碳负载钒作为多相催化剂用于苯直接氧化制苯酚

苯酚是一种重要的化工原料,目前苯酚的工业生产路线普遍存在工艺流程复杂、苯酚收率低和环境污染严重等问题.为实现苯酚的绿色生产,苯直接氧化制苯酚的合成路线受到各国研究者的广泛关注.在苯直接羟基化反应常用的 N2O, O2和 H2O2三类氧化剂中, N2O由于来源有限,其工业应用受到极大限制;而 O2不易活化,且反应过程中常需还原剂存在,苯酚收率低;相比之下, H2O2作为氧化剂,其唯一副产物是 H2O,而且反应条件温和,因而以 H2O2为氧化剂的苯羟基化反应是最具工业应用前景的苯酚合成路线.然而,由于苯分子中的 C?H键非常稳定,活化能较高,同时产物苯酚的反应活性要高于反应物苯,因此,为实现苯的高效转化,积极探索研究高活性和稳定性的催化剂变得尤为重要.在我们之前的研究中发现,包含大π体系的氧化石墨烯载体有利于具有同样π共轭体系的反应物苯的吸附,进而促进苯的转化,提高反应活性.而石墨相氮化碳(g-C3N4)具有与氧化石墨烯类似的π共轭体系,且表面具有大量的活性位点和缺陷位,对苯环类物质具有较好的活化作用,这使其可能成为更优异的载体材料.基于此,以 g-C3N4为载体,采用浸渍法制备了一系列不同钒含量的催化剂xV/g-C3N4,并通过 XRD, FT-IR, TEM, TG等表征技术对催化剂进行了系统研究,以期揭示催化剂结构与反应活性之间的构效关系. XRD的表征结果表明,xV/g-C3N4仍具有载体 g-C3N4的层状堆积结构,且该结构不受钒负载量变化的影响.同时, xV/g-C3N4中钒物种的分散度较高,未发生团聚晶化.更直观地,通过 TEM观察发现,xV/g-C3N4中的钒物种均匀分散. FT-IR的表征结果说明钒物种与 g-C3N4之间存在较强的相互作用.此外,通过 TG表征发现, g-C3N4高温稳定性较好,即使焙烧温度高达550°C,其结构仍不受影响.综上所述,在xV/g-C3N4催化剂中,载体 g-C3N4的结构非常稳定,经负载钒物种以及焙烧处理后仍能保持不变;而钒物种与 g-C3N4之间存在较强的相互作用,且均匀分散,使催化剂具有较高的稳定性和较好的催化性能.在以 H2O2为氧化剂,80 wt%醋酸溶液为溶剂的苯直接氧化制苯酚反应中,xV/g-C3N4催化剂显示了良好的催化活性,其中反应活性最高的是8V/g-C3N4催化剂,在最佳反应条件下,苯酚的收率和选择性分别达到24.4%和99.2%.同时,通过计算 TOF值发现,8V/g-C3N4的 TOF值高达13.1 h-1,远高于文献中报道的以 C3N4为载体的催化剂的 TOF值(0.52–0.59 h-1),这表明xV/g-C3N4催化剂具有优异的催化活性.此外,以8V/g-C3N4为代表又进一步考察了催化剂的稳定性,在回收重复实验中催化剂的活性保持稳定.     

VOx/SiO2-Al2O3催化剂催化苯羟基化制苯酚

以硅溶胶为硅源、偏铝酸钠为铝源及环己胺合成SiO2-Al2O3复合氧化物,并采用水热合成法合成了VOx/SiO2-Al2O3催化剂。采用XRD、SEM、TEM、XPS、NH3-TPD、N2物理吸/脱附等手段对此催化剂和复合氧化物微观结构进行表征分析。由表征结果可知钒活性中心能够高分散于此复合氧化物表面,VOx/SiO2-Al2O3催化剂呈现层片积雪状;当钒的含量为4%时,催化剂中V4+含量最大且总酸量契合于此反应所需要的催化酸环境。探究了4%VOx/SiO2-Al2O3催化剂对苯羟基化制苯酚反应的催化性能,结果表明：基于高分散活性中心、V4+含量最大及载体酸性环境等优点而表现出良好的催化性能,苯转化率为48.1%,苯酚选择性为99.6%。     

8-羟基喹啉铜(Ⅱ)功能化SBA-15的制备、表征及催化性质

利用3-氨丙基功能化的介孔SBA-15(APS-SBA-15)作为载体, 通过C—N共价键将8-羟基喹啉铜(Ⅱ)固定到APS-SBA-15孔道中, 制备了8-羟基喹啉铜(Ⅱ)功能化的SBA-15催化剂[Cu(Ⅱ)-Q-APS-SBA-15], 并将其用于以质量分数30%的过氧化氢为氧化剂的苯酚羟化反应中. 结果表明, Cu(Ⅱ)-Q-APS-SBA-15呈现出较高的苯酚转化率和苯二酚选择性.     

钒钼磷杂多酸催化苯直接羟化为苯酚的动力学研究

以钒钼磷杂多酸作为催化剂,用紫外可见分光光度法研究了过氧化氢直接将苯氧化羟基化为苯酚反应的动力学行为。结果表明,该氧化羟化反应速率对底物苯、氧化剂和催化剂都是一级反应,反应的活化能为57.73kJ.mol-1。本文推测了杂多酸配合物催化苯氧化羟化为苯酚反应的过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好地解释了实验结果。     

用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

 将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.     

竞争反应避免苯和苯酚的羟化反应中产生焦油

通过引入竞争反应, 彻底地抑止了以过氧化氢为氧化剂进行的苯和苯酚的羟化反应过程中焦油的产生, 从而使得反应活性和催化剂的使用寿命都显著提高.     

P改性V-MCM-41催化剂的合成及其在丙烷直接脱氢中的应用（英文）

钒基催化剂的脱氢性能与表面氧钒物种的形态密切相关。为了进一步增强传统原位合成的V-MCM-41催化剂上钒物种的分散性,本研究通过在制备过程中添加有机磷前驱物的方法对其进行改性。采用XRD、N₂吸附-脱附、TPR、TPD、XPS、拉曼光谱及O₂脉冲等方法对催化剂的结构、钒物种形态及分散度进行了系统的表征。表征结果表明,P改性后V-MCM-41催化剂的比表面积随着P含量的增加而缓慢下降,但整体仍能保持有序的六方介孔结构;P改性后表面钒物种的还原性和分散性均得到改善,聚合形态的钒物种比例明显下降。丙烷脱氢反应结果表明P改性后催化剂的丙烷脱氢性能和稳定性均有提高。在Si/P投料物质的量比为30时制备的催化剂能够获得最大表面钒氧位点和最佳丙烷脱氢性能。     

钨含量对W/SiO2/Al2O3催化剂上1-丁烯自歧化反应的影响

采用浸渍法制备了一系列钨负载量不同的W/SiO₂/Al₂O₃ 催化剂. 采用X 射线衍射(XRD)、激光拉曼(Raman)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和氨程序升温脱附(NH₃-TPD)等技术对催化剂进行了表征. 实验结果表明: 钨的负载量对催化剂上氧化钨物种的分散程度、还原性以及催化剂的酸性有非常重要的影响. 对该类催化剂上1-丁烯自歧化反应进行了详细考察, 结果表明: 当钨的质量分数为6.0%时,W/SiO₂/Al₂O₃催化剂表现出最佳的歧化活性和稳定性. 原因在于6.0%的钨负载量可以使催化剂上氧化钨物种具有中等程度的分散性、合适的还原性, 并且使催化剂具有一定程度的酸性, 这些因素有利于在催化剂上形成烯烃歧化活性位.