催化氨硼烷水解制氢研究进展

当前,世界范围内的能源利用面临着巨大的挑战,开发绿色洁净能源十分重要。通过水解氨硼烷制备清洁可再生的氢气是解决能源问题的有效途径之一。选择合适的催化剂有效提高制氢效率是氨硼烷水解制氢的关键,开发高效安全的催化剂一直是该领域研究的重点和热点。本文从影响氨硼烷水解制氢反应中催化剂催化性能的因素出发,综述了活性金属组分和载体在催化剂制备过程中以及催化氨硼烷制氢反应中的作用。最后,对催化氨硼烷水解制氢过程所存在的问题以及今后的发展进行了总结和展望。     

均相钴催化氨硼烷的脱氢及转移氢化反应的研究进展

作为理想的化学储氢材料,氨硼烷的高效脱氢和转移氢化的研究已经引起了越来越多的重视.由于丰产金属具有价廉易得和生物兼容性好等优势,丰产金属均相催化氨基硼烷的脱氢及相关转化,是该领域的重要发展方向.主要综述了代表性的均相丰产金属钴络合物催化的氨基硼烷的脱氢和转移氢化的研究进展.     

螯合手性硼酸酯催化的不对称反应研究

在手性硼化合物介入的不对称催化还原中,三配位手性硼杂噁唑烷是研究最多,应用最广的手性硼催化剂品种[1,2].然而,此类手性硼化合物对空气中的水和氧气非常敏感,他们只能由手性β-氨基醇和硼烷在反应现场生成,不能长程运输,不能象普通试剂那样随时取用,这对合成化学家来说是不方便的;另一方面,有的手性硼杂噁唑烷的制备要使用三烃基硼氧六环或烃基硼酸,制备成本高.     

氨硼烷催化水解制氢

氢气作为全球公认的清洁能源载体,备受关注。寻找安全高效的储氢材料以转型到氢能社会是当前氢能应用面临最大的挑战之一。氨硼烷(NH₃BH₃,AB)具有非常高的储氢质量分数(19.6 wt%)和体积储氢密度(0.145 kgH₂/L),因其在储氢和放氢性能方面的显著优势,被认为是一种颇具应用潜力的化学储氢材料。氨硼烷能够通过热解、醇解和水解放出氢气。其中,氨硼烷水解制氢可以通过催化剂进行可控放氢,且具有反应条件温和、不产生CO(易使催化剂中毒)等优点,被认为是一种安全高效和实用性强的制氢技术。本文简要介绍了氨硼烷的性质和合成,阐述了氨硼烷水解制氢的机理,综述了近年来氨硼烷水解制氢催化剂的研究进展,分析了碱对氨硼烷水解制氢的促进作用,并讨论了水解产物回收利用问题。     

原位合成钴/还原氧化石墨烯纳米粒子催化氨硼烷制氢

采用简单的原位还原合成方法,利用具有温和还原性能的氨硼烷作为还原剂,在室温下一步还原氧化石墨烯和氯化钴混合溶液制备了还原氧化石墨烯负载钴纳米复合材料催化剂. 利用所制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解制氢,发现钴/还原氧化石墨烯具有优异的催化性能. 相对于没有负载的钴纳米粒子以及采用硼氢化钠作为还原剂制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂,采用氨硼烷还原制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂表现出更加优越的催化性能. 动力学测试表明,钴/还原氧化石墨烯催化氨硼烷水解反应为零级反应,同时钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解反应的活化能为27.10 kJ·mol^-1,低于大部分已报道的其它催化剂,甚至一些贵金属催化剂的活化能. 钴/还原氧化石墨烯催化剂有着稳定的循环使用性,特别是其具有的磁性使得它能够直接从溶液中通过磁力回收,极具应用前景. 这种简单有效的合成方法有望推广到其它的金属-还原氧化石墨烯纳米复合材料体系.     

金属-有机骨架材料在催化氨硼烷水解释氢中的研究进展

当前，化石燃料的大量消耗和对能源日益增长的需求推动了可再生和高效能源材料的开发。氢因丰富的来源以及清洁的特性而被视为潜在的能源载体。通过水解氨硼烷制备清洁可再生的氢气是解决能源问题的有效途径之一。开发高效安全的催化剂一直是该领域研究的重点和热点。金属-有机骨架材料（MOFs）因其独特的结构、组成和特性，在氨硼烷水解制氢中有广泛的应用。本文以MOFs材料在催化剂设计制备中的作用为侧重点，综述了不同MOFs材料在催化氨硼烷水解制氢反应中的作用，对其在催化氨硼烷水解制氢应用过程中所存在的问题和今后的发展进行了总结和展望。     

原位合成钴/还原氧化石墨烯纳米粒子催化氨硼烷制氢（英文）

采用简单的原位还原合成方法,利用具有温和还原性能的氨硼烷作为还原剂,在室温下一步还原氧化石墨烯和氯化钴混合溶液制备了还原氧化石墨烯负载钴纳米复合材料催化剂.利用所制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解制氢,发现钴/还原氧化石墨烯具有优异的催化性能.相对于没有负载的钴纳米粒子以及采用硼氢化钠作为还原剂制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂,采用氨硼烷还原制备的钴/还原氧化石墨烯催化剂表现出更加优越的催化性能.动力学测试表明,钴/还原氧化石墨烯催化氨硼烷水解反应为零级反应,同时钴/还原氧化石墨烯催化剂催化氨硼烷水解反应的活化能为27.10 kJ·mol-1,低于大部分已报道的其它催化剂,甚至一些贵金属催化剂的活化能.钴/还原氧化石墨烯催化剂有着稳定的循环使用性,特别是其具有的磁性使得它能够直接从溶液中通过磁力回收,极具应用前景.这种简单有效的合成方法有望推广到其它的金属-还原氧化石墨烯纳米复合材料体系.     

亚胺不对称催化还原的量子化学研究

对手性噁唑硼烷催化亚胺不对称还原反应进行了量子化学研究. 对反应中间体和过渡态进行了B3LYP/6-31G(d)全优化. 噁唑硼烷对亚胺还原的催化作用是显著的. 还原反应经历了催化剂-硼烷加合物、催化剂-硼烷-亚胺加合物、催化剂-氨基硼烷加合物的生成, 以及催化剂-氨基硼烷加合物的离解并再生催化剂等过程. 还原反应的速度控制步骤是噁唑硼烷-氨基硼烷加合物的离解. 理论预测的还原产物是与实验吻合的R-手性胺.     

轻质储氢材料改性与热力学调控进展

为解决环境与能源问题,氢能作为一种理想的二次能源,受到国内外研究者的关注.众多储氢方式中,固态储氢能量密度高、安全性好,被认为是最具有发展前景的储氢方式之一.由轻质元素组成的储氢材料(包含金属氢化物、硼氢化物、铝氢化物、氨基氢化物、氨硼烷)因其具有高的储能密度成为储氢领域的研究热点.本文从热力学角度出发,对几种轻质储氢材料的研究进展,尤其是材料的改性进行了总结,并对轻质储氢材料的发展趋势进行了展望.     

不对称Petasis反应在手性胺类化合物合成中的应用

手性胺类化合物广泛存在于天然产物、药物分子和多功能材料中, 而且作为重要中间体、催化剂和手性辅剂在有机合成中也有广泛的应用, 因此, 发展高效的方法合成各种手性胺化合物及相应的骨架结构具有重要的科学意义和应用价值. 有机硼试剂、胺和羰基化合物参与的不对称Petasis三组分反应是构建手性胺及其衍生物最简洁、高效的方法之一. 近年来, 利用该策略来构建手性胺类化合物引起了广泛的关注. 文章综述了不对称Petasis反应合成手性胺类化合物的近期研究进展, 主要包括手性胺源、手性羰基化合物和手性硼试剂参与的底物诱导的不对称Petasis反应, 以及手性催化剂促进的不对称Petasis反应, 并对该领域的挑战和未来发展方向进行简要讨论.     

金属有机骨架材料的合成及应用

金属有机骨架(MOFs) 材料是目前研究很热的一种新功能材料。本文讨论了金属有机骨架材料的设计原理、制备过程、骨架结构的影响因素以及骨架合成的发展状况,总结了金属有机骨架材料在催化剂、气体的储存和分离方面的应用,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用中的广阔前景做了展望。     

Mg-RE-Ni系镁基储氢材料的特性与制备

镁基储氢材料因具有理论可逆储氢容量高和价格低廉的优点,成为很有应用前景的固态储氢材料。本文综述了近年来Mg-RE-Ni系镁基储氢材料的研究进展,重点阐述了Mg-RE-Ni合金的物相组成、合金显微结构对该材料储氢性能的影响,介绍了该类合金储氢材料的制备方法：反应球磨法、氢化燃烧法与机械球磨法结合（HCS＋MM）、可控制的...     

Facile Preparation of Bright‐Fluorescent Soft Materials from Small Organic Molecules

Highly fluorescent and biocompatible soft materials are desirable for many potential applications, but their synthetic processes are somehow complicated. Herein, we have explored the feasibility of synthesis of unconventional fluorescence soft materials from small organic molecules under mild conditions. A new blue‐fluorescent soft material with high quantum yield (89.6 %) and eutectic feature prepared by simple heat treatment of citric acid (CA) and cysteine (Cys) aqueous mixtures below 100 °C in air was reported. The as‐prepared fluorescent material has the features of facile preparation, low cost, scalable production and easy to process, making it suitable for applications like fluorescent labeling and light‐emitting devices. This new finding opens a new venue for the preparation of fluorescent soft materials.     

亚胺类共价有机骨架材料在样品前处理中的应用

亚胺类共价有机骨架(I-COFs)是有机单体根据席夫碱(Schiff-base)反应原理缩合形成的一类新型多孔晶体有机材料.I-COFs具有骨架密度低、比表面积大、孔隙率高、单体种类丰富、孔径尺寸可控、结构可功能化、合成方法多样和物化稳定性好等优点.近年来,I-COFs已成为材料科学领域的研究前沿,并广泛用于气体吸附、...     

Nanoporous Metal Foams

Nanoporous metal foams (NMFs) have been a long sought‐after class of materials in the quest for high‐surface‐area conductive and catalytic materials. Herein we present an overview of newly developed synthetic strategies for producing NMFs along with an in‐depth discussion of combustion synthesis as a versatile and scalable approach for the preparation of nanoporous, nanostructured metal foams. Current applications of NMFs prepared using combustion synthesis are also presented including hydrogen storage and catalysis.     

含Co或Ni的双金属及三金属纳米颗粒制备方法及其催化制氢性能

常见的氢气储存方法有液态储氢、高压气态储氢、有机化合物储氢、金属氢化物储氢、吸附储氢及液相化学储氢材料储氢等,其中液相化学储氢材料由于具有含氢量高、且可按时即需释放氢气的优点,引起了研究人员的广泛关注;选择合适的催化剂催化液相储氢材料制氢已成为一个研究热点。含有Co或Ni的双金属或三金属纳米颗粒是一种极具应用前景的催化剂,具有价格低廉、储量丰富和催化性能优异等众多优点。本文综述了含Co或Ni的双金属或三金属纳米颗粒的制备方法及其催化制氢性能,并提出了其目前研究中存在的问题和未来潜在的发展方向。     

金属有机框架与新型载药体系

金属-有机骨架材料(MOFs)是一类由金属离子与有机配体之间的配位自组装形成的新型多孔复合材料。因其具有高比表面积、可调的尺寸、拓扑结构多样性、合成简便、有机基团易于功能化等优点使其在生物分析、成像、传感、催化、气体存储与分离以及药物运载等领域具有广泛的应用前景。这里通过简要介绍MOFs的研究背景,基于MOFs孔径的药物装载策略以及MOFs药物释放的刺激响应方式,阐述MOFs作为药物递送载体的最新进展,为后期药物载体的设计提供参考。     

多孔碳材料的模板法制备、活化处理及储能应用

简要介绍了广义模板法制备多孔碳材料的研究现状,并进一步阐述了应用传统活化法对模板法制备的多孔碳材料进行结构调控. 最后,详细介绍了多孔碳材料在氢气吸附以及超级电容器用电极材料等储能领域的应用.     

Molecular simulation of adsorption and diffusion of hydrogen in metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks (MOFs) are thought to be a set of promising hydrogen storage materials; however, little is known about the interactions between hydrogen molecules and pore walls as well as the diffusivities of hydrogen in MOFs. In this work, we performed a systematic molecular simulation study on the adsorption and diffusion of hydrogen in MOFs to provide insight into molecular-level details of the underlying mechanisms. This work shows that metal-oxygen clusters are preferential adsorption sites for hydrogen in MOFs, and the effect of the organic linkers becomes evident with increasing pressure. The hydrogen storage capacity of MOFs is similar to carbon nanotubes, which is higher than zeolites. Diffusion of hydrogen in MOFs is an activated process that is similar to diffusion in zeolites. The information derived in this work is useful to guide the future rational design and synthesis of tailored MOF materials with improved hydrogen adsorption capability.     

Metal–organic frameworks and their catalytic applications

Metal-organic frameworks (MOFs), as a novel categories of porous and well crystalline materials, were gained significant interest in the current years. These materials offer practical implementations in different sectors, like hydrogen and carbon dioxide storage, catalysis and separation due to their superior porosity, great surface area and versatile framework. The current review outlines the existing state of the art in using MOFs as catalysts in various organic transformation processes and photocatalysis depending on the site form, with particular confirmation on the most recent techniques for increasing the active centers and modifying their performance, by deposition of metallic nanoparticles on its surface or within the pores. In addition, the substantial progress made in the production of various composites containing MOF with particular focus on preparation and catalytic applications was provided.