新型Ni催化剂催化乙烯聚合的中性机理

用密度泛函理论中的B3LYP LANL2MB方法 ,研究了Ni 水杨亚胺催化剂催化乙烯聚合的中性反应机理并和阳离子活性中心的催化反应机理进行了比较 .计算结果表明 ,整个中性催化机理类似于阳离子催化机理 ,但是也有不同 .两种机理都是从带空位的活性催化剂开始 ,乙烯以垂直于催化剂平面的方式占据空位 ,为了有利于甲基的迁移 ,乙烯向甲基的方向旋转 90° ,形成四元环过渡态 .插入反应发生后 ,Ni和 β C之间形成一种氢桥键 ,协助新空位的形成 ,实现链的增长 .乙烯与中性活性中心的相互作用远远强于乙烯与阳离子活性中心的相互作用 .中性催化机理较阳离子催化机理容易引发 .阳离子催化的过渡态所需的活化能比中性催化所需的活化能低 ,表明阳离子反应机理比中性反应机理容易进行 ,甲基在中性催化过渡态中的迁移明显不同于在酸性液化过渡态中的迁移 .β agostic相互作用在中性催化反应机理中 ,在主导烷基给合物中Ni所带的电荷方面 ,起着关键性的作用 .     

镍催化剂乙烯聚合原位UV-Vis光谱研究

非茂单中心聚乙烯催化剂在近几年得到快速发展[1],其中有些催化剂已表现出良好的发展前景,例如α－二亚胺／镍,钯催化剂[2,3],Vries等人[4]在超临界CO2中用α－二亚胺／钯催化乙烯和1－己烯聚合,制得高分子量聚合物,并与以CH2Cl2为溶剂的聚合反应地对比;Held等人[5]以H2O为介质进行了α－二亚胺／镍催化剂的乙烯聚合研究,制备了线的或支化的聚合物,并表现出较高的活性。     

镍前驱体对非负载型镍催化剂上甲烷分解活性的影响

 分别以硝酸镍和乙酸镍为前驱体, 采用沉淀法制备了非负载型 Ni 催化剂, 运用 X 射线衍射、H2-程序升温还原及 CH4 程序升温表面反应对催化剂进行了表征, 并考察了 Ni 催化剂上 CH4 分解反应活性. 结果表明, 以乙酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较小, 较易被还原, 还原后得到的催化剂催化 CH4 分解活性和稳定性较高; 而以硝酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较大, 较难被还原, 还原后催化剂上 CH4 分解活性和稳定性较低. 制备过程中乙酸镍与溶剂乙二醇所形成的配合物是获得尺寸较小 NiO 样品的关键.     

新型Ni(Ⅱ)催化剂催化聚合乙烯电中性机理的量子化学研究

Ni(Ⅱ)与含氮氧配位原子的大配体形成的催化剂,可以不用助催化剂即有较高的烯烃聚合催化活性.不用助催化剂的催化机理不是阳离子催化反应机理,而是电中性催化机理.应用密度泛函理论方法,在B3LYP/LANL2MB水平上,研究了Ni(Ⅱ)催化剂催化乙烯聚合的电中性反应机理.计算结果表明,电中性催化机理类似于阳离子催化机理.电中性催化机理中,初始带空位的中性四面体络合物能量较低,是避免使用助催化剂的必要条件;由于Ni原子带正电荷较小,乙烯与催化剂共平面的的结构不是平衡几何构型,而是过渡态.在B3LYP/LANL2MB在水平上优化得到一个乙烯与催化剂共平面的二级鞍点结构.     

乙烷部分氧化制C2氧化物用Fe－Al－P－O催化剂的研究Ⅱ．Fe－Al－P－O催化剂的吸附及催化性能

 用化学吸附－IR，化学吸附－TPD和微反技术研究了超细Fe－Al－P－O催化剂的化学吸附性能及对乙烷部分氧化反应的催化性能．结果表明，乙烷能够以－CH3中的H原子吸附于催化剂表面P＝O键的端氧上形成分子吸附态，并且随着吸附温度的升高，对乙烷的吸附强度逐渐增大；乙烯则主要是以C＝C双键吸附在催化剂的Lewis酸位Fe3＋上．乙烷部分氧化反应的主要产物为乙烯和COx，但在反应物中引入氢的条件下，乙烷部分氧化反应的性能大为改善，并可生成乙醇和乙醛等含氧化合物．     

乙烯齐聚制α-烯烃镍系催化剂

综述了乙烯齐聚制α-烯烃镍系催化剂的研究新进展.讨论了均相镍催化剂配体的种类、空间结构和性质,多相镍催化剂载体的结构、性质及镍阳离子价态等对乙烯齐聚反应的影响,并对镍系催化剂活性中心及反应中间物形成的催化反应机理进行了阐述.提出了设计合成具有适宜电子效应、空间结构和介电稳定性的配体是均相镍催化剂的研究重点;而开发新型载体及能够保持活性中心稳定性的添加组分则是多相镍催化剂的研究重点.     

过渡金属络合物催化乙烯齐聚

综述了乙烯齐聚的最新成果,重点阐述了用于乙烯齐聚的新型催化剂,讨论了烯烃高聚与齐聚催化剂的关系,烯烃高聚与齐聚的反应机理相同,。差别主要在于烯烃插入与β－H消除反应的速率,第IV副族金属络合物主要催化乙烯齐聚,第Ⅲ副族金属主要催化乙烯高聚,改变茂金属催化体系的助催化剂和反应条件可得到齐聚产物,选择体积较小配体的第Ⅷ族金属络合物,有利于β－H消除得到齐聚产物。     

半茂钛催化乙烯与降冰片烯共聚的理论研究

运用密度泛函方法对含酚-膦配体的半茂钛化合物催化乙烯与降冰片烯共聚合反应的详细机理进行了理论研究.计算结果表明,虽然由于配体的不同,此系列钛化合物具有两种典型结构,但其在助催化剂作用下形成的催化活性种均为相似的P-Ti成键的阳离子物种.在烯烃聚合反应中,烯烃单体的配位插入反应易于从阳离子活性种中氧原子的对位发生.由乙烯及降冰片烯聚合反应各步骤的比较可知,乙烯单体插入Ti-Me结构的初始插入步骤较插入Ti-Et结构困难得多,因而链引发步骤为乙烯均聚的决速步骤.而降冰片烯单体插入Ti-Me结构较之乙烯单体容易得多,但由于降冰片烯单体位阻较大,其连续插入十分困难.在共聚反应过程中,NBE单体的引入可以使得Et插入反应容易越过较难的插入Ti-Me结构步骤,这是NBE与Et共聚反应的反应活性远大于催化Et均聚反应的最主要原因.     

树状PAMAM改性纳米二氧化硅负载镍催化剂的制备及催化乙烯齐聚性能

以纳米二氧化硅为载体,树状聚酰胺-胺(PAMAM)镍络合物为催化活性中心,通过共价负载制备了一种具有良好催化活性和循环利用性的PAMAM改性纳米二氧化硅负载镍催化剂(化合物G).采用元素分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了化合物G的组成及形貌.研究了该类负载镍催化剂催化乙烯齐聚的性能,考察了齐聚条件对其性能的影响.结果表明,化合物G具有良好的催化乙烯齐聚活性和循环利用性.基于灰色关联分析得出反应压力是影响乙烯齐聚活性的最主要因素,反应温度是影响乙烯齐聚选择性的最主要因素.当以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,反应压力0.7 MPa, n(Al)/n(Ni)为500,反应温度为35℃,主催化剂用量为5μmol时,化合物G催化乙烯齐聚活性为3.75×105 g/(mol Ni·h),齐聚产物中C4～C8烯烃选择性为94.98%.化合物G的树状效应使其金属负载量、催化乙烯齐聚活性和C8烯烃的选择性均高于氨基化改性纳米二氧化硅负载镍(化合物E);且化合物G经3次回收循环使用后,催化乙烯齐聚活性为3.12×105 g/(mol Ni·h),齐...     

银在甲烷选择性催化还原NOx反应中不同催化行为的研究

 采用XRD,TEM和UV－Vis方法研究了Ag－HZSM－5催化剂中活性组分银的价态和结构变化,并将这种变化与其在CH4选择性催化还原NOx反应中的活性和选择性相关联．结果表明,惰性气氛下高温处理使交换到分子筛阳离子位上的Ag＋自还原为Ag0,并在热的作用下聚集成纳米尺度的银颗粒Agn．纳米银颗粒Agn的形成提高了银催化剂在CH4选择性催化还原NOx反应中的活性,但它的长大又促进了CH4和O2的直接燃烧,使CH4选择性催化还原NOx反应的选择性降低．氧气气氛下高温预处理抑制了银颗粒的长大,并且氧气的氧化作用使银颗粒带有一定电荷,形成小的荷电纳米银粒子Agy＋x．荷电纳米银粒子的形成使催化剂的活性降低,但提高了CH4选择性催化还原NOx反应的选择性．     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯Cu-Ni/V2O5-SiO2催化剂

采用表面反应改性法制备了V2O5 SiO2(VSiO)表面复合物 ,用等体积浸渍法制备了VSiO担载的Cu Ni双金属催化剂 ,用IR、TPD、TPSR和微反技术研究了CO2 和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附与反应性能.结果表明,在Cu Ni/VSiO催化剂上存在着金属位Cu Ni合金、Lewis酸位Vn 和Lewis碱位V=O三类活性中心 ;CO2 在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M -(CO) -O→Vn ,此吸附态在138℃左右可解离成M -CO和V=O ;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态V -OCH3和V -OH ;CO2 和CH3OH在Cu Ni/VSiO催化剂表面上的反应产物主要为碳酸二甲酯(DMC)、CH2O、CO和H2O ,其生成DMC的选择性在85%以上.     

Cu-Ni/Zn催化剂甲醇裂解机理原位XPS研究

利用原位XPS 和TPD MS 技术研究了Cu Ni/Zn催化剂在甲醇裂解反应中的机理和活性中心.TPD MS脱附产物中仅检测到CH3OH、H2和CO,而未发现CH4和CH3OCH3、HCOOCH3等其它含氧物种,说明在CH3OH裂解过程中仅包括O－H、C－H键的断裂,而不存在C－O键的断裂过程.In situ XPS的研究发现,在反应温度升高到200 ℃以上时,Cu/Zn催化剂中的Zn明显被还原,反映出Cu/Zn催化剂失活过程的Cu Zn合金生成过程,而在Cu Ni/Zn催化剂中未观察到Zn的还原,且表面出现Cu＋/Cu0共存的现象.Cu＋和Cu0很可能共同构成催化剂表面的活性中心,Cu＋应该是在甲醇裂解反应过程中形成的中间态.产物氢从Cu Ni/Zn 催化剂表面脱附为反应的控速步骤.     

氧负离子与乙烯自由基反应的理论研究

在G3MP2B3理论水平下研究了氧负离子与乙烯自由基的反应机理. 反应入口势能面的刚性扫描显示: 对于不同的初始反应取向, 体系存在3种不同的反应机理, 分别对应直接脱水、插入反应和直接键合成中间体通道. 其中, 通过插入反应形成的富能中间体[CH2＝C—OH]－及键合中间体[CH2＝CHO]－都可以进一步经异构化和解离生成其它各种可能产物, 如C2H－＋H2O, OH－＋CH2C和 ＋CO产物通道. 基于计算得到的反应势垒的相对高度, 直接脱水反应显然是该反应体系最主要的产物通道, 同时我们还结合Mulliken电荷布居分析研究了其中涉及的电子交换过程. 由此, 计算结果证实了以往OH－与C2H2反应的实验研究结果. 此外, 还对比了该反应体系、氧原子与乙烯自由基、氧负离子与乙烯分子三个反应的不同机理.     

透氧膜反应器内NiO/MgO催化焦炉煤气重整反应途径

对透氧膜反应器内焦炉煤气(COG)重整反应模型进行分析.通过H2+N2、CH4+N2、CO+N2和H2+CH4+N2混合气在透氧膜反应器内重整反应,以及有无催化剂下重整反应和催化剂床层厚度重整反应实验,推测焦炉煤气重整反应模型:首先焦炉煤气中H2在催化剂活性金属镍颗粒上吸附解离,解离后的氢向高活性位迁移"(三相界面")并与膜表面侧晶格氧(或O2-)反应生成H2O.同时CH4也可能在活性镍颗粒上裂解生成CH3*和H*,反应生成的H2O与膜表面催化剂上裂解的碳反应生成H2和CO.未反应完的H2O在催化剂床层内与剩余CH4反应生成H2和CO.     

How does the nickel pincer complex catalyze the conversion of CO2 to a methanol derivative? A computational mechanistic study

The mechanistic details of nickel-catalyzed reduction of CO(2) with catecholborane (HBcat) have been studied by DFT calculations. The nickel pincer hydride complex ({2,6-C(6)H(3)(OP(t)Bu(2))(2)}NiH = [Ni]H) has been shown to catalyze the sequential reduction from CO(2) to HCOOBcat, then to CH(2)O, and finally to CH(3)OBcat. Each process is accomplished by a two-step sequence at the nickel center: the insertion of a C═O bond into [Ni]H, followed by the reaction of the insertion product with HBcat. Calculations have predicted the difficulties of observing the possible intermediates such as [Ni]OCH(2)OBcat, [Ni]OBcat, and [Ni]OCH(3), based on the low kinetic barriers and favorable thermodynamics for the decomposition of [Ni]OCH(2)OBcat, as well as the reactions of [Ni]OBcat and [Ni]OCH(3) with HBcat. Compared to the uncatalyzed reactions of HBcat with CO(2), HCOOBcat, and CH(2)O, the nickel hydride catalyst accelerates the H(δ-) transfer by lowering the barriers by 30.1, 12.4, and 19.6 kcal/mol, respectively. In general, the catalytic role of the nickel hydride is similar to that of N-heterocyclic carbene (NHC) catalyst in the hydrosilylation of CO(2). However, the H(δ-) transfer mechanisms used by the two catalysts are completely different. The H(δ-) transfer catalyzed by [Ni]H can be described as hydrogen being shuttled from HBcat to nickel center and then to the C═O bond, and the catalyst changes its integrity during catalysis. In contrast, the NHC catalyst simply exerts an electronic influence to activate either the silane or CO(2), and the integrity of the catalyst remains intact throughout the catalytic cycle. The comparison between [Ni]H and Cp(2)Zr(H)Cl in the stoichiometric reduction of CO(2) has suggested that ligand sterics and metal electronic properties play critical roles in controlling the outcome of the reaction. A bridging methylene diolate complex has been previously observed in the zirconium system, whereas the analogous [Ni]OCH(2)O[Ni] is not a viable intermediate, both kinetically and thermodynamically. Replacing HBcat with PhSiH(3) in the nickel-catalyzed reduction of CO(2) results in a high kinetic barrier for the reaction of [Ni]OOCH with PhSiH(3). Switching silanes to HBcat in NHC-catalyzed reduction of CO(2) generates a very stable NHC adduct of HCOOBcat, which makes the release of NHC less favorable.     

CH4部分氧化制氢Ni-Cu/ZrSiO催化剂的研究

采用表面反应改性法制备了ZrO2-SiO2(ZrSiO)表面复合物，用等体积浸渍法制备了ZrSiO负载的Ni-Cu双金属催化剂，并用IR、TPD、TPSR和微反技术考察了CH4、H2O和O2在催化剂表面上的化学吸附及反应性能。结果表明，在Ni-Cu /ZrSiO催化剂上存在着Ni-Cu金属位，Lewis酸位Znn+和碱位Zr-O－三类活性中心；CH4和H2O在金属位和Lewis酸位Znn+和碱位Zr-O－的协同作用下可形成解离吸附态； CH4、H2O和O2在Ni-Cu /ZrSiO催化剂表面上的主要反应产物为H2和CO2，选择性均在95％以上。     

Double transacetalization of diacylium ions

A novel gas-phase reaction of diacylium ions of the O=C=X(+)=C=O type (X = N, CH) is reported: double transacetalization with cyclic acetals or ketals. The reaction is exothermic and highly efficient, and forms members of a new class of highly charged-delocalized ions: cyclic ionic diketals. Pentaquadrupole double- and triple-stage mass spectrometric (MS(2) and MS(3)) experiments reveal the high double transacetalization reactivity of O=C=N(+)=C=O and O=C=CH(+)=C=O, whereas the synthesis of differently substituted cyclic ionic diketals is performed in MS(3) experiments via sequential mono- and double transacetalization of O=C=N(+)=C=O and O=C=CH(+)=C=O with different acetals. With cyclic acetals, the acylium-thioacylium ion O=C=N(+)=C=S reacts promptly and selectively by mono-transacetalization at its acylium site, but the free thiacylium site of its cyclic ionic ketal is nearly unreactive by double transacetalization. Therefore, only the acylium site of O=C=N(+)=C=S can be efficiently protected by transacetalization. Low-energy MS(3) collision-induced dissociation of the cyclic ionic diketals of O=C=N(+)=C=O and O=C=CH(+)=C=O sequentially frees each of the protected acylium site to form the mono-derivatized ion, and then the fully deprotected diacylium ion.     

化学镀镍-高磷合金晶化行为的现场XRD研究

从柠檬酸-酒石酸-乳酸-EDTA混合体系中得到含P 12％(质量比)的化学镀高磷Ni-P合金，其差热曲线显示，在350和420 ℃出现两个放热过程.现场XRD分析结果显示，镀层在300 ℃以下保持非晶态结构，在320 ℃之后开始晶化，首先析出介稳的Ni5P2和Ni12P5相，在360 ℃后开始有稳定的Ni3P和Ni相的衍射峰出现， 400 ℃以上只有Ni3P和Ni相. 325 ℃恒温时，镀层在4 min内保持非晶态的衍射特征，随即析出Ni5P2和Ni12P5相, 并在2 h内基本保持不变. 350 ℃恒温时，析出的Ni5P2和Ni12P5介稳相只存在40 min.实验结果表明, DTA曲线上350 ℃的放热峰不仅有非晶相转变为介稳相的过程，也包含部分介稳相转化为稳定相的过程.     

The mechanism of the hydroalkoxycarbonylation of ethene and alkene-CO copolymerization catalyzed by Pd(II)-diphosphine cations

All the intermediates in the "carboalkoxy" pathway, and their interconversions giving complete catalytic cycles, for palladium-diphosphine-catalyzed hydroalkoxycarbonylation of alkenes, and for alkene-CO copolymerization, have been demonstrated using (31)P{(1)H} and (13)C{(1)H} NMR spectroscopy. The propagation and termination steps of the "hydride" cycles and the crossover between the hydride and carboalkoxy cycles have also been demonstrated, providing the first examples of both cycles, and of chain crossover, being delineated for the same catalyst. Comparison of the propagation and termination steps in the pathways affords new insight into the selectivity-determining steps. Thus, reaction of [Pd(dibpp)(CH(3)CN)(2)](OTf)(2) (dibpp = 1,3-(iBu(2)P)(2)C(3)H(6)) with Et(3)N and CH(3)OH affords [Pd(dibpp)(OCH(3))(CH(3)CN)]OTf, which, on exposure to CO, gives [Pd(dibpp){C(O)OCH(3)}(CH(3)CN)]OTf immediately. Labeling studies show the reaction to be readily reversible. However, the back reaction is strongly inhibited by PPh(3), indicating an insertion/deinsertion pathway. Ethene reacts with [Pd(dibpp){C(O)OCH(3)}(CH(3)CN)]OTf at 243 K to give [Pd(dibpp){CH(2)CH(2)C(O)OCH(3)}]OTf, that is, there is no intrinsic barrier to alkene insertion into the Pd--C(O)OMe bond, as had been proposed. Instead, termination is proposed to be selectivity determining. Methanolysis of the acyl intermediate [Pd(dibpp){C(O)CH(3)}L]X (L = CO, CH(3)OH; X = CF(3)SO(3) (-) (OTf(-)), CH(3)C(6)H(4)SO(3) (-) (OTs(-))) is required in the hydride cycle to give an ester and occurs at 243 K on the timescale of minutes, whereas methanolysis of the beta chelate, required to give an ester from the carbomethoxy cycle, is slow on a timescale of days, at 298 K. These results suggest that slow methanolysis of the beta chelate, rather than slow insertion of an alkene into the Pd--carboalkoxy bond, as had previously been proposed, is responsible for the dominance of the hydride mechanism in hydroalkoxycarbonylation.