烷基膦酸键合的纳米氧化物上甲苯选择氧化制苯甲醛的类酶机理

在传统催化反应中,分子氧催化氧化烷烃生成目标产物的选择性最低,常产生副产物以及大量的COx和水,因需要复杂的分离过程而导致流程的投资成本高.因此,在过去几十年里,针对此类反应的研究以提高选择性为首要目标,但克服这一挑战的任务依然艰巨.在此类反应中,甲苯经O2选择性催化氧化是制备苯甲醛的最佳途径,但从未实现工业化,其中的主要难点在于苯甲醛在临氧条件下的继续氧化反应速率比甲苯氧化高4个数量级以上.因此,在高甲苯转化率下高选择性获得苯甲醛是绿色化学研究中一个极具挑战性的课题.本文发现一种甲苯/水的类皮克林乳液催化体系对甲苯转化为苯甲醛有很高的活性和选择性,其中两性纳米颗粒(十六烷基膦酸,简写为HDPA,键合的纳米铁基氧化物)作为催化剂并处在乳液相界面处.在温和条件下通过O2氧化,苯甲醛的时空产率大于2 g·g-1·h-1,整个过程没有使用H2O2、卤素或其它自由基引发剂.实验发现,用于甲苯氧化反应的相关催化剂HDPA-FeMOx/γ-Al2O3(M:V和Mo等)的作用机制类似甲烷单加氧酶.在传统固定床反应器中和温和的条件下(70～160°C,常压),催化剂能将甲苯单一氧化为苯甲醛.催化剂的活性中心与HDPA以单齿态与氧化物表面键合有关,并且它的另一个磷羟基与氧化物表面在非键合态和键合态之间循环变化,分别对应甲苯反应中催化剂的氧化态和还原态,即HDPA与氧化物表面通过单齿和双齿键合循环变化,极大地提升了该铁基复合氧化物晶格氧的移动性而使得催化剂反应活性得到明显提升.透射电子显微镜、X射线衍射和氮吸附测量结果表明,铁基复合金属氧化物在γ-Al2O3纳米棒上具有良好的分散性和较大的比表面积.X射线光电子能谱、吡啶吸附FT-IR和31P NMR结果表明,与表面键合的HDPA保留了有机膦酸属性,没有与FeMOx/γ-Al2O3生成体相磷酸盐,其中,以单齿状态与表面键合HDPA分子只占总数的2％左右.H2-TPR和CO-TPR结果表明,HDPA的键合强烈影响了晶格氧的流动性或金属氧化物的活性.反应条件下原位FT-IR结果表明,HDPA-FeVOx/γ-Al2O3在70°C下即能催化甲苯氧化成苯甲醛,且不会过度氧化,该催化剂的晶格氧物种可参与甲苯转化为苯甲醛.此外,发现HDPA-Fe2O3/γ-Al2O3对甲苯的吸附具有特殊的分子识别作用,以苯甲醇氧化作为对照反应的研究结果也表明HDPA-Fe2O3/γ-Al2O3对甲苯氧化为苯甲醛的反应存特异催化作用.宏观反应动力学测试结果表明,催化剂上苯甲醛生成的表观活化能仅为～44.5 kJ/mol.在低H2O浓度下,甲苯氧化速率对甲苯浓度为一级反应,对O2浓度为零级反应,基元反应步骤推导出来的动力学方程与实验结果良好吻合,说明了该催化剂上类酶反应基元步骤假设的合理性.     

常温下 MnO2/Al2O3催化剂催化臭氧氧化甲苯反应

采用浸渍法制备了Al2O3负载的5种过渡金属氧化物催化剂,考察了它们在常温下催化臭氧氧化甲苯的性能,并运用程序升温还原、程序升温氧化、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,NiO/Al2O3,CoO/Al2O3和MnO2/Al2O3催化剂上活性氧中心数量较少,臭氧与甲苯转化率较高;而Fe2O3/...     

负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒在无溶剂苯甲醇氧化中有效抑制甲苯的生成

醇类化合物的选择性氧化是实验室和工业应用中一类重要的官能团转化反应.以分子氧为氧化剂,在液相无溶剂条件下温和氧化符合绿色化学的要求.负载型Pd基催化剂因其优异的催化活性而在该反应中得到广泛应用.但是,单金属Pd催化剂对反应目标产物醛类化合物的选择性还有待提高.例如,在苯甲醇液相无溶剂氧化中,甲苯是在单金属Pd催化剂上的主要副产物.针对这一问题,除了对载体进行改性和修饰外,开发双金属Pd基催化剂也是一种有效的选择性调控策略.虽然已有的Pd-Au双金属催化剂可以在一定程度上降低甲苯的选择性,但是在较高温度和较高转化率下仍然难以控制甲苯的大量生成.本文采用固相合金化法合成了负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒.该方法首先以硝酸镍为镍的前驱体浸渍介孔二氧化硅,然后负载钯纳米颗粒.在高温固相还原条件下,作为种子的钯纳米颗粒和镍通过原子迁移和生长,形成Pd-Ni双金属纳米颗粒.扫描透射电镜、能量色散X射线光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征证实了Pd-Ni双金属纳米颗粒的生成.上述催化剂用于苯甲醇液相无溶剂氧化,催化结果显示Ni的加入可以抑制副产物甲苯的生成,并且随Ni负载量增加,甲苯的选择性(在80%等转化率下)由22.6%(单金属Pd)降低至1.6%(双金属Pd1Ni20).尽管Ni的加入降低了单金属Pd的活性,但是由于提高了目标产物苯甲醛的选择性,醛的最终产率得到提升.进一步催化研究表明,Ni的加入可以抑制无氧氛围下甲苯的生成,说明Ni可以抑制歧化反应和降低表面氢浓度.这种作用可归结于Pd-Ni双金属的协同效应.该效应得到了CO吸附的傅里叶变换漫反射红外光谱和密度泛函理论研究的证实.双金属的几何效应和电子效应均减弱了苯甲醇在双金属纳米颗粒表面的解离吸附和相互作用,导致苯甲醇的吸附减弱,同时C–O键断裂不易进行.另外,由于Ni的亲氧性,双金属纳米颗粒表面有利于氧的吸附,降低吸附氢的浓度,减少C–H键生成,从而抑制甲苯的生成.     

负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒在无溶剂苯甲醇氧化中有效抑制甲苯的生成（英文）

醇类化合物的选择性氧化是实验室和工业应用中一类重要的官能团转化反应.以分子氧为氧化剂,在液相无溶剂条件下温和氧化符合绿色化学的要求.负载型Pd基催化剂因其优异的催化活性而在该反应中得到广泛应用.但是,单金属Pd催化剂对反应目标产物醛类化合物的选择性还有待提高.例如,在苯甲醇液相无溶剂氧化中,甲苯是在单金属Pd催化剂上的主要副产物.针对这一问题,除了对载体进行改性和修饰外,开发双金属Pd基催化剂也是一种有效的选择性调控策略.虽然已有的Pd-Au双金属催化剂可以在一定程度上降低甲苯的选择性,但是在较高温度和较高转化率下仍然难以控制甲苯的大量生成.本文采用固相合金化法合成了负载型Pd-Ni双金属纳米颗粒.该方法首先以硝酸镍为镍的前驱体浸渍介孔二氧化硅,然后负载钯纳米颗粒.在高温固相还原条件下,作为种子的钯纳米颗粒和镍通过原子迁移和生长,形成Pd-Ni双金属纳米颗粒.扫描透射电镜、能量色散X射线光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征证实了Pd-Ni双金属纳米颗粒的生成.上述催化剂用于苯甲醇液相无溶剂氧化,催化结果显示Ni的加入可以抑制副产物甲苯的生成,并且随Ni负载量增加,甲苯的选择性(在80%等转化率下)由22.6%(单金属Pd)降低至1.6%(双金属Pd1Ni20).尽管Ni的加入降低了单金属Pd的活性,但是由于提高了目标产物苯甲醛的选择性,醛的最终产率得到提升.进一步催化研究表明,Ni的加入可以抑制无氧氛围下甲苯的生成,说明Ni可以抑制歧化反应和降低表面氢浓度.这种作用可归结于Pd-Ni双金属的协同效应.该效应得到了CO吸附的傅里叶变换漫反射红外光谱和密度泛函理论研究的证实.双金属的几何效应和电子效应均减弱了苯甲醇在双金属纳米颗粒表面的解离吸附和相互作用,导致苯甲醇的吸附减弱,同时C–O键断裂不易进行.另外,由于Ni的亲氧性,双金属纳米颗粒表面有利于氧的吸附,降低吸附氢的浓度,减少C–H键生成,从而抑制甲苯的生成.     

Pt/Co3O4/3DOM Al2O3：甲苯燃烧的高效催化剂

与硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳以及悬浮颗粒一样,大部分挥发性有机物(VOCs)污染大气环境.控制 VOCs排放有多种方法,其中催化氧化法是一种有效技术,关键在于获得高效催化剂.
　　近年来,负载过渡金属和贵金属催化剂因具有比单纯负载贵金属和单纯负载过渡金属氧化物更好的催化性能而备受关注.在负载贵金属催化剂中,高比表面积载体负载 Pt, Pd或 Rh催化剂得到广泛而深入的研究,尽管这些催化剂成本较高,但是其对 VOCs氧化反应显示了很高的低温催化活性.众所周知,催化活性取决于贵金属和 VOCs的种类,不同负载贵金属催化剂对特定反应会表现出不同的催化活性.负载 Pt催化剂对长链碳氢化合物和芳香族化合物氧化反应表现出更高的活性.相对于负载贵金属催化剂,负载过渡金属氧化物催化剂不仅具有良好的氧化活性,而且价格低廉.迄今已发现许多过渡金属氧化物(如 Co3O4, Cr2O3和 MnO2等)对典型 VOCs氧化反应具有催化活性,其中 Co3O4的催化活性尤为突出.研究表明, Co3O4的性质和分散度是决定其性能的关键因素,制备方法、载体性质和过渡金属氧化物负载量对 Co3O4的物化性质具有重要影响,而且在负载 Pt催化剂中添加金属氧化物能改善其催化性能.尽管多孔氧化铝是一种常用的载体材料,但目前尚无文献报道三维有序大孔-介孔氧化铝负载 Co3O4和 Pt纳米粒子催化剂的制备及其对甲苯氧化反应的催化性能.
　　本文采用聚甲基丙烯酸甲酯微球胶晶模板法、等体积浸渍法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了三维有序大孔-介孔(3DOM Al2O3)负载 Co3O4和 Pt (xPt/yCo3O4/3DOM Al2O3, Pt的质量分数(x%)为0-1.4%, Co3O4的质量分数(y%)为0-9.2%)纳米催化剂.通过电感耦合等离子体原子发射光谱、X射线衍射、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、X射线光电子能谱及氢气程序升温还原等技术表征了催化剂的物化性质,利用固定床微型石英反应器评价了催化剂对甲苯氧化反应的催化活性.结果表明,xPt/yCo3O4/3DOMAl2O3催化剂具有多级孔结构(大孔孔径为180–200 nm,介孔孔径为4–6 nm),比表面积为94?102 m2/g.粒径为18.3 nm的 Co3O4纳米粒子和粒径为2.3?2.5 nm的 Pt纳米粒子均匀分散在3DOM Al2O3表面.在xPt/yCo3O4/3DOM Al2O3催化剂中,1.3Pt/8.9Co3O4/3DOM Al2O3拥有最高的 Oads浓度、最好的低温还原性和最高的甲苯氧化反应催化活性(当空速为20000mL g–1 h–1时,甲苯转化率达90%的反应温度为160oC).基于催化剂的活性数据和结构表征,我们认为,1.3Pt/8.9Co3O4/3DOM Al2O3优异的催化性能与其高分散的 Pt纳米粒子、高的 Oads浓度、好的低温还原性、Pt和 Co3O4纳米粒子间的强相互作用以及多级孔结构相关.     

Au/γ-Al2O3的制备与表征及其催化苯甲醛直接酯化

采用直接浸渍-还原法和赖氨酸保护浸渍-还原法制备了γ-Al2O3负载的纳米金催化剂(3%Au/γ-Al2O3),并考察了其在苯甲醛与醇直接酯化反应中的催化性能.在常压无碱条件下,以赖氨酸保护浸渍-还原法制备的Au/γ-Al2O3在苯甲醛与不同脂肪醇直接酯化的反应中表现出优良的催化性能,在该催化剂催化下,苯甲醛与乙醇反应中苯甲醛的转化率可达到94.0%,苯甲酸乙酯选择性为98.5%.通过催化剂的X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)、N2物理吸附-脱附等表征结果分析了影响催化剂性能的因素.结果表明:赖氨酸浸渍还原法制备的Au/γ-Al2O3表面上纳米金粒径小、分散性好.高分散的纳米金颗粒是提高苯甲醛与醇直接酯化反应催化性能的关键因素.     

V-Mo-O催化剂的制备及催化甲苯合成苯甲醛的研究

甲苯低温液相催化氧化制备苯甲醛是最具有竞争力的苯甲醛绿色合成路线.我们研究了溶胶凝胶法制备的V-Mo-O催化剂在液相低温条件下选择性氧化甲苯制备苯甲醛的性能.结果显示,钒钼摩尔比和焙烧温度是影响催化剂的主要因素,当钒钼的摩尔比为6∶7,焙烧温度为500℃时,催化剂表现出最佳性能.物性表征显示,该条件下合成催化剂V-Mo-O晶体呈棒状结构,直径约700 nm,长度约6μm.体相主要以Mo6V9O40和MoO3相态存在.X光电子能谱表征显示,MoO3物种分散于结晶体外表面,这种不同氧化态钼物种的分层组装可能有助于氧物种的传递,有利于提高其催化性能.催化剂在80℃温度下,以双氧水为氧化剂,冰乙酸为溶剂,反应30 min,甲苯的转化率达到38.9%,苯甲醛的选择性为69.7%.     

Pt在MgAl2O4载体上的分散程度对催化苯甲醛加氢反应影响

构建催化剂特别是在亚纳米尺度下分散的贵金属催化剂的构效关系是多相催化研究领域中的主要任务之一.我们采用与金属Pt具有强相互作用的MgAl2O4尖晶石作为载体,通过简单浸渍法制备了在纳米、亚纳米和单原子尺度上分散的Pt催化剂.首先利用X射线衍射和原子分辨的球差校正电镜,确定了Pt在MgAl2O4尖晶石载体表面上随负载量增大逐渐形成孤立的和相邻的单原子Pt,然后逐渐形成无定形Pt聚集体和小晶粒;然后利用电感耦合等离子体光谱和CO化学吸附测定了催化剂中Pt的含量和分散度;进一步通过测定CO在Pt表面吸附的红外光谱,区分了载体表面单原子和金属颗粒表面原子的CO吸附特征结构,并据此对不同结构的Pt原子进行了半定量估算.考察了具有不同Pt分散结构的Pt/MgAl2O4催化剂的催化苯甲醛选择性加氢能力,发现以载体表面Pt单原子物种为主的催化剂,可在较宽的温度区间内保持较高的部分加氢产物苯甲醇的选择性(60–150oC,苯甲醇选择性99.4–97.9％,甲苯选择性～0.4％),而以Pt纳米颗粒为主的催化剂上苯甲醇选择性降低显著,同时生成较多深度加氢产物甲苯(60–150oC,苯甲醇选择性99.0–93.1％,甲苯选择性0.7–5.0％).此外,我们测定了各催化剂在不同转化率(～20–90％)时催化剂加氢反应的质量比活性和转化频率(TOF),并在较低苯甲醛转化率(～20％)时,估算了不同结构Pt物种对苯甲醛加氢反应的本征活性,发现Pt纳米颗粒表面原子比MgAl2O4载体表面Pt单原子本征活性更高(4807 h–1 versus 3277 h–1).综上,Pt单原子催化剂具有贵金属原子利用率高,本征活性和加氢选择性高等优点;Pt纳米催化剂表面原子深度加氢能力强,加氢选择性较差,虽本征活性更高,但不足以补偿贵金属原子利用率降低带来的活性损失,Pt质量比活性显著低于单原子催化剂.此外,MgAl2O4尖晶石负载的单原子Pt催化剂也具有良好的催化反应循环稳定性,是一种较为理想的催化苯甲醛选择性加氢制苯甲醇催化剂.     

稀土氧化物EuO_x对Pt/CeO_2材料在甲苯催化燃烧中的显著促进机制（英文）

挥发性有机污染物是大气环境中一类重要的污染物质,其污染控制问题已成为21世纪大气污染控制的优先方向之一.甲苯作为一种典型芳香烃在医药、农药、染料合成等多个化工行业中常用作有机化工原料并被排入大气环境,对人类的生产和生活造成极大危害.由于其高致癌性,甲苯在2017年被世界卫生组织国际癌症研究机构列为3类致癌物.在甲苯的催化燃烧降解中,负载型铂基催化剂由于其高效的低温催化活性被学者广泛研究.CeO_2作为一种典型的稀土金属氧化物具有较强的储放氧能力和高温稳定性,被视为负载型贵金属催化剂的优良载体.近期研究表明, EuO_x具有良好的催化氧化活性,并能促进金属氧化物表面氧缺位的形成.为了进一步研究EuO_x与CeO_2之间的协同效应对贵金属基催化剂低温催化性能的影响,我们利用表面模板剂法合成了具有不同Eu负载量的Pt/Eu_2O_3-CeO_2材料并应用于甲苯的深度催化氧化.研究表明, EuO_x的加入显著提高了Pt/CeO_2材料的催化性能,当Eu含量为2.5at%时(Pt/EC-2.5)该材料拥有最佳的低温氧化活性,可在200°C实现对0.09%甲苯的完全降解,在160°C时反应速率和转化频次分别高达0.9 mmolg~(–1)s~(–1)和5.52×10~2s~(–1).相比于Pt/CeO_2催化剂, EuO_x与CeO_2之间的协同作用极大提高了催化剂的氧化还原性能,增大了材料表面晶格氧和Ce3+的含量,并显著提高了贵金属活性相的分散度.通过原位漫反射红外光谱在线分析了甲苯在Pt/Eu_2O_3-CeO_2材料表面的深度降解机理.与甲苯在Pt/CeO_2材料表面的氧化行为相比,甲苯在Pt/EC-2.5催化剂表面的降解遵循典型的Mars-vanKrevelen(MvK)机理.当吸附于稀土金属氧化物载体后,在Pt活性位点、晶格氧及表面酸性位点的联合作用下,甲苯以酮类和醛类为主要的中间产物,被迅速深度氧化为H_2O和CO_2.     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7–3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187 oC.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

Selective Oxidation of Toluene with Hydrogen Peroxide Catalyzed by V-Mo-based Catalyst

The selective catalytic oxidation of toluene with hydrogen peroxide over V-Mo-based catalysts under mild conditions was studied.The promotion effect of Mo on the catalysts was studied with V/Al2O3 and Mo/Al2O3 as reference samples.The catalysts were characterized by XRD,TPR,and XPS techniques.The results show that the addition of Mo to V/Al2O3 may change the distribution of V species on Al2O3 surface.Over V-Mo/Al2O3 catalyst,highly dispersed amorphous V species facilitates benzaldehyde formation,and crystalline V2O5 species increases the conversion of toluene but decreases the selectivity to benzaldehyde,while AlVMoO7 species favors both the conversion of toluene and the formation of cresols.The yield of benzaldehyde depends remarkably on the surface O/Al and Mo/V atomic ratios,and gets to a maximum value of 13.2% with a selectivity of 79.5% at an O/Al atomic ratio of 3.0 and Mo/V atomic ratio of 0.7.     

Controlling the duality of the mechanism in liquid-phase oxidation of benzyl alcohol catalysed by supported Au-Pd nanoparticles

In the solvent-free oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde using supported gold-palladium nanoparticles as catalysts, two pathways have been identified as the sources of the principal product, benzaldehyde. One is the direct catalytic oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde by O(2), whereas the second is the disproportionation of two molecules of benzyl alcohol to give equal amounts of benzaldehyde and toluene. Herein we report that by changing the metal oxide used to support the metal-nanoparticles catalyst from titania or niobium oxide to magnesium oxide or zinc oxide, it is possible to switch off the disproportionation reaction and thereby completely stop the toluene formation. It has been observed that the presence of O(2) increases the turnover number of this disproportionation reaction as compared to reactions in a helium atmosphere, implying that there are two catalytic pathways leading to toluene.     

Gas Phase Selective Catalytic Oxidation of Toluene to Benzaldehyde on V2O5-Ag2O／η-Al2O3 Catalyst

Gas phase selective catalytic oxidation of toluene to benzaldehyde was studied on V2O5-Ag2O/η-Al2O3 catalyst prepared by impregnation. The catalyst was characterized by XRD, XPS, TEM,and FT-IR. The catalytic results showed that toluene conversion and selectivity for benzaldehyde on catalyst sample No.4 (V/(V Ag)=0.68) was higher than other catalysts with different V/Ag ratios. This was attributed to the higher surface area, larger pore volume and pore diameter of the catalyst sample No.4 than the other catalysts. The XRD patterns recorded from the catalyst before and after the oxidation reaction revealed that the new phases were developed, and this suggested that silver had entered the vanadium lattice. XPS results showed that the vanadium on the surface of No.4 and No.5 sample was more than that in the bulk, thus forming a vanadium rich layer on the surface. It was noted that when the catalyst was doped by potassium promoter, the toluene conversion and selectivity for benzalde hydewere higher than those on the undoped catalyst. This was attributed to the disordered structure of V2O5 lattice of the K-doped catalyst and a better interfacial contact between the particles.     

Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物催化苯甲醇选择氧化反应

用溶胶-凝胶法制备了不同组成的Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物两组催化剂,用于苯甲醇选择氧化反应.用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)技术对催化剂进行了结构表征,考察了催化剂组成对催化活性的影响.结果表明:以甲苯为溶剂,O_2为氧化剂,353 K反应5 h,Mn_2Al和Cu_(0.3)Mn_(0.7)Al_2催化剂上的苯甲醇转化率分别为36.6%和40.9%,苯甲醛选择性均为100%.进一步研究表明:催化剂活性与其H2还原性和O_2吸附性有关,高活性的催化剂吸附氧多,生成的活性氧易参与反应.     

Gas Phase Selective Catalytic Oxidation of Toluene to Benzaldehyde on V2O5-Ag2O/η-Al2O3 Catalyst

Gas phase selective catalytic oxidation of toluene to benzaldehyde was studied on V2O5-Ag2O/η-Al2O3 catalyst prepared by impregnation. The catalyst was characterized by XRD, XPS, TEM,and FT-IR. The catalytic results showed that toluene conversion and selectivity for benzaldehyde on catalyst sample No.4 (V/(V Ag)=0.68) was higher than other catalysts with different V/Ag ratios. This was attributed to the higher surface area, larger pore volume and pore diameter of the catalyst sample No.4 than the other catalysts. The XRD patterns recorded from the catalyst before and after the oxidation reaction revealed that the new phases were developed, and this suggested that silver had entered the vanadium lattice. XPS results showed that the vanadium on the surface of No.4 and No.5 sample was more than that in the bulk, thus forming a vanadium rich layer on the surface. It was noted that when the catalyst was doped by potassium promoter, the toluene conversion and selectivity for benzaldehyde were higher than those on the undoped catalyst. This was attributed to the disordered structure of V2O5 lattice of the K-doped catalyst and a better interfacial contact between the particles.     

V-Mo-O催化剂的制备及催化甲苯合成苯甲醛的研究

在低温液相条件下,催化氧化甲苯合成苯甲醛是具有竞争力的苯甲醛合成路线。采用溶胶凝胶法制备了V-Mo-O催化剂,评估了在液相低温条件下选择性氧化甲苯的催化性能。研究表明,钒钼配比和焙烧温度对催化剂性能影响显著,适宜的钒钼物质量的配比为6:7,适宜的焙烧温度为500℃。扫描电镜实验表明,该条件下合成的催化剂呈棒状结构,直径约700nm,长度约6µm。X射线衍射观测到催化剂中拥有Mo6V9O40和MoO3物相。X光电子能谱表征,棒状催化剂外表面覆盖一层主含MoO3物种的薄层,这种不同氧化态钼物种的分层组装可能有助于氧物种的传递,提高了其催化性能。当反应温度为80℃,氧化剂为双氧水,溶剂为冰乙酸时,甲苯在该催化剂上的转化率为38.9%,苯甲醛的选择性为69.7%。     

镧-钼复合氧化物超细微粒催化剂结构和甲苯选择氧化催化性能

镧－钼复合氧化物超细微粒催化剂结构和甲苯选择氧化催化性能匡文兴范以宁陈开东邱金恒王镇浦＊陈懿（南京大学化学系，南京２１００９３；＊南京化工大学应化系，南京２１０００９）关键词：镧－钼复合氧化物超细微粒结构甲苯选择氧化近年来，有关甲苯选择氧化方面的文献...     

MCM-41 supported Cu-Mn catalysts for catalytic oxidation of toluene at low temperatures

Complete catalytic oxidation of toluene was investigated on Cu-Mn doped mesoporous and microporous catalysts, i.e., Cu-Mn/MCM-41, Cu-Mn/beta-zeolite, Cu-Mn/ZSM-5 (where SiO2/Al2O3 is either 25 or 38), and Cu-Mn/porous silica, in the presence of excess oxygen. The result shows that mesoporous catalysts have exhibited the highest catalytic activity among these catalysts above. The less amount of coke formation due to the unique mesoporous structures could play a key role in the high activity on the mesoporous catalyst. In addition, the bimetallic Cu-Mn-MCM-41 supported catalyst shows higher oxidation activity than either single metal catalyst, i.e., Cu-MCM-41 and Mn-MCM-41. The highly dispersed Cu-Mn mixed oxides on mesoporous structures probably provide active sites for the complete oxidation of toluene on these mesoporous catalysts.     

Selective liquid-phase oxidation of toluene over heterogeneous Mn@ZIF-8 derived catalyst with molecular oxygen in the solvent-free conditions

In this work, liquid-phase catalytic oxidation of toluene was carried out under solvent-free conditions, and highly selective synthesis of benzaldehyde (BAL) and benzyl alcohol (BOL) and benzoic acid (BAC) in the presence of Mn@ZIF-8 calcined material as catalyst with oxygen molecules. As a heterogeneous catalyst, the zeolitic imidazolate framework Mn@ZIF-8 derived material exhibited reasonable substrate-product selectivity (70.3% of selectivity to BAL and BOL, 95.1 % of selectivity to BAL, BOL and BAC) and conversion (6.5%) under optimum reaction conditions. The catalysts were characterized by BET-specific surface area determination, XRD, XPS, FT-IR, TG-DTG and SEM-EDS-Mapping. The results demonstrated that the catalytic capacity of the catalysts was enhanced by the good dispersion of amorphous Mn species in ZIF-8 derivatives and high specific surface area. The possible reaction pathway for the catalytic oxidation of toluene was also suggested. Maybe this method employing Mn@ZIF-8 as efficient catalyst affords a new and environmentally friendly route for the synthesis of BOL and BAL from the selective oxidation of toluene.