对苯二酚催化加氢制备1,4-环己二醇的研究

对Pt/C、Pd/C、Ru/C、Rh/C和Raney Ni几种催化剂,以及以钌为活性组分的催化剂载体如活性碳、SiO2、Al-MCM-41、ZSM-5、MgO、TiO2在对苯二酚加氢反应中的催化活性进行了比较.结果表明Ru/C催化剂的催化活性和对目的产物的选择性最好.对Ru/C催化剂催化对苯二酚加氢反应的反应条件如反应温度,氢气压力,反应溶剂,反应时间等对反应转化率和产物选择性的影响进行了讨论.反应的适宜条件为:反应物和催化剂的物质量比为367∶1,温度为150℃、氢气压力5 MPa,乙醇为溶剂,反应时间2 h.在此反应条件下,对苯二酚的转化率为98.8%,目的产物1,4-环己二醇的选择性为77.7%.并根据产物随时间的变化规律对该反应路径进行了分析.     

Ru/HY催化剂催化对苯二酚加氢研究

对苯二酚液相加氢制备1,4-环己二醇的途径环境友好,关键是研究高催化活性的催化剂来提高产物产率.我们以Ru/HY为催化剂用于对苯二酚加氢.用XRD,TEM对催化剂进行了表征,通过吡啶吸附红外对HY酸性的变化进行了讨论.对其反应条件进行了优化.结果表明3.0%Ru/HY的催化剂表现出高的活性,对苯二酚的转化率和1,4-环己二醇的选择性分别为96.5%和68.3%.我们还基于对Ru/HY催化剂结构的研究探讨并提出相应的反应机理.     

Pd-Cu/Fe_3O_4@C催化1,4-丁炔二醇选择性加氢的研究

1,4-丁烯二醇是一种高经济价值的精细化学品,1,4-丁炔二醇选择性加氢是制备1,4-丁烯二醇的有效途径。本文采用浸渍法制备了双金属磁性催化剂Pd-Cu/Fe_3O_4@C,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)等技术手段对催化剂进行了表征,考察了Pd/Cu物质的量比、反应温度、H2压力、反应时间和催化剂用量等因素对催化剂性能的影响。结果表明,在Pd/Cu物质的量之比1∶1、催化剂/底物为1∶90000、反应温度为50℃、H_2压力为4MPa、时间为25min的条件下,1,4-丁炔二醇选择性加氢的转化率和选择性分别达到了95.2%和98.3%。该催化剂不仅具有高催化活性和选择性,而且易与反应产物实现磁性分离,为该过程的工业化应用奠定了基础。     

基于Cu-Fc配位聚合物衍生的Pt-Cu/CuxFeyO@C催化1,4-丁炔二醇加氢性能研究

1,4-丁烯二醇是精细化工领域的重要中间体,有着广泛的应用.采用异丙醇还原氯铂酸制备Pt纳米颗粒,并通过浸渍法将其负载于1,1’-二茂铁二羧酸(Fc)与CuCl_2·2H_2O水热法合成的Cu-Fc配位聚合物,干燥焙烧后制备得到Pt-Cu/Cu_xFe_yO@C催化剂,利用XRD、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、N_2吸附脱附仪等表征手段对所制备的催化剂进行表征,对比了催化剂焙烧前后加氢效果,并考察了催化剂与底物的物质的量之比对1,4-丁炔二醇加氢制备1,4-丁烯二醇的影响.结果表明,以焙烧后制备的5%Pt-Cu/Cu_xFe_yO@C催化剂,在n催化剂∶n原料=1∶2 000,温度为120℃,H_2压力为4 MPa,反应时间为30 min的条件下,加氢反应的转化率为100%,生成1,4-丁烯二醇选择性为96.1%.     

负载Ni催化剂上1,4-丁炔二醇加氢反应的载体效应研究

制备了Ni负载量为15%的3种催化剂Ni/Al_2O_3、Ni/SiO_2、Ni/ZrO_2,考察了其在1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能,结合XRD、H_2-TPR、H_2-TPD、N_2物理吸附等表征,研究了载体性质对催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,Ni/SiO_2催化剂上,由于Ni与SiO_2间弱的相互作用,Ni物种主要以大晶粒形式存在,产生大量弱吸附H_2物种,有利于低温下1,4-丁炔二醇加氢,在温度50℃,氢气压力1 MPa时,反应2 h可实现1,4-丁炔二醇的完全转化,1,4-丁烯二醇和1,4-丁二醇选择性分别达到68.1%与18.2%.Ni/Al_2O_3中Ni与载体间具有强相互作用,主要存在Ni-Al_2O_3界面或溢流到Al_2O_3载体表面的强吸附H_2物种,而Ni表面的弱吸附H_2物种较少,催化加氢活性明显降低.Ni/ZrO_2中由于还原过程中ZrO_2的迁移包裹作用,Ni表面低温吸附H_2物种最少,活性最低,1,4-丁炔二醇转化率仅为8.1%,主产物为1,4-丁烯二醇.     

Cr-Cu/SiO2 催化剂上顺酐和1,4-丁二醇的耦合反应

研究了Cr-Cu/SiO2催化剂上顺酐加氢反应和1,4-丁二醇脱氢反应耦合制备重要的精细化学品γ-丁内酯.耦合反应显著提高了顺酐转化率和γ-丁内酯选择性.Cr修饰提高了催化剂的脱氢活性,抑止了催化剂的过度加氢活性,使1,4-丁二醇的转化率和γ-丁内酯选择性显著提高.Cr修饰量为w=5%的Cr-Cu/SiO2催化剂上耦合反应的原料转化率为100%,γ-丁内酯选择性达98.8%.XRD,XPS等研究表明,Cr修饰促进了催化剂上铜元素的分散,氧化铬对氧化铜有给电子作用,Cr修饰的Cr-Cu/SiO2催化剂还原后比Cu/SiO2具有更多的Cu ,这有利于催化剂脱氢活性和γ-丁内酯选择性的提高.     

微乳法制备的负载型铑催化剂粒子大小对CO加氢反应性能的影响

 利用微乳法,通过调节W0值(水与表面活性剂的摩尔比), 实现了负载型Rh/SiO2催化剂中金属铑粒子大小的可控合成. 该催化剂具有核壳结构,其中铑为核, SiO2为壳. TEM表征及反应评价结果显示金属铑的粒子大小(1.8～5.0 nm)对CO加氢反应性能具有显著的影响. 当粒子大小为3 nm时, CO加氢反应活性存在最小值; 随着粒子的进一步增大, CO加氢反应活性上升. 与浸渍法制备的催化剂相比,微乳法制备的催化剂粒子大小均一; 对负载量相同、平均粒子大小相同的两种催化剂,微乳法合成的Rh/SiO2催化剂对CO加氢反应具有较高的催化活性.     

聚乙二醇稳定的RuB非晶态纳米催化剂对吡啶及其衍生物加氢反应

制备了聚乙二醇(PEG)稳定的RuB非晶态纳米催化剂, 采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对催化剂进行表征. 结果表明, RuB以高分散态存在, 其平均粒径为2.4 nm. 该催化剂体系对吡啶及其衍生物显示了优异的催化活性和选择性. 在100 ℃、氢气压力3.0 MPa, 催化剂与底物的摩尔比为1/670的条件下, 反应60 min, 催化吡啶加氢的转化率大于99.0%, 生成哌啶的选择性为100%. 对含不同取代基的底物的加氢反应活性顺序如下: 2-甲基吡啶>2,6-二甲基吡啶>吡啶.     

RuCl2(BISBI)[(R,R)-DPEN]催化苯乙酮不对称加氢反应研究

报道了配合物RuCl₂(BISBI)[(R,R)-DPEN] [BISBI＝2,2'-二(二苯膦亚甲基)-1,1'-联苯, DPEN＝1,2-二苯基乙二胺]的合成和表征, 并研究了其在苯乙酮不对称加氢反应中的催化性能. 考察了底物/催化剂物质的量比、碱浓度、反应温度和氢气压力等对催化活性和对映选择性的影响, 在苯乙酮/KOH/催化剂的物质的量比为30000∶250∶1, 氢气压力为2 MPa, 反应温度为35 ℃时, 苯乙酮的转化率和生成α-苯乙醇的对映选择性分别达到了100%和65% ee.     

CoMoS/γ-Al2O3催化剂对麻疯树油加氢处理的研究

采用硫代硫酸铵器外预硫化制备CoMoS/γ-Al₂O₃催化剂,采用XRD、N₂物理吸附、NH₃-TPD、XRF等手段对催化剂进行表征,通过固定床微反装置研究其对麻疯树油加氢处理的性能。考察了硫化度、反应温度、氢气压力、反应时间对催化剂活性与催化产物分布的影响,并探讨了麻疯树油甘油三酯的反应路径。结果表明,硫化度为1的CoMoS₁/γ-Al₂O₃催化剂活性最佳,在温度360℃、氢气压力3 MPa条件下,对麻疯树油转化率为96.3%,产物主要成分C_15~18正构烷烃收率为75.6%,比相同条件下非硫化CoMo/γ-Al₂O₃催化剂的转化率提高36.9%。反应温度升至420℃时,CoMoS₁/γ-Al₂O₃催化剂对麻疯树油转化率达100%,产物中无含氧物。麻疯树油加氢处理过程中,增大硫化度和反应温度、减小氢气压力有利于甘油三酯发生加氢脱羧、脱羰反应。     

氯化钌氨作前驱体制备高活性的氨合成催化剂

以氯化钌和水合肼反应制备了新型的氧化钌氨前驱体Ru(NH3)5Cl3.透射电镜和CO化学吸附结果表明,由Ru(NH3)5Cl3前驱体制备的活性炭(AC)负载的RuN/AC催化剂中.钌纳米粒子分散度高,粒径分布均匀.与以氯化钌为前驱体制备的Ru/AC催化剂相比,RuN/AC催化剂具有更高的氨合成活性,在10 MPa和10 000 h-1条件下活性增幅超过10%.     

Preparation and time-gated luminescence bioimaging application of ruthenium complex covalently bound silica nanoparticles

Luminescent ruthenium(II) complex covalently bound silica nanoparticles have been prepared and used as a probe for time-gated luminescence bioimaging. The new nanoparticles were prepared by copolymerization of a luminescent Ru(II) complex tris(5-amino-1,10-phenanthroline)ruthenium(II) conjugated with 3-aminopropyl(triethoxy)silane (APS-Ru conjugate), free (3-aminopropyl)triethoxysilane (APS) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in a water-in-oil reverse microemulsion consisting of Triton X-100, n-octanol, cyclohexane and water in the presence of aqueous ammonia. Characterization by transmission electron microscopy indicates that the nanoparticles are monodisperse, spherical and uniform in size, 64 ± 4 nm in diameter. Compared with the dye-doping nanoparticles, dye leakage of the new nanoparticles was remarkably decreased. In addition, it was found that the Ru(II) complex luminescence could be effectively enhanced with a longer luminescence lifetime (∼2.3 μs) after forming the nanoparticles, which enables the nanoparticles to be suitable as a bioprobe for time-gated luminescence bioimaging applications. The nanoparticle-labeled streptavidin was prepared and successfully used for time-gated luminescence imaging detection of an environmental pathogen, Giardia lamblia, with high specificity and sensitivity.     

微乳液法制备Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂及其异构化性能

采用微乳液法负载Pt制备了Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3(Pt-SZA-M)固体超强酸催化剂, 以正戊烷异构化反应为探针, 对比了微乳液法和浸渍法负载Pt制备的催化剂(Pt-SZA)的异构化性能, 并采用XRD, FTIR, BET, TG-DTA, TPR和TEM对催化剂进行了表征. 结果表明, 与Pt-SZA催化剂相比, Pt-SZA-M催化剂中Pt粒子的粒径更小(4.5 nm)且尺寸更均一; Pt-SZA-M催化剂的比表面积(109.6 m2/g)比Pt-SZA催化剂(95.0 m2/g)增加了15.4%. Pt-SZA-M催化剂的初始还原温度比Pt-SZA催化剂降低了10~20℃, 表明微乳液法负载Pt可以提高催化剂的氧化活性, 提高氢分子在催化剂上的吸附解离能力. 异构化活性实验结果表明, 与Pt-SZA催化剂相比, Pt-SZA-M催化剂的低温活性得到明显改善, 在反应压力为2.0 MPa、 氢烃摩尔比为4: 1、 质量空速为1.0 h-1的条件下, Pt-SZA-M催化剂在反应温度为230℃时活性达到60.8%, 在100 h内异戊烷的收率可稳定在58.0%左右, 选择性在95.0%以上.     

改性铝土矿载体负载Ru催化剂上的水煤气变换制氢

采用水热法对天然铝土矿进行改性,获得高比表面积的铝土矿(bauxite)载体.用等体积浸渍法制备了Ru含量为1.0%-4.0%(质量分数,下同)的Ru/bauxite催化剂和Ru含量为2.0%的Ru/Al2O3催化剂,以水煤气变换反应为探针反应,考察了催化剂性能.利用X射线荧光元素分析(XRF)、X射线粉末衍射(XRD)、低温N2物理吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)以及CO程序升温脱附(CO-TPD)等对载体和催化剂样品进行表征.结果表明,不同Ru含量的Ru/bauxite催化剂具有优异的水煤气变换制氢性能,优于Ru/Al2O3催化剂.其原因是铝土矿本身含有的Fe2O3与负载的Ru之间发生了相互作用,降低了Fe2O3还原温度,提高了对CO的吸附能力且降低了CO的脱附温度,进而提高了催化剂的水煤气变换反应性能.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)核壳纳米乳液的合成与直接氢化方法的研究

利用可控微乳液法合成粒径19~200 nm,且呈球状分布均匀的聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)(PMMA/PIS)核壳纳米粒子,通过水合肼产生原位氢的技术,对合成的PMMA/PIS乳液体系进行直接常压氢化,对影响氢化度的因素、聚合物氢化前后结构、热性能进行了研究.结果显示,聚合物粒径、水合肼及双氧水用量等都是影响聚合物的氢化度的因素.研究发现,氢化以PMMA为核,PIS为壳的核壳结构乳液可以显著提高PIS氢化程度,减少氢化过程中凝胶产生.利用FTIR、~1H-NMR、Na_2S_2O_3滴定法测定了乳液的氢化度.结果表明,当聚合物粒径小于200 nm时,乳液氢化度可达到95%以上,且无凝胶现象产生.GPC结果证明了反应是氢化而非凝胶过程.利用TEM、DLS测试了氢化后乳液的核壳结构和粒径.实验结果显示,PMMA/HPIS为核壳纳米结构.TGA结果显示,当氢化度为98%时,聚合物耐热性提高41°C.     

Highly efficient epoxidation of alkenes with sodium periodate catalyzed by reusable polystyrene-bound ruthenium(III) salophen

In this paper, highly efficient epoxidation of alkenes catalyzed by ruthenium(III) salophen chloride, [Ru(salophen)Cl], supported on functionalized chloromethylated polystyrene, PS, is reported. The PS was modified with 1,4-diaminobenzene, 4-aminophenol and 4-aminothiophenol, and [Ru(salophen)Cl] was attached to the supports via axial ligation. The prepared catalysts were used for efficient epoxidation of alkenes with NaIO₄ at room temperature. These new heterogenized catalysts were characterized by elemental analysis, FT-IR spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The heterogeneous catalysts were reusable in the oxidation reactions and were reused several times.     

Development of Ceria-Supported Ruthenium Catalysts Effective for Various Synthetic Reactions

Our recent results on organic transformations such as C–C bond formation via the activation of stable C–C or C–H bonds and aerobic oxidation of alcohols catalyzed by CeO₂-supported ruthenium are reviewed. A simple, recyclable heterogeneous Ru/CeO₂ catalyst showed excellent activity for sequential transfer-allylation/isomerization of homoallyl alcohols with aldehydes to saturated ketones via the C–C bond activation. While homogeneous ruthenium and rhodium complex catalysts require additives and/or pressurized CO, the reaction with Ru/CeO₂ smoothly proceeded in the absence of any additives. The Ru/CeO₂ catalyst also showed excellent activity for the addition of sp² C–H bonds of aromatic ketones to vinylsilanes. The Ru/CeO₂ catalyst realized the chelation-assisted arylation of stable aromatic C–H bonds with aryl chlorides. The activity of the catalyst was greatly improved by the PPh₃-modification under hydrogen atmosphere prior to the reactions. The catalyst acts heterogeneously without a significant leaching of ruthenium species, indicating that the Ru/CeO₂ catalyst has an advantage over homogeneous catalysts from practical and environmental points of view. The effects of chemical and physical properties of CeO₂ on the activity of CeO₂-supported noble metal catalysts were examined. Porous CeO₂ powders were prepared by the coagulation of solvothermally synthesized colloidal ceria nanoparticles, and the thus-prepared CeO₂ powders showed an oxygen migration ability far superior to the CeO₂ samples prepared by the usual precipitation method. The ruthenium catalysts supported on the former CeO₂ powders showed a high activity for the aerobic oxidation of benzyl alcohol. The effects of the pore structure of CeO₂ powders on the activity of the Ru/CeO₂ catalysts are also discussed.     

Kinetic evaluation of hydrogenation of sucrose over ruthenium containing Y zeolites

Hydrogenation of sucrose over Ru/NaY, Ru/USY and Ru/CaY catalysts was carried out in a slurry reactor at 135°C and 12 atm. The catalysts were prepared by ion exchange followed by calcination and reduction. These were characterised as AA, TPR, DTA/TGA, H₂/Chemisorption, CO-FTIR, XRD and t-plot. To describe kinetic product distribution, the 4^th order Runge-Kutta method was used for determining the kinetic parameters.     

液固相同晶取代法制备Sn-NaY催化环己酮Baeyer-Villiger氧化

以微孔分子筛NaY为载体,SnCl_4·5H_2O为锡源,通过液固相同晶取代法制备催化材料Sn-NaY,研究了脱铝预处理和焙烧两个因素对制备Sn-NaY的影响.采用FT-IR、UV-Vis、XRD、N_2物理吸附、ICP、NH_3-TPD、吡啶红外、激光拉曼等手段对催化材料进行了表征.结果表明:对载体进行脱铝预处理有利于分子筛在催化剂制备过程中保持良好的骨架结构,焙烧有利于进入分子筛骨架中的Sn(Ⅳ)与硅羟基成键,从而形成有催化活性的四配位的Sn(Ⅳ),而空气氛围下焙烧容易产生骨架外SnO_2物种.Sn-NaY催化环己酮Baeyer-Villiger氧化结果表明,在环己酮0.03 mol,n(H_2O_2)∶n(酮)=1.5∶1,0.35 g催化剂,15 mL乙腈,70℃反应24 h的工艺条件下,N_2氛围焙烧的同晶取代脱铝催化剂性能最好,环己酮的转化率可达44%,己内酯的选择性为62%.