气相色谱法研究配位化合物的热稳定性(Ⅶ)——Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)草酸配合物的热分解及产物的催化性能

镍(Ⅱ)、钴(Ⅱ)草酸配合物在氢气中热分解时产生CO₂和CO,并发生加氢催化反应.CoC₃O₄和NiC₂O₄的分解产物CO₂加氢活性很快降低;K₂O等具有分散金属的作用。CoC₂O₄/Al₂O₃和K₂^{[Co(C₂O₄)₂]}/Al₂O₃体系具有Al₂(C₃O₄)₃的分解特征。C₂O₄^2-在Al₂O₃表面能形成表面配合物,在Al₂O₃表面Co(Ⅱ)的还原较为困难。     

Pd-Cu/羟磷灰石的制备及常温常湿CO催化氧化性能

通过溶胶-凝胶法(SG)和水热法(HT)合成了羟磷灰石载体(HAP-SG, HAP-HT), 以浸渍法制备负载型Pd-Cu/HAP催化剂(PC-SG, PC-HT), 并考察其常温常湿条件下CO催化氧化反应性能. 采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、 N₂物理吸附-脱附、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 H₂程序升温还原(H₂-TPR)、 CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)、 X射线光电子能谱(XPS)和CO原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)等手段对Pd-Cu/HAP催化剂进行了表征. 结果表明, 相比于PC-SG, PC-HT具有较大比表面积和孔容, 含有较多的Cu₂Cl(OH)₃物种且与Pd物种和载体直接产生了较强的相互作用; 而且PC-HT表面含有较强CO活化能力的Pd⁺物种和更多具有较强氧化还原性质的Cu⁺物种, 以及较少数量和较低强度的碱性位点, 因而表现出更加优异的常温常湿条件下CO催化氧化性能.     

氨浓度对氨蒸发法制备Pd-Cu/凹凸棒土催化剂常温CO氧化性能的影响

以凹凸棒土(APT)作载体,采用氨蒸发法制备了Pd-Cu/APT催化剂,以CO氧化为探针反应,在连续流动微反应装置上,考察了初始氨浓度对催化剂CO常温催化氧化性能的影响。通过N₂-physisorption、XRD、FT-IR、TEM和H₂-TPR等手段对催化剂的结构和性质进行了表征。结果表明,在较低或过高氨浓度条件下,制备的Pd-Cu/APT中Cu物种均主要以CuO为主,仅有少量Cu₂(OH)₃Cl;适宜的氨浓度有利于稳定Cu₂(OH)₃Cl物相的形成,其薄片状的形貌特征、良好的分散状态以及与Pd物种间较强的相互作用,显著提高了CO催化氧化性能。在空速6 000 h^-1、CO体积分数1.5%、水蒸气体积分数3.3%的反应条件下,Pd-Cu/APT催化剂表现出优异的CO室温催化氧化活性和稳定性。     

trz-Cl-Cu-PMo12的合成、 表征及催化氧化碘离子性能

以H₃PMo₁₂O₄₀为前驱体, 采用水热法使1,2,4-三氮唑-3-甲酸进行原位脱羧后, 合成了1,2,4-三氮唑修饰的Keggin型多金属氧酸盐基金属-有机框架化合物(trz-Cl-Cu-PMo₁₂), 并通过X射线单晶衍射、 红外光谱(IR)、 热重分析(TG)、 X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析等手段对其进行了表征. X射线单晶衍射及元素分析表明, 该晶体化合物的结构式为[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄][PMo₁₂O₄₀][Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄], 且由1个经典的 Keggin 型[PMo₁₂O₄₀]^3-和2个[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄]^1.5+以近似中心对称的方式构成, 各组分之间通过超分子作用形成一维(1D)~三维(3D)结构. 催化性能研究结果表明, 该非均相催化剂在催化过氧化氢氧化碘离子为碘单质的反应中, 经4 min 35 s到达终点时, 反应速率高达1.42×10^-5 mol·L^-1· s^-1, 碘单质生成速率提高了约551倍. 催化剂重复使用8次, 转化率仍然高达99.6%, 表现出优异的催化活性, 且具有良好的可重复性.     

Pd@SiO2/Al2O3的制备及其催化氧化CO性能评价

从Pd纳米粒子出发制备具有核壳结构的Pd@SiO₂纳米粒子,并将其负载于不同形貌Al₂O₃载体上,制备出具有良好CO催化氧化活性的催化剂。以纳米球形Al₂O₃为载体时,Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂活性优于无核壳结构的Pd/Al₂O₃催化剂。将纳米Pd@SiO₂负载到球形和菱形Al₂O₃上,制备出Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂。结果表明:具有较大比表面积的Al₂O₃载体(球形)有利于Pd@SiO₂的分散,且SiO₂层可以抑制Pd粒子的团聚,能在一定程度上改善催化活性。而较小比表面积的载体(菱形)上出现了Pd@SiO₂的团聚,表现出较低的CO氧化活性,但在降低负载量后,CO氧化活性明显提高。该结果为推动新型热稳定、高效纳米三效催化剂的研发具有一定的启示意义。     

贫燃/富燃循环气氛下原位活化Pd负载钙钛矿催化剂促进NOx还原消除

稀燃发动机通过提高空燃比来改善燃油经济性,减少CO2排放.但由于空燃比较高,稀燃发动机尾气中的NO_x无法通过传统的三效催化技术有效消除.为了解决这一问题,适用于稀燃条件的NO_x储存还原(NSR)技术得到了开发和应用.传统的NSR催化剂以贵金属Pt作为其氧化还原活性中心.Pt基催化剂具有较高的NO_x消除活性,然而热稳定性差,高温下易团聚失活.据报道,Pd具有比Pt更好的热稳定性和抗硫性,且能够在更低的温度下活化还原剂,促进NO_x还原.但De-NO_x反应中的活性Pd物种至今仍无定论,这对设计高效的Pd基NSR催化剂提出了挑战.本文设计制备了具有高活性的Pd负载型钙钛矿催化剂(Pd-La_0.7Sr_0.3MnO₃).其中钙钛矿组分的加入提高了Pd基催化剂的NO氧化能力和热稳定性,并提供了可用于NO_x储存的碱性位点.通过调节金属-载体相互作用,使Pd催化剂在NSR反应气氛下发生了自活化现象,活化后催化剂的NO_x消除活性由56.1%提高到90.1%,同时副产物N2O的选择性降低.XRD、XAFS和XPS等表征结果显示,在反应气氛下催化剂中的Pd²⁺被部分还原为高活性的Pd0物种.相较于Pd²⁺,Pd0表现出更强的活化C3H6的性能,从而提高了催化剂在富燃阶段的NO_x还原效率.结合XPS、CO化学吸附和动力学的实验结果,计算得出Pd0位点的NO_x还原速率是Pd²⁺位点的8倍,从实验现象和动力学计算两个角度分别证明Pd0物种具有更优异的NO_x还原活性.然而,Pd0物种的生成需要适当强度的金属-载体相互作用.通过与传统的Pd/BaO/Al₂O₃催化剂进行对比研究,发现金属-载体相互作用过强时,在富燃阶段Pd2+物种难以被还原,且还原得到的Pd0物种并不稳定,会在随后的贫燃阶段被快速重新氧化为Pd²⁺.强相互作用虽然可以降低Pd物种粒径,提高Pd的分散度,但由于无法产生高活性的Pd0物种,催化剂的NO_x消除性能显著降低.此外,相较于传统的Pd/BaO/Al₂O₃和Pt/BaO/Al₂O₃催化剂,Pd负载型钙钛矿催化剂具有更为优异的NO氧化能力,且储存位碱性适中,因而表现出更强的抗H₂O、CO₂和SO₂的性能,具有良好的应用前景.本文的结果说明了金属-载体相互作用对催化剂活性的显著影响,同时也为理解和设计应用于动态氧化/还原气氛的金属催化剂提供了新的思路.     

采用薄层氮化碳促进的高性能钯基催化剂用于甲酸分解制氢

自第一次工业革命以来,传统的化石能源(煤炭,石油等)一直是能源消费的主体。但是,随着社会的进步和技术的发展,能耗不断增加。但是化石能源不仅储量有限,而且还会引起严重的环境问题(环境污染和温室效应)。因此,清洁和可持续能源的研究与开发尤为重要,氢能是研究的重点之一。由于氢具有高能量密度、清洁和可持续性的特点,因而成为了最有前景的能源载体。然而,氢气的储存和运输困难严重限制了其在质子交换膜燃料电池中的实际应用。作为液态氢存储材料之一,甲酸在催化剂存在下于室温下即可分解。另外,甲酸分解制氢的反应中不会释放有毒有害气体,对环境友好。用于甲酸分解(FAD)的高效催化剂是制氢的关键材料。本文制备了由薄层氮化碳促进的高性能钯(Pd)基催化剂,用于甲酸分解。首先,通过一步法直接煅烧三聚硫氰酸,以获得氮化碳(C₃N₄-S),然后制备以C₃N₄-S为载体的Pd基FAD催化剂(Pd/C₃N₄-S)。在三聚硫氰酸的热解过程中,-SH基团的溢出具有剥离作用,因此形成的C₃N₄为破碎的薄层,具有较大的比表面积和孔体积。由于改善的比表面积和孔体积以及大量的缺陷附着位点,C₃N₄-S载体可以有效地分散Pd纳米颗粒。此外,由于载体和金属之间的电子效应,该载体可以有效地调节催化剂表面上的Pd²⁺含量。因此,Pd/C₃N₄-S表现优异的FAD性能。在30 ℃下,该催化剂可将甲酸有效分解为CO₂和H₂,转换频率(TOF值)和质量比活性分别达到了2083 h^-1和19.52 mol·g^-1·h^-1。并且气相色谱测试结果表明,气体产物中不含CO,表明Pd/C₃N₄-S催化剂具有优异的选择性。另外,Pd/C₃N₄-S催化剂也具有良好的稳定性。经过4次循环测试,催化性能仅下降了不到10%。该研究为研究高性价比、制备方法简单的甲酸制氢催化剂提供了一定的指导作用。     

负载型铂催化剂中的载体效应

本文用程序升温热脱附法和氢氧滴定法研究了SiO₂、SiO₂·Al₂O₃、Al₂O₃、SiO₂·SnO₂和Al₂O₃·SnO₂等和Pt的相互作用,表明Pt和载体作用强弱的顺序为:Al₂O₃>SiO₂·Al₂O₃>SiO₂;发现SnO₂具有强化SiO₂和Al₂O₃载体效应的作用;提出Pt和载体相互作用较强部位可能是Pt和缺氧氧化物所形成的表面络合物--Pt-[Al₂O_x]和Pt-[SnO_x]。     

SiO2和Al2O3负载的Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能差异

CH₄与CO₂干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO₂和Al₂O₃是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al₂O₃和Ni/SiO₂催化剂,并利用BET、TEM、H₂-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO₂催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO₂催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al₂O₃催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al₂O₃生成了NiAl_xO_y物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50h其活性保持稳定;Ni与Al₂O₃之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。     

蜂窝状C3N4/CoSe2/GA复合光催化剂的制备及CO2还原性能

以六水金氯化钴、 硒粉和尿素为前驱体, 通过水热法合成C₃N₄/CoSe₂纳米粒子, 再将其锚定在石墨烯气凝胶（Graphene aerogel, GA）表面, 制备蜂窝状C₃N₄/CoSe₂/GA光催化剂. 采用X射线衍射(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)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料的结构、 形貌和光学性能进行表征. 同时以氙灯作为模拟可见光光源, 通过CO₂光催化还原为CO考察所制备纳米材料的光催化活性. 结果表明, 在C₃N₄纳米片表面引入了CoSe₂和GA并制备出蜂窝状结构 C₃N₄/CoSe₂/GA催化剂, 通过GA, CoSe₂与C₃N₄耦合可以显著提高光吸收密度以及扩展光响应范围, 呈现了更低的荧光强度和最大的电子转移速率. 在同种光催化下, C₃N₄/CoSe₂/GA对CO₂还原催化效率最大, CO产量达到5.75 μmol·g^-1·h^-1, 并且重复使用性能良好.     

The nature of the surface site for isocyanate produced in the reaction of ammonia and carbon monoxide over supported catalysts

The reaction of CO and NH₃ was performed over M/X (M=Rh, Ru, Pd; X=Al₂O₃, SiO₂, TiO₂) films. Infrared spectroscopy was used to monitor the formation of surface intermediates. Isocyanate (NCO) was detected for all of the metals when the support was Al₂O₃ or SiO₂, but not for TiO₂. The NCO resided on the Al₂O₃ support for all M/Al₂O₃ catalysts, but on the metal when the support was SiO₂. It was concluded that the formation and location of the NCO was dependent upon the extent of NH₄⁺ formation on the various supports.     

Homo- and hetero-bridged mixed-valence dinuclear complexes which contain the fragment ‘Rh(C6F5)3’

The reaction of the anionic mononuclear rhodium complex [Rh(C₆F₅)₃Cl(Hpz)]^t- (Hpz = pyrazole, C₃H₄N₂) with methoxo or acetylacetonate complexes of Rh or Ir led to the heterodinuclear anionic compounds [(C₆F₅)₃Rh(μ-Cl)(μ-pz)M(L₂)] [M = Rh, L₂ = cyclo-octa-1,5-diene, COD (1), tetrafluorobenzobarrelene, TFB (2) or (CO)₂ (4); M = Ir, L₂ = COD (3)]. The complex [Rh(C₆F₅)₃(Hbim)]⁻ (5) has been prepared by treating [Rh(C₆F₅)₃(acac)]⁻ with H₂bim (acac = acetylacetonate; H₂bim = 2,2′-biimidazole). Complex 5 also reacts with Rh or Ir methoxo, or with Pd acetylacetonate, complexes affording the heterodinuclear complexes [(C₆F₅)₃Rh(μ-bim)M(L₂)]⁻ [M = Rh, L₂ = COD (6) or TFB (7); M = Ir, L₂ = COD (8); M = Pd, L₂ = η³-C₃H₅ (9)]. With [Rh(acac)(CO)₂], complex 5 yields the tetranuclear complex [{(C₆F₅)₃Rh(μ-bim)Rh(CO)₂}₂]₂₋. Homodinuclear Rh^III derivatives [{Rh(C₆F₅)₃}₂(μ-L)₂]^·- [L₂ = OH, pz (11); OH, S^tBu (12); OH, SPh (13); bim (14)] have been obtained by substitution of one or both hydroxo groups of the dianion [{Rh(C₆F₅)₃(μ-OH)}₂]²⁻ by the corresponding ligands. The reaction of [Rh(C₆F₅)₃(Et₂O)_x] with [PdX₂(COD)] produces neutral heterodinuclear compounds [(C₆F₅)₃Rh(μ-X)₂Pd(COD)] [X = Cl (15); Br (16)]. The anionic complexes 1–14 have been isolated as the benzyltriphenylphosphonium (PBzPh₃⁺) salts.     

Effect of interaction between potassium and structural promoters on Fischer–Tropsch performance in iron-based catalysts

The Fischer–Tropsch synthesis (FTS) performances of iron-based catalysts promoted with/without potassium compounds containing different acidic structural promoters (Al₂O₃, SiO₂, and ZSM-5) were studied in this research. Characterization technologies of temperature-programmed reduction with CO (CO-TPR), powder X-ray diffraction (XRD) and Mössbauer effect spectroscopy (MES) were used to study the effect of K–structural promoter interactions on the carburization behaviors of catalysts. It showed that the addition states of potassium (K–Al₂O₃, K–SiO₂, K–ZSM-5 and K-free) have a significant influence on the formation of iron carbides, which shows a following sequence in promotion of carburization: K–Al₂O₃ > K–SiO₂ > K–ZSM-5 > K-free. The FTS reaction test was performed in a fixed bed reactor. It is found that Fe/K–Al₂O₃ catalyst leads to the highest CO conversion, Fe/K–ZSM-5 catalyst shows the highest H₂ conversion, and Fe/K-free catalyst shows the lowest CO and H₂ conversion. As for the hydrocarbon selectivity, Fe/K–SiO₂ catalyst yields the lowest methane and the highest C₅⁺ products, Fe/K–ZSM-5 catalyst yields higher methane and the highest liquid hydrocarbon product, whereas Fe/K-free catalyst yields the highest methane and the lowest C₅⁺ products. These results can be explained from the interaction between potassium and structure promoters, and the spillover of reactants or intermediates from Fe sites to the surfaces of structural promoters.     

镧系离子(Nd3+、Ho3+、Er3+)与PMHFP和DAM三元配合物的制备及超灵敏跃迁的研究

镧系离子(Ln³⁺)同二安替吡啉甲烷(DAM)和1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5等β-二酮形成的三元配合物的超灵敏跃迁现象已有研究^[1-3]。Ln³⁺同1-苯基-3-甲基-4-七氟丁酰基吡唑酮-5(PMHFP)的二元配合物已经合成^[4]。本文研究Ln³⁺)-PMHFP-DAM体系中的超灵敏跃迁现象及其三元配合物的组成、结构和性质。     

Thermal decomposition study on mixed ligand thymine complexes of divalent nickel(II) with dianions of some dicarboxylic acids

Thermal decomposition of mixed ligand thymine (2,4-dihydroxy-5-methylpyrimidine) complexes of divalent Ni(II) with aspartate, glutamate and ADA (N-2-acetamido)iminodiacetate dianions was monitored by TG, DTG and DTA analysis in static atmosphere of air. The decomposition course and steps of complexes [Ni(C₅H₆N₂O₂)(C₄H₅NO₄)²⁻(H₂O)₂]·H₂O, [Ni(C₅H₆N₂O₂)(C₅H₇NO₄)²⁻(H₂O)₂]·H₂O and [Ni(C₅H₆N₂O₂)(C₆H₈N₂O₅)²⁻(H₂O)₂]·1.5H₂O were analyzed. The final decomposition products are found to be the corresponding metal oxides. The kinetic parameters namely, activation energy (E*), enthalpy (ΔH*), entropy (ΔS*) and free energy change of decomposition (ΔG*) are calculated from the TG curves using Coats–Redfern and Horowitz–Metzger equations. The stability order found for these complexes follows the trend aspartate > ADA > glutamate.     

The reaction of cis dioxobis(2,4 pentanedionato)molybdenum (VI) and 2,2′ pyridylbenzoxazole (L), a novel route to β[Mo8O26]

MoO₂(C₅H₇O₂)₂, where C₅H₇O₂ is 2,4-pentanedione (acac), reacts with 2-2′ pyridylbenzoxazole in acetone to give a product with stoichiometry, Mo₃C₂₄H₁₆N₆O₁₂. This product dissolves readily in dimethylformamide to give a brown solution which on standing for several weeks yielded crystals. An X-ray structure determination showed these crystals to contain uncoordinated 2-2′pyridylbenzoxazole and [(CH₃)₂NH₂]₄⁺[Mo₈O₂₆]⁴⁻.