小麦粉衍生中孔氮掺杂颗粒炭负载金催化剂用于乙炔氢氯化反应（英文）

聚氯乙烯是五大工程塑料之一,在国民经济中占有重要的地位.基于中国富煤少油缺气的能源格局,我国主要采用基于煤化工的电石法氯乙烯生产工艺,但该工艺必须采用氯化汞催化剂,受到国际限汞公约的影响,无汞催化剂的开发迫在眉睫.其中炭负载金催化剂在该反应中活性最高,近几年来取得了较大进展,有望实现产业化.氮掺杂的炭材料在诸多反应中展现了较好的性能,其负载金属催化剂可以有效提高金属的分散度及稳定性,成为近几年多相催化领域的一个研究热点.最近我们课题组报道了一种氮掺杂中孔成型的制备方法:以小麦粉为原料,通过直接炭化法制备了氮掺杂中孔成型炭,这种氮掺杂中孔成型炭作为无汞催化剂在乙炔氢氯化反应中显示出了优异的催化性能.小麦粉衍生的氮掺杂中孔成型炭具有成型容易.原料价廉易得、易于放大生产等优点,是优选的工业化催化剂的载体.本文以这种氮掺杂的成型炭为载体制备了负载型金催化剂,研究其催化乙炔氢氯化性能.结果表明,氮的掺杂使得中孔炭负载金(Au/N-MC)催化剂上乙炔氢氯化活性明显提高.在氯化氢/乙炔比例1.1、反应温度180℃、乙炔空速600 h~(-1)的条件下,Au/N-MC上的乙炔转化率为50%,是Au/MC催化剂活性的2倍.通过对催化剂的表征发现,氮的掺杂能有效地锚定Au/N-MC催化剂中活性组分Au~(3+),抑制催化剂制备过程中Au~(3+)还原为Au~0,从而提高催化剂活性和稳定性.小麦粉衍生的氮掺杂中孔炭的原料廉价易得,生产工艺简单,易成型,也容易实现工业化生产,是负载型金属催化剂的优良载体,其负载的无汞催化剂性能优越,有望取代电石法氯乙烯产业的汞催化剂,成为新一代无汞催化剂.     

一种高效稳定的低负载量的氯化-2-羟乙基三甲胺改性钌基催化剂用于乙炔氢氯化反应（英文）

来自煤化工的乙炔氢氯化生产氯乙烯的工艺由于其经济优势成为我国生产PVC的主要路线.为了降低该工艺中汞触媒催化剂对环境的毒害,开发高效环保的乙炔氢氯化无汞催化剂刻不容缓.但已有研究表明,稳定性差和价格高昂成为制约乙炔氢氯化非汞催化剂工业化的瓶颈.由此,我们选用价格低廉、催化活性良好的RuCl_3作为催化剂的前驱体,采用浸渍法制备了低负载量的氯化-2-羟乙基三甲胺改性RuCl_3的催化剂,其中活性组分在ESI-MS中观测到是一种离子型配合物,其阴阳离子分别为RuCl_4~–和C_5H_(14)NO~+.该催化剂在乙炔氢氯化反应中的测试结果表明,氯化-2-羟乙基三甲胺的加入可以显著提高催化活性和稳定性.通过透射电镜(TEM)和扫描-透射电镜(STEM)表征表明,该催化体系的活性组分具有良好的分散性,季铵盐[Me_3NCH_2CH_2OH]Cl不仅与RuCl_3形成配合物为活性组分,其过量时也提供了一个溶剂环境,能够稳定活性组分不团聚.透射电镜和X射线光电子能谱(XPS)结果共同表明,相比于单一负载的RuCl_3催化剂,该催化体系中Ru物种基本保持在+3氧化态,不易在制备过程中被氧化或在反应过程中被还原性气体乙炔还原为金属颗粒,表现出了良好的稳定性.程序升温脱附(TPD)结果表明,氯化-2-羟乙基三甲胺这一季铵盐的加入能够大幅度提升体系对氯化氢的吸附,降低体系对乙炔和产物氯乙烯的吸附,从而促进乙炔氢氯化反应的进行,减少体系吸附乙炔或氯乙烯过强导致的积炭现象.另一方面,本工作中采用密度泛函理论方法研究了乙炔氢氯化非汞催化剂的性质、催化剂与反应物的吸附和相互作用模式.其中吸附能的计算结果表明,活性组分和季铵盐都能够提升对氯化氢的吸附,季铵盐还能够抑制体系对乙炔的吸附,计算结果与TPD的结果基本一致.对反应物和催化剂之间的相互作用进行了考察,发现该体系对氯化氢存在一个协同活化的作用,能够促进H–Cl共价键的异裂,有利于跨越传统催化剂对氯化氢吸附和活化的障碍.此外,该催化体系对乙炔氢氯化过程也展现了一个协同催化的模式,为乙炔氢氯化无汞非均相催化剂的设计提供了参考     

乙炔氢氯化反应中无汞催化剂的研究进展

聚氯乙烯(PVC)作为重要的热塑型塑料,在建材、家居等众多领域广泛应用.氯乙烯单体(VCM)是合成PVC的主要原料, VCM的成熟合成路线主要有两种:乙炔法(也称电石法)和乙烯法.在中国,基于煤炭的乙炔法路线是PVC生产的主流工艺,核心催化环节几乎全部使用的是活性炭负载的HgCl2催化剂.然而,汞的流失正带来严重的环境问题.因此,研究和开发新型无汞催化剂是实现PVC绿色生产的迫切需求.本文重点讨论了乙炔氢氯化反应中无汞催化剂的研究和开发进展,包括三个方面的内容:Au、Ru、Pd等金属基催化剂;杂原子掺杂的碳基无金属催化剂;其他类型催化剂,如氮化物,离子液体和分子筛等.     

离子液体修饰对Cu/USY催化乙炔氢氯化反应性能的影响

为了提高Cu/USY催化剂在乙炔氢氯化反应中的催化活性,设计并成功制备了一系列离子液体修饰的分子筛负载的铜基催化剂(Cu@TPPB/USY).当铜和TPPB的百分含量均为15时,在反应温度为160℃,乙炔气体空速为120 h-1,氯化氢与乙炔的摩尔比为1.25:1的条件下,催化剂的乙炔转化率提升了1.17倍,氯乙烯选择性一直保持在98%以上.结合催化剂的傅里叶红外(FT-IR)、 N2物理吸脱附(BET)、热重分析(TG)、 X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和等离子体发射光谱(ICP-OES)的表征,认为TPPB的修饰不仅可以促进催化剂中Cu物种的分散,抑制其还原和流失,还能减少催化剂表面积碳、增强Cu活性物种与载体间的相互作用力,有效地提高Cu/USY催化剂的催化活性.     

超稳低汞催化剂的稳定机理: 炭表面含氧基团及缺陷协同作用实验及理论研究

聚氯乙烯(PVC)作为五大工程塑料之首在材料领域应用广泛.2017年,中国PVC产能逾2600万吨,占世界总产量的70%以上, PVC产业是我国重要支柱产业之一.基于中国富煤少气缺油的能源格局, PVC产量的90%以上都是基于煤化工的乙炔法生产的,而氯化汞催化剂是目前乙炔法氯乙烯工业上唯一实现产业化应用的催化剂.但是由于氯化汞属于金属氯化物中唯一的共价化合物,其热稳定极差,涉汞催化剂的汞污染问题一直是氯乙烯行业的世界级难题.中国电石法聚氯乙烯产业每年催化剂消耗量高达2.0万吨,年耗汞近1000吨,可回收不足40%,占世界汞消耗量的70%.而无汞催化剂由于成本高、使用寿命短等原因,短期内实现工业化应用及推广仍有困难.中国政府早在2014年开始限汞行动,提出了氯乙烯产业汞催化剂减量化直至无汞化的战略目标.根据2015年拟定的氯乙烯用低汞触媒的国标要求,氯化汞负载量最高不得超过6.5%,而高汞催化剂的氯化汞负载量在10%–12%之间,在氯化汞负载量降低一半的情况下保持催化剂的高性能及高热稳定性对催化剂的制备技术提出了很大的挑战.催化剂是参与化学反应而自身不会消耗的物质,其在工业使用过程中理论上并不会消耗,解决了催化剂的热稳定性问题,不但可以延长催化剂使用寿命,而且还可以缓解涉汞催化剂的资源消耗及环境污染问题.活性炭具有较高的比表面积、可调控的表面化学性质和耐酸碱腐蚀性,在工业中应用广泛.氯乙烯单体合成的原料为氯化氢和乙炔,由于氯化氢的腐蚀性,活性炭基催化剂在工业化应用方面具有明显的优势.而活性炭载体的表面性质调控及对负载型金属催化剂的相互作用研究一直是近年来多相催化领域的一个热点.本文通过热处理的方法调控了活性炭的表面含氧基团,研究了活性炭的表面结构的区别,通过浸渍法制备了三种活性炭负载的低汞催化剂,对比了三种不同的活性炭载体的乙炔氢氯化性能及稳定性,发现表面基团的调控对低汞催化剂的稳定性具有较大的影响.热重实验表明,Hg Cl2/AC-C催化剂中氯化汞的最大失重温度提高到了380°C以上.该催化剂在反应温度140°C,乙炔空速30 h–1条件下稳定运行10000 h,乙炔转化率只下降了8%.DFT理论计算发现,碳氧双键旁边的缺陷位和氯化汞可以形成强的化学吸附,其吸附能可达120–130 kJ/mol,而氯化汞在含氧基团的表面吸附能只有3–35 kJ/mol.本文通过对活性炭表面结构的调控,使氯化汞和炭表面活性位形成化学吸附,可大大提高催化剂的耐热稳定性,从理论上给出了低汞催化剂的热稳定性解决方案,目前该催化剂已经成功实现了产业化应用,在工业转化器上使用寿命超过12000 h,性能表现卓越.超稳低汞催化剂的工业化应用不仅能够降低氯乙烯单体生产过程中的单耗,节约PVC生产成本,还能够有效减少汞触媒使用过程中造成的重金属污染,为我国电石法氯碱行业的节能减排及限汞公约履约提供了很好的技术支撑和保障.     

M/C3N4/AC (M=Au,Pt,Ru)催化乙炔与二氯乙烷耦合反应:双功能催化剂性能如何?

聚氯乙烯是世界上产量最大的通用塑料,在日常生活的诸多领域具有广泛应用.按照原料来源划分,聚氯乙烯的工业生产方法主要有基于煤炭的电石法和基于石油的"平衡法".我国有丰富的煤炭资源,因此,电石乙炔法是合成聚氯乙烯的主要途径.该方法采用乙炔与氯化氢在活性炭担载氯化汞催化剂上进行氢氯化反应得到聚氯乙烯的单体氯乙烯.然而,由于汞...     

含吡啶配体的钌催化剂合成及在离子液体中开环易位聚合反应

合成了离子液体负载的钌催化剂, 考察了该催化剂在离子液体中对极性环烯烃单体的开环易位聚合(ROMP)反应规律. 首先设计合成含离子液体的吡啶配体1,2-二甲基-3-己氧基吡啶六氟磷酸盐咪唑离子液体配体, 利用其与Grubbs第二代催化剂配位反应, 制备离子液体负载的钌催化剂, 通过1H, 13C NMR等方法对合成的化合物和催化剂进行表征. 催化剂中与钌连接的苯亚甲基上氢(RuCH—Ph) 的振动峰由原来Grubbs第二代催化剂的δ 19.2移至δ 18.6, 表明得到了新的催化剂, ICP测定催化剂混合物中纯催化剂的质量分数为36.2%. 该催化剂易溶于丙酮、甲醇及咪唑类离子液体等极性溶剂, 解决了Grubbs催化剂不溶于离子液体的问题, 实现了在纯离子液体中均相ROMP反应. 考察了催化剂对极性单体5-羟基环辛烯在离子液体[BMIm]BF4中的ROMP反应规律, 研究了离子液体中ROMP反应动力学.     

层状粘土负载的金催化剂制备及其常温催化氧化活性

为了研究粘土的性质对其负载的金催化剂在CO常温氧化反应中的催化活性的影响,将金溶胶分别负载到类水滑石(LDHs)和经过壳聚糖改性的蒙脱石(CS-MMT)表面,得到纳米金颗粒呈高度分散状态的金催化剂样品.通过XRD、XRF、TEM、XPS等手段表征了金催化剂样品的物相、金的含量、金颗粒的粒径分布及金的存在价态,测试了催化剂样品对CO的常温转化率.结果表明:Au0是粘土负载的金催化剂对CO常温氧化反应的主要活性物种,碱性载体LDHs负载的金催化剂样品1.83%Au/Mg Al-CO32--LDHs表面只检测到Au0,金颗粒的平均粒径为2.6 nm,对CO的常温转化率能够达到100%,而酸性载体CS-MMT负载的金催化剂样品1.71%Au/CS-MMT表面同时存在氧化态和金属态的金,且Auδ+/Au0=1.1,金颗粒的平均粒径为2.1 nm,对CO的常温转化率仅为25%.     

不同载体稳定的纳米金催化剂室温催化氧化甲醛研究

甲醛是一种常见的室内空气污染物,人们针对其消除已经做了大量的研究工作.催化氧化法是脱除挥发性有机物的一种重要方法,能在较低温度下通过催化剂作用将甲醛完全氧化为无毒的CO2和H2O.所用催化剂主要为负载型贵金属催
　　化剂和非贵金属催化剂,但只有担载贵金属Pt或Pd的催化剂可在室温下将甲醛完全氧化,而非贵金属一般则需要较高的温度. Au催化剂是近年来催化领域的一个研究热点,但是关于纳米Au催化剂室温消除甲醛的研究较少.本课题组前期研究发现,以可还原性氧化物(CeO2, FeOx)为载体负载的Au催化剂具有优异的室温氧化甲醛活性;并且突破以可还原性载体负载金的传统思路,首次发现“惰性载体”γ-Al2O3,负载的金催化剂在室温、有水条件下具有优异的甲醛氧化活性.本文对比了还原性氧化物(CeO2, FeOx)和非还原性氧化物(Al2O3, SiO2和HSZM-5)载体负载金催化剂,研究了载体氧化还原性质对负载金催化剂在高空速(600000 ml/(g·s))条件下室温催化氧化甲醛的活性和稳定性影响.结果表明,在室温、高空速且相对湿度为50%的条件下, Au/Al2O3催化剂的初活性最高,且较为稳定. Au/SiO2和Au/HZSM-5催化剂的初活性虽然较高,但很快失活.而还原性氧化物载体(CeO2, FeOx)负载的金催化剂初活性较低,但是稳定性较好.通过电镜对负载金催化剂表面Au粒子大小的表征,并将粒子尺寸与负载金催化剂室温氧化甲醛初活性相关联,它与催化氧化甲醛反应速率成线性关系. Au粒子尺寸较小的催化剂(Au/Al2O3和Au/SiO2),在高空速条件下具有更高的氧化甲醛活性,而Au粒子尺寸较大的Au/FeOx催化剂活性较差.载体的氧化还原性质虽然不直接影响Au催化剂初活性,但直接影响催化剂稳定性.由于Au与SiO2或HZSM-5载体的相互作用较弱,导致反应过程中Au粒子聚集长大,使其失活较快;而Au/Al2O3催化剂表面则富含羟基物种,能够与Au形成配体或产生锚定作用,因此反应过程中金粒子没有明显长大.而表面中间物种的沉积并覆盖活性位是负载金催化剂缓慢失活的主要原因.     

不同载体稳定的纳米金催化剂室温催化氧化甲醛研究（英文）

甲醛是一种常见的室内空气污染物,人们针对其消除已经做了大量的研究工作.催化氧化法是脱除挥发性有机物的一种重要方法,能在较低温度下通过催化剂作用将甲醛完全氧化为无毒的CO_2和H_2O.所用催化剂主要为负载型贵金属催化剂和非贵金属催化剂,但只有担载贵金属Pt或Pd的催化剂可在室温下将甲醛完全氧化,而非贵金属一般则需要较高的温度.Au催化剂是近年来催化领域的一个研究热点,但是关于纳米Au催化剂室温消除甲醛的研究较少.本课题组前期研究发现,以可还原性氧化物(CeO_2,Fe O_x)为载体负载的Au催化剂具有优异的室温氧化甲醛活性;并且突破以可还原性载体负载金的传统思路,首次发现"惰性载体"γ-Al_2O_3,负载的金催化剂在室温、有水条件下具有优异的甲醛氧化活性.本文对比了还原性氧化物(CeO_2,Fe O_x)和非还原性氧化物(Al_2O_3,SiO_2和HSZM-5)载体负载金催化剂,研究了载体氧化还原性质对负载金催化剂在高空速(600000 ml/(g·s))条件下室温催化氧化甲醛的活性和稳定性影响.结果表明,在室温、高空速且相对湿度为50%的条件下,Au/Al_2O_3催化剂的初活性最高,且较为稳定.Au/SiO_2和Au/HZSM-5催化剂的初活性虽然较高,但很快失活.而还原性氧化物载体(CeO_2,FeO_x)负载的金催化剂初活性较低,但是稳定性较好.通过电镜对负载金催化剂表面Au粒子大小的表征,并将粒子尺寸与负载金催化剂室温氧化甲醛初活性相关联,它与催化氧化甲醛反应速率成线性关系.Au粒子尺寸较小的催化剂(Au/Al_2O_3和Au/SiO_2),在高空速条件下具有更高的氧化甲醛活性,而Au粒子尺寸较大的Au/Fe O_x催化剂活性较差.载体的氧化还原性质虽然不直接影响Au催化剂初活性,但直接影响催化剂稳定性.由于Au与SiO_2或HZSM-5载体的相互作用较弱,导致反应过程中Au粒子聚集长大,使其失活较快;而Au/Al_2O_3催化剂表面则富含羟基物种,能够与Au形成配体或产生锚定作用,因此反应过程中金粒子没有明显长大.而表面中间物种的沉积并覆盖活性位是负载金催化剂缓慢失活的主要原因.     

One-pot synthesis of nitrogen and sulfur co-doped activated carbon supported AuCl3 as efficient catalysts for acetylene hydrochlorination

Commercialization of acetylene hydrochlorination using AuCl₃ catalysts has been impeded by its poor stability. We have been studying that nitrogen-modified Au/NAC catalyst delivered a stable performance which can improve acetylene hydrochlorination activity and has resistance to catalytic deactivation. Here we show that nitrogen and sulfur co-doped activated carbon supported AuCl₃ catalyst worked as efficient catalysts for the hydrochlorination of acetylene to vinyl chloride. Au/NSAC catalyst demonstrated high activity comparative to Au/AC catalyst. Furthermore, it also delivered stable performance within the selectivity of acetylene, reaching more than 99.5%, and there was only a 3.3% C₂H₂ conversion loss after running for 12 h under the reaction conditions of a temperature of 180℃ and a C₂H₂ hourly space velocity of 1480 h 1. The presence of the sulfur atoms may serve to immobilize/anchor the Au and also help prevent reduction and sintering of the Au and hence improve the catalytic activity and stability. The excellent catalytic performance of the Au/NSAC catalyst demonstrated its potential as an alternative to mercury chloride catalysts for acetylene hydrochlorination.     

The catalytic performance of metal-free defected carbon catalyst towards acetylene hydrochlorination revealed from first-principles calculation

Defected carbon materials as a metal-free catalyst have shown superior stability and catalytic performance in the acetylene hydrochlorination reaction. Through density functional theory (DFT) calculations, for the first time, several different defected configurations comprising mono and divacancies and Stone Wales defect on single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) have been used as a direct catalyst for acetylene hydrochlorination reaction. These defective sites on SWCNTs are the most active site for acetylene hydrochlorination reaction compare to pristine SWCNT. The different configurations of defects have different electronic structures, which specify that monovacancy defects have more states adjacent to the Fermi level. The reactant acetylene (C₂H₂) adsorbed strongly compared to hydrogen chloride (HCl) and expected to be the initial step of the reaction. Acetylene adsorbed strongly at monovacancy defected SWCNT compared to other investigated defects. Reaction pathway analysis revealed that mono- and divacancy defected SWCNTs have minimum energy barriers and show extraordinary performance toward acetylene hydrochlorination. This work suggests the potential of metal-free defected carbon in catalyzing acetylene hydrochlorination and provides a solid base for future developments in acetylene hydrochlorination.     

Toward rational construction of gold, gold-silver, and gold-mercury string complexes: syntheses, structures, and properties of [Au(Tab)2]2L2 (L = I and PF6), {[(Tab)2M][Au(CN)2]}2 (M = Au and Ag), and {[Hg(Tab)2][Au(CN)2]2} [Tab = 4-(trimethylammonio)benzenethiolate

The reaction of AuI with 2 equiv of TabHPF6 [TabH = 4-(trimethylammonio)benzenethiol] in the presence of excess Et3N in dimethylformamide (DMF)/MeOH afforded a binuclear gold(I) complex [Au(Tab)2]2I2.2H2O (1). Anion exchange of 1 with NH4PF6 in DMF gave rise to the more soluble complex [Au(Tab)2]2(PF6)2 (2). Treatment of 2 with K[Au(CN)2] produced a tetranuclear gold(I) complex {[(Tab)2Au][Au(CN)2]}2 (3). Analogous reactions of two known mononuclear complexes [Ag(Tab)2](PF6) (4) and [Hg(Tab)2](PF6)2 (5) with 1 or 2 equiv of K[Au(CN)2] generated one Ag2Au2 complex {[(Tab)2Ag][Au(CN)2]}2 (6) and one Au/Hg complex {[Hg(Tab)2][Au(CN)2]2} (7), respectively. Compounds 1-3, 6, and 7 were fully characterized by elemental analysis, IR spectra, UV-vis spectra, 1H NMR, and single-crystal X-ray crystallography. 1 and 2 have a similar [Au(Tab)2]2(2+) dimeric structure in which the two [Au(Tab)2]+ cations are connected via one Au-Au aurophilic interaction. In the structure of 3 or 6, each of the two pairs of [M(Tab)2]+ cation and [Au(CN)2]- anion is held together via ionic interactions to form a {[(Tab)2M][Au(CN)2]} species (M = Au, 3; Ag, 6). Two such species are further connected by one Au-Au aurophilic bonding interaction to form an uncommon Au(4) or Ag2Au2 linear string structure with three ligand-unsupported metal-metal bonds. For 7, the [Hg(Tab)2]2+ dication and the [Au(CN)2]2(2-) dianion are interconnected by the secondary Hg...N(CN) interactions to form a 1D chain structure. The thermal and luminescent properties of 1-3, 6, and 7 in solid state were also investigated.     

Friedel-Crafts sulfonylation in 1-butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquids.

1-Butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquids have been employed as an unconventional reaction media and as Lewis acid catalyst for Friedel-Crafts sulfonylation reaction of benzene and substituted benzenes with 4-methyl benzenesulfonyl chloride. The substrates exhibited enhanced reactivity, furnishing almost quantitative yields of diaryl sulfones, under ambient conditions. Studies concerning the effect of Lewis acidity of the ionic liquid on the initial extent of conversion of this reaction has been carried out. (27)Al NMR spectroscopy has been exploited as a tool to investigate the mechanistic details of the reaction. (27)Al NMR spectral studies show the predominance of [Al(2)Cl(7)](-) species in [bmim]Cl-AlCl(3), N = 0.67, acidic ionic liquid in the presence of 4-methyl benzenesulfonyl chloride, and after the reaction with the aromatic hydrocarbon, [AlCl(4)](-) species predominates. This change in speciation of aluminum can be attributed to the interaction of the Lewis acidic species [Al(2)Cl(7)](-) of the ionic liquid with the formed HCl during the sulfonylation reaction, which is evidenced by the control experiment. Preliminary investigations on Friedel-Crafts acylation further substantiate the argument.     

Kinetics and mechanism of catalytic acetylene hydrochlorination with gaseous HCl on the surface of mechanically activated K<Subscript>2</Subscript>PdCl<Subscript>4</Subscript>

The catalyst for acetylene hydrochlorination with gaseous HCl at room temperature is prepared by mechanical pretreatment of K₂PdCl₄ in an acetylene atmosphere. The rate-determining step of the reaction is the chloropalladation of π-coordinated acetylene involving an HCl molecule. As a consequence, the replacement of HCl with DCl brings about a kinetic isotope effect of 2.8 ± 0.4, which differs substantially from that observed in the protodemetalation of the intermediate palladium(II) chlorovinyl derivative yielding vinyl chloride (6.8 ± 0.6).     

乙炔氢氯化反应铜系催化剂的反应机理

以电石乙炔法制备氯乙烯的非汞催化反应体系为研究对象,用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了以Cu基催化剂为代表的非汞催化剂的反应机理.模拟了以石墨烯为载体的乙炔氢氯化反应在Cu基催化剂作用下的两条反应路径及其过渡态.将该反应机理应用到不同金属氯化物催化剂中,通过计算相应的活化自由能和反应速率常数讨论了不同金属氯化物的活性顺序,与实验结果相比较印证了反应机理的合理性.讨论了Cu基催化剂的失活原因以及在载体中掺杂氮原子或磷原子对反应活性的影响.为非贵金属无汞催化剂的研究提供了一定的理论指导.     

两个基于MnⅢ席夫碱氰基桥联化合物的合成、结构和磁性

本文利用MnⅢ席夫碱配合物作为前驱体,与含有氰根桥联配体的构筑基块K3[CoⅢ(CN)6]或Na[N(CN)2]反应合成了2个新的化合物[MnⅢ6(Salen)6(H2O)6.CoⅢ(CN)6][CoⅢ(CN)6].6H2O(1)和[MnⅢ(5-Br)Salen.N(CN)2].H2O(2),其中Salen为二-邻苯甲醛乙二胺。利用红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射分析对其结构进行了表征并测试了其磁学性质。结构分析表明化合物1由1个七核阳离子簇[Mn6Co]3+和一个平衡阴离子[Co(CN)6]3-组成的离子对化合物。而化合物2则为由MnⅢ组成的一维中性链结构,[N(CN)2]-利用叠氮桥联方式和金属离子配位。磁性研究表明,化合物1中[Co(CN)6]3-几乎不传递磁耦合作用,所以是一个顺磁体,但MnⅢ自身的零场分裂导致低χMT在低温时随温度下降而减小,而2则表现出弱的链内反铁磁性耦合作用。对比化合物1和2的磁性得知共轭体系[N(CN)2]-比同样是五原子配体[Co(CN)6]3-传递较强磁耦合作用。     

Mechanism of the catalytic action of the mechanoactivated salt K2PTCL4 in the gas-phase hydrochlorination of acetylene

A heterogeneous catalyst for the hydrochlorination of acetylene by gaseous HCl is formed as a result of mechanical treatment of the solid salt K₂PtCl₄ in an atmosphere of acetylene, ethylene, or propylene by the formation of π complexes of platinum(II) as active centers in the surface layer under these conditions. The controlling stage of the catalytic reaction is chloroplatination of the π-coordinated acetylene by the HCl molecule. The reaction takes place as a concerted process, in which an intermediate β-chlorovinyl derivative of platinum(II), a complex of platinum with a coordination vacancy[PtCl ₃ ^* ]⁻, and a new molecule of HCl are formed simultaneously with cleavage of the H—Cl and Pt—Cl bonds in the metal complex adjacent to the π-acetylene complex. The catalytic cycle closes with rapid dissociation of the organoplatinum intermediate by the action of HCl, giving the final product and the initial complex [PtCl₄]²⁻. __________ Translated from Teoreticheskaya i éksperimental’naya Khimiya, Vol. 42, No. 5, pp. 306–311, September–October, 2006.     

Efficient and stable Ru(III)-choline chloride catalyst system with low Ru content for non-mercury acetylene hydrochlorination

Herein, we report an excellent, supported Ru(III)-ChCl/AC catalyst with lower Ru content, where the ionic complex ChRuCl₄ serves as the active component for acetylene hydrochlorination. The prepared heterogeneous Ru-10%ChCl/AC catalyst shows excellent activity and long-term stability. In this system, ChCl provides an environment for the ChRuCl₄ to be stabilized as Ru(III), thus suppressing the reduction of the active species and the aggregation of ruthenium species during the reaction. The interaction between reactants and catalyst species was investigated by catalyst characterizations in combination with DFT calculations to disclose the effect of the ChRuCl₄ complex and ChCl on the catalytic performance. This inexpensive, efficient, and long-term catalyst is a competitive candidate for application in the hydrochlorination industry.     

乙炔氢氯化均相催化反应动力学和机理的研究

本文研究了以HgCl₂为催化剂时乙炔氢氯化制氯乙烯均相反应的动力学。获得该反应速率方程为:r=k′[HgCl₂][H⁺]³[CH≡CH],表观活化能为13.6千卡/摩尔。根据实验结果提出了该催化反应的机理。