基于第一性原理方法研究ReOx在ReOx-Rh/ZrO2和ReOx-Ir/ZrO2催化的甘油氢解反应中的作用机制

采用密度泛函理论研究了ZrO₂负载的Ru基、Rh基以及Re改性的Rh基、Ir基催化剂上甘油氢解生成1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的热力学过程, 重点考察了ReO_x调变催化剂活性和选择性的作用机制. 结果表明, Ru/ZrO₂和Rh/ZrO₂催化剂上甘油分解经由脱水-加氢反应途径, 1,2-丙二醇的生成是热力学有利过程, 其中Ru基催化剂活性更高. 在Re修饰的Rh基和Ir基催化剂上, 反应遵循直接氢解机理, 其中金属表面解离的氢原子进攻ReO_x团簇上与醇盐紧邻的C-O键是催化甘油转化为丙二醇最核心的步骤. ReO_x-Rh/ZrO₂催化剂上1,2-丙二醇为主要产物, 并伴随1,3-丙二醇的生成, ReO_x的修饰则显著提高了Ir/ZrO₂催化剂上1,3-丙二醇选择性. 与单金属催化剂上发生的间接氢解机理相比, 修饰催化剂上1,3-丙二醇选择性的提高可主要归因于Rh(Ir)-Re协同催化的直接氢解反应过程, 其中羟基化铼官能团有利于末端醇盐中间体的生成. ReO_x-Ir/ZrO₂催化剂上较大的Ir-Re团簇使得末端金属醇盐的立体优选性比次级醇盐更为突出, 从而具有最高的1,3-丙二醇选择性.     

载铂Sr(Zr1－xYx)O3－δ-TiO2异质结光催化剂模拟太阳光催化产氢

利用光化学还原法制备载铂Sr(Zr_1－xY_x)O_3－δ-TiO₂ (Pt-SZYT)异质结光催化剂, 采用XRD, SEM, UV-Vis, PL对催化剂的形貌及性能进行表征. 以工业有机污染物草酸为电子给体, 模拟太阳光下光催化产氢为探针, 评价了催化剂的活性. 研究了载铂量、草酸浓度对催化剂产氢活性的影响, 并探讨了Pt-SZYT催化剂产氢活性与光致发光(PL)性能的关系, 以及催化剂的连续使用效果. 结果表明: 模拟太阳光条件下, Pt-SZYT催化剂具有良好稳定的光催化产氢活性, 催化剂的最佳载铂量为0.90 wt%. PL分析表明Pt-SZYT的光催化产氢活性越高, 其荧光强度越弱. 草酸50 mmol•L^－1, 催化剂用量1.0 g•L^－1时, 催化剂(w＝0.90%) Pt-SZYT-70的平均产氢速率为1.68 mmol•h^－1.     

Z型CdIn2S4/ZnSnO3异质结的构筑及其光催化产氢性能

通过高温煅烧ZnSn(OH)₆前驱体制备了双壳中空立方体结构的ZnSnO₃(ZSO),进而采用水热法将CdIn₂S₄(CIS)纳米晶包裹在ZSO表面,成功制备了CdIn₂S₄/ZnSnO₃(CIS/ZSO)异质催化剂。活性产氢实验结果表明,CIS、ZSO物质的量之比为12%时制备的12% CIS/ZSO具有优异的光催化产氢性能,在3 h内产氢量为1 676.48 μmol·g^-1,分别是ZSO和CIS的12倍和8倍。ZSO光催化析氢反应活性的增强归因于CIS/ZSO异质结构的成功构建,异质界面的形成显著提高了光生电子/空穴对的分离效率,降低了其复合率。通过对电荷转移路径的分析,提出了可能的反应机理。     

沉淀煅烧法合成(CuAg)0.15In0.3Zn1.4S2光催化剂及可见光下的制氢性能

研究了沉淀煅烧法制备的纳米级(CuAg)_0.15In_0.3Zn_1.4S₂光催化剂以及产氢效率,并采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、N₂吸附-脱附、紫外-可见吸收光谱等手段对催化剂进行了表征. 结果表明,(CuAg)_0.15In_0.3Zn_1.4S₂的结晶度、比表面积和吸收可见光能力与煅烧温度和煅烧时间有关. 在可见光下,以KI为电子给体,考察了不同条件对光催化产氢能力的影响. 发现在600℃煅烧5h时所制的(CuAg)_0.15In_0.3Zn_1.4S₂光催化剂产氢活性最高,产氢速率为1750 μmol g^-1 h^-1,量子效率在420±5nm达到12.8%,比未煅烧催化剂的光催化活性提高了约6倍.     

载铂Sr(Zr1－xYx)O3－δ-TiO2异质结光催化剂模拟太阳光催化产氢

利用光化学还原法制备载铂Sr(Zr_1－xY_x)O_3－δ-TiO₂ (Pt-SZYT)异质结光催化剂, 采用XRD, SEM, UV-Vis, PL对催化剂的形貌及性能进行表征. 以工业有机污染物草酸为电子给体, 模拟太阳光下光催化产氢为探针, 评价了催化剂的活性. 研究了载铂量、草酸浓度对催化剂产氢活性的影响, 并探讨了Pt-SZYT催化剂产氢活性与光致发光(PL)性能的关系, 以及催化剂的连续使用效果. 结果表明: 模拟太阳光条件下, Pt-SZYT催化剂具有良好稳定的光催化产氢活性, 催化剂的最佳载铂量为0.90 wt%. PL分析表明Pt-SZYT的光催化产氢活性越高, 其荧光强度越弱. 草酸50 mmol•L^－1, 催化剂用量1.0 g•L^－1时, 催化剂(w＝0.90%) Pt-SZYT-70的平均产氢速率为1.68 mmol•h^－1.     

MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的吸/放氢性能

为了降低MgH₂的吸放氢温度, 提高其吸放氢动力学性能, 本文通过球磨方法制备了MgH₂+20%(w)MgTiO₃复合储氢材料, 并研究了其储氢性能. X射线衍射(XRD)结果表明, MgTiO₃在与MgH₂球磨过程中生成Mg₂TiO₄和TiO₂, 并且Mg₂TiO₄和TiO₂在体系的吸放氢过程中保持稳定, 能够对MgH₂的吸放氢过程产生催化作用. 程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明, 添加MgTiO₃后MgH₂的初始放氢温度从389 ℃降至249 ℃.150 ℃下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w), 350 ℃下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w). 同时, MgH₂放氢反应的活化能从116 kJ·mol^-1降至95.7 kJ·mol^-1. 与MgH₂相比, MgH₂+20%(w) MgTiO₃复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高, 这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO₂和Mg₂TiO₄具有良好的催化活性.     

制备方法对Al2O3掺杂Pt/WO3-ZrO2催化剂上正庚烷异构化反应的影响

采用恒pH法和非恒pH法制备了Al₂O₃掺杂的Pt/WO₃/ZrO₂催化剂,并用N₂吸附-脱附、X射线衍射、紫外-可见漫反射、CO化学吸附、X射线光电子能谱、²⁷Al魔角旋转核磁共振和吡啶吸附红外等技术对催化剂进行了表征.结果表明,相比于非恒pH法制备的催化剂,恒pH法制备的催化剂具有较高的比表面积和Pt分散度,在H₂气氛中产生更多的B酸位,从而表现出更高的催化正庚烷临氢异构化反应活性; 在200℃和质量空速0.9h^-1的反应条件下,正庚烷转化率达70.0%,明显高于非恒pH法制备的催化剂(43.5%).     

Ce掺杂K2La2Ti3O10催化剂的可见光高效催化制氢的研究

采用高温固相法合成了铈掺杂的K₂La₂Ti₃O₁₀催化剂, 利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 考察了催化剂的可见光催化分解甲醇水溶液制氢的活性, 并对可见光催化机理进行了分析. 研究表明, 铈的掺杂没有改变K₂La₂Ti₃O₁₀的微晶结构, 并使催化剂粒径有所减小. 紫外可见漫反射分析表明禁带宽度为2.3 eV左右, 对可见光具有较高吸收. XPS表明La和Ti为＋3和＋4价, 而Ce则是＋3和＋4的混合价态. 担载2 wt% Pt后, 在可见光下光催化活性大大提高, 当铈的掺杂量为0.5 mol%(即Ce取代La的摩尔百分量)时, 光催化活性达到最大, 产氢速率为0.05 mmol/h; 光照5 h后产氢量为0.22 mmol, 而纯K₂La₂Ti₃O₁₀的产氢量只有0.037 mmol.     

Gd2(CO3)3:Eu@SiO2@APTES 磁性-荧光双功能核壳微球的制备与性能

采用尿素均相沉淀法和Stöber法制备了氨基化SiO₂修饰Gd₂(CO₃)₃:Eu顺磁性-荧光双功能微球.用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、X-射线粉末衍射(XRD)等测试手段对微球的结构和颗粒特征进行了分析.结果表明:微球为核壳结构,其Gd₂(CO₃)₃:Eu核平均直径为150 nm左右,SiO₂壳层的厚度大约为30 nm,分散性良好.磁性测试显示微球拥有良好的顺磁性,荧光光谱表明,在396 nm紫外光激发下,微球在613 nm发射较强荧光,属于Eu³⁺的特征发射,同时微球能成功标记NCIH460肺癌细胞,MTT毒性测试表明该法制备的双功能微球在100~400 μg·mL^-1的浓度范围内无毒,表明其在生物应用方面的潜在应用价值.     

Ni-M/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢的金属助剂效应

以SiO₂气凝胶为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及不同金属助剂改性的Ni-M/SiO₂（M=Fe、Co、Cu）催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD等手段对催化剂进行了表征,考察了不同第二金属对催化剂结构与1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,第二金属与Ni物种具有不同程度的双金属协同效应,其中Cu的加入不仅能够提高Ni活性物种的分散度,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,15Ni5Cu/SiO₂催化剂不仅可以实现1,4-丁炔二醇的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇的选择性.     

Catalytic Performance of Re/Ga2O3/WO3/ZrO2 Catalyst for n-Hexane Isomerization

A series of Re/Ga₂O₃/WO₃/ZrO₂ catalysts were prepared by the impregnation method. The crystalline structure, redox, and acid site distribution of the catalysts were characterized by X-ray powder diffraction, temperature-programmed reduction of H₂, and temperature-programmed desorption of NH₃. Their catalytic performance for n-hexane isomerization was studied. The results showed that the addition of Re greatly affected the redox properties and the acid site distribution of the catalysts. Owing to the presence of Re, n-hexane isomerization was catalyzed by metal and acid sites, and thus the conversion of n-hexane and the selectivity for 2,2-dimethylbutane were significantly increased. Under the conditions of 195 °C, 1.0 MPa, LHSV = 1.0 h⁻¹, and n(H₂)/n(C₆) = 2.0, the conversion of n-hexane over 1.0%Re/1.0%Ga₂O₃/WO₃/ZrO₂ is 84.8%, and the selectivities for 2,2-dimethylbutane, i-hexane, and cracking products (C_5-) are 20%, 97.7%, and 2.1%, respectively. The catalyst is stable during 150 h operation.     

Fe3O4修饰的Pt-Ru/C纳米催化剂的制备及其在无溶剂条件下邻氯硝基苯选择性加氢的催化性能

采用浸渍法制备了一系列Pt/Ru质量比不同的Fe₃O₄修饰的Pt-Ru/Fe₃O₄/C催化剂, 运用透射电镜(TEM)、能量弥散X射线谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对Pt-Ru/Fe₃O₄/C一系列催化剂进行了表征, 并考察了Pt/Ru质量比不同对催化剂Pt-Ru/Fe₃O₄/C在无溶剂条件下催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性加氢制备邻氯苯胺(o-CAN)催化性能的影响. 研究结果表明, 催化剂的催化活性和对目标产物的选择性跟活性组分Pt、Ru比例有关. 随着Pt/Ru比例的减小, 目标产物o-CAN的选择性有所升高, 然而反应物o-CNB的转化率有所下降. 当Pt/Ru的质量比为2时, o-CNB的转化率降为76.5%, 而目标产物o-CAN的选择性仍然为100%. 与此同时, 我们还对Pt-Ru/Fe₃O₄/C催化剂高的催化活性和目标产物的高选择性可能的原因进行了分析.     

The enthalpies of formation of CH3Mn(CO)5 and of CH3Re(CO)5, and the strengths of the CH3Mn and CH3Re bonds

From measurements of the heats of iodination of CH₃Mn(CO)₅ and CH₃Re(CO)₅ at elevated temperatures using the ‘drop’ microcalorimeter method, values were determined for the standard enthalpies of formation at 25° of the crystalline compounds: ΔH^o_f[CH₃Mn(CO)₅, c] = ?189.0 ± 2 kcal mol^?1 (?790.8 ± 8 kJ mol^?1), ΔH^o_f[Ch₃Re(CO)₅,c] = ?198.0 ± kcal mol^?1 (?828.4 ± 8 kJ mo^?1). In conjunction with available enthalpies of sublimation, and with literature values for the dissociation energies of MnMn and ReRe bonds in Mn₂(CO)₁₀ and Re₂(CO)₁₀, values are derived for the dissociation energies: D(CH₃Mn(CO)₅) = 27.9 ± 2.3 or 30.9 ± 2.3 kcal mol^?1 and D(CH₃Re(CO)₅) = 53.2 ± 2.5 kcal mol^?1. In general, irrespective of the value accepted for D(MM) in M₂(CO)₁₀, the present results require that, D(CH₃Mn) = $\text{1}\text{2}$D(MnMn) + 18.5 kcal mol^?1 and D(CH₃Re) = $\text{1}\text{2}$D(ReRe) + 30.8 kcal mol^?1.     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

Reactions of hydrosulfido- and hydroselenido-bridged dinuclear Ir, Rh, and Ru complexes with SbCl3 and BiCl3 affording mixed-metal sulfido and selenido clusters containing both noble metals and Group 15 metals

A new versatile method to synthesize a series of noble metal-Group 15 metal chalcogenido clusters has been found. Thus, treatment of the hydrosulfido- or hydroselenido-bridged dinuclear complexes [Cp*MCl(μ-EH)₂MCp*Cl] (M=Ir, Rh; E=S, Se; Cp*=η⁵-C₅Me₅), [Cp°RuCl(μ-SH)₂RuCp°Cl] (Cp°=η⁵-C₅EtMe₄), and [Ru(L)Cl(μ-SH)₂Ru(L)Cl] (L=η⁶-C₆Me₅H) with M^′Cl₃ (M^′=Sb, Bi) in THF at room temperature afforded smoothly the clusters [Cp*MCl(μ-EM^′Cl₂)₂MCp*Cl], [Cp°RuCl(μ-SM^′Cl₂)₂RuCp°Cl], and [Ru(L)Cl(μ-SM^′Cl₂)₂Ru(L)Cl] through dehydrochlorination. The X-ray analyses of eleven new clusters clarified the details of their structures consisting of the cubane-type M₂M^′₂E₂Cl₂ cores resulting from the presence of weak MCl?M^′ bonding interactions in addition to the normal M-E, M-Cl, and M^′-E bonds.     

ZnSO4和La2O3作共修饰剂单金属Ru催化剂上苯选择加氢制环己烯

用沉淀法制备了单金属纳米Ru（0）催化剂,考察了ZnSO₄和La₂O₃作共修饰剂对该催化剂催化苯选择加氢制环己烯性能的影响,并用X射线衍射（XRD）、X射线荧光（XRF）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）、透射电镜（TEM）和N₂物理吸附等手段对加氢前后催化剂进行了表征. 结果表明,在ZnSO₄存在下,随着添加碱性La₂O₃量的增加,ZnSO₄水解生成的（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）_x（x=1,3）盐量增加,催化剂活性单调降低,环己烯选择性单调升高. 当La₂O₃/Ru 物质的量比为0.075 时,Ru催化剂上苯转化率为77.6%,环己烯选择性和收率分别为75.2%和58.4%. 且该催化体系具有良好的重复使用性能. 传质计算结果表明,苯、环己烯和氢气的液-固扩散限制和孔内扩散限制都可忽略. 因此,高环己烯选择性和收率的获得不能简单归结为物理效应,而与催化剂的结构和催化体系密切相关. 根据实验结果,我们推测在化学吸附有（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）_x（x=1,3）盐的Ru（0）催化剂有两种活化苯的活性位：Ru⁰和Zn²⁺. 因为Zn²⁺将部分电子转移给了Ru,Zn²⁺活化苯的能力比Ru⁰弱. 同时由于Ru和Zn²⁺的原子半径接近,Zn²⁺可以覆盖一部分Ru⁰活性位,导致解离H₂的Ru⁰活性位减少. 这导致了Zn²⁺上活化的苯只能加氢生成环己烯和Ru（0）催化剂活性的降低. 本文利用双活性位模型来解释Ru基催化剂上的苯加氢反应,并用Hückel分子轨道理论说明了该模型的合理性.     

Synthesis and structure of FeRu3(CO)13(μ-PPh2)2; A “64-electron” cluster complex with a planar triangulated rhomboidal array of metal atoms

The species FeRu₃(CO)₁₃(μ-PPH₂)₂, synthesized from Ru₃(CO)₁₂ and Fe(CO)₄(Ph₂PPPh₂),has been characterized both spectroscopically and via a single-crystal X-ray structural analysis. This complex crystallizes in the centrosymmetric triclinic space group P$\text{1}$ [No. 2, C_i¹] with a  10.066(3), b  12.899(3), c  17.003(4) Å, α  111.89(2), β  91.02(2), γ  102.00(2)°, V  1992.7(9) ų, Z  2, ?(obsd)  1.79(2) g cm^-3 and ?(calcd)  1.82 cm^-3. Diffraction data were collected with a Syntex P2₁ automated four-circle diffractometer and the structure was refined to R_F  6.0% and R_WF  3.6% for all 5213 reflections (R_F  3.8%, R_WF  3.6% for those 4140 reflections with |F_o|> 3σ(|F_o|).The metal atoms define a planar triangulated rhombus, with atoms Ru(1) and Ru(2) at the bridgehead, and Fe(1) and Ru(3) at the acute apices. Fe(1) is linked to four terminal carbonyl ligands and is associated with the heteronuclear bonds Fe(1)Ru(1)  2.861(1) Å and Fe(1)Ru(2)  2.868(1) Å. The ruthenium atoms are each bonded to three terminal carbonyl groups. The retheniumruthenium distances are Ru(1)Ru(2)  3.098(1), Ru(1)Ru(3)  3.147(1), and Ru(2)Ru(3)  3.171(1) Å. The structure is completed by Ph₂P bridges across the Ru(1)Ru(3) and Ru(2)(ru(3) vectors (<Ru(1)P(1)Ru(3)  84.89(5)° and <Ru(2)P(2)Ru(3)  85.56(6)°).     

Structure of two new borates YCa3(AlO)3(BO3)4 and YCa3(GaO)3(BO3)4

By replacing Mn in YCa₃(MnO)₃(BO₃)₄ with trivalent Al and Ga, two new borates with the compositions of YCa₃(MO)₃(BO₃)₄ (M=Al, Ga) were prepared by solid-state reaction. Structure refinements from X-ray powder diffraction data revealed that both of them are isostructural to gaudefroyite with a hexagonal space group P6₃/m. Cell parameters of a=10.38775(13)Å, c=5.69198(10)Å for the Al-containing compound and a=10.5167(3)Å, c=5.8146(2)Å for the Ga analog were obtained from the refinements. The structure is constituted of AlO₆ or GaO₆ octahedral chains interconnected by BO₃ groups in the ab plane to form a Kagomé-type lattice, leaving trigonal and apatite-like tunnels. It is found that most rare-earth and Cr, Mn ions can be substituted into the Y³⁺ and M³⁺ sites, respectively, and the preference of rare-earth ions to locate in the trigonal tunnel is correlated to the sizes of the M³⁺ ions.     

Fischer-Tropsch synthesis over Ru/Al2O3 catalysts

Fischer-Tropsch syntheses (FTS) were carried out in a slurry phase over Ru/Al₂O₃ catalysts using hexadecane as a solvent. The outcome of the FTS was dependent on the oxide support, calcination temperature, synthesis gas composition and sulfur content. The addition of Mn/Na to Ru/Al₂O₃ was effective in raising the initial activity and C5+ selectivity, but after 20 hours, the performance of the modified catalyst was similar to that of the unmodified catalyst. An additional investigation involving the use of fresh vs used catalysts demonstrated that an agglomeration of the metallic Ru, at least in part, does occur during the reaction.