2D氮化碳:通过调节非金属硼掺杂C3N5阐明宽酸性及碱性pH范围的光催化析氢的反应机理(英文)

太阳能驱动水裂解产氢是一种绿色能源技术,用于制备可再生和零碳排放燃料以实现可持续能源生产.近期,氮化碳(g-C₃N₄)同素异形体C₃N₅的出现克服了g-C₃N₄的固有缺点,如光生载流子快速复合和可见光吸收差,而导致极低的光催化效率.本文将硼掺杂剂通过原子替换或间隙掺杂的方式引入到C₃N₅体系中,并利用密度泛函理论对纯C₃N₅和硼掺杂C₃N₅体系进行计算,考察了硼原子对C₃N₅电子和光学性能的影响以及其催化析氢反应(HER)机理.热力学计算结果表明,硼原子掺杂在C₃N₅体系中是可行且有利的.在N3位氮原子被硼原子取代(B_N3-C₃N₅)后,带隙(0.6 e V)变窄.与纯C     

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.     

表面含氧基团对AuCl3-CuCl2/C双组分非汞催化剂催化性能的影响

采用HNO₃氧化及在He气氛围经不同温度焙烧处理椰壳活性炭, 以此活性炭为载体, 通过浸渍法制得AuCl₃-CuCl₂/C双组分非汞催化剂, 并用于乙炔氢氯化反应评价. 结果表明, 分别以HNO₃处理、 未处理和400 ℃焙烧处理活性炭为载体的催化剂乙炔转化率最高分别可达98%, 96%和90%; 而以700和1000 ℃焙烧的活性炭为载体的催化剂反应4 h后乙炔转化率急剧下降为30%. 考察了活性炭表面的含氧基团(尤其是羟基)对Au基催化剂的催化性能的影响.     

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.     

C-X(X=Cl,Br,I)键解离能作为烧结Au/AC催化剂再分散的描述因子及相关蕴意（英文）

负载型Au基催化剂在工业过程中具有非常广泛的潜在应用,如催化加氢/脱氢过程、精细化学品合成、能源催化转化及环境保护等过程,表现出很高的催化活性和选择性.Au基催化剂活性物种或活性中心基本由纳米粒子或化合物构成,但在应用过程中因Ostwald熟化效应或粒子迁移作用,尤其是高温高压等苛刻反应条件下,均随应用时间延长从小尺寸粒子逐渐长为大粒子,造成活性降低或完全失活,这也是负载型催化剂失活的最主要原因之一.其中因成本、稀缺等特性,负载型Au催化剂的烧结问题是影响和制约其应用的主要因素.除可通过载体改性、助剂和官能团配位稳定等方法来延缓其失活过程外,对已烧结催化剂的高效、快捷和绿色的再分散/再生过程也具有基础和应用研究的重要意义.活性炭载Au催化剂(Au/AC)广泛应用于乙炔氢氯化反应中,以期替代高毒性的汞基催化剂,但在反应过程中因高活性的Au~(3+)物种易被还原而形成Au~0物种进而烧结导致失活;如新鲜Au/AC催化剂表面的Au粒子尺寸为1-2 nm,经乙炔氢氯化反应后变为33 nm左右;随之在453 K、0.1 MPa、乙炔体积空速(GHSV)为600 h~(-1)、氯化氢与乙炔摩尔比为1.1的反应条件下,乙炔转化率从81.8%降至11.2%.如何有效对大粒子Au再分散/再生可为其应用提供有力支撑.有研究表明,气相CHI_3在甲醇羰基化反应过程中明显改变Au/AC表面的Au粒子尺寸;或采用浓盐酸或王水也可将烧结的Au/AC催化剂进行再分散/再生.但已有的Au基催化剂再分散/再生过程均伴随着强酸、强氧化或高毒性在分散剂的应用,对环境的影响及后续处理有明显的局限性,且再分散机理尚不明确.在前期工作基础上,本文采用系列卤代烃(碘代烃、溴代烃和氯代烃)对烧结的Au/AC进行再分散/再生研究.结果表明,在室温常压条件下CHI_3可以快捷高效地对烧结Au/AC催化剂进行再分散/再生,具有最优的再分散性能;通过对系列碘代烃C-I键的解离能分析,发现C-I解离能越低越有利于大粒子Au的再分散.同时,溴代烃和氯代烃对烧结的Au/AC催化剂也具有再分散能力,但比碘代烃的再分散效率低.C-X键的解离能与再分散效率有高相关性,即C-X键的解离能越低越有利于Au的再分散.总体上,三类卤代烃再分散效率高低顺序为C-IC-BrC-Cl.进而,通过不同分散过程中Au粒子分散状态推测了卤代烃对Au粒子的再分散机理,即卤代烃先在Au粒子表面化学吸附,然后C-X键解离,形成Au-X物种,小粒子Au在AC表面聚集并稳定,最后形成高分散Au粒子(粒径1 nm)催化剂.以乙炔氢氯化反应考察了再生Au/AC催化剂性能,结果表明,该催化剂上乙炔转化率可达79.4%,基本恢复至初始水平,且该方法可对失活催化剂进行多次高效再生.     

Au/N-g-C3N4复合材料的制备及其可见光催化产氢性能

首先以尿素和柠檬酸作为前驱体,通过热处理工艺合成N掺杂的g-C₃N₄(N-g-C₃N₄),然后利用化学还原的方法将Au沉积到N-g-C₃N₄表面,形成Au修饰的N掺杂的g-C₃N₄复合光催化材料(Au/N-g-C₃N₄)。通过XRD、XPS、TEM、UV-Vis和光电流测试对其进行了表征,与同等条件下制备的N-g-C₃N₄和g-C₃N₄相比,Au/N-g-C₃N₄具有更强的光吸收性能和更大的光电流。同时对材料的可见光产氢性能进行了研究,结果发现：当Au含量为1%时,复合材料呈现最佳的光催化产氢性能,其产氢速率为974μmol·g^-1·h ^-1,为N-g-C₃N₄     

C-X（X = Cl，Br，I）键解离能作为烧结Au/AC催化剂再分散的描述因子及相关蕴意

负载型 Au基催化剂在工业过程中具有非常广泛的潜在应用,如催化加氢/脱氢过程、精细化学品合成、能源催化转化及环境保护等过程,表现出很高的催化活性和选择性. Au基催化剂活性物种或活性中心基本由纳米粒子或化合物构成,但在应用过程中因 Ostwald熟化效应或粒子迁移作用,尤其是高温高压等苛刻反应条件下,均随应用时间延长从小尺寸粒子逐渐长为大粒子,造成活性降低或完全失活,这也是负载型催化剂失活的最主要原因之一.其中因成本、稀缺等特性,负载型 Au催化剂的烧结问题是影响和制约其应用的主要因素.除可通过载体改性、助剂和官能团配位稳定等方法来延缓其失活过程外,对已烧结催化剂的高效、快捷和绿色的再分散/再生过程也具有基础和应用研究的重要意义.活性炭载 Au催化剂(Au/AC)广泛应用于乙炔氢氯化反应中,以期替代高毒性的汞基催化剂,但在反应过程中因高活性的 Au3+物种易被还原而形成 Au0物种进而烧结导致失活;如新鲜 Au/AC催化剂表面的 Au粒子尺寸为1-2 nm,经乙炔氢氯化反应后变为33 nm左右;随之在453 K、0.1 MPa、乙炔体积空速(GHSV)为600 h-1、氯化氢与乙炔摩尔比为1.1的反应条件下,乙炔转化率从81.8%降至11.2%.如何有效对大粒子 Au再分散/再生可为其应用提供有力支撑.有研究表明,气相 CH3I在甲醇羰基化反应过程中明显改变 Au/AC表面的 Au粒子尺寸;或采用浓盐酸或王水也可将烧结的 Au/AC催化剂进行再分散/再生.但已有的 Au基催化剂再分散/再生过程均伴随着强酸、强氧化或高毒性在分散剂的应用,对环境的影响及后续处理有明显的局限性,且再分散机理尚不明确.在前期工作基础上,本文采用系列卤代烃(碘代烃、溴代烃和氯代烃)对烧结的 Au/AC进行再分散/再生研究.结果表明,在室温常压条件下 CHI3可以快捷高效地对烧结 Au/AC催化剂进行再分散/再生,具有最优的再分散性能;通过对系列碘代烃 C-I键的解离能分析,发现 C-I解离能越低越有利于大粒子 Au的再分散.同时,溴代烃和氯代烃对烧结的 Au/AC催化剂也具有再分散能力,但比碘代烃的再分散效率低. C-X键的解离能与再分散效率有高相关性,即 C-X键的解离能越低越有利于 Au的再分散.总体上,三类卤代烃再分散效率高低顺序为 C-I＞C-Br＞C-Cl.进而,通过不同分散过程中 Au粒子分散状态推测了卤代烃对 Au粒子的再分散机理,即卤代烃先在 Au粒子表面化学吸附,然后 C-X键解离,形成 Au-X物种,小粒子 Au在 AC表面聚集并稳定,最后形成高分散 Au粒子(粒径<1 nm)催化剂.以乙炔氢氯化反应考察了再生 Au/AC催化剂性能,结果表明,该催化剂上乙炔转化率可达79.4%,基本恢复至初始水平,且该方法可对失活催化剂进行多次高效再生.     

凹凸棒土/g-C3N4-Pt/聚苯胺复合材料的制备及其可见光催化性能

石墨氮化碳(g?C₃N₄)是一种窄带隙的n型半导体材料,具有可见光降解有机污染物能力;凹凸棒土(ATP)具有很强的表面活性和吸附能力,可作为催化剂的载体。我们以g?C₃N₄和ATP杂化材料(ATP/g?C₃N₄)为基础,通过简单的化学还原法将纳米Pt颗粒沉积到ATP/g?C₃N₄表面,随后利用纳米金属Pt颗粒催化苯胺无电聚合,促使聚苯胺(PANI)在ATP/g?C₃N₄表面或孔道中原位生成,获得ATP/g?C₃N₄?Pt/PANI复合材料。以阴离子染料甲基橙(MO)为模型体系,考察了复合材料的可见光催化性能。研究表明,共轭结构的PANI和g?C₃N₄在复合材料中保持完好,说明其具有良好的兼容性。由于多组分材料之间的协同效应,使得ATP/g?C₃N₄?Pt/PANI纳米复合材料具有卓越的光催化性能。可见光光照80 min后,对20 mg·L^-1 MO溶液的降解率达96.3%,而且循环5次后,其降解率仍保持在93.5%。     

竹浆纤维素转化制低碳多元醇反应中有机氮对金属催化剂稳定性影响的研究

采用等体积浸渍法制备了一系列多孔竹炭负载的有机氮掺杂的镍钨催化剂,并将其应用于催化竹浆纤维氢解制C_2,3多元醇反应。有机氮源与催化剂前驱体中Ni²⁺络合,高温煅烧时载体表面碳、氮和金属离子相互作用后生成一定量的C₃N₄、氮化物和合金物相。通过XRD、XPS和TEM等表征手段分析了催化剂Ni-W/MBC表面物理化学性质与催化活性间的关系。结果表明,除了金属镍、氧化钨物相外,表面还含有Ni-W合金（NiWO₄为主）;金属粒子表面包围了一层石墨化C₃N₄物相。XPS分析表明,有机氮源高温分解反应后形成了C₃N₄物相。在反应条件下,15% Ni-20% W/MBC@M-0.25催化剂得到乙二醇收率为55.8%,而未添加有机氮源的催化剂15% Ni-20% W/MBC获得的乙二醇收率仅为36.9%。催化剂稳定性实验结果表明,Ni-W合金和C₃N₄物相的形成显著增强了Ni-W/MB催化剂的稳定性,延长了催化剂寿命。     

MgO和Au纳米颗粒共修饰g-C3N4光催化剂增强CO2-H2O光催化反应过程

光催化CO₂还原制备太阳燃料被广泛关注并逐渐形成研究热点,该过程利用可再生清洁能源太阳能,在低温低压的温和条件下驱动CO₂还原制备CO、CH₄、CH3OH等燃料气体或者高附加值的碳氢化合物.半导体光催化剂能够将清洁的太阳能有效地转化为化学能,其中,g-C₃N₄由于其成本低、毒性低、稳定性高和带隙窄等优点,被广泛应用于光催化领域.然而,纯g-C₃N₄具有光利用效率低和光生电子-空穴复合率高的缺点,导致光催化活性相对较低.因此,需要对g-C₃N₄进行修饰改性来提高其光催化性能.一方面,MgO具有强大的CO₂吸附能力,可用于修饰半导体以提高光催化还原CO₂的反应活性.另一方面,助催化剂尤其是贵金属,不仅能够捕获电子以提高光生电子-空穴对的分离效率,而且还能提供反应的活性位点.本文通过沉淀和煅烧法制备了不同复合量的MgO-g-C₃N₄催化剂,同时负载贵金属Au作为助催化剂,用于光催化CO₂和H2O反应,考察MgO含量和不同贵金属助催化剂对光催化活性的影响.发现Au和3%MgO共改性的g-C₃N₄光催化剂上表现出最佳的光催化性能,3 h后CO,CH₄,CH3OH和CH3CHO的产量分别高达423.9、83.2、47.2和130.4μmol/g.本文分别研究了MgO和贵金属Au作为助催化剂对光催化行为的影响.XPS结果表明,Au/MgO-g-C₃N₄纳米片中形成了Mg–N键;UV-vis漫反射光谱表明Au/MgO-g-C₃N₄复合催化剂能够大大地增强紫外和可见光的吸收,且Au纳米颗粒具有表示等离子体共振(SPR)效应;PL光谱、TRPL光谱和光电化学测试都显示了MgO和Au的加入可以有效地提高光生电荷载流子的分离效率,这是由于Mg–N键的存在以及Au纳米颗粒对电子的捕获作用.CO₂吸附曲线证明了MgO的存在能够增强对CO₂的吸附;CO₂-TPD测试则表明CO₂的有效吸附主要发生在MgO和Au纳米颗粒的界面处,而该界面正是光生电子和活化吸附后的CO₂反应的活性位点.值得注意的是,在Au/3%MgO-g-C₃N₄三元催化剂上CO的产量是纯g-C₃N₄的29倍.实验和表征结果均表明,MgO和Au的共修饰显著提高了纯g-C₃N₄的光催化活性,这是由于三元光催化剂各组分之间的协同作用所致.助催化剂MgO可以激活CO₂(吸附在MgO和Au颗粒之间的界面),并且MgO-g-C₃N₄纳米片中形成的Mg-N键在电荷转移中起着重要作用.同时,Au颗粒修饰的MgO-g-C₃N₄可以通过SPR效应增加可见光的吸收,并进一步降低H2O对CO₂的光还原活化能;且Au纳米颗粒能够捕获电子,从而促进光生载流子的分离.本研究通过MgO和Au纳米颗粒共修饰的方法改性传统的光催化剂,具有光催化还原CO₂的应用前景.     

Cu/HY催化剂在乙炔氢氯化反应中的性能及其失活原因

采用等体积浸渍法制备了以分子筛为载体的铜基无汞催化剂(Cu/HY),在固定床反应器中,考察了Cu/HY催化剂用于乙炔氢氯化反应制取氯乙烯的催化性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电感耦合等离子光谱(ICP-AES)、氮气吸脱附(BET)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征手段对反应前后的催化剂进行了表征和分析。 结果表明,反应温度为160 ℃,常压,空速为120 h^-1,V(HCl)/V(C₂H₂)=1.25,Cu的负载质量分数为15%时,Cu/HY催化剂的乙炔氢氯化性能最佳,乙炔转化率可达84%,氯乙烯选择性始终大于95%,且具有较好的稳定性;通过表征分析,认为催化剂表面形成积碳,铜活性物种的还原、团聚和流失是导致Cu/HY催化剂活性下降的主要原因。     

带有吸电子-Cl基团的供体-受体氮化碳的构建及其光催化性能

聚合物氮化碳(C₃N₄)因具有可见光响应特性、良好的化学稳定性、无毒性等优点而成为一类极具吸引力的光催化剂.遗憾的是,由于本征库仑相互作用,C₃N₄中的光生电子和空穴通常以激子的形式存在,导致迁移到表面的光生电子和空穴数量减少,从而降低了光催化活性,因此人们做了大量的研究工作来促进激子解离成自由电子和空穴.D-A体系可以诱导内部电场的产生,从而促进激子解离成自由电子和空穴,因此,构建供体-受体(D-A)体系是一种有效地促进激子解离的方法.然后在内电场作用下,自由电子和空穴也能够更加容易地转移到共聚物表面,从而发生相应的光催化还原和氧化反应.本文选择了2-氨基-4,6-二氯嘧啶(C₄H₃Cl₂N₃)作为单体,与三聚氰胺共聚形成分子内共聚物(CNCl_x)来构建D-A体系.由于分子结构相似,C₄H₃Cl₂N₃与C₃N₃(NH₂)₃分子具有良好的化学相容性.在共聚过程中,C₄H₃Cl₂N₃在219~222℃升华,三聚氰胺在300℃升华,在温度继续升高到550oC的过程中,气相混合物充分混合并发生共聚反应.在共聚过程中,如果C₄H₃Cl₂N₃分子与C₃N₃(NH₂)₃反应,那么三聚氰胺沿着这个方向的聚合将终止,因此吸电子-Cl基团将全部位于共聚分子的末端.相较于体相C₃N₄,CNCl_x样品活性均有所提高,且随着-Cl基团数量的增加,CNCl_x样品活性先提高后降低,其中CNCl_0.15样品活性最高.CNCl_0.15在可见光下的析氢速率是体相C₃N₄的15.3倍,在420 nm处的表观量子效率为13.6%.对RhB,MO和苯酚的降解速率分别为体相C₃N₄的5.82,7.93和9.53倍.构建分子内D-A体系以后,C₃N₄活性提高主要是因为随着末端-Cl基团的增加,材料的吸光能力和激子解离效率提高.而且-Cl基团也可以充当电子的俘获位点,浓度进一步升高会降低电荷转移的效率使活性降低.EIS的奈奎斯特图和i-t曲线结果表明,CNCl_0.15的电弧半径最小,光电流最大,说明其具有最低的电阻和最高的载流子传输效率.紫外光电子能谱测试结果表明,CNCl_x功函数值较小,电子更容易在内部电场的作用下移动到表面,而过量的-Cl基团增加了CNCl_0.2的功函数值,导致CNCl_0.2样品的光催化活性降低.     

C3N5光催化制氢性能的系统研究

基于半导体的光催化制氢是解决当前日益增长的能源危机与环境污染等问题的有效选择之一.长期以来,设计具有不同结构与吸光特性的有机及无机半导体材料,开发廉价高效的助催化剂,构筑半导体异质结体系,探索实用研究装置等均受到广泛研究.其中氮化碳材料在过去十年中吸引了较大关注,但其光催化性能受到带隙较宽(代表材料C3N4的带隙为~2.7 e V)的限制.近年来,富氮型氮化碳(C₃N₅)材料因带隙更窄,在光催化污染物去除、光电能源转化和气体传感等领域被广泛研究,但其光催化制氢性能的系统研究尚未见报道.本文以3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过热处理制备C₃N₅,并对其光催化制氢性能进行了系统研究.X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、CHNS元素分析及红外光谱等表征结果确认成功制备了C₃N₅材料.同时,采用化学还原法(Na BH4为还原剂)负载Pt助催化剂并未对C₃N₅的结构及形貌造成影响;XRD,TEM及XPS结果表明,Pt以单质形态分散在C₃N₅材料上.紫外可见漫反射光谱(DRS)分析表明,C₃N₅在400~600 nm范围的可见光区具有强吸收,对600~800 nm范围的近红外光区也有一定的吸收能力.对Pt-C₃N₅材料的光催化制氢反应条件进行优化,以获得较好的催化活性.循环测试及光照后样品的XRD及DRS表明,C₃N₅具有良好的光催化稳定性.对比实验结果表明,负载1.0wt%Pt助催化剂时,C₃N₅的制氢速率约为C3N4的2.2倍.分析结果表明,比表面积及导带位置不是造成两种氮化碳材料光催化性能差异的主要因素.DRS、荧光光谱及光电流行为实验结果表明,C₃N₅具备更宽的可见光吸收范围,更窄的带隙及更快的光生e-/h+分离效率.采用包括原位红外在内的系列表征手段对水分子在材料表面的吸附性能进行研究,发现C₃N₅表面可以吸附更多的水分子,有利于表面水还原反应的进行.综上,本文为富氮型氮化碳材料的开发及其较高光催化活性的内在机制研究提供了新的见解.     

有机胺盐酸盐/B(C6F5)3催化的酸与炔烃选择性加成反应研究

一直以来寻找直接有效的乙烯基官能化合成方法的研究备受关注. 报道了一种新型的有机胺盐酸盐/B(C₆F₅)₃ (BCF)体系催化炔烃与氢氯酸或羧酸的加成反应方法, 可选择性地在炔烃的C(2)位氯代或羧化. 研究了在有机胺盐酸盐/BCF体系催化下, 不同取代的炔烃与无机酸HCl的氢氯化加成反应. 在2,2,4,4-四甲基哌啶盐酸盐/BCF([TMPH]⁺[Cl-B(C₆F₅)₃]^-)催化下, 等物质的量的炔烃和HCl反应时, 端基芳炔的C(2)位一加成产物的比例可高达90%以上, 而端基烷基炔烃的选择性较芳炔差, 叔丁基乙炔的一加成产物只占到67%. 报道了非金属催化剂路易斯酸BCF催化的炔烃与羧酸CF₃COOH的烯醇酯化反应, 端基芳炔的C(2)位烯醇酯化产率可达95%以上, 而二苯基乙炔及非芳香性端基炔的反应活性较低. 首次实现了非金属催化剂FLPs参与催化的炔烃与酸的选择性氢氯化和烯醇酯化加成反应.     

NiO改性C3N5光催化剂析氢性能研究（英文）

近年来,新型光催化剂氮化碳（C₃N₅）因其优异的光捕获性能和独特的二维结构备受关注。然而,较高的电子-空穴复合率严重影响其光催化性能。本研究采用水热法成功合成了氧化镍（NiO）改性的C₃N₅ p-n异质结纳米光催化剂。结果表明,9-Ni/C₃N₅纳米光催化剂在可见光照射下表现出优异的析氢性能,其析氢速率可高达357μmol/（g·h）,是纯C₃N₅的107倍。这主要归因于9-Ni/C₃N₅纳米光催化剂形成p-n异质结,有效促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了析氢效率。     

活性位高度暴露的钴/氮/碳电催化剂的构建及氧还原性能研究

金属/氮/碳催化剂（M/N/C，M=Fe、Co等）是最有发展前景的非贵金属电催化剂之一，其性能依赖于催化剂表面的活性物种密度.通过常规的热解含氮前驱物与金属盐的方法制得的催化剂往往存在金属活性物种被包埋而不能有效利用的缺点.考虑到石墨相氮化碳（g-C₃N₄）富含类吡啶氮和亚纳米孔腔结构，将g-C₃N₄包覆在高导电性碳纳米笼（hCNC）表面，进而利用表层g-C₃N₄的配位和限域作用锚定大量Co²⁺离子，获得的Co/g-C₃N₄/hCNC复合物经热解后形成了活性位高度暴露、导电性好、孔结构丰富的Co/N/C催化剂.800℃热解得到的最优化催化剂在碱性介质中展现出优异氧还原活性，其起始电位（0.97 V）与商业Pt/C催化剂相当，且抗甲醇干扰性能和稳定性优异.此项研究提供了一种构建具有高度暴露活性位的M/N/C催化剂的有效策略.     

金催化制备氯乙烯单体进展（英文）

本文综述了Au用于乙炔氢氯化反应的研究历史、最新研究进展及商业化进程.讨论了使用不同前驱体和添加第二金属助剂等方法对催化剂性能的改进,探讨了活性金物种的性质.尽管HgCl_2会导致环境污染等问题,但全球大量聚氯乙烯(PVC)的生产仍采用HgCl_2作为催化剂.由于中国计划未来几年内将不再使用Hg生产PVC,因此急需探索替代催化剂.数十年来人们普遍认为Au是该过程的最佳替代催化剂,这主要是因为与其他金属相比,金催化剂的选择性更高.     

不同半导体体系中磷化镍光催化甲酸分解的助催化作用

研究了在不同的半导体体系(TiO₂, CdS和C₃N₄)中, Ni₂P光催化甲酸(HCOOH)分解制氢的助催化效应. 作为助催化剂, Ni₂P与3种半导体形成的复合光催化剂均表现出良好的HCOOH分解制氢活性. Ni₂P/TiO₂, Ni₂P/CdS, Ni₂P/C₃N₄ 3种光催化剂最优的产氢活性分别为41.69, 22.45和47.67 μmol·mg^-1·h^-1, 分别为纯TiO₂, CdS和C₃N₄的3.8倍、 10倍和210倍, 表明Ni₂P在光催化HCOOH分解制氢体系中具有普适性. 研究了光催化HCOOH分解制氢的机理, Ni₂P的加入使光生电子从半导体转移至Ni₂P, 提高了光生电子-空穴对的分离效率; Ni₂P还促进了活性物种·OH的生成, 提高了光催化HCOOH分解的产氢速率.     

石墨相氮化碳/三聚氯氰复合光催化剂的制备及其光催化活性

研制了一种石墨相氮化碳/三聚氯氰(g-C₃N₄/C₃Cl₃N₃)复合型光催化剂。 由于该催化剂在g-C₃N₄的基础上有效拓展了π共轭体系,同时引入氯原子,使带隙位置上移,改善了光生电荷的还原能力,在可见光照射下,能有效降解有机污染物。 实验结果表明,20 min内对RR染料废水的降解率达94.7%,重复使用5次后,降解率仍达94%。 通过在降解体系中加入氧化性活性物种捕获剂的方法,研究了g-C₃N₄/C₃Cl₃N₃吸收可见光降解有机污染物的机理。     

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