酸处理对CuY催化剂孔结构及氧化羰基化性能的影响

对NaY分子筛(n_Si/n_Al=2.65)进行了草酸脱铝处理并作为载体采用液相离子交换法制备CuY催化剂,应用于常压甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应。NaY分子筛及其CuY催化剂通过N₂低温吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射、²⁹Si固体核磁共振、NH₃吸附程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H₂程序升温还原、原子吸收等方法进行表征。研究结果表明,酸处理NaY分子筛后,骨架铝被脱除,导致骨架n_Si/n_Al比增加、相对结晶度降低并产生介孔,有利于产物分子的扩散,从而影响催化活性。采用4 h、2 mol·L^-1草酸处理NaY分子筛作为载体制备的CuY催化剂显示出较高的催化性能,DMC时空收率和甲醇转化率分别从103.6 mg·g^-1·h^-1和6.3%增加到184.9 mg·g^-1·h^-1和10.2%。产生的介孔能够促进催化剂中铜活性位的可接近性及反应物分子和产物分子的扩散。     

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散,调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构,通过溶液离子交换法制备CuY催化剂,研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、²⁹Si-NMR、XRD、NH3/CO-TPD、H₂-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明,在碱溶液处理过程中,NaY分子筛骨架中的Si（0Al）和Si（1Al）原子被优先脱除,且笼结构坍塌使得临近超笼连接,逐步形成直径为3.47~3.66 nm,孔容介于0.142~0.226 cm³·g^-1的介孔,在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时,提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加,CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L^-1时,NaY分子筛介孔直径为3.47 nm,孔容达到最大（0.226 cm³·g^-1）,相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g^-1·h^-1、67.8%和14.0%,活性最佳。     

立方介孔相含钕氧化硅的合成与表征

以十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂，通过水热法合成了具有立方结构的含钕Nd-MCM-48介孔分子筛材料。XRD和TEM测试表明当n_Nd/n_Si<0.05时可以获得典型的长程有序介孔立方结构相，随n_Nd/n_Si比的增加，晶胞参数的增大和红外吸收光谱(FT-IR)的变化为Nd进入介孔分子筛骨架中提供了有力证据。N₂吸附-脱附实验给出了其BET表面积为1 195 m²·g^-1，BJH平均孔径为3.6 nm。紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)证明钕氧形成一种八面体结构。X射线光电子能谱(XPS)进一步证明钕主要以三价形式存在于立方介孔分子筛骨架中。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

柠檬酸溶液中NaY分子筛的脱铝行为

硅铝分子筛有机酸配合脱铝是提高其稳定性、引入介孔的一种重要方法.采用X射线衍射、N₂物理吸附、高分辨透射电镜、傅里叶变换红外光谱、²⁷Al和²⁹Si固体魔角自旋核磁共振光谱等方法研究了NaY分子筛柠檬酸脱铝行为.结果表明，柠檬酸浓度对NaY分子筛骨架Al原子的脱出影响尤为显著.反应起始阶段，分子筛骨架铝原子快速脱出，其晶体结构遭到严重破坏.随着反应的进行，分子筛硅铝比和结晶度皆有所增加，表明其骨架结构可能进行了重新排列.75℃下，0.10 mol/L柠檬酸处理2 h的脱铝分子筛样品，与NaY分子筛样品相比，其骨架硅铝比增加了0.6、外表面增加了17 m²·g^-1，脱铝同时产生了大量无定形硅.     

"一步法"合成多级孔SAPO-34分子筛

以TPOAC和硅溶胶为硅源,合成了多级孔SAPO-34分子筛,总比表面积达到649 m²·g^-1。详细考察了TPOAC和硅溶胶的配比对多级孔SAPO-34外比表面的影响,通过XRD、BET、SEM、NH₃-TPD等对其结构进行表征,结果表明多级孔SAPO-34的外比表面积可调变,晶体外观有较多缺陷位置,弱酸量减少,强酸位有变弱的趋势。在TPOAC与硅溶胶的投料比为3:2,晶化时间为10 d,投料比为n_Al2O3:n_P2O5:n_Si:n_TEAOH:n_H2O=1:0.9:0.5:2:60时,合成的多级孔SAPO-34的外比表面积达到最大,为100 m²·g^-1。     

CoSAPO-34分子筛的合成、表征及其光催化脱氮性能

利用水热合成法,以三乙烯四胺（TETA）为模板剂,正硅酸乙酯、磷酸、氢氧化铝及乙酸钴为原料,合成了CoSAPO-34分子筛。通过扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、热重（TG）、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对合成的分子筛进行表征。以吡啶-正辛烷体系为模拟油品对分子筛催化剂的脱氮效果进行评价,考察了样品的用量、光催化时间及循环催化次数对其脱氮性能的影响。结果表明：当合成原料的物质的量之比为n_P2O5：n_AL2O3：n_SiO2：n_Co：n_TETA=1：0.26：0.82：0.81：2.05,在200 ℃晶化24 h,合成得到粒径约为50 μm、仍保持了SAPO-34分子筛的骨架结构、形貌为立方体的CoSAPO-34分子筛,而且该分子筛具有较好的热稳定性。在500 W氙灯光照条件下反应150 min,样品对质量分数为100 μg·g^-1模拟油品的脱除率达到70%,循环3次光催化脱氮活性基本保持不变。     

介孔硅铝酸盐的合成及其在傅克反应中的催化性能

采用溶胶凝胶法合成了一系列有序性好且酸性较强的介孔硅铝酸盐材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、²⁷Al核磁共振(²⁷Al NMR)、氨气程序升温脱附(HN₃-TPD)及吡啶吸附红外光谱(Py-FT-IR)对制备的介孔硅铝酸盐材料的结构和性能进行表征,并考察了材料在苯甲醚和苯甲醇的傅克烷基化反应中的催化活性。实验结果表明：合成过程中,表面活性剂的用量、硅铝物质的量的比会影响材料结构的有序性,醋酸用量对材料结构有序性影响很小;进一步研究结果表明,n_Si / n_Al比会影响材料的酸催化活性,当n_Si / n_Al=10时材料的酸催化活性最高。氨气程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱表明n_Si / n_Al=10的材料含有最多的B酸酸量。     

低负载量的双金属Au@Pt核壳催化剂催化氧化甲苯

采用液相氢气两步还原法制备了双金属Au@Pt核壳纳米粒子，通过直接吸附法将纳米粒子均匀地分散于载体上，制备出低负载量的双金属Au@Pt/Al₂O₃催化剂，并且评价了催化剂对甲苯的催化氧化性能。通过TEM、XRD、XPS、N₂吸附-脱附和H₂-TPR等对催化剂进行了表征。结果表明，与单金属Au和Pt催化剂相比，双金属Au@Pt核壳催化剂表现出更高的催化活性，具有很好的稳定性和选择性，在甲苯体积分数为1×10^-3，气体空速为18 L·g^-1·h^-1的条件下，Au₁@Pt₂/Al₂O₃核壳催化剂具有优异的催化氧化性能，其中甲苯实现98%的转化率的温度（T₉₈）为195℃。由XPS结果可知，在Au和Pt之间存在电子转移促进了Pt上活性氧物种的形成，催化剂的活性组分主要以Au⁰和Pt⁰的形式存在，并广泛分布在载体的表面上。Au@Pt纳米粒子与载体Al₂O₃之间的强相互作用也是提高甲苯催化氧化活性的重要因素。     

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散,调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构,通过溶液离子交换法制备CuY催化剂,研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、~(29)Si-NMR、XRD、NH_3/CO-TPD、H_2-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明,在碱溶液处理过程中,NaY分子筛骨架中的Si(0Al)和Si(1Al)原子被优先脱除,且笼结构坍塌使得临近超笼连接,逐步形成直径为3.47~3.66 nm,孔容介于0.142~0.226cm~3·g~(-1)的介孔,在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时,提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加,CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L~(-1)时,NaY分子筛介孔直径为3.47 nm,孔容达到最大(0.226 cm~3·g~(-1)),相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g~(-1)·h~(-1)、67.8%和14.0%,活性最佳。     

载体H+含量对CuY甲醇氧化羰基化反应性能影响

通过过量浸渍Cu(NO_3)_2溶液于Y分子筛载体上,制备出Cu负载量为6.4%的CuY催化剂,考察了甲醇氧化羰基化反应的催化性能,并采用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂表面微观结构进行了表征。研究表明,随Y分子筛载体H+含量的增加,可使更多Cu物种落位于分子筛微孔笼结构中,且高度分散,而笼内未交换的Na+能进一步促进铜物种更多落位于载体超笼结构中,形成更多甲醇氧化羰基化反应的Cu+活性中心。同时随铜物种引入,催化剂中产生了明显的中强酸,酸量随落位于载体笼结构中的Cu物种的增加而增加,催化剂总酸量随之增加,导致甲醇氧化羰基化产物分布发生改变,碳酸二甲酯(DMC)选择性明显降低。对比等体积浸渍法制备的92.3%的高DMC选择性CuY催化剂,以不含H+的NaY分子筛为载体,过量浸渍法制备的CuY催化剂酸量少、Cu物种活性中心多,在保持82.4%的高DMC选择性时,其DMC的时空收率(STY)也高达109.1mg·g~(-1)·h-1。     

软模板法制备三维花状MgAl-LDH及其吸附性能

采用软模板法,以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,经水热合成制得三维花状双金属(Mg Al)氢氧化物(3D-Mg Al LDH)。通过XRD、FT-IR、SEM及TEM等表征手段,研究了原料Mg/Al物质的量之比、SDS浓度及反应时间对产物微观结构和表面形貌的影响规律,并初步探讨了3D-Mg Al LDH的形成机理。结果表明,当n_(Mg)/n_(Al)=2,SDS浓度为0.1 mol·L~(-1),水热反应时间为6 h时,可形成结晶度良好、花球形貌完整,纳米片厚度均一的三维花状LDH。在3D-Mg Al LDH的形成过程中,SDS既以阴离子形态参与LDH形成,又因其类球状胶束特性附着在已形成的LDH表面或边缘诱导LDH纳米片交叉生长形成三维花状。吸附实验表明,3D-Mg Al LDH对非离子型有机污染物具有良好的吸附作用,最大吸附量约为31 mg·g~(-1),去除率达到100%。     

NMR spectra and the structure of the guest sublattice in the monocationic forms of clinoptilolite and heulandite

The¹H NMR spectra of the hydrated monocationic forms of clinoptilolite M₆[Al₆Si₃₀O₇₂]·nH₂O (M=Li, Na, K, Cs, NH₄; n=12–22) and M ₃ ^′ [Al₆Si₃₀O₇₂]·nH₂O (M′=Mg, Ca, Sr, Ba; n=20–24) and heulandite M₈[Al₈Si₂₈O₇₂]·21H₂O (M=Na, K) are divided into three types differing in the symmetry of tensors of magnetic dipole-dipole interactions of protons in zeolite water molecules. On the basis of model calculations it is shown that water molecules in the Cs, K, and Ba forms of clinoptilolite and the K form of heulandite are ordered in structural positions. Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Zeorex Ltd., Sofia. Translated fromZhurnal Strukturnoi Khimii, Vol. 37, No. 5, pp. 891–900, September–October, 1996. Translated by L. Smolina     

不同硅铝比Cu-ZSM-5纳米片上N2O催化分解

以双季铵盐表面活性剂为模板剂,水热条件下合成了硅铝比(nSi/nAl)为18、26和95的ZSM-5沸石纳米片,采用离子交换方法制备了铜改性的ZSM-5纳米片样品,并测试了其催化分解N_2O性能。结合X射线衍射(XRD)、N_2吸附/脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、氧气程序升温脱附(O_2-TPD)和原位红外漫反射光谱(CODRIFT)等表征结果 ,探讨了沸石硅铝比对于催化剂N_2O分解性能的影响及其原因。结果表明,ZSM-5纳米片硅铝比越低,CuZSM-5纳米片催化剂的活性越高。催化活性的提高归因于低硅铝比催化剂上Cu~+活性物种可还原性的增强和吸附氧脱附能力的提高。     

活性炭催化碳酸二甲酯水解行为的研究

以无氯Cu/AC催化剂中活性炭载体为研究对象,对活性炭上DMC水解反应条件进行了考察,并通过Boehm滴定法和XPS对活性炭上DMC水解活性位点进行了分析。结果表明,温度的升高和水含量的增加对DMC水解有较大的促进作用,较高的压力和CO₂气氛对DMC水解有一定的抑制作用,甲醇量和CO、O₂、N₂气氛对DMC水解影响较小。不同条件处理的活性炭表面基团种类、数量均有较大变化,HNO₃处理使活性炭碱性基团含量下降,羧基等酸性含氧官能团含量明显增加,总酸量最高可达1.88 mmol·g^-1;先HNO₃后NaOH处理的活性炭上酸性基团含量大量减少,表面碱性基团含量则有较大提高,总碱量最高可达1.69 mmol·g^-1。特别地,活性炭表面碱性基团是催化DMC水解的活性位点,在活性炭碱性基团含量由0.16增加到1.69 mmol·g^-1的过程中,DMC水解程度由2.5%增加到了31.7%,而酸处理可以有效降低活性炭表面碱性基团含量,抑制其催化DMC的水解性能。     

Structures and aromaticity of the planar Al<Subscript>2</Subscript>P<Subscript>2</Subscript><Superscript><Emphasis Type="Italic">n</Emphasis>−</Superscript> (<Emphasis Type="Italic">n</Emphasis>=1–4) clusters

Clusters Al₂P₂ ⁿ⁻ (n = 1–4) were theoretically investigated using density functional theory (DFT) methods at the B3LYP/6-311+G* and B3PW91/6-311+G* levels of theory. The calculated results showed that the planar structure (D _2h symmetry) of Al₂P₂ ⁿ⁻ (n = 1–4) species was the global minimum. And the negative nucleus-independent chemical shift (NICS) value of Al₂P₂ ⁿ⁻ (n = 1–4) species indicated the existence of a ring current in the planar structure (D _2h symmetry). A detailed molecular orbital (MO) analysis revealed that the planar structures (D _2h symmetry) had π aromaticity, which further exhibited the strongly aromatic character for Al₂P₂ ⁿ⁻ (n = 1–4) species.     

Photocatalytic hydrogen generation of Pt-Sr(Zr1 − x Y x )O3 − δ -TiO2 heterojunction under the irradiation of simulated sunlight

The Pt-Sr(Zr_{1 − x} Y _x )O_{3 − δ} -TiO₂(Pt-SZYT) heterojunction photocatalysts were prepared by a photodeposition method. The composite particles were characterized by XRD, SEM, UV-Vis DRS, and PL techniques. Photocatalytic hydrogen generation in H₂C₂O₄ aqueous solution under the irradiation of simulated sunlight was used as a probe reaction to evaluate the photocatalytic activity of the photocatalysts. The effects of the content of Pt loading and the concentration of oxalic acid on the photocatalytic activity of the catalyst were discussed. The continuous photocatalytic activity of the Pt-SZYT and the relationship between PL intensity and hydrogen generation were also discussed. The results show that Pt-SZYT catalysts had high photocatalytic activity of hydrogen generation. The content of Pt loading and the concentration of oxalic acid have important influence on the photocatalytic hydrogen generation. The optimal loading content of platinum was 0.90 mass%. Under this condition, the average rate of photocatalytic hydrogen generation was 1.68 mmol·h⁻¹ when the concentration of oxalic acid was 50 mmol·L⁻¹. The higher the photocatalytic activity, the weaker the PL intensity, which was demonstrated by the analysis of PL spectra. __________ Translated from Acta Chimica Sinica, 2008, 61 (in Chinese)