Pt/MIL-101(Cr)在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能

采用简单易行的浸渍法将Pt纳米粒子负载到MIL-101(Cr)上,制备了Pt/MIL-101(Cr)催化剂,并对其在肉桂醛选择性加氢反应的催化性能进行了研究。XRD、N₂吸附、TEM和催化性能的研究结果表明,Pt的负载量对负载于MIL-101(Cr)上Pt纳米粒子的尺寸及所制备催化剂对肉桂醇的选择性有很大影响。低Pt负载量(1.0%)的Pt/MIL-101(Cr)较其他MOFs和无机材料在肉桂醛选择性加氢反应中表现出了高的催化性能,在优化的反应条件下肉桂醛转化率和对肉桂醇的选择性可分别达96.5%和86.2%。Pt/MIL-101(Cr)催化剂具有良好的稳定性。Pt/MIL-101(Cr)所表现出的优良的催化性能同MIL-101(Cr)载体的孔道结构及其表面性质密切相关。     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物负载Pt催化肉桂醛制备肉桂醇的研究

用紫外光交联的方法制备不同交联度的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)负载Pt的催化膜并探讨其对肉桂醛选择性加氢制备肉桂醇的催化效果.其中催化剂Pt纳米簇用微波法制备,XRD测其平均粒径为3.7 nm.膜载催化剂的负载量、光交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和光引发剂二苯甲酮(BP)的用量均为3%.用色谱-质谱联用、XRD、紫外分光光度计对膜载催化剂和反应产物进行了表征,结果表明,随着交联度的增加,肉桂醇的催化选择性先增后减,紫外光光照80s时,负载膜交联度23.63%,肉桂醛转化率为91.46,肉桂醇选择性80.98%.质谱分析表明交联度大于30%后,催化产物中开始有膜分解产生的小分子杂质出现,并随交联度的进一步增大而增多;显微镜检测同时说明此时膜结构发生变化,造成肉桂醇选择性的降低.     

可循环磁性Pt/Fe3O4-MCNT催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应

采用多步法依次将制备的Fe₃O₄纳米颗粒和Pt纳米颗粒负载到多壁碳纳米管(MCNT)上得到Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂,以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)和热重-差热分析(TG-DTA)对Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂的结构和磁性质进行了表征。研究发现预制备的Fe₃O₄纳米颗粒与Pt纳米颗粒均匀地分散于MCNT上,新制备以及多次使用后的Pt/Fe₃O₄-MCNT室温下都具有良好的超顺磁性。研究了Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应,结果显示催化剂具有良好的C=O加氢活性,肉桂醛转化率在50%左右时,肉桂醇选择性可达96%以上。尺寸均一的Pt粒子均匀的分散在催化剂上可能是催化剂具有良好的C=O加氢选择性的重要原因。在外加磁场作用下催化剂可以高效地从液相反应体系中分离,经多次循环使用后仍具有良好的催化性能。     

可循环磁性Pt/Fe_3O_4-MCNT催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应

采用多步法依次将制备的Fe3O4纳米颗粒和Pt纳米颗粒负载到多壁碳纳米管(MCNT)上得到Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂,以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)和热重-差热分析(TG-DTA)对Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂的结构和磁性质进行了表征。研究发现预制备的Fe3O4纳米颗粒与Pt纳米颗粒均匀地分散于MCNT上,新制备以及多次使用后的Pt/Fe3O4-MCNT室温下都具有良好的超顺磁性。研究了Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应,结果显示催化剂具有良好的C=O加氢活性,肉桂醛转化率在50%左右时,肉桂醇选择性可达96%以上。尺寸均一的Pt粒子均匀的分散在催化剂上可能是催化剂具有良好的C=O加氢选择性的重要原因。在外加磁场作用下催化剂可以高效地从液相反应体系中分离,经多次循环使用后仍具有良好的催化性能。     

基于杨梅单宁制备Pt/SiO_2-C催化剂及其对肉桂醛选择性催化加氢性能

以天然植物多酚杨梅单宁(BT)改性的SiO2为载体,经吸附Pt4+、Na BH4还原和碳化处理制得Pt/SiO2-C催化剂.对所制备的催化剂进行了表征,并考察了催化剂对肉桂醛液相选择性催化加氢的性能.结果表明,由于杨梅单宁分子的分散稳定作用,使碳化过程中纳米Pt粒子粒径适度增长且保持高度分散.碳化温度影响杨梅单宁的脱除效果、纳米Pt粒子晶型与粒径,以及载体的比表面积与孔径,最终影响肉桂醛催化加氢性能.500℃碳化处理得到的Pt/SiO2-C-500催化剂的催化性能最佳,在乙醇为溶剂,323.25 K和2MPa氢压条件下,肉桂醛6 h转化率为82.98%,生成肉桂醇的选择性达到91.33%,表现出较高的催化活性和选择性.同时,该催化剂重复使用5次后其催化活性仍为第一次反应活性的81.18%,体现出优良的重复使用性.     

苯部分加氢制环己烯新型Ru-B/MOF催化剂

制备了多种金属-有机骨架(MOF)材料,采用浸渍-化学还原法制备了非晶态Ru-B/MOF催化剂,考察了它们在苯部分加氢反应中的催化性能.催化性能评价结果表明,这些催化剂的初始反应速率(r0)顺序为Ru-B/MIL-53(Al)Ru-B/MIL-53(Al)-NH2Ru-B/UIO-66(Zr)Ru-B/UIO-66(Zr)-NH2Ru-B/MIL-53(Cr)Ru-B/MIL-101(Cr)Ru-B/MIL-100(Fe),环己烯初始选择性(S0)顺序为Ru-B/MIL-53(Al)≈Ru-B/MIL-53(Cr)Ru-B/UIO-66(Zr)-NH2Ru-B/MIL-101(Cr)Ru-B/MIL-53(Al)-NH2Ru-B/UIO-66(Zr)≈Ru-B/MIL-100(Fe).催化性能最好的Ru-B/MIL-53(Al)催化剂上的r0和S0分别为23 mmol·min-1·g-1和72%.采用多种手段,对催化性能差异最为显著的Ru-B/MIL-53(Al)和Ru-B/MIL-100(Fe)催化剂的物理化学性质进行了表征.发现MIL-53(Al)载体能够更好地分散Ru-B纳米粒子,粒子的平均尺寸为3.2 nm,而MIL-100(Fe)载体上Ru-B纳米粒子团聚严重,粒径达46.6 nm.更小的粒径不仅能够提供更多的活性位,而且也有利于环己烯选择性的提高.对Ru-B/MIL-53(Al)催化剂的反应条件进行了优化,在180°C和5 MPa的H2压力下,环己烯得率可达24%,展示了MOF材料用作苯部分加氢催化剂载体的良好前景.     

MIL-101(Cr)-NH2负载Pd低温催化糠醛高选择性加氢生成四氢糠醇

随着资源枯竭和环境污染严重问题的凸显,生物质转化的研究越来越多,特别是生物质催化裂解制备生物燃料及高附加值的化学品.糠醛是一种半纤维素酸解的产物,也是生产糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、环戊酮等的重要原料.其中四氢糠醇既可以用于生产其他高附加值化学品,也可以用作生物燃料或者燃料添加剂.虽然Pd/MFI,Ni/SiO2,Pd-Ir/SiO2等催化剂均可用于糠醛选择加氢制备四氢糠醇,但是反应通常在高温高压条件下进行.为此我们希望找到一种在温和条件下使用的高效催化剂.MOF多孔材料具有丰富的孔道结构、极高的比表面积、表面可修饰的特点,还可与其他客体发生相互作用,进而影响催化性能.因此本课题组合成了一种含有氨基的MOF材料MIL-101(Cr)-NH2,进一步利用表面氨基吸附Pd的氯酸盐前体,经还原直接制得负载型催化剂Pd@MIL-101(Cr)-NH2,并用于糠醛选择加氢反应.本文采用X射线粉末衍射(PXRD)、热重分析(TG)、N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)等手段表征了所制的MOFs和催化剂.通过将MIL-101(Cr)-NH2和不同Pd@MIL-101(Cr)-NH2的XRD谱与标准谱图对比,发现MIL-101(Cr)-NH2已成功合成,并在催化剂制备过程中和反应之后仍然保持稳定.TG结果表明,所制备MIL-101(Cr)-NH2在低于350 ℃C时结构不会被破环.MIL-101(Cr)-NH2的比表面积可达到1669 m2g?1,孔容达1.35 cm3g?1,从而为Pd纳米粒子均匀分散在载体上提供了可能性.各Pd@MIL-101(Cr)-NH2样品的TEM照片我们看出,Pd纳米粒子可均匀分散在MIL-101(Cr)-NH2上,粒径为3?4 nm.对比实验表明,氨基与金属的相互作用有利于Pd纳米粒子分散均匀.将Pd@MIL-101(Cr)-NH2用于糠醛选择加氢反应时,在40 ℃C,2 MPa H2的温和条件下,反应6 h后糠醛完全转化为四氢糠醇其选择性接近100%.表现出比文献报导的更加优异的催化性能.这得益于高度均匀分散的Pd纳米粒子,以及催化剂载体与Pd纳米粒子的配位作用和π-π相互作用.结果还表明当高于80℃C反应时,即有副产物生成,进一步提高反应温度会促进环戊酮的生成.可见,Pd@MIL-101(Cr)-NH2所表现的低温高加氢活性对提高四氢糠醇选择性至关重要.     

超声波辅助Ru-B非晶态合金常压催化肉桂醛加氢制备肉桂醇

采用KBH₄化学还原法制备了超细Ru-B非晶态合金催化剂。Ru-B催化剂在肉桂醇液相常压加氢中显示出较高的肉桂醇选择性。在加氢过程中使用超声辐射能大大提高反应速率而肉桂醇的选择性几乎保持不变。加氢速率随着超声频率或超声时间的增加而增加。通过XRD、XPS、TEM、BET和ICP等各种表征手段，简要研究了超声辐射对Ru-B催化剂结构和电子特征的影响。同时，还讨论了超声对肉桂醛选择性加氢制肉桂醇催化性能的促进作用。     

MIL-101(Cr)-NH_2负载Pd低温催化糠醛高选择性加氢生成四氢糠醇（英文）

随着资源枯竭和环境污染严重问题的凸显,生物质转化的研究越来越多,特别是生物质催化裂解制备生物燃料及高附加值的化学品.糠醛是一种半纤维素酸解的产物,也是生产糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、环戊酮等的重要原料.其中四氢糠醇既可以用于生产其他高附加值化学品,也可以用作生物燃料或者燃料添加剂.虽然Pd/MFI,Ni/SiO_2,Pd-Ir/SiO_2等催化剂均可用于糠醛选择加氢制备四氢糠醇,但是反应通常在高温高压条件下进行.为此我们希望找到一种在温和条件下使用的高效催化剂.MOF多孔材料具有丰富的孔道结构、极高的比表面积、表面可修饰的特点,还可与其他客体发生相互作用,进而影响催化性能.因此本课题组合成了一种含有氨基的MOF材料MIL-101(Cr)-NH_2,进一步利用表面氨基吸附Pd的氯酸盐前体,经还原直接制得负载型催化剂Pd@MIL-101(Cr)-NH_2,并用于糠醛选择加氢反应.本文采用X射线粉末衍射(PXRD)、热重分析(TG)、N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)等手段表征了所制的MOFs和催化剂.通过将MIL-101(Cr)-NH_2和不同Pd@MIL-101(Cr)-NH_2的XRD谱与标准谱图对比,发现MIL-101(Cr)-NH_2已成功合成,并在催化剂制备过程中和反应之后仍然保持稳定.TG结果表明,所制备MIL-101(Cr)-NH_2在低于350°C时结构不会被破环.MIL-101(Cr)-NH_2的比表面积可达到1669 m~2 g~(-1),孔容达1.35 cm~3 g~(-1),从而为Pd纳米粒子均匀分散在载体上提供了可能性.各Pd@MIL-101(Cr)-NH_2样品的TEM照片我们看出,Pd纳米粒子可均匀分散在MIL-101(Cr)-NH_2上,粒径为3-4 nm.对比实验表明,氨基与金属的相互作用有利于Pd纳米粒子分散均匀.将Pd@MIL-101(Cr)-NH_2用于糠醛选择加氢反应时,在40℃,2 MPaH_2的温和条件下,反应6 h后糠醛完全转化为四氢糠醇其选择性接近100%.表现出比文献报导的更加优异的催化性能.这得益于高度均匀分散的Pd纳米粒子,以及催化剂载体与Pd纳米粒子的配位作用和π-π相互作用.结果还表明当高于80℃反应时,即有副产物生成,进一步提高反应温度会促进环戊酮的生成.可见,Pd@MIL-101(Cr)-NH_2所表现的低温高加氢活性对提高四氢糠醇选择性至关重要.     

离子液体中离子型共聚高分子保护的铂纳米粒子催化剂催化肉桂醛选择性加氢

用离子型共聚高分子poly(NVP-co-VBIM Cl-)保护离子液体[bmim]BF4中的铂纳米粒子.以肉桂醛选择性加氢制肉桂醇反应来评价铂纳米粒子的催化活性.结果表明,该体系下得到的铂纳米粒子粒径分布均一,并具有很高的稳定性.在离子液体中,此种高分子保护的铂纳米粒子对肉桂醛加氢制肉桂醇表现出良好的活性(转化率>90%)和选择性(>95%).催化剂可多次循环,其活性和选择性均能良好保持.     

MIL-100(Fe) Supported Pt−Co Nanoparticles as Active and Selective Heterogeneous Catalysts for Hydrogenation of 1,3-Butadiene

Superior catalytic performance for selective 1,3-butadiene (1,3-BD) hydrogenation can usually be achieved with supported bimetallic catalysts. In this work, Pt−Co nanoparticles and Pt nanoparticles supported on metal–organic framework MIL-100(Fe) catalysts (MIL=Materials of Institut Lavoisier, PtCo/MIL-100(Fe) and Pt/MIL-100(Fe)) were synthesized via a simple impregnation reduction method, and their catalytic performance was investigated for the hydrogenation of 1,3-BD. Pt1Co1/MIL-100(Fe) presented better catalytic performance than Pt/MIL-100(Fe), with significantly enhanced total butene selectivity. Moreover, the secondary hydrogenation of butenes was effectively inhibited after doping with Co. The Pt1Co1/MIL-100(Fe) catalyst displayed good stability in the 1,3-BD hydrogenation reaction. No significant catalyst deactivation was observed during 9 h of hydrogenation, but its catalytic activity gradually reduces for the next 17 h. Carbon deposition on Pt1Co1/MIL-100(Fe) is the reason for its deactivation in 1,3-BD hydrogenation reaction. The spent Pt1Co1/MIL-100(Fe) catalyst could be regenerated at 200 °C, and regenerated catalysts displayed the similar 1,3-BD conversion and butene selectivity with fresh catalysts. Moreover, the rate-determining step of this reaction was hydrogen dissociation. The outstanding activity and total butene selectivity of the Pt1Co1/MIL-100(Fe) catalyst illustrate that Pt−Co bimetallic catalysts are an ideal alternative for replacing mono-noble-metal-based catalysts in selective 1,3-BD hydrogenation reactions.     

Pt (111)面和Pt14团簇上肉桂醛吸附及选择性加氢机理研究

利用密度泛函理论研究了Pt（111）面及Pt₁₄团簇对肉桂醛（CAL）的吸附作用和不完全加氢的反应机理。分析吸附能结果表明,肉桂醛分子以C=O与C=C键协同吸附在Pt（111）面上的六角密积（Hcp）位最稳定,以C=C键吸附在Pt₁₄团簇上最稳定,且在Pt₁₄团簇上的吸附作用较Pt（111）面更强。由过渡态搜索并计算得到的反应能垒及反应热可知,肉桂醛在Pt（111）面和Pt₁₄团簇上均较容易对C=O键加氢得到肉桂醇（COL）。其中,优先加氢O原子为最佳反应路径,即Pt无论是平板还是团簇对肉桂醛加氢均有较好的选择性。同时发现,肉桂醛分子在Pt（111）面的加氢反应能垒较Pt₁₄团簇上更低,即Pt的催化活性及对肉桂醛加氢产物选择性与其结构密切相关,其中,Pt（111）面对生成肉桂醇更加有利。     

Ir nanoclusters confined within hollow MIL-101(Fe) for selective hydrogenation of α,β-unsaturated aldehyde

Although the selective hydrogenation of α,β-unsaturated aldehyde to unsaturated alcohol (UOL) is an extremely important transformation, it is still a great challenge to achieve high selectivity to UOL due to thermodynamic favoring of the CC hydrogenation over the CO hydrogenation. Herein, we report that iridium nanoclusters (Ir NCs) confined within hollow MIL-101(Fe) expresses satisfied reaction activity (93.9%) and high selectivity (96.2%) for the hydrogenation of cinnamaldehyde (CAL) to cinnamyl alcohol (COL) under 1 bar H₂ atmosphere and room temperature. The unique hollow structure of MIL-101(Fe) benefits for the fast transport of reactant, ensuring the comparable reaction activity and better recyclability of Ir@MIL-101(Fe) than the counterparts which Ir NCs were on the surface of MIL-101(Fe). Furthermore, The X-ray photoelectron spectroscopy data indicates the electropositive Ir NCs, owing to the electron transfer from Ir to MIL-101(Fe), can interact with oxygen lone pairs, and Fourier transform infrared spectrum shows the Lewis acid sites in MIL-101(Fe) can strongly interact with CO bond, which contributes to a high selectivity for COL. This work suggests the considerable potential of synergetic effect between hollow MOFs and metal nanoclusters for selective hydrogenation reactions.     

Insight into the role of iron in platinum-based bimetallic catalysts for selective hydrogenation of cinnamaldehyde

Selective hydrogenation of cinnamaldehyde (CAL) toward cinnamyl alcohol (COL) is an extremely important and challenging reaction. Herein, a series of Pt_xFe_y-Al₂O₃ bimetallic catalysts with varied Pt to Fe ratios were prepared by incipient wetness impregnation method. The introduction of Fe significantly modifies the electronic and surface properties of Pt, which clearly enhances the C=O hydrogenation selectivity. Among all the catalysts, Pt₃Fe-Al₂O₃ displays the best catalytic performance and the conversion of CAL is 96.6% with 77.2% selectivity of COL within 1 h. In addition, Pt₃Fe-Al₂O₃ had excellent reusability with 76% COL selectivity after five runs of the recycle process. Further characterization of the fresh, used and cycled catalysts revealed that the structure and electronic state of the synthesized Pt_xFe_y-Al₂O₃ are unchanged after hydrogenation reaction. The identical-location transmission electron microscopy (IL-TEM) results revealed that the interaction between the nanoparticles and the supports was strong and the catalyst was relatively stable.     

高效组合型Pt-Fe/C 催化剂用于肉桂醛选择性加氢反应

采用有机金属化合物Pt2(dba)3(dba为二亚苄基丙酮)还原分解法制得均匀分布的Pt纳米颗粒(粒径在2.0nm左右),直接吸附到经预处理的Fe/C载体上,即得到了组合型Pt-Fe/C催化剂.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和能量散射X射线谱(EDS)等技术表征了催化剂表面Pt颗粒大小分布,Pt、Fe化学态和催化剂表面元素等.将该组合型催化剂用于肉桂醛(CAL)选择性加氢反应,获得了良好的效果,其催化活性比浸渍法制备的Pt/C催化剂高1倍以上.在60°C、2.5h、4.0MPaH2反应条件下,1%(w,质量分数)Pt-1.5%(w)Fe/C催化剂肉桂醛加氢转化率为99.2%,肉桂醇(COL)选择性达到85.0%.     

Fe-Co Alloyed Nanoparticles Catalyzing Efficient Hydrogenation of Cinnamaldehyde to Cinnamyl Alcohol in Water

Selective hydrogenation of C=O against the conjugated C=C in cinnamaldehyde (CAL) is indispensable to produce cinnamyl alcohol (COL). Nonetheless, it is challenged by the low selectivity and the need to use organic solvents. Herein, for the first time, we report the use of Fe-Co alloy nanoparticles (NPs) on N-doped carbon support as a selective hydrogenation catalyst to efficiently convert CAL to COL. The resultant catalyst with the optimized Fe/Co ratio of 0.5 can achieve an exceptional COL selectivity of 91.7 % at a CAL conversion of 95.1 % in pure water medium under mild reaction conditions, ranking it the best performed catalyst reported to date. The experimental results confirm that the COL selectivity and CAL conversion efficiency are, respectively promoted by the presence of Fe and Co, while the synergism of the alloyed Fe-Co is the key to concurrently achieve high COL selectivity and CAL conversion efficiency.     

Pd/MIL-101的制备及非均相催化吲哚C-H活化

水热合成MIL-101,过量浸渍法吸附Pd(OAc)_2,原位还原Pd~(2+)制得Pd/MIL-101催化剂.采用XRD、XPS、SEM、ICP、HRTEM和N_2吸/脱附实验对其结构进行表征,催化剂Pd纳米粒子尺寸在1.5~2.5 nm之间,含量为1.5%.催化实验表明,Pd/MIL-101能高效催化吲哚C_2位芳基化,对于活性较差的溴代芳烃,也能得到中等以上的收率,催化剂循环5次后仍能保持较高的反应活性,发展了吲哚C_2位衍生物的简单、高效的合成方法.