中孔硫酸化氧化锆-氧化硅催化甘油转化制丙烯醛

一种中孔硫酸化的、只含Br?nsted酸位的氧化锆-氧化硅催化剂可将甘油转化为丙烯醛,其产率和选择性分别为81%和82%.即使在低温(523 K)下,产物时空收率可高达9.0 mmol h–1 gcat–1.本催化剂的活性和选择性高于典型的硫酸化的ZrO2催化剂.氧化硅稀释了锆物种而使得催化剂酸性更温和,较大的孔径使得传质更快,因此催化剂性能提高.     

氨基功能化介孔氧化硅纳米中空球负载乙酰丙酮氧钒催化苯甲硫醚选择性氧化反应

首次将乙酰丙酮氧钒固载在氨基功能化的介孔氧化硅纳米中空球以及SBA-15(直型孔道结构)和SBA-16(笼型孔道结构)上,并应用于苯甲硫醚选择氧化反应.结果表明,在温和的反应条件下,上述催化剂均可催化苯甲硫醚高选择性地转化为亚砜产物(选择性最高大于99.0%).动力学对比实验表明,相比于直型和笼型介孔氧化硅,纳米中空球负载的催化剂具有更高的转化频率.这是因为纳米空心球尺寸小,更有利于催化活性中心的暴露以及反应物和产物在催化过程中的扩散.催化剂可循环使用多次,其活性和选择性基本保持不变.     

有机催化靛红亚胺与1,2,4-三氮唑衍生物的不对称aza-Mannich反应北大核心CSCD

将Takemoto型(硫)脲衍生物用于催化靛红亚胺与1,2,4-三氮唑的不对称aza-Mannich反应.筛选出最佳催化剂体系为:10%(摩尔分数)的1-[3,5-双(三氟甲基)苯基]-3-[(1R,2R)-2-(吡咯烷-1-基)环己基]硫脲催化剂1e,1 mL乙醚为溶剂,室温反应.以77%～90%的产率和最高达99%的对映选择性获得手性3-N,N’-缩酮-2-吲哚酮衍生物.     

铑-三苯基膦配合物功能化的聚合物@介孔氧化硅复合材料在1-辛烯氢甲酰化反应中的应用(英文)

通过在介孔氧化硅材料中原位聚合的方法制备了三苯基膦功能化的有机聚合物@介孔氧化硅复合材料PPh3polymer@FDU-12.采用X射线衍射、氮气吸附脱附、透射电镜和热重等手段对其结构和组成进行了表征.该复合材料与金属前驱体Rh(acac)(CO)2配位后得到的固体催化剂,在长链烯烃1-辛烯的氢甲酰化反应中,醛选择性可达92%–96%,并表现出高于聚合物的活性(99%转化率).这主要归因于介孔氧化硅材料的高比表面积和有序的孔结构更有利于反应物和催化活性中心的接触.研究发现,调变复合材料中聚合物的含量或使用不同孔道结构的氧化硅载体(SBA-15,MCM-41和FDU-12)都会影响固体催化剂的反应活性和选择性.该方法得到的多相催化剂具有较好的循环使用性能,在循环使用15次后仍能保持较好的反应活性,但醛选择性有所降低.     

静电纺丝法制备硼掺杂氧化硅纳米纤维用于低碳烷烃氧化脱氢制烯烃（英文）

乙烯和丙烯等低碳烯烃是重要的基础有机化工产品,广泛应用于化工生产的各个领域.相比于其他工艺,低碳烷烃氧化脱氢制烯烃工艺具有不受热力学平衡限制、无积炭等特点而被广泛研究.近年发现六方氮化硼(h-BN)、硼化硅(SiB_6)和磷酸硼(BPO_4)等非金属硼基催化剂能够高效催化烷烃氧化脱氢反应,并抑制产物烯烃的过度氧化,表现出高的催化活性和烯烃选择性.大量的研究表明,硼基催化剂活性起源于催化剂表面的"BO"物种(如B–O和B–OH等基团).氧化硼(B_2O_3)作为一种氧化气氛中化学性质稳定的含硼化合物,兼具丰富的"BO"位点,在反应条件下可形成多种结构以适用不同的化学环境,为制备高效的烷烃氧化脱氢催化剂提供了可能.在之前的研究中,多将B_2O_3浸渍在常规的TiO_2,SiO_2,Al_2O_3等三维多孔载体上用于氧化脱氢反应.考虑到B_2O_3结构的灵活性和易于成键特性,需开发更为有效的合成策略,以提升B_2O_3催化剂在氧化脱氢反应中的活性和稳定性.本文采用静电纺丝技术合成了直径为100～150 nm的多孔掺硼二氧化硅纳米纤维(PBSN)用于低碳烷烃氧化脱氢反应.静电纺丝法合成的催化剂中硼物种在开放的氧化硅纤维骨架上均匀分散且稳定固载.一维纳米纤维结构不仅有利于扩散,且赋予催化剂在高重时空速(WHSV)条件下优异的烷烃氧化脱氢反应活性.在乙烷氧化脱氢反应中,当乙烷的转化率达到44.3%时,乙烯的选择性和产率分别为84%和44.2μmol g_(cat)~(-1)s~(-1).而在丙烷脱氢反应中,当丙烷转化率为19.2%时,总烯烃选择性及丙烯产率分别为90%和76.6μmol g_(cat)~(-1)s~(-1).在温度为545℃,丙烷WHSV高达84.6 h~(-1)的条件下,催化剂保持长时间稳定.与其他负载型氧化硼催化剂相比,PBSN催化剂具有更高的烯烃选择性和稳定性.研究表明,在氧化硅负载B_2O_3催化剂催化丙烷氧化脱氢反应中,载体中Si–OH基团的存在可能会降低丙烯的选择性.瞬态分析和动力学实验表明,硼基催化剂催化烷烃氧化脱氢反应过程中O_2的活化受到烷烃的影响.本文不仅为高效硼基催化剂的合成提供了新思路,也为深入理解该类催化剂上烷烃氧化脱氢反应过程提供了实验支撑.     

脲衍生物有机催化靛红与乙酰乙酸酯的不对称Aldol反应

将Takemoto(硫)脲衍生物用于催化靛红与乙酰乙酸酯的不对称羟醛反应(Aldol).在0.1 mmol底物用量条件下,筛选出最佳催化剂体系为:5%(摩尔分数)催化剂N-[3, 5-双(三氟甲基)苯基]-N′-[(1S, 2S)-2-(二甲氨基)环己基]脲1b, 1 mL甲基叔丁基醚为溶剂, 0℃条件下反应.以76%～87%的产率和最高达87%的对映选择性获得了手性δ-(2-羟基吲哚-3基)-δ-羟基-β-酮酸酯.     

水溶性钌-氢配合物催化1-已烯双键异构化反应研究

研究了水溶性钌-氢配合物RuHCl(TPPTS)3在水/有机两相体系中催化1-己烯双键异构化反应.考察了反应温度、时间、膦配体浓度、相转移催化剂CTAB浓度以及底物与催化剂摩尔比等对转化率和产物选择性的影响.在最佳条件下1-己烯转化率达到82.4%,2-己烯选择性21.2%,3-己烯61.2%,没有发现骨架异构化.催化剂可重复使用5次.     

Al含量对Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化正戊烷异构化性能的影响

通过向SO42-/ZrO2催化剂中同时引入适量的Pt和Al2O3,制备出了具有较高催化性能和稳定性的Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂.以正戊烷异构化反应为探针,考察了Al含量对催化剂性能的影响;并采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、红外(IR)光谱、程序升温还原(TPR)、热重-差热分析(TG-DTA)和氨-程序升温脱附(NH3-TPD)手段对催化剂进行了表征.结果表明,Al能够提高ZrO2的晶化温度,抑制硫的分解,增加催化剂的比表面积,增强硫氧键的结合,提高催化剂的还原性能,增加催化剂的酸强度和酸总量.当Al2O3含量(质量分数,w)为5.0%时,Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂的催化活性最好,在100 h内异戊烷收率可稳定在52.0%以上,选择性在98.2%以上.     

Al含量对Pt-SO_4~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3固体超强酸催化正戊烷异构化性能的影响

通过向SO24-/ZrO2催化剂中同时引入适量的Pt和Al2O3,制备出了具有较高催化性能和稳定性的Pt-SO24-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂.以正戊烷异构化反应为探针,考察了Al含量对催化剂性能的影响;并采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、红外(IR)光谱、程序升温还原(TPR)、热重-差热分析(TG-DTA)和氨-程序升温脱附(NH3-TPD)手段对催化剂进行了表征.结果表明,Al能够提高ZrO2的晶化温度,抑制硫的分解,增加催化剂的比表面积,增强硫氧键的结合,提高催化剂的还原性能,增加催化剂的酸强度和酸总量.当Al2O3含量(质量分数,w)为5.0%时,Pt-SO24-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂的催化活性最好,在100h内异戊烷收率可稳定在52.0%以上,选择性在98.2%以上.     

有机催化靛红亚胺与1,3二羰基化合物的不对称Mannich反应

将Takemoto型(硫)脲及方酰胺衍生物催化剂用于靛红亚胺与1,3-二羰基化合物的不对称Mannich反应,筛选出最佳催化剂体系为:10 mol%催化剂1h,1 mLCHCl₃为溶剂,室温反应,以82～92%的产率和最高达94%的对映选择性获得手性3-氨基-2-吲哚酮化合物。     

新手性双-(三氟甲磺酰)亚胺基硫代缩酮基硅烷的合成及其不对称催化Diels-Alder反应

合成了数个新手性双-(三氟甲磺酰)亚胺基二硫代缩酮基硅路易斯酸2～4, 并研究了它们对环戊二烯和丙烯酸衍生物11a～11c的Diels-Alder反应的催化活性. 结果表明催化剂活性高, 环加成反应的产率高达89%～96%, 并且获得较高的非对映选择性和中等对映选择性, 当催化剂为2b时, 反应的对映选择性达到最高, 为48% ee.     

一硝基氯苯的区域选择性合成研究(Ⅰ)硝酸硝化

制备了SO2-4/TiO2、SO2-4/ZrO2和一系列钛锆原子比不同的SO2-4/TiO2-ZrO2固体酸催化剂,并通过XRD、FTIR和TG-DTA等进行了表征;研究了这些催化剂上硝酸硝化氯苯的区域选择性. 结果表明,在醋酐存在下,氯苯与等物质量的硝酸反应,其产物具有强对位选择性,在SO2-4/TiO2-ZrO2(原子比1∶2)催化剂上,氯苯一硝化产物中邻/对硝基氯苯异构体的质量比达0.29,较硝硫混酸硝化的0.57显著降低,产物得率可达70.2%. 该反应快速且催化剂可循环使用.     

1,2-亚苯基二硫桥[FeFe]-氢化酶模拟物选择性光催化还原CO2至CO

利用基于非贵金属的分子催化剂通过光驱动催化CO2还原生成CO是将太阳能储存为化学能和缓解CO2温室效应的有效途径之一,具有重要的科学意义和潜在的应用前景.已报道的非贵金属分子催化剂,大多数对于光驱动CO2还原表现出缓慢的催化反应速率和/或对CO产物的低选择性,反应常常伴随着质子还原产氢反应,只有很少几种非贵金属分子催化剂对光催化CO2还原生成CO表现出高催化反应速率(>100 h?1)和高选择性.研究表明,双核过渡金属配合物由于分子中邻近的两个金属中心的协同催化作用,对于CO2还原生成CO的催化活性明显高于相应的单核配合物.因此,具有两个邻近的金属离子的非贵金属双核配合物有望作为CO2选择性还原的高效分子催化剂.我们最近的研究发现,具有刚性、共轭亚苯基二硫桥结构的[FeFe]-氢化酶模拟物[(μ-bdt)Fe2(CO)6](1,bdt=苯-1,2-二巯基)能够高活性、高选择性地光化学还原CO2至CO,而与其类似的模拟物[(μ-edt)Fe2(CO)6](2,edt=乙烷-1,2-巯基)则不具有光催化还原CO2活性,表明铁铁氢化酶模拟物中硫-硫桥的结构是影响模拟物的催化性能的重要结构因素之一.可见光照射1/[Ru(bpy)3]2+/BIH(BIH=1,3-二甲基-2-苯基-2,3-二氢-1H-苯并[d]-咪唑)体系4.5 h,1催化生成CO的循环数(TON)为710,在初始1 h的转化率(TOF)为7.12 min^-1,CO的选择性达到97%,内量子效率为2.8%.有趣的是,向体系中加入TEOA时可以调节1的催化选择性,光化学反应能够在CO2还原产生CO和质子还原产生H2之间进行切换.此外,采用稳态荧光和瞬态吸收光谱研究了光催化体系中的电子转移,提出可能的光催化反应机理.该研究结果揭示了刚性硫-硫桥结构的氢化酶模拟物对光化学CO2还原至CO的特殊催化活性,拓展了铁铁氢化酶模拟物的催化多功能性.     

L-脯氨酸稳定的铱催化苯乙酮及其衍生物不对称加氢反应

以L-脯氨酸为稳定剂制备了负载型金属铱催化剂, 并用于苯乙酮及其衍生物不对称加氢反应. 考察了载体以及L-脯氨酸的量对催化剂性能的影响, 以透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 结果表明L-脯氨酸对金属铱粒子具有较好的分散和稳定作用. 通过考察反应条件发现: 碱金属离子对反应有较大影响; L-脯氨酸与手性修饰剂对催化活性和对映选择性存在一定的协同促进作用. 在手性二胺(1S,2S)-1,2- 二苯基乙二胺 ((1S,2S)-DPEN) 修饰下, 催化剂 5% (w, 质量分数)Ir/15( 脯氨酸与铱的摩尔比)(L-Proline)-γ-Al2O3催化苯乙酮不对称加氢获得了71.3%的对映选择性(ee), 2?-(三氟甲基)苯乙醇的对映选择性达到了79.8%. 该催化剂制备方法简单, 不需要膦配体做稳定剂, 催化剂性能稳定, 通过简单的离心分离可循环使用5次而无明显的活性和对映选择性降低.     

非晶态Co-P-B催化剂在1-辛烯氢甲酰化反应中的应用

通过化学还原法制备了不同Co/P和P/B摩尔比的Co-P-B非晶态催化剂. 采用XRD, ICP-Mass和氮气吸附-脱附等温线对催化剂的性质进行了表征. 在5.0 MPa和120 ℃条件下, 以1-辛烯的氢甲酰化为模型反应, 对Co-P-B催化剂的活性进行了评价, 并与Co-B及Co-P催化剂进行了比较. 结果表明, 非晶态Co-P-B催化剂对1-辛烯氢甲酰化反应具有良好的活性和选择性. 催化剂中P, B和Co的摩尔比、结构及比表面积等性质影响催化剂的活性和选择性, 添加适量的P有助于提高转化率和选择性. 在Co-P-B(Co摩尔分数为85.4%, P摩尔分数为3.3%)催化剂上, 1-辛烯的转化率为97.2%, C9-醛的选择性达到99.5%.     

改性氧化硅-氧化铝和丝光沸石催化剂上的二甲苯异构化

非晶质的氧化硅-氧化铝和晶质的丝光沸石催化剂的表面上都有表面OH。可用硅烷偶联剂进行表面改性。由于催比剂的孔径不同以及硅烷偶联剂分子尺寸差异,对氧化硅-氧化铝的改性是在整个内、外表面上进行;而对丝光沸石,由于偶联剂分子不能进入沸石的内孔道中,所以这种改性只能在沸石窗口及外表面上进行。另外,沸石催化剂上酸量适中,酸中心分布较为理想,所以改性的沸石催化剂的选择性,总是比硅铝催化剂有较大增高。改性用的硅烷偶联剂以二甲基二乙氧基硅烷较为适宜。改性后的非晶质硅铝催化剂的对二甲苯选择性由14.6增到34.0%,晶质丝光沸石催化剂改性后由33.3增到43.7%。增加催化剂用量可提高对二甲苯的摩尔百分数到23%,接近它的理论值。     

硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NOⅡ. SO2和NO的同时还原

 对硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时还原SO2和NO反应进行了研究,探讨了温度、空速、H2配比以及Ni负载量对反应的影响. 结果表明,催化剂的活性随反应温度的升高而增加,550 ℃时, SO2和NO在15%Ni-10%W/Al2O3上的转化率达100%,单质硫的产率达90%以上; 增加空速对NO转化率和单质硫的选择性影响不大,但SO2转化率及单质硫产率明显下降; 提高n(H2)/n(SO2+NO)的比值可显著提高SO2转化率,但单质硫选择性明显下降,其比值为2.0时单质硫产率最大,随后随H2浓度的增加而迅速下降, NO转化率几乎不受H2配比的影响; 增加催化剂的Ni含量可明显提高各反应物的转化率及单质硫的选择性和产率; 预硫化过程对催化剂性能有很大影响,是获得高活性催化剂的必要条件. 催化剂稳定性测试及XRD结果表明,催化剂不会因为晶格硫的大量流失而失活. 最后,提出了H2同时还原SO2和NO反应的机理.     

MnO_x和Fe_2O_3的酸化及组合用于NH_3-SCR脱硝反应的研究

本文采用沉淀法合成了MnO_x和Fe_2O_3金属氧化物,进而经通过硫酸酸化处理,制备了SO_4~(2-)/MnO_x和SO_4~(2-)/Fe_2O_3两种催化剂,并考察了其NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)氮氧化物的性能.研究发现,经硫酸酸化后,SO_4~(2-)/MnO_x和SO_4~(2-)/Fe_2O_3的脱硝活性得到了显著提升.通过一系列表征证实,SO_4~(2-)可以和Fe_2O_3形成固体超强酸,从而显著提高Fe_2O_3的酸性,有利于吸附和稳定碱性还原剂NH_3;同时,MnO_x经酸化后,氧化性受到一定程度的抑制,有利于减少高温下氨氧化副反应的发生,从而改善MnO_x和Fe_2O_3的脱硝效果.本文还对改性后的SO_4~(2-)/MnO_x和SO_4~(2-)/Fe_2O_3进行组合,形成3种组合催化剂,发现组合催化可产生良好的协同效应,发挥了各自在低温和高温的脱硝优势,拓宽了高活性温度窗口(200～450℃;NO转化率90%),同时降低了副产物的生成,提高N_2的选择性.此外,将适宜于高温脱硝的SO_4~(2-)/Fe_2O_3放在前半段,而将适宜于低温脱硝的SO_4~(2-)/MnO_x放在后半段的组合方式,可获得最佳的脱硝效果,得到较高的N_2产率(80%,100～450℃),既有效地优化了Mn基催化剂的N_2选择性,又拓宽了Fe基催化剂的活性温窗.     

聚乙二醇400-水介质中水溶性钌膦二胺催化苄叉丙酮的不对称加氢反应

在聚乙二醇400-水绿色可循环介质中,以手性二胺(S,S)-1,2-二苯基乙二胺二磺酸钠((S,S)-DPENDS)与非手性钌膦络合物([RuCl2(TPPTS)2]2)原位生成的水溶性钌膦二胺为催化剂,考察了苄叉丙酮的选择性不对称加氢反应.在优化的反应条件下,羰基加氢产物4-苯基-3-丁烯-2-醇的化学选择性和对映选择性分别为98.5%和74.3%.经正己烷萃取后,催化剂即可从产物中分离出来.循环使用5次后,4-苯基-3-丁烯-2-醇化学选择性和对映选择性没有明显下降.     

Ho改性Fe-Mn/TiO_2低温SCR脱硝催化剂硫中毒及热还原再生研究

以Ho改性Fe-Mn/TiO_2低温SCR脱硝催化剂为研究对象,通过活性评价和一系列表征技术对其低温抗硫性能和催化剂的热还原再生进行研究。结果表明,硫酸铵((NH_4)_2SO_4)在催化剂表面的沉积以及活性组分硫酸化(MnSO_4)是催化剂硫中毒的主要原因。当烟气中的SO_2体积分数低于0.04%时,Fe_(0.3)Ho_(0.1)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂呈现出良好的抗硫性。在此条件下,当切断SO_2的供应时催化剂的脱硝活性可获得显著恢复。当通入的SO_2体积分数增加至0.1%时,催化剂会发生不可逆失活。在体积分数5%NH_3气氛下,失活催化剂经过350℃的热还原再生处理60 min后,其微观结构和理化性质能够得到明显恢复,且NO_x转化率可以回升至80%左右。