掺杂Nb、B等元素对MoVTe催化剂一步催化氧化丙烯制丙烯酸的影响

采用共沉淀法制备MoVTe复合氧化物系列催化剂,研究其一步氧化丙烯制备丙烯酸的催化性能,并采用XRD、ICP、EDS、H2-TPR、NH3-TPD对催化剂的结构、表面进行表征.结果表明,加入适量的Nb显著提高MoVTe复合氧化物对丙烯酸的选择性,可从34.1%提高至83.5%;同时丙烯酸的收率从24.7%提高到48.8%.适量Nb存在可以稳定催化剂表面Te元素,从而提高了丙烯酸的选择性;B、Fe、Ce、W元素掺杂对催化剂催化性能产生不同的影响,B掺杂提高了催化剂的催化性能,加入酸性元素硼可增加MoVTeNb复合氧化物催化剂表面丙烯活化位点(Te4+=O·Te3+─O·)的数目,使得丙烯转化率和丙烯酸收率显著提高,分别高达89.8%和64.8%.     

介孔Al2O3负载纳米Au催化剂用于低温催化氧化CO

 用不同模板剂合成了具有较高比表面积和较多表面碱性位的介孔Al2O3载体,并采用均相沉积-沉淀法制备了Al2O3负载纳米Au催化剂,对制备的介孔Al2O3载体及相应催化剂采用低温N2吸附法、TEM和XPS等手段进行了表征,考察了载体表面碱性对纳米Au粒子在载体表面的沉积及相应催化剂在CO氧化反应中催化性能的影响. 以CO2-TPD法测定载体表面碱性,结果表明,介孔氧化铝的表面碱性与其合成过程中所用的模板剂有关. 以表面碱性位较丰富的介孔Al2O3为载体制备的催化剂表面Au粒子分布较均匀且粒径(3.1～3.2 nm)较小,在CO完全氧化反应中催化活性最高,表明载体表面的碱性位有利于稳定其表面沉积的纳米Au粒子. XPS分析结果表明,催化剂表面的Au主要以Au0金属态形式存在,它在CO氧化反应中表现出较高的催化活性.     

Ag担载介孔Pb3Nb2O8光催化剂的制备及其增强的可见光催化活性表征

光催化技术在环境净化方面,尤其是降解有机污染物应用上表现出潜在价值.可见光响应型光催化剂具有优异的光吸收特性和高的光催化活性,因而备受人们关注并被大量研究.Pb3Nb2O8光催化剂由于其自身的稳定性以及对可见光响应的能力是一种潜在的高效光催化材料.但是,有报道表明Pb3Nb2O8光催化剂对可见光降解有机物活性较低,这主要归因于它较小的比表面积以及较高的电子-空穴复合率.为了解决这个问题,本文采用蒸发自组装技术制备了大比表面积的介孔Pb3Nb2O8,采用光沉积方式在介孔Pb3Nb2O8上负载了均匀分散的纳米Ag颗粒,并对不同焙烧温度、载Ag量以及进一步的热处理对光催化活性的影响作了深入研究.XRD结果表明,在400℃和500℃焙烧条件下获得的样品属于Pb3Nb2O8相,600℃焙烧使得介孔Pb3Nb2O8发生相变.氮气吸附-脱附表征表明,升高焙烧温度使样品比表面积从最大69 m2/g(400℃)减小到19 m2/g(600℃).透射电子显微镜分析结果表明,所获得样品具有蠕虫状介孔孔道结构,并且Ag纳米颗粒均匀分散在介孔Pb3Nb2O8表面.紫外-可见吸收光谱表明,介孔Pb3Nb2O8的吸收边拖尾到530-550 nm,担载Ag之后光吸收发生显著变化,光吸收拓展到700 nm.光催化活性测试采用可见光催化氧化脱氢异丙醇气体至丙酮反应.结果表明,在420 nm以上可见光照射下,1 h内的光催化反应过程中,采用高温固态反应制备的Pb3Nb2O8上丙酮生成速率为2.9 ppm/min,而介孔Pb3Nb2O8催化剂上最高可达55.5 ppm/min.介孔Pb3Nb2O8负载Ag之后,400℃焙烧的介孔Pb3Nb2O8光催化活性显著提高,降解速率达120.7 ppm/min.通过介孔Pb3Nb2O8和固相合成Pb3Nb2O8的光催化活性对比发现,大比表面积样品的光催化活性显著提高.这可归结为大的比表面积提供了大量的催化反应活性位点,从而提高了光催化反应活性,此外介孔材料的孔壁结构为纳米结构,有利于光生电子-空穴传输到表面参加反应.担载Ag后介孔Pb3Nb2O8的光催化活性进一步提高,主要是因为助催化剂Ag纳米颗粒促进了光生电子-空穴分离,延长了载流子寿命,从而提高了光催化活性.     

沉积-沉淀法和沉积-还原法制备Nb2O5负载的金纳米粒子及其催化CO氧化活性

采用不同的沉积法制备了氧化铌(Nb2O5)负载的金纳米粒子催化剂,即沉积-沉淀(DP)法、尿素辅助的DP法、沉积-还原(DR)法和一步法制备了1 wt%Au/Nb2O5催化剂.在众多类型Nb2O5(包括商业Nb2O5)中,采用水热法制备的层间型Nb2O5(Nb2O5(HT))最适合用作载体.结果表明,较大比表面积的Nb2O5(HT)使得金以纳米颗粒形式分散于其上.在优化的条件下,以DP和DR法沉积于Nb2O5(HT)上的金纳米粒子平均粒径为5 nm.采用DR法制备的Au/Nb2O5(HT)催化剂上CO转化率为50%时的温度为73oC.不沉积金的条件下,即使在250oC, Nb2O5(HT)对CO氧化反应也没有催化活性.因此,金的沉积对活性的促进作用非常明显.该简易Au/Nb2O5催化剂将金催化剂的类型扩展到酸性载体,这将增加新的应用.     

含钴介孔分子筛催化热解乙醇制备纳米碳管

以CTAB为模板剂,硅酸钠、氯化钴为原料,通过水热法合成含钴介孔分子筛(Co-MCM-41)。以所合成的Co-MCM-41做催化剂,采用化学气相沉积(CVD)法催化热解乙醇制备纳米碳管。通过XRD、FT-IR、TEM、N2吸附-脱附和Raman光谱等分析手段对所合成的介孔分子筛和纳米碳管进行了表征。结果表明:合成的Co-MCM-41样品具有MCM-41的介孔结构,比表面积较大且介孔有序性较好。以所合成的含钴介孔分子筛催化热解乙醇制备出管径均匀、管壁较厚、顶端开口的多壁纳米碳管。     

介孔Fe-Cu复合金属氧化物纳米粉催化剂催化低温CO氧化

以环氧丙烷为凝胶剂,采用简便低廉的无表面活性剂的溶胶-凝胶法制备了一系列不同Cu/Fe摩尔比的高比表面积介孔Fe-Cu复合氧化物纳米粉末。运用微反应器-色谱体系考察了它们在低温CO氧化反应中的催化性能。采用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重-差热分析、程序升温还原、傅里叶变换红外光谱和透射电镜对所制样品进行了表征。结果表明,这些介孔Fe-Cu复合氧化物催化剂具有纳米晶结构、窄的孔径分布和高的比表面积,在低温CO氧化反应中表现出高的活性和稳定性。 CuO的添加影响了Fe2O3的结构和催化性能。当CuO含量为15 mol%时,催化剂具有最高的比表面积和催化活性,在低温CO氧化反应中表现出较高的催化稳定性。     

介孔Fe-Cu复合金属氧化物纳米粉催化剂催化低温CO氧化（英文）

以环氧丙烷为凝胶剂,采用简便低廉的无表面活性剂的溶胶-凝胶法制备了一系列不同Cu/Fe摩尔比的高比表面积介孔Fe-Cu复合氧化物纳米粉末.运用微反应器-色谱体系考察了它们在低温CO氧化反应中的催化性能.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重-差热分析、程序升温还原、傅里叶变换红外光谱和透射电镜对所制样品进行了表征.结果表明,这些介孔Fe-Cu复合氧化物催化剂具有纳米晶结构、窄的孔径分布和高的比表面积,在低温CO氧化反应中表现出高的活性和稳定性.CuO的添加影响了Fe2O3的结构和催化性能.当CuO含量为15 mol%时,催化剂具有最高的比表面积和催化活性,在低温CO氧化反应中表现出较高的催化稳定性.     

介孔Ni基催化剂上乙烷氧化脱氢制乙烯

以十二烷基硫酸钠为模板剂,尿素为沉淀剂制备了介孔氧化镍,并将该方法成功拓展至介孔NiMgO催化剂的合成.考察了这两种催化剂以及采用溶胶.凝胶法制备的纳米氧化镍催化剂对乙烷氧化脱氢反应的催化性能.结果表明,介孔氧化镍较纳米氧化镍在相同乙烷转化率条件下乙烯选择性更高,且前者反应温区大为扩展,因而乙烯收率更高.介孔氧化镍经Mg调变后,其催化性能进一步提高,在450℃,C2H6:O2:N2=1:1:4和GHSV=18000ml/(g.h)条件下,介孔NiMgO催化剂上乙烷转化率和乙烯收率分别为56.6%和30.1%,其乙烯收率远高于纳米氧化镍(15.9%)和介孔氧化镍(22.5%).     

介孔Co-Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

采用一锅法制备了介孔Co-Al2O3催化剂,并首次用于甲烷部分氧化制合成气反应. 结果表明,与普通浸渍法相比,一锅法制备的Co-Al2O3催化剂表现出更为优异的催化性能. 合成的介孔Co-Al2O3催化剂具有大的比表面积和孔体积,以及规整有序的六方介孔孔道,Co物种高度分散,从而导致还原后高的金属分散度,而介孔孔道对金属纳米颗粒的约束作用可有效增强金属的抗烧结能力.     

介孔氧化铝负载钒催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

 采用浸渍法制备了介孔氧化铝 (m-Al2O3) 负载钒催化剂 (V/m-Al2O3), 并考察了其催化丙烷氧化脱氢制丙烯反应活性. 通过 N2 吸附-脱附、透射电镜、X 射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、氢-程序升温还原和氨-程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 介孔氧化铝具有大比表面积、窄孔径分布和两维六方相结构, 在其上负载适量的 V 可实现 V 活性物种的高分散及催化剂的弱酸性, 从而有利于提高丙烷转化率和丙烯选择性. 与共合成法制备的含 V 介孔氧化铝 V/m-Al2O3(C) 和浸渍法制备的 V/?-Al2O3 相比, V/m-Al2O3 表现出更高的催化活性. 这与载体较弱的酸性和较大的比表面积以及 V 物种的高分散有关.     

Selective oxidation of propane to acrylic acid over mixed metal oxide catalysts

The effects of metal atomic ratio, water content, oxygen content, and calcination temperature on the catalytic performances of MoVTeNbO mixed oxide catalyst system for the selective oxidation of propane to acrylic acid have been investigated and discussed. Among the catalysts studied, it was found that the MoVTeNbO catalyst calcined at a temperature of 600 ℃ showed the best performance in terms of propane conversion and selectivity for acrylic acid under an atmosphere of nitrogen. An effective MoVTeNbO oxide catalyst for propane selective oxidation to acrylic acid was obtained with a combination of a preferred metal atomic ratio （Mo1V0.31Te0.23Nb0.12）. The optimum reaction condition for the selective oxidation of propane was the molar ratio of C3H8 ：O2 ： H2O ： N2 = 4.4： 12.8 ： 15.3 ： 36.9. Under such conditions, the conversion of propane and the maximum yield of acrylic acid reached about 50% and 21%, respectively.     

四氢呋喃聚合介孔催化剂Zr-PHTS合成、表征及反应性能

在水-有机溶剂复合体系中,以P123为结构导向剂水热直接合成了锆掺杂介孔固体酸催化剂(Zr-PHTS),运用XRD、TEM、N2吸附-脱附以及NH3-TPD、Py-FTIR等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在硅锆摩尔比20-100考察范围内,所得Zr-PHTS样品均显示有序二维六方晶相结构,具有以L酸为主的中等强度的酸性中心;随着锆引入量的变化Zr-PHTS的比表面积仅显示少量的变化,孔径维持在9.8 nm;在四氢呋喃聚合反应中Zr-PHTS显示出较好的催化活性,硅锆摩尔比30的样品表现出最佳的催化性能,聚合物收率达到40.4%,数均分子量2 135,推测催化剂表面酸性和孔结构决定了催化剂对四氢呋喃的聚合性能.     

The Enhanced Catalytic Performance and Stability of Ordered Mesoporous Carbon Supported Nano‐Gold with High Structural Integrity for Glycerol Oxidation

Ordered mesoporous carbon (OMC) supported gold nanoparticles of size 3–4 nm having uniform dispersion were synthesized by sol‐immobilization method. OMCs such as CMK‐3 and NCCR‐56 with high surface area and uniform pore size were obtained, respectively, using ordered mesoporous silicas such as SBA‐15 and IITM‐56 as hard templates, respectively. The resulting OMC supported monodispersed nano‐gold, i. e., Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, exhibited excellent performance as mild‐oxidizing catalysts for oxidation of glycerol with high hydrothermal stability. Further, unlike activated carbon supported nano‐gold catalysts (Au/AC), the OMC supported nano‐gold catalysts, i. e., Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, show no aggregation of active species even after recycling. Thus, in the case of Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, both the fresh and regenerated catalysts showed excellent performane for the chosen reaction owing to an enhanced textural integrity of the catalysts and that with remarkable selectivity towards glyceric acid. The significance of the OMC supports in maintaining the dispersion of gold nanoparticles is explicit from this study, and that the activity of Au/AC catalyst is considerably decreased (～50 %) upon recycling as a result of agglomeration of the active gold nanoparticles over the disordered amorphous carbon matrix.     

Pd-SiW12/SiO2催化乙烯气相直接氧化制乙酸:SiO2孔结构的影响

采用二三种不同孔结构的Si02制备了Pd-SiW12/SiO2催化剂,通过x射线衍射、N2物理吸附、吡啶吸附红外光谱以及H2脉冲化学吸附对催化剂进行了表征,并考察了Pd-SiW12/SiO2催化剂上乙烯直接氧化制乙酸反应性能.结果表明,以孔径较大的粗孔硅胶为载体制备的Pd-SiW12/SiO2催化剂显示出最高的催化活性,乙酸收率为145.2g/(L·h).这是由于Pd在粗孔硅胶载体表面良好的分散使其具有较高的催化活性.     

Template-free sol–gel synthesis of high surface area mesoporous silica based catalysts for esterification of di-carboxylic acids

High surface area mesoporous silica based catalysts have been prepared by a simple hydrolysis/sol–gel process without using any organic template and hydrothermal treatment. A controlled hydrolysis of ethyl silicate-40, an industrial bulk chemical, as a silica precursor, resulted in the formation of very high surface area (719 m²/g) mesoporous (pore size 67 Å and pore volume 1.19 cc/g) silica. The formation of mesoporous silica has been correlated with the polymeric nature of the ethyl silicate-40 silica precursor which on hydrolysis and further condensation forms long chain silica species which hinders the formation of a close condensed structure thus creating larger pores resulting in the formation of high surface mesoporous silica. Ethyl silicate-40 was used further for preparing a solid acid catalyst by supporting molybdenum oxide nanoparticles on mesoporous silica by a simple hydrolysis sol–gel synthesis procedure. The catalysts showed very high acidity as determined by NH₃-TPD with the presence of Lewis as well as Brønsted acidity. These catalysts showed very high catalytic activity for esterification; a typical acid catalyzed organic transformation of various mono- and di-carboxylic acids with a range of alcohols. The in situ formed silicomolybdic acid heteropoly-anion species during the catalytic reactions were found to be catalytically active species for these reactions. Ethyl silicate-40, an industrial bulk silica precursor, has shown a good potential for its use as a silica precursor for the preparation of mesoporous silica based heterogeneous catalysts on a larger scale at a lower cost.     

Phosphotungstic acid supported on mesoporous carbon as a catalyst for the oxidation of benzyl alcohol

Phosphotungstic acid (PTA) was successfully supported on synthesized mesoporous carbon (MC) through impregnating method to yield a series of PTA/MC catalysts, the content of PTA from 16 to 43 wt %. The catalysts were characterized by FTIR spectroscopy, X-ray diffraction, N2 adsorption-desorption isotherm tests and transmission electron microscopy. The characterization data revealed that intact Keggin ion of PTA is kept in the support, and PTA is located equably inside the pores of MC. The catalytic activities of these catalysts were tested in selective oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde using 30% hydrogen peroxide as oxidant. The results indicated that 28 wt % PTA/MC catalyst with high specific surface area (474 m²/g) and uniform pore size (6.4 nm) possess the best catalytic activity (conversion of 82.6% and selectivity of 94.0%) among all prepared catalysts.     

不同KIT-6老化温度制备的介孔MnO2孔径对其催化氧化乙醇的影响

乙醇既是一种被广泛使用的溶剂, 也大量存在于乙醇燃料车尾气中. 它是一种挥发性有机化合物(VOCs), 能直接参与光化学反应影响空气质量, 因此去除乙醇很有必要. 催化氧化法消除VOCs 是很有前景的技术, 其关键是催化剂的制备和筛选. 目前, 用于乙醇催化氧化的催化剂主要是贵金属催化剂(Pt, Pd, Rh, Au, Ag)和金属氧化物催化剂(Cu, Mn, Co, Fe),此外, 还有一些钙钛矿型催化剂. MnO2具有多种结构(α, β, γ和δ)和形貌(管状, 棒状, 球状和孔状等). 不同形貌和结构的MnO2具有不同的VOCs 催化氧化性能. 我们已经报道了介孔MnO2, 特别是三维有序介孔MnO2, 具有良好的乙醇催化氧化活性, 有一定的应用前景. 然而, KIT-6老化温度对介孔MnO2孔径的影响, 以及MnO2孔径对催化氧化乙醇活性的影响尚不清楚. 如果通过调整KIT-6老化温度改变介孔MnO2的孔径, 很有可能改善催化剂低温还原性, 氧物种和活性位等, 进而提高其催化性能. 本文以40, 100和150 ℃ 老化合成的KIT-6介孔硅为硬模板, 制备出不同的介孔MnO2催化剂, 分别记作Mn-40, Mn-100和Mn-150, 用于乙醇氧化反应中, 讨论了催化剂孔径对其活性的影响. 采用X 射线粉末衍射(XRD), 氮气吸附-脱附(BET), 扫描电子显微镜(SEM), 氢气程序升温还原(H2-TPR), 氧气程序升温脱附(O2-TPD), X 射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征. XRD 广角结果表明, 各催化剂均具有软锰矿型MnO2晶相, 其中Mn-40催化剂存在少量Mn2O3晶相. XRD 小角和SEM结果表明, 各催化剂均为介孔材料, Mn-100催化剂的有序度和对称性最好, KIT-6老化温度的改变使Mn-40和Mn-150的有序度和对称性降低. BET 结果表明, Mn-40, Mn-100和Mn-150分别具有三孔, 双孔和单孔体系. 随着KIT-6老化温度的降低, KIT-6的孔径降低, 而介孔MnO2催化剂的孔径增加. XPS 结果表明, Mn-40因少量Mn2O3晶相的存在而具有较多的Mn3+阳离子和表面晶格氧物种, 能增加催化剂氧空位的数量, 有利于氧物种的吸附, 活化和迁移, 从而增强催化活性. TPR 和TPD表明, Mn-40催化剂具有良好的低温还原性, 它的氧物种容易在低温下脱附并参与氧化反应. 催化剂活性测试结果表明, 随着介孔MnO2催化剂的孔径增加, 其活性增加. 催化剂孔径和活性从大到小的顺序为Mn-40>Mn-100>Mn-150. 以老化温度为40 ℃的KIT-6模板制备的Mn-40催化剂, 具有较高的乙醇转化频率 (TOF), 120 ℃的TOF 为0.11 s-1. Mn-40催化剂具有良好的乙醇氧化催化活性归因于较大孔径, 其孔径呈三孔体系分布, 最大孔径分布在1.9, 3.4和6.6 nm 处, 三孔体系的形成是因为催化剂孔道的对称性和有序度降低. 此外, Mn-40催化剂具有良好的乙醇氧化催化活性也归因于由较多Mn3+阳离子引起的较多表面晶格氧物种和氧空位以及较好的低温还原性.     

表面含磷酸的介孔分子筛P-SBA-15的合成及其性能评价

采用后合成法，将磷酸固载在纯硅介孔分子筛SBA-15表面上。利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、氮气吸附 脱咐法（BET）分析方法表征催化剂的物理性能。结果表明，催化剂P-SBA-15在高温焙烧后保持了稳定的介孔分子筛SBA-15结构，该催化剂的比表面积和孔径分别为605.45m2/g和5.576nm（磷硅摩尔比5%）。选用十一碳烯酸与异丙醇的酯化反应对催化剂P-SBA-15的催化反应性能进行评价，同时与其他几种微孔沸石分子筛催化剂催化性能相比表明，磷酸改性的介孔分子筛P SBA 15是合成十一烯酸异丙酯较为理想的固体酸催化剂，考察了催化剂的稳定性。     

在杂多酸催化剂上苯和1-十二烯烷基化合成十二烷基苯

对不同ＳｉＯ２负载磷钨酸（ＰＷ）催化剂的表面性质、热稳定性、酸性、以及对苯与丙烯和１－十二烯的烷基化反应的催化活性进行了对比研究,结果表明,ＰＷ在ＳｉＯ２上的分散状况与ＳｉＯ２的比表面积和孔径大小有关,ＰＷ与载体表面作用的强弱会直接影响负载型催化剂的热性和酸性,采用不同的ＳｉＯ２可以制得比表面积、孔结构和酸强度不同的负载型ＰＷ催化剂,以满足不同催化反应的要求。