纳米氧化铜用于温和条件下的异丙苯氧化研究

采用水热合成方法制备了具有片状结构的纳米CuO催化剂.该催化剂在温和的条件下对以分子氧为氧化剂的异丙苯氧化反应表现出高效的催化活性.在85℃、常压、催化剂用量为0.02g/mL异丙苯的条件下,反应9h,异丙苯的转化率、选择性和收率分别为55.1%、94.1%和51.8%.研究发现,该纳米CuO催化剂可以循环使用.同时对该纳米CuO催化剂催化其它含有α-H的芳烃化合物甲苯和乙苯的氧化反应进行了研究.实验结果表明,该催化剂的活性顺序为异丙苯>乙苯>>甲苯.     

钴镁铝类水滑石液相选择性催化苯甲醇氧化合成苯甲醛

采用共沉淀法制备了不同Co₂AlMg_x(x=0.5、1、1.5和2)原子比的类水滑石,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、表面孔吸附(BET)及电感耦合等离子光谱(ICP)等技术手段表征了催化剂的结构、组成和比表面积,并考察了其催化苯甲醇选择氧化制苯甲醛的性能。 结果表明,随着Mg含量的增加,催化剂的碱性增强,苯甲醛的选择性提高。 在优化条件:苯甲醇0.02 mol,催化剂Co₂AlMg₁类水滑石100 mg,过氧化氢叔丁醇0.04 mol,溶剂乙腈8 mL,反应温度60 ℃,反应时间9 h下,苯甲醇的转化率为39.5%,苯甲醛的选择性达到89.2%。 催化剂重复使用5次后其活性与选择性未见明显降低,表明催化剂具有较好的稳定性。     

La掺杂钛酸钙光催化剂在可见光下分解水制氢的影响因素

以柠檬酸为络合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型光催化剂Ca_0.99La_0.01TiO₃, 利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等对光催化剂材料进行了表征, 并考察了N掺杂对光催化剂催化效果的影响, 探究了可见光条件下, Ca_0.99La_0.01TiO_3-xN_x在不同Pt负载量及不同种类牺牲剂中光催化分解水的产氢量, 并进行相关荧光猝灭分析. 结果表明, 在可见光条件下, Pt负载量为1%且掺杂N的钙钛矿光催化剂在Na₂SO₃/Na₂S作为牺牲剂时, 光催化分解水的产氢量最高.     

过氧化氢异丙苯催化氧化丙烯制环氧丙烷

研究了以钼－醇配合物为催化剂,过氧化氢异丙苯为环氧化剂,乙醇为溶剂的丙烯一步氧化制环氧丙烷的反应,结果表明,用不同的二醇和不同醇／钼比制备的钼醇催化剂具有不同的催化性能和配性,用乙二醇和丙二醇制备的催化剂,催化性能优于丁二醇制备的催化剂,考察了反应条件（温度、压力和时间）对环氧化反应活性的影响,在１００℃,０．５ＭＰａ的条件下反应２ｈ,过氧化氢异丙苯的转化率为６５．０％,环氧丙烷的选择性为７０．４     

CeO2负载的PdO与Ce1‒x Pd x O2‒δ 物种的甲烷催化燃烧性能

通过调控Pd前驱物在CeO₂上的沉积方式, 分别制备了以PdO和离子态的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的 Pd/CeO₂催化剂, 并采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)光谱确证了这两种Pd物种的存在. 氧气程序升温脱附(O₂-TPD)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)的表征结果显示, 相比于与载体相互作用较弱的PdO物种, 与CeO₂相互作用较强的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种具有更加稳定的Pd—O键. 催化剂的甲烷燃烧反应起燃活性测试结果显示, 以PdO物种为主的催化剂表现出了良好的低温催化性能, 在原料气配比为1%CH₄/4%O₂-Ar, 空速为60000 mL·{\mathrm{g}}_{\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}}^{-\mathrm{1}}·h^?1的条件下, T₁₀和T₉₀分别为275和367 ℃, 而两种以Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的催化剂的T₁₀均超过420 ℃. 催化剂的甲烷程序升温还原(CH₄-TPR)表征结果表明, 在升温过程中只有当PdO或Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种被CH₄还原后, 催化活性才开始上升. 由于PdO物种的Pd—O键强度较弱, 有利于Pd物种上的晶格氧在较低温度下参与CH₄的氧化过程. 而Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种的Pd—O键较稳定, 且在反应条件下离子态Pd²⁺与反应体系中氧物种的作用较强, 进而抑制了其与CH₄的反应, 因此反应的起燃温度较高. 以γ-Al₂O₃为载体采用相同的方法制备了Pd/γ-Al₂O₃催化剂, 相关的表征结果进一步证实, 与载体相互作用较弱的PdO物种更容易被CH₄还原, 进而具有较高的催化活性. 据此可以认为Pd/CeO₂上氧化态的Pd物种被CH₄的还原性能是决定其甲烷催化燃烧反应活性的重要因素之一.     

气相色谱法同时测定过氧化氢异丙苯中异丙苯和苯乙酮

建立了气相色谱-氢火焰离子化检测器同时测定过氧化氢异丙苯中异丙苯和苯乙酮含量的方法。样品用正己烷稀释,直接进样1.0μL,经DB-1柱分离后,用氢火焰离子化检测器检测,以保留时间定性,峰面积外标法定量。异丙苯、苯乙酮浓度分别在5.15～721μg/mL、5.8～812μg/mL范围内与峰面积呈良好线性关系,相关系数r分别为0.9997、0.9993。样品加标回收率在96.31%～101.2%之间,相对标准偏差在1.04%～2.17%之间。该法简便、快速,可用于过氧化氢异丙苯产品的质量控制。     

Cu掺杂对Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4催化剂高温稀燃NOx消除性能的影响

制备了一系列不同Cu掺杂量的Pt/Ba/Cu_xMg_1-xAl₂O₄(x=0, 0.1, 0.3)催化剂, 将其应用于高温NO_x储存还原(NSR)反应, 并探究了Cu掺杂量对催化剂NO_x消除性能的影响. 结果表明, 储存组分BaCO₃在NSR过程中存在再分散现象. 高温时催化剂的NO_x消除性能取决于其NO_x储存量, 而不是NO氧化和NO_x还原性能. 高温时催化剂的NO_x储存量与其上硝酸盐的热稳定性密切相关, Pt/Ba/MgAl₂O₄上NO_x主要以离子态硝酸盐形式存在, 而掺杂Cu后催化剂上的NO_x又增加了单齿硝酸盐的存在形式, 单齿硝酸盐具有更高的热稳定性, 因此掺Cu催化剂具有更大的NO_x储存量. 在450~500 ℃范围内, Cu的掺杂显著提高了Pt/Ba/MgAl₂O₄的NO_x消除性能; Pt/Ba/Cu_0.1Mg_0.9Al₂O₄催化剂的性能最佳, 450 ℃时的NO_x消除效率高达90%.     

金属离子在液相氧化中的催化作用 XI.金属酞菁(MPc,M=Co、Fe)在异丙苯液相氧化中的催化作用

研究了MPc(M=CO、Fe)在异丙苯液相氧化中的催化作用,并考察了Py、bPy和菲绕啉等含N配体对MPc催化性能的影响.发现反应遵循配位-链锁反应机理.反应速度对异丙苯为1.5级,对催化剂为0.5级.反应活化能分别为53.1kJ/mol.(CoPe)和43.9 kJ/mol.(FePc).在所选择的反应条件下,异丙苯转化率较低(小于35%),生成过氧化氢异丙苯选择性约为100%.加入第五配体可使诱导期消失.电子光谱和反应动力学结果同时表明,反应是由O_2的配位活化引发的,ESR结果证明酞菁环的电子可和金属离子进行交换.     

单原子铈对弱芬顿效应活性位点氧还原稳定性的提升

合成了同时具备弱芬顿效应活性位点(Ru-N _x )和自由基消除位点(Ce-N _x )的高稳定性电催化剂Ru, Ce-N-C. 电化学性能测试结果表明, 在酸性电解质中, Ru, Ce-N-C催化剂表现出良好的氧还原反应(ORR)活性(半波电位为0.78 V)和稳定性(30000次加速老化测试后, 半波电位仅下降8 mV), 优于Fe-N-C催化剂. 对反应机理的研究发现, Ru, Ce-N-C催化过程中电子转移数为3.98, 平均H₂O₂产率低于5%.     

磺化Salen金属配合物插层水滑石选择性催化氧化甘油制备二羟基丙酮的研究

制备了一系列含不同金属离子的磺化Salen金属配合物插层水滑石催化剂用于甘油催化氧化制备二羟基丙酮(DHA)。利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及电感耦合等离子发射光谱(ICP)分析手段对催化剂进行了表征。结果表明,磺化Salen配体插入镁铝水滑石(LDH)层板间,金属离子与磺化Salen配体配合,制备出磺化Salen金属配合物插层的水滑石非均相催化剂。反应结果表明,含Cr³⁺及含Cu²⁺催化剂有利于H₂O₂活化,催化活性较高,含Cu²⁺催化剂利于甘油脱氢,DHA选择性较高。含Cu²⁺催化剂用于甘油催化氧化反应时,在pH值为7、60 ℃条件下反应4 h,甘油转化率为40.3%,DHA选择性达到52.9%。     

间歇电沉积法制备纳米MnOx/Ti膜电极及其催化氧化环己烷性能

高选择性氧化环己烷（CHA）制备环己酮和环己醇（KA油）具有重要的工业价值和应用前景. 本文提出采用间歇电沉积法制备纳米MnO_x催化剂负载多孔管式钛膜,构建电催化膜反应器（ECMR）催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮. 利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）和电化学工作站等表征手段对催化剂的结构与性能进行表征. 结果表明,间歇电沉积法制备的催化剂为纳米花球状γ-MnO₂. 与基体钛膜相比,MnO_x/Ti膜电极具有更优的电化学性能和传质性能. 此外,以MnO_x/Ti电催化膜为阳极,不锈钢网为阴极构建ECMR. 当环己烷初始浓度30 mmol·L^-1、反应温度30^oC、停留时间34.3 min、电流密度2.3 mA·cm^-2等条件下,ECMR环己烷转化率达25.6%,KA油总选择性高于99%. 同时,ECMR重复使用8次后表现较高催化稳定性.     

钴铝类水滑石液相选择性催化甲苯氧化合成苯甲醛

采用共沉淀法制备了不同Co/Al原子比的类水滑石（Cox/Al-LDHs,x=2、3和4）及其焙烧产物（Cox/Al-LDOs）,用XRD、FT-IR、BET及ICP等技术手段分别表征了催化剂的结构、组成和比表面积,考察了对甲苯选择性氧化制苯甲醛的催化性能。 结果表明,在优化条件甲苯0.6 mL（5.43 mmol）,催化剂Co4/Al-LDO 100 mg,过氧化氢叔丁醇21.7 mmol,溶剂乙腈10 mL,反应温度70 ℃,反应时间9 h下,甲苯的转化率为8.2%,苯甲醛的选择性达77.6%。 催化剂重复使用7次后其催化活性和选择性未见降低,使用前后催化剂的XRD谱图基本不变,显示较好的结构稳定性。     

介孔二氧化硅负载高分散钒催化剂的制备及乙烷选择氧化性能

以高比表面积的介孔二氧化硅为载体, 采用等体积浸渍法制备了一系列介孔二氧化硅负载钒催化剂, 并探究了其乙烷选择氧化反应性能. 利用X射线衍射(XRD)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)等方法对催化剂的物化性质进行了表征, 研究了钒负载量对催化剂结构特征的影响. 结果表明，随着钒负载量的增加, 钒物种在催化剂表面的存在形式由高分散低聚的VO _x 转变为高聚的VO _x, 其中高分散钒物种有利于提高目标产物乙烯和乙醛的选择性.     

12-磷钨杂多酸根柱撑水滑石合成及催化脂肪酸甲酯环氧化

研究了一种可用于脂肪酸甲酯环氧化的类水滑石催化剂. 采用共沉淀法合成类水滑石[Mg_1-xAl_x(OH)₂]^x+-(NO^3-)_x·mH₂O, 通过离子交换法制备出一种新的柱撑水滑石[Mg_1-x²⁺Al_x³⁺(OH)₂]^x+[PW₁₂O₄₀]_x/3^3- ·mH₂O化合物, 并由XRD,FT-IR, Raman, ICP和UV-Vis 进行了表征. 用制备的类水滑石应用于无羧酸环境下的催化脂肪酸甲酯环氧化反应, 结果表明, 柱撑水滑石较插层前转化率和选择性都有了明显的提高. 考察了反应温度、反应时间、催化剂重复使用等因素对环氧化反应的影响, 在60 ℃时反应16 h, 转化率和选择性分别达到56.1%和59.4%, 催化剂使用4 次后重复使用率仍高于90%. 对催化剂催化环氧化的机理进行了初步的探讨.     

理论探究水溶液条件对TMNxCy催化氮还原性能的增强机制

在电化学氮还原(NRR)合成氨过程中, 为了认识真实水环境对过渡金属掺杂氮碳材料催化NRR活性的影响, 并筛选出实际催化性能最佳的构型, 本研究通过密度泛函理论(DFT)和从头算分子动力学(AIMD)相结合的方法, 对一系列不同配位形式的过渡金属掺杂氮碳催化剂(TMN_xC_y, TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn; x=1~4; y=4–x, 总共40种构型)催化NRR的热力学稳定性和实际氮还原催化活性进行了系统研究. 计算结果表明, 本工作所研究的40种催化剂结构均具有较高的热力学稳定性, 可作为实际的NRR候选催化剂. 其中, 利用隐性+显性水溶剂模拟真实水环境时, 过渡金属V掺杂形成的VN₃C₁结构催化NRR酶机制过程的最大吉布斯自由能变值仅为0.35 eV (在U=0 V vs. RHE时), 表现出最佳的NRR催化性能. 总体而言, 本研究采用DFT与AIMD相结合的方法, 深入地阐述了TMN_xC_y催化剂的实际NRR催化过程, 为实验过程做出了更为贴切的理论预测.     

Ca1-xPrxFeO3催化热解甘蔗渣木质素制备酚类化合物

采用溶胶-凝胶法合成了一系列镨掺杂的铁酸钙氧化物(Ca_1-xPr_xFeO₃, 简称CPF-x), 优化了其焙烧机制, 研究了其对甘蔗渣木质素(BL)的催化热解作用, 考察了其再生性能. 研究结果表明, CPF-x适宜的合成及焙烧参数分别为: x=0.5, 焙烧温度为800 ℃, 焙烧时间为6 h, 在该条件下得到的CPF-0.5-800-6呈立方晶相, 为疏松多孔结构; 掺杂Pr后, 其比表面积提高了近3倍. CPF-0.5-800-6对BL催化热解最佳工艺参数为: m(CPF-0.5-800-6)∶m(BL)=1∶3, 热解温度为650 ℃, 液相收率最大可达20.73%, 其中主要产物为紫丁香酚类、 苯酚类及愈创木酚类, 其总选择性为63.21%. 以CPF-0.5-800-6为催化剂, 紫丁香酚类化合物选择性由20.60%增大到29.59%, 实现了提高BL催化热解中某种单酚化合物的选择性. CPF-0.5-800-6经5次催化热解-再生循环反应后, 仍具有良好的反应活性和结构稳定性.     

纳微尺度层状MgAl固体碱催化解聚木质素磺酸钙制取含氧化合物的研究

在水热合成体系中引入羟基化合物制备纳微尺度层状镁铝水滑石前驱体(MgAl-LDHs), 通过正交实验优化合成工艺参数, 焙烧后得到固体碱氧化物(MgAlO_x); 采用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)对水滑石前驱体及固体碱氧化物进行晶相、 形貌和碱度表征, 对MgAlO_x解聚木质素磺酸钙(CLS)的催化性能进行评价, 采用气相色谱(GC)、 气相色谱-质谱联用(GC-MS)和凝胶渗透色谱(GPC)对反应后气、 液和固三相产物组成规律进行分析. 结果表明, 在n(Mg)/n(Al)=3, pH=12, 180 ℃, 24 h条件下, 添加15%(体积分数)C₂H₅OH时, 可以制备晶粒尺寸140~230 nm的层状MgAl-LDHs, 在空气气氛下于600 ℃焙烧6 h得到MgAlO_x. 水热体系下固体碱氧化物对木质素磺酸钙解聚的优化条件为270 ℃, 4 h, 65% C₂H₅OH, m(MgAlO_x)/m(CLS)=1/2, 此时其气、 液和固三相产物的产率分别为4.50%, 58.30%和37.20%, 其中液相产物收率比纯木质素磺酸钙解聚提高了13.30%, 液相产物主要组成为酚类、 芳香类、 酯类和其它化合物, 含氧化合物总选择性为79.05%(酚类66.06%, 酯类12.99%), 反应后的MgAlO_x经焙烧氧化再生后, 循环使用4次仍具有较高的活性和稳定性.     

在溶胶-凝胶法制备的MoO3/SiO2催化丙烯的环氧化反应

 以sol－gel法制备了MoO3／SiO2催化剂，并用BET比表面积测定，XRD和FT－IR等手段对催化剂进行了表征；研究了以过氧化氢异丙苯为氧化剂的丙烯一步环氧化反应，考察了催化剂的制备条件和反应条件对丙烯环氧化反应的影响．结果表明，在制备过程中，酸性水解剂对MoO3／SiO2催化剂的分散度、比表面积和催化性能有较大的影响．用HCl溶液作为水解剂制备的催化剂，其性能明显优于用HNO3或HAc作水解剂制备的催化剂．在110℃和0．6MPa的条件下反应2h，过氧化氢异丙苯转化率为89％，环氧丙烷选择性为80％．     

CoCrx/SAPO-34催化剂的制备及对1,2-二氯乙烷的催化燃烧性能

以三乙胺和四乙基氢氧化铵为复合模板剂, 采用水热法合成出SAPO-34分子筛, 并以其为载体, 通过旋蒸浸渍法制备出CoCr_x/SAPO-34系列催化剂(x=0.05~0.25). 考察了该类催化剂的结构及表面酸性, 并以1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)为目标污染物, 评价了其催化燃烧性能. 结果表明, Co₃O₄负载量为20%(质量分数)、 Cr掺杂量为0.06的CoCr_0.06/SAPO-34对1,2-DCE表现出优良的催化活性(T₉₀=290 ℃). 在290 ℃下, CoCr_0.06/SAPO-34对1,2-DCE的催化转化率能45 h保持80%以上, 表现出优良的稳定性以及耐氯中毒特性.     

CuMgAl类水滑石负载VO3^-,MoO4^2-和WO4^2-催化剂的微波合成及其催化苯酚羟化活性

采用微波晶化法合成了三元CuMgAl类水滑石化合物前体,进一步在微波作用下制备了负载VO3^-,MoO4^2-和WO4^2-的类水滑石催化剂.X射线衍射、红外光谱和扫描电镜结果表明,酸根离子很好地负载在类水滑石表面.苯酚羟化反应结果显示,前体中Cu^2＋/Mg^2＋摩尔比为3：1时其催化性能最佳,苯酚转化率达到42.8%,邻/对比接近2：1.负载VO3-后催化剂活性升高,苯酚转化率最高达59.2%,而邻对比降为1.2：1.负载MoO42-的类水滑石与前体相比,苯酚转化率下降了约4%,但对苯二酚的选择性有较大提高,邻/对比达到1：6.而负载WO42-后催化剂活性和选择性明显下降.