以PAMAM树形分子为模板制备Pd纳米簇合物

以酯端基聚酰胺-胺树形分子(PAMAM)为模板在甲醇溶剂中制备了Pd纳米簇合物. 采用紫外-可见分光光度法和红外光谱法研究了Pd²⁺与树形分子的作用机理, 结果表明, Pd²⁺与树形分子内部胺基基团(主要为叔胺基)产生了络合作用. 采用硼氢化钠还原法制备了树形分子包裹的、粒径为2 nm的球形面心立方Pd纳米簇合物. 紫外-可见吸收光谱研究结果表明, Pd²⁺与树形分子的摩尔比越小, 生成的纳米簇合物尺寸越小; 由于高代数树形分子具有封闭结构, 且其内部配体数目较多, 采用较高代数的树形分子(5.5代)比低代数(3.5代)更有利于得到尺寸小、分散性较好的Pd纳米簇合物.     

啤酒酵母废菌体吸附Pd2+的物理化学特性

以啤酒酿造厂的啤酒酵母废菌体为生物吸附剂,研究死的啤酒酵母菌体从PdCl₂溶液中吸附Pd²⁺的物理化学特性.结果表明,该菌体吸附Pd²⁺受吸附时间、溶液pH值、菌体浓度和Pd²⁺起始浓度等因素的影响.菌体吸附Pd²⁺是个快速的过程,吸附45min时吸附量达最大,但在最初的3min内,吸附量可达到最大吸附量的92%.在5～60℃范围内,吸附作用不受温度影响.吸附作用的最适pH值为3.5.在Pd²⁺起始质量浓度为30～300mg/L范围内和菌体质量浓度为2g/L的条件下,菌体对Pd²⁺的吸附作用符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型.在pH=3.5,Pd²⁺与菌体质量比为0.2和30℃条件下吸附60min,吸附量达94.5mg/g.从废钯催化剂处理液回收钯,吸附量为32.2mg/g.XPS分析表明,该菌体能吸附水溶液中的Pd²⁺.TEM结果表明,在无外加电子供体时,死的啤酒酵母废菌体能够吸附和还原溶液中的Pd²⁺成Pd⁰微粒,Pd⁰微粒可进一步形成有一定形状的钯晶粒;该菌体还能使吸附在γ-Al₂O₃上的Pd²⁺还原成Pd⁰.     

贫燃/富燃循环气氛下原位活化Pd负载钙钛矿催化剂促进NOx还原消除

稀燃发动机通过提高空燃比来改善燃油经济性,减少CO2排放.但由于空燃比较高,稀燃发动机尾气中的NO_x无法通过传统的三效催化技术有效消除.为了解决这一问题,适用于稀燃条件的NO_x储存还原(NSR)技术得到了开发和应用.传统的NSR催化剂以贵金属Pt作为其氧化还原活性中心.Pt基催化剂具有较高的NO_x消除活性,然而热稳定性差,高温下易团聚失活.据报道,Pd具有比Pt更好的热稳定性和抗硫性,且能够在更低的温度下活化还原剂,促进NO_x还原.但De-NO_x反应中的活性Pd物种至今仍无定论,这对设计高效的Pd基NSR催化剂提出了挑战.本文设计制备了具有高活性的Pd负载型钙钛矿催化剂(Pd-La_0.7Sr_0.3MnO₃).其中钙钛矿组分的加入提高了Pd基催化剂的NO氧化能力和热稳定性,并提供了可用于NO_x储存的碱性位点.通过调节金属-载体相互作用,使Pd催化剂在NSR反应气氛下发生了自活化现象,活化后催化剂的NO_x消除活性由56.1%提高到90.1%,同时副产物N2O的选择性降低.XRD、XAFS和XPS等表征结果显示,在反应气氛下催化剂中的Pd²⁺被部分还原为高活性的Pd0物种.相较于Pd²⁺,Pd0表现出更强的活化C3H6的性能,从而提高了催化剂在富燃阶段的NO_x还原效率.结合XPS、CO化学吸附和动力学的实验结果,计算得出Pd0位点的NO_x还原速率是Pd²⁺位点的8倍,从实验现象和动力学计算两个角度分别证明Pd0物种具有更优异的NO_x还原活性.然而,Pd0物种的生成需要适当强度的金属-载体相互作用.通过与传统的Pd/BaO/Al₂O₃催化剂进行对比研究,发现金属-载体相互作用过强时,在富燃阶段Pd2+物种难以被还原,且还原得到的Pd0物种并不稳定,会在随后的贫燃阶段被快速重新氧化为Pd²⁺.强相互作用虽然可以降低Pd物种粒径,提高Pd的分散度,但由于无法产生高活性的Pd0物种,催化剂的NO_x消除性能显著降低.此外,相较于传统的Pd/BaO/Al₂O₃和Pt/BaO/Al₂O₃催化剂,Pd负载型钙钛矿催化剂具有更为优异的NO氧化能力,且储存位碱性适中,因而表现出更强的抗H₂O、CO₂和SO₂的性能,具有良好的应用前景.本文的结果说明了金属-载体相互作用对催化剂活性的显著影响,同时也为理解和设计应用于动态氧化/还原气氛的金属催化剂提供了新的思路.     

Pd含量对SO42-/ZrO2-WO3固体超强酸催化剂其异构化性能的影响

制备了Pd-SO₄^2-/ZrO₂-WO₃型固体超强酸催化剂,并采用XRD、FT-IR、TPR、XPS、BET和TG-DTA等表征手段对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化为探针反应,考察了Pd含量对催化剂异构化活性的影响。结果表明,Pd可以明显地降低催化剂的还原温度,提高催化剂中SO₄^2-的分解温度,从而提高了催化剂热稳定性。当Pd质量分数为0.05%时,Pd-SO₄^2-/ZrO₂-WO₃固体超强酸催化剂的催化活性最好。该催化剂在反应温度260℃、反应压力2.0 MPa、质量空速为1.0 h^-1、氢油比为4.0时,异戊烷收率和液收率为40.1%和93.9%。     

罗丹明类钯离子荧光分子探针

将烯丙基结构引入到罗丹明螺环中, 合成了荧光增强型钯离子探针RPd4. RPd4表现出对Pd²⁺的专一选择性和对其它阳离子良好的抗干扰能力. 探针荧光强度随着Pd²⁺的加入逐渐增强, 并且在微摩尔级呈现良好的线性关系, 通过拟合计算得到对Pd²⁺的检出限为0.51 μmol/L. RPd4具有较低的pK_a值(3.81±0.02), 说明该探针可以在近中性pH范围内对Pd²⁺进行选择性识别. 该探针还可以提供比色及荧光两种方式对Pd²⁺进行可视化检测.     

Pd/C催化剂用于CO2电化学还原生成CO:Pd载量的影响

CO₂电化学还原反应可以将CO₂转化为燃料并同时实现再生能源的有效存储. 目前纳米结构的多相催化剂已经广泛应用于此反应,其中碳负载钯纳米粒子（Pd/C）表现出优异的CO₂电化学还原性能. 本工作研究了钯载量对于Pd/C催化剂结构以及其催化CO₂还原生成CO反应活性和选择性的影响. 不同载量的Pd/C催化剂通过液相还原方法制备,钯纳米粒子均匀地分散在碳载体上,载量并没有明显改变对纳米粒子的粒径. 在优选的电解质（0.1 mol·L^-1 KHCO₃）中,CO法拉第效率与载量呈现火山型曲线关系,-0.89 V时载量为20wt%的Pd/C催化剂达到最高的CO法拉第效率(91.2%). 生成CO的几何电流密度随着钯载量的增加而增加,但CO转换频率具有相反的趋势,载量为2.5wt%的Pd/C催化剂具有最高的转换频率. 这种载量对CO₂电化学还原反应活性和选择性的影响主要由活性位的数量、反应动力学、中间物种的稳定性以及反应物、中间物种和产物的传质过程等共同决定.     

天然高分子壳聚糖作为吸附剂的吸附特性研究

甲壳素经化学改性制得的壳聚糖吸附Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Rb⁺、Cs⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等离子的研究已有报道^[1],但吸附Pd²⁺等贵金属离子的研究尚不多见.本文报道了壳聚糖及其交联产物的造粒方法,并测定了该糖吸附Hg²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Pd²⁺等离子的特性.结果表明,化学交联后的颗粒(作吸附剂)在酸性条件下仍保持相当好的刚性,对Pd²⁺离子的吸附容量较大,在Pd²⁺、Cu²⁺共存时可选择性吸附Pd²⁺.     

负载型铼催化剂体系与甲醇选择氧化性能的关系

以铼酸铵为前驱体,制备了氧化物负载型铼催化剂并研究其甲醇选择氧化反应的催化性能.结果表明,Fe₂O₃和V₂O₅等氧化物负载型铼催化剂表现出很高的甲醇选择氧化制备二甲氧基甲烷的催化性能,选择性可达90%～94%(摩尔分数).选择氧化反应活性与铼担载量有关.在α－Fe₂O₃担载的铼催化剂中,以担载质量分数为1%～3%铼的催化剂活性最高[450mmol/(h·gRe)],而高于3%的铼担载量,单位铼催化活性逐渐下降.XRD,XPS和脉冲反应等结果表明,铼酸铰负载于α-Fe₂O₃载体上,并于He气氛中焙烧后,所得表面铼物种与担载量有关,当低于单层担载量时以Re⁶⁺占主导,而高于单层担载量时则Re⁶⁺与Re⁴⁺物种共存.     

负载型Pd-Cu催化剂的制备及富氢气氛下CO优先氧化性能

分别以Al₂O₃, SiO₂和C₃N₄为载体, 通过简单浸渍法制备了3种负载型Pd-Cu催化剂(PC-Al₂O₃, PC-SiO₂, PC-C₃N₄), 考察了其在室温下富氢气氛中CO优先氧化反应性能. 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气物理吸附仪(N₂-physisorption)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)、 X射线光电子能谱(XPS)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTS)等手段对其进行了表征. 结果表明, 与PC-SiO₂和PC-C₃N₄相比, PC-Al₂O₃具有更高的CO优先氧化性能. 这是由于PC-Al₂O₃上形成了大量与Pd物种具有强相互作用的Cu₂Cl(OH)₃物种; 而PC-SiO₂中仅有少量的Cu₂Cl(OH)₃, 且与Pd物种相互作用较弱; PC-C₃N₄中Cu物种则更易与C₃N₄基质配位, 由此削弱了Pd, Cu之间的相互作用. 在反应气氛下PC-Al₂O₃表面还易形成具有更强CO活化能力的Pd⁺物种, 通过与大量Cu⁺物种紧密相互作用, 在一定程度上抑制Pd⁺被过度还原为Pd⁰, 从而维持了其催化活性. 与SiO₂和C₃N₄相比, Al₂O₃更适合负载Pd-Cu用于富氢气氛下CO优先氧化反应.     

新型芳基修饰的尿苷型荧光探针的合成及其性能

4-氟苯乙酮经二氧化硒氧化得到4-氟苯甲酰甲酸(1); 1与盐酸氨基脲在碱性条件下经环合反应制得5-(4-氟苯基)-6-氮杂嘧啶(2); 2与1-乙酰氧基-2,3,5-三苯甲酰氧基-1-β-D-呋喃核糖在无水乙腈中反应得2′,3′,5′-三苯甲酰氧基-5-(4-氟苯基)-6-氮杂尿苷(3); 3在甲醇中水解合成了一种新型荧光核苷探针--5-(4-氟苯基)-6-氮杂尿苷(4),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和MS(ESI)表征。并研究了4的性能。结果表明：4在水中的量子产率高达0.81,对极性变化敏感;4可选择性识别Pd²⁺,在5.0×10^-7~5.0×10^-6 mol·L^-1能定量检测Pd²⁺。     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

CuI/2,2'-联吡啶/2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物催化氧化醇生成腈的工艺

以高压反应釜为反应装置,采用CuI/Bipy(2,2'-联吡啶)/TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)催化体系,以氨水作氮源,分子氧作氧化剂,对醇催化氧化生成相应腈的方法进行了优化。 以苯甲醇的催化氧化反应为模型反应,考察了催化剂及其用量、溶剂、反应温度以及时间对催化性能的影响。 实验表明:在高压釜中,120 ℃、40×10⁵ Pa的氮氧混合气(φ(O₂)=8%)条件下,将催化剂摩尔分数降低至1%(脂肪醇催化剂摩尔分数为5%),反应时间缩短至8 h时,催化效果最佳。同时,该反应系统对于不同的芳香醇和脂肪醇的氧化均取得了90%以上的转化率和90%以上的产品收率。     

纳米孔炭负载 MnOx 催化剂上苯甲醇氧化反应性能

 以纳米孔炭 (NC) 为载体, 采用浸渍法制备了一系列 MnOx/NC 催化剂, 并用于以空气为氧源的苯甲醇液相氧化反应. 通过 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、N2 吸附-脱附和 H2-程序升温还原等手段对催化剂进行了表征, 考察了催化剂中 Mn 负载量和焙烧温度, 以及反应条件等对反应性能的影响. 结果表明, 10%MnOx/NC 催化剂的活性较高, 反应 4 h 后苯甲醇转化率可达 80.4%; 明显高于活性炭负载的 MnOx 催化剂. 这主要归因于其表面存在大量高分散、且易于还原的 Mn 物种.     

氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能

采用两步热解法, 用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO), 通过控制反应温度, 制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯. 透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱和重叠增加. X射线光电子能谱(XPS)证明, 氮元素以吡啶N、 吡咯N和石墨化的N 3种形式掺杂在石墨烯中, 最高摩尔分数为6.6%. 通过循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)测试了nG的电化学性能, 结果表明, 在酸性电解质中对氧还原(ORR)有较高的催化活性, 起始电位在0.1 V左右, 电催化还原氧气时主要为四电子反应, 且相对商用的Pt/C催化剂有更好的电化学稳定性, 其中第一步热解温度为200℃制得的nG催化性能最好.     

nV-MCM-41 催化剂的制备及其催化 CO2氧化丙烷脱氢反应性能

丙烯是一种重要的化工原料, 其下游产品丰富, 用途广泛, 主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸和丁醇等化工产品.丙烯的需求正在不断增长, 而传统的丙烯生产方法如蒸汽裂解和石油催化裂化, 存在反应温度高、积碳严重且丙烯收率较低等问题. 因此研制丙烷脱氢制取丙烯的高效催化剂尤为重要. 研究发现, 以 CO2作为温和氧化剂进行逆水气变换反应可有效促进丙烷脱氢. 催化剂主要由活性组分与载体构成, 本文选择可用于活化丙烷的钒作为主要活性组分. 钒氧化物在载体上的高度分散是提高丙烷脱氢反应活性的关键. MCM-41 拥有较大的比表面积和高度有序的介孔结构, 可更有效地分散活性位点. 本文采用一步法合成了不同钒含量的 nV-MCM-41 催化剂 (1.9-10.6 wt%), 并研究了其在以下条件下催化丙烷氧化脱氢制丙烯反应性能: 600 °C, 催化剂质量 0.2 g, 进料气体组成 C3H8/CO2/Ar (摩尔比) = 1/4/4, 进料气体总流量 15 mL/min. 其中 6.8V-MCM-41 催化剂具有最高的活性, 其初始丙烷转化率达 58%, 丙烯选择性达 92%, 远高于相似反应条件下早期研究的 nV-SBA-15 催化剂. 并在四次反应-再生循环中始终保持其原来的高反应活性. 本文借助于 N2吸附-脱附、拉曼光谱 (Raman)、X 射线光电子能谱 (XPS)和热重 (TG) 等手段探究了不同钒含量的 nV-MCM-41 催化剂在丙烷脱氢反应中催化性能差异的原因.氮气吸附-脱附结果表明, 所有催化剂都存在典型的高度有序的介孔结构, 并没有因为钒组分的掺杂而破坏. nV-MCM-41催化剂拥有较大比表面积,并随钒掺杂量的增加而减小. 其中,10.8V-MCM-41催化剂的比表面积急剧下降,可能是由于产生了结晶的 V2O5阻塞了孔道. Raman 结果表明, 当钒负载量超过 6.8 wt% 时, 出现了 V2O5的结晶峰. 另外根据单分散的四面体钒氧化物的特征峰面积发现, 6.8V-MCM-41 催化剂中钒物种分散度最高, 与其具有最高催化活性结果一致. XPS 结果也进一步证明 6.8V-MCM-41 钒物种的分散度最高. 在连续反应过程中 6.8V-MCM-41 催化剂失活较快,可归结于活性钒位点的还原与催化剂表面的积碳. 通过氧化再生, 可恢复催化剂活性, 并且在 4 次再生循环中始终保持其良好稳定的活性.     

Al2O3掺杂SO2-4/SnO2固体酸催化剂上的酯化和酯交换反应

用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3掺杂量(0.5%-3.0%, 摩尔分数)的SO2-4/SnO2催化剂. 采用N2吸附、热重(TG)分析、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、拉曼(Raman)光谱、魔角旋转固体核磁共振(27Al MAS NMR)对催化剂的结构和织构性质进行了表征, 用正丁胺电位滴定法测定了催化剂的酸量, 并评价了这些催化剂对月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应性能. 实验结果表明SO2-4/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3能明显提高催化活性, 这是由催化剂的酸性位增加而引起的, 添加Al2O3的摩尔分数为1.0%的催化剂表现出最高的反应活性, 在酯化反应中6 h后月桂酸转化率高达92.7%, 在酯交换反应中8 h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%.     

Preparation,characterization and hydrodesulfurization performances of Co-Ni_2P/SBA-15 catalysts

A series of Co-Ni2P/SBA-15 catalysts with various Co contents, Ni2P contents and P/Ni molar ratios were prepared by impregnating nickel nitrate, diammonium hydrogen phosphate, and then cobalt nitrate into SBA-15 support followed by temperature-programmed reduction in a H2 flow. The catalyst structure was characterized by X-ray diffraction(XRD), high resolution-transmission electron microscopy(HR-TEM)and N2adsorption-desorption techniques and their catalytic performance of the hydrodesulfurization(HDS) of dibenzothiophene(DBT) was evaluated. The effects of Co contents, Ni2 P contents and P/Ni molar ratios on the catalyst structure and HDS of DBT over the Co-Ni2P/SBA-15 catalyst were investigated. The results indicated that the mesoporous structure was mainly maintained and the nickel phosphides were well dispersed in all of the characterized catalysts. The 4Co-25Ni2P/SBA-15(P/Ni = 0.8) catalyst with the Co and Ni2 P contents of 4 wt% and25 wt%, respectively, and the P/Ni molar ratio of 0.8 showed the highest catalytic performance for HDS of DBT. Under the reaction conditions of 380?C and 3.0 MPa, the DBT conversion can reach 99.62%. The HDS of DBT proceeded mainly via the direct desulfurization(DDS)pathway with biphenyl(BP) as the dominant product on all of the catalysts and the BP selectivity was slightly enhanced after the introduction of Co promoters.     

高效WO3掺杂MCF催化剂的合成及其在环戊烯选择氧化制戊二醛反应中的应用

以钨酸钠和正硅酸乙酯为前驱体直接合成高含量WO₃掺杂介孔氧化硅泡沫(MCF)催化剂. 在773 K焙烧后显示出更高的热稳定性. 小角X射线散射, N₂-物理吸附和透射电子显微镜结果表明钨物种嵌入后, 材料仍保持MCF特征的三维织构介孔特征. 紫外拉曼和紫外可见漫反射光谱结果表明钨物种主要以孤立的或者低聚态的氧化钨形式存在, 所以在氧化钨质量分数(w)低于20%时氧化钨物种能够高度分散在载体上. 在环戊烯选择氧化制戊二醛反应中, 反应16 h 后环戊烯的转化率达到100%, 戊二醛的产率达到83.5%. 催化剂重复利用实验表明催化剂的稳定性较好, 没有钨物种的脱落. 这种优异的催化性能归结于合适的氧化钨含量和高分散的钨物种.     

磷钨反应控制相转移催化剂的制备及表征

制备了三缺位Keggin型反应控制相转移催化剂[C7H7(CH3)3N]9PW9O34(记为Q9PW9),利用FT-IR、31P NMR、XRD和TG对催化剂进行了表征,并确定了反应的催化活性中心。 分析结果表明,催化剂Q9PW9在反应后其结构仍然得到了很好的保持,反应中形成的[C7H7(CH3)3N]9PW9O34 (O2)x活性中心使催化剂具有反应控制相转移功能。以H2O2水溶液为氧化剂,在氧化苯甲醇制备苯甲醛反应中,发现该催化剂具有良好的催化活性。当H2O2与苯甲醇的物质的量比为0.9时,苯甲醇的转化率为86.2%,苯甲醛的选择性≥99%。反应结束后催化剂以沉淀的形式析出,催化剂的回收率保持在86%左右。将催化剂循环使用三次,苯甲醇的转化率和催化剂的回收率均无明显变化,说明Q9PW9具有良好的稳定性。