磁性纳米Pd/Fe3O4催化剂的制备及其在Heck反应中的应用

通过使用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂,合成了磁性Pd/Fe₃O₄纳米颗粒催化剂。对该催化剂进行粉末X射线衍射、透射电子显微镜、感应耦合等离子体和磁性表征。将Pd/Fe₃O₄催化剂用于Heck反应,检测其催化性能。测试结果表明Pd纳米颗粒负载在Fe₃O₄纳米颗粒上,而且催化剂的尺寸<20 nm,并在Heck反应中表现了极好的催化性能。此外,催化剂可以通过磁场回收利用, 且催化活性没有显著的降低。     

偏硼酸锶/碳酸锶复合催化剂光催化还原CO2生成CH4的研究

采用溶胶-凝胶法制备出SrB₂O₄和SrCO₃复合催化剂(SrB₂O₄/SrCO₃). 紫外光催化还原CO₂生成CH₄的实验证明, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的光催化活性已超过SrB₂O₄和TiO₂(P25)催化剂. 利用X 射线电子衍射(XRD)谱、透射电子显微镜(TEM)和等温氮气吸附-脱附分析确定了催化剂的晶相结构、粒子尺寸和比表面积.利用紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)的价带谱和荧光光谱(PL)确定了催化剂的能带结构, 结果表明: SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂异质结构有利于光生载流子的分离, 从而抑制了光生电子和光生空穴的复合, 提高了光生电子和光生空穴在固液界面参加光催化反应的利用率. 因此, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的紫外光催化活性得到了有效的提高.     

棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄ 表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄ 担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

Fe3O4改性的Ru/γ-Al2O3催化剂的原位液相加氢性能

采用分步浸渍法制备负载型Ru-Fe₃O₄/γ-Al₂O₃ 催化剂, 并利用透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱与X射线光电子能谱(XPS)表征催化剂的纳米颗粒粒径分布、晶相组成、表面结构及吸附物种等性质. 将Ru-Fe₃O₄/γ-Al₂O₃催化剂用于3,4-二氯硝基苯选择性原位液相加氢反应, 考察了反应条件对催化活性的影响, 并讨论了不同制备条件下催化剂的稳定性能. 结果表明, 在473 K、液压3 MPa、原料质量分数2%, 乙醇/水体积比75:25 的反应条件下, 3,4-二氯硝基苯的转化率为100%, 3,4-二氯苯胺的选择性高达96.4%. Fe₃O₄含量对催化剂稳定性能有显著影响, 当Ru和Fe 的质量分数分别为2%和6%时, 催化剂可稳定200 h以上. 表面吸附CO与积碳是导致催化剂失活的主要原因, 以Fe₃O₄作为高效的助剂, 进行水汽转换(WGS)反应与费托合成(FTS)可移除CO, 而采用煅烧法去除表面积碳. 晶相变化与纳米颗粒的聚集可能导致催化剂部分失活, 其原因以及再生方法需进一步考察.     

在一维ZnO表面可控构建Co3Mn1纳米晶及其催化CO氧化性能

利用热分解法制备了结构明确的负载型纳米晶催化剂。在纳米晶成核和生长过程中加入一维ZnO纳米棒作为晶种,调控不同组分的纳米晶在 ZnO纳米棒表面均匀生长,从而获得了结构明确的 MnO/ZnO、Co₃O₄/ZnO、Co₃Mn₁/ZnO催化剂。透射电子显微镜(TEM)与 X 射线粉末衍射(XRD)结果显示,不同组分纳米颗粒都均匀分散在 ZnO 纳米棒表面。相对于 MnO/ZnO 和Co₃O₄/ZnO催化剂,Co₃Mn₁/ZnO催化剂在CO氧化反应中具有最佳的催化性能。在200 L·g_cat^-1·h^-1的气时空速下,Co₃Mn₁/ZnO催化剂起活温度为 50 ℃,其 T100(CO 转化率达到 100% 时的温度)为 200 ℃;利用 X 射线光电子能谱(XPS)对不同催化剂进行了分析,结果显示,Co₃Mn₁/ZnO催化剂的氧空位比MnO/ZnO催化剂提高了30%以上,从而使其具有较高的CO氧化催化性能。更为重要的是,Co₃Mn₁/ZnO复合纳米晶催化剂的活化能(39.4 kJ·mol^-1)远低于其它负载型纳米晶催化剂。     

面向异丁烷脱氢介孔γ-Al2O3基催化剂的合成及其高催化性能

采用溶剂蒸发自组装法调控载体形貌及孔道结构,成功制备了有序介孔氧化铝载体。以铬氧物种为活性组分,碱金属钾为助剂,采用浸渍法制备负载型催化剂,用于异丁烷催化脱氢反应,研究了反应温度、原料流速、催化剂粒径等因素对催化性能的影响。采用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、N₂物理吸附、氢气程序升温还原及热重等表征方法探讨了载体形貌、孔道结构与催化性能的构效关系,结果表明,低温下有利于控制异丙醇铝的水解和缩合及介孔γ-Al₂O₃的研制。与常规的γ-Al₂O₃相比,所制备的介孔γ-Al₂O₃的有更大的比表面积和良好的有序性,在600℃、101.325kPa、GHSV=1 000 h^-1的条件下,10%（w/w）Cr₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂性能最佳,异丁烷的转化率达63.1%,异丁烯的选择性达到85.5%。与传统的催化剂相比,介孔Cr₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂具有大的比表面积,高度分散的活性组分,优良的催化性能和良好的抗积碳能力。     

可回收Fe3O4@SiO2-Ag磁性纳米微球对染料污染物的快速脱色处理

介绍了一种采用无毒廉价的前驱物制备Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米微球的快捷方法,制备的Fe₃O₄@SiO₂-Ag纳米微球在NaBH₄存在下可以催化还原染料污染物.实验结果表明,Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子保持了Ag纳米粒子和Fe₃O₄纳米粒子的双重优点,不仅对染料罗丹明B和曙红Y具有良好的催化还原效率,而且可以在外加磁场作用下从溶液中快速有效的分离.催化还原反应速率与反应温度及Fe₃O₄@SiO₂-Ag催化剂用量有关,反应体系中表面活性剂和无机盐(Na₂SO₄)的存在也会影响催化剂的催化活性.该Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子在工业染料污染物处理方面具有应用前景.     

脊椎状NiCo2O4纳米棒的制备及其析氧和氧还原性能研究

以水热法并进一步焙烧合成脊椎状NiCo₂O₄纳米棒,通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）和热重分析仪（TG）等来表征其结构形态及热稳定性.采用线性扫描法（LSV）、循环伏安（CV）研究所制备催化剂的在玻碳和旋转圆盘电极上的电催化活性：在0.1 mol·L^-1 KOH溶液中的电催化析氧反应（OER）和电催化氧还原反应（ORR）.研究结果表明,所制备的脊椎状NiCo₂O₄纳米棒有大量的不饱和态,200℃焙烧制备的脊椎状NiCo₂O₄纳米棒析氧过电位最小可达309 mV,Tafel斜率145.6 mV/dec,其氧还原极限电流密度在1600 rmp可达到5.095 mA·cm^-2,电子转移数在3.2~3.8之间,接近四电子转移机理,其优良电化学性能可能是由于暴露了更多的边缘缺陷的缘故.     

用于木质素催化湿式氧化反应的纳米空心球钙钛矿催化剂

利用尿素辅助溶剂热法合成了一系列LaFe_xMn_1-xO₃和La_0.9Sr_0.1MnO₃纳米空心球材料,并采用X射线衍射、透射电子显微镜和物理吸附等方法对其晶相、形貌和比表面积进行了表征. 在木质素的催化湿式氧化反应(CWAO)中,该催化剂表现出比传统的柠檬酸溶胶-凝胶法制备的钙钛矿材料更高的催化活性. 这主要是由于空心球结构所致. 当T=120℃,p(O₂)=0.2MPa时,CWAO反应1h后木质素转化率超过80%. 反应后组分离子溶出量很低,表明由于钙钛矿相结构的存在,催化剂在该反应条件下非常稳定.     

Fabrication of nanoreactors based on polyoxoperoxometalates and enhancement of their catalytic activity

The nanoreactors were fabricated by reacting amphiphilic quaternary ammoniums and polyoxoperoxometalates K_n[PW_12-xTi_x- O_40-x（O₂）_x]（x=1,2 and 3;n = 5,7 and 9）(K₅[PW₁₁TiO₃₉（O₂）],K₇[PW₁₀Ti₂O₃₈（O₂）₂]and K₉[PW₉Ti₃O₃₇（O₂）₃]).Fourier transform infrared spectroscopy（FT-IR）,transmission electron microscopy（TEM） were used to characterize the resulting samples. This kind of nanocatalysts could promote NH₄SCN’ degradation into simple inorganic compounds such as SO₄^2-,HCO₃^- and NO₃^- only using oxygen as an oxidant under room conditions.     

NiCo_2O_4 hollow microsphere–mediated ultrafast peroxymonosulfate activation for dye degradation

Morphology and dispersity are key factors for activating peroxymonosulfate(PMS).In this study,we designed a recyclable open-type NiCo_2 O_4 hollow microsphere via a simple hydrothermal method with the assistance of an NH_3 vesicle.The physical structure and chemical properties were characterized using techniques such as scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope(TEM),X-ray diffraction(XRD),N_2 adsorption and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The test results confirm that the inner and outer surfaces of open-type NiCo_2 O_4 hollow-sphere can be efficiently utilized because of the hole on the surface of the catalyst,which can minimize the diffusion resistance of the reactants and products.Under optimized conditions,the total orga nic carbon(TOC) removal efficiency of rhodamine B(RhB) can reach up to 80% in 40 min,which is almost 50% shorter than the reported values.The reactive radicals were identified and the proposed reaction mechanism was well described.Moreover,the disturbances of HCO_3~-,NO_3~-,Cl~-and H_2 PO_4~-were further investigated.As a result,HCO_3~-and NO_3~-suppressed the reaction while Cl-and H_2 PO_4~-had a double effect on reaction.     

一维CuO纳米棒的微乳-均匀沉淀耦合法制备与结构表征

以CuSO4和NH3·H2O为原料,采用微乳-均匀沉淀耦合法制备了一维CuO纳米棒。用XRD、SEM、TEM、HRTEM和FTIR对产物的结构和形貌进行了表征。结果表明:产物为单斜晶相结构的CuO纳米棒,内部具有孔洞结构,其直径为40～110nm,长度为800～3000nm。可通过改变水核比(ω)、反应物的浓度、反应时间、反应温度等条件实现对CuO纳米棒形貌和尺寸的调控。探讨了可能的反应机理,并用热分析方法考察了CuO纳米棒对高氯酸铵(AP)分解的催化作用。     

两种形貌GdPO_4纳米粒子的制备和光学性质研究

以Gd2O3、H3PO4为原料,聚乙二醇(PEG)为结构导向剂,通过改变沉淀剂NaOH的用量,制备了棒状、丝状的GdPO4纳米粒子,用X射线衍射仪(XRD)、X射线能量扩散光谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、富里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对样品进行表征,研究了样品的激光拉曼散射光谱(Raman)、光致发光(PL)性质。结果表明,两种不同形貌的GdPO4纳米粒子具有不同的光学活性,PEG的浓度以及它和Gd3+、H+的配位作用对棒状GdPO4纳米粒子的形成有重要的影响。     

Shape Control,Crystalline Conversion and Pseudocapacitance Properties of Mn_3O_4: Effects of Yb~(3+) Doping

We report a facile method for the synthesis of manganese oxide(Mn_3O_4) nanorods via the direct reaction of MnCl2 and H_2 O2 by doping Yb~(3+) ions at room temperature and air atmosphere. The Mn_3O_4:Yb~(3+) samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), cyclic voltammetry(CVs), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), and charging-discharging test(CD). The results show that trace Yb~(3+) doping(6 at%) could effectively induce crystalline transformation of Mn_3O_4 from cubic system(space group Fd-3 m) to tetragonal system(space group I41/amd) and incite the morphology changing from irregular particles to uniform nanorods. When Yb~(3+) doping amount is 3%, the capacitance of Mn_3O_4 reaches the maximum, 246 F/g, which is related to the morphology change and the corresponding decrease of impedance.     

Improved photocatalytic activity of TiO_2 produced by an alcohothermal approach through in-situ decomposition of NH_4HCO_3

High crystallinity of TiO_2 was prepared by a modified alcohothermal method, in which titanium isopropoxide was used as the titania precursor, absolute ethanol as the reaction medium, and NH_4HCO_3 as the raw materials for release of water, ammonia and carbon dioxides via in-situ decomposition. The X-ray powder diffraction(XRD) and transmission electron microscope(TEM) measurements showed that water and ammonia from the in-situ decomposition of NH_4HCO_3 played an important role in conducting the size, shape, crystallinity and microstructure of TiO_2. The photoluminescence spectroscopy and photocurrent measurements indicated that enhanced crystallinity could hinder the recombination and promote the separation of electron-hole pairs in TiO_2, which contribute to the improvement of photocatalytic activity.Methyl orange photodegradation under UV light confirmed that high crystallinity of TiO_2 did present a high photocatalytic activity due to the effective separation of photoinduced charges.     

1,4-二氢吡啶的微波合成新方法

研究了微波作用下1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸乙酯（3）的合成,结果表明,在微波的作用下,用简单易得的原料如（HCHO）n,HCHO／H2O,（CH2）6N4,NH4OAc,NH3／H2O,NH4HCO3,（NH4）2CO3等就可以得到3,收率在50％左右。微波可以很容易地由甲醛水溶液和氨水为反应物得到3,传统方法根本得不到。反应中只使用少量乙醇,而用甲醛水溶液的反应是无溶剂合成。     

H_3PO_4－i－C_3H_7OAl－H_2NCH_2CH_2NH_2－HOC

以乙二胺为模板剂，采用Ｈ_３ＰＯ_４－ｉ－Ｃ_３Ｈ_７ＯＡｌ－Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２－ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ非水体系，首次合成了ＡｌＰＯ_４－１２分子筛。研究了反应物配比、酸碱度及磷源、铝源等水热晶化条件对产物物相的影响，用ＸＲＤ、ＩＲ、ＳＥＭ及ＴＧ－ＤＴＡ等对产物进行了表征，对非水体系生成的ＡｌＰＯ_４－１２中有机模板剂乙二胺的化学环境进行了研究，认为乙二胺在晶体中以两种环境存在：一部分与骨架作用力较弱；另一部分与骨架以较强的氢键相作用。     

α-Fe_2O_3空心球的水热法制备及其对苯酚的吸附性能

以铁氰化钾、磷酸二氢铵等为反应物,采用水热法合成了α-Fe2O3空心球,并用XRD,TEM,FESEM(场发射扫描电镜)、UV-Vis和低温氮吸附脱附对其进行了表征。结果表明,α-Fe2O3空心球直径在200～560nm之间,其BET比表面积为80m2·g-1,平均孔径为8.5nm。考察了反应时间、反应物用量和反应温度等对α-Fe2O3空心球形貌和大小的影响,提出了其可能的形成机理。研究了室温下α-Fe2O3空心球吸附苯酚的性能,吸附达平衡时,其吸附苯酚的量达97mg·g-1。     

Insights into the selective catalytic reduction of NO by NH_3 over Mn_3O_4(110):a DFT study coupled with microkinetic analysis

Nitric oxide(NO_x), as one of the main pollutants, can contribute to a series of environmental problems, and to date the selective catalytic reduction(SCR) of NO_x with NH_3 in the presence of excess of O_2 over the catalysts has served as one of the most effective methods, in which Mn-based catalysts have been widely studied owing to their excellent low-temperature activity toward NH3-SCR. However, the related structure-activity relation was not satisfactorily explored at the atomic level. By virtue of DFT+U calculations together with microkinetic analysis, we systemically investigate the selective catalytic reduction process of NO with NH_3 over Mn_3 O_4(110), and identify the crucial thermodynamic and kinetic factors that limit the catalytic activity and selectivity.It is found that NH3 prefers to adsorb on the Lewis acid site and then dehydrogenates into NH_2~* assisted by either the two-or three-fold lattice oxygen; NH_2~* would then react with the gaseous NO to form an important intermediate NH_2 NO that prefers to convert into N_2 O rather than N_2 after the sequential dehydrogenation, while the residual H atoms interact with O_2 and left the surface in the form of H_2 O. The rate-determining step is proposed to be the coupling reaction between NH_2~* and gaseous NO.Regarding the complex surface structure of Mn_3 O_4(110),the main active sites are quantitatively revealed to be O_(3 c) and Mn_(4 c).