可循环磁性Pt/Fe3O4-MCNT催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应

采用多步法依次将制备的Fe₃O₄纳米颗粒和Pt纳米颗粒负载到多壁碳纳米管(MCNT)上得到Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂,以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)和热重-差热分析(TG-DTA)对Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂的结构和磁性质进行了表征。研究发现预制备的Fe₃O₄纳米颗粒与Pt纳米颗粒均匀地分散于MCNT上,新制备以及多次使用后的Pt/Fe₃O₄-MCNT室温下都具有良好的超顺磁性。研究了Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应,结果显示催化剂具有良好的C=O加氢活性,肉桂醛转化率在50%左右时,肉桂醇选择性可达96%以上。尺寸均一的Pt粒子均匀的分散在催化剂上可能是催化剂具有良好的C=O加氢选择性的重要原因。在外加磁场作用下催化剂可以高效地从液相反应体系中分离,经多次循环使用后仍具有良好的催化性能。     

Pd/Fe3O4-MCNT磁性催化剂的制备、表征及催化性能

利用多元醇法制备了单分散Fe₃O₄纳米粒子修饰多壁碳纳米管(MCNT)的磁性复合材料, 并以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线能量色散谱(EDS)对碳纳米管磁性复合材料的结构和组成进行了表征. 研究发现, 通过调控Fe₃O₄前驱体与MCNT载体的质量比, 可以很好地控制沉积的磁性纳米粒子大小. 以碳纳米管磁性复合材料为载体, 采用多元醇法成功制备了Pd负载量为3.0% (w)的Pd/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂. 磁性质测试表明碳纳米管磁性复合材料在负载Pd前后都具有良好的超顺磁性. 以肉桂醛加氢为探针反应研究了Pd/Fe₃O₄-MCNT的催化性能, 结果表明该催化剂表现出良好的催化加氢性能, 在外加磁场下催化剂能与液相反应体系高效分离, 循环使用4次后, 催化性能没有明显下降, 显示了良好的循环利用性能.     

高效组合型Pt-Fe/C 催化剂用于肉桂醛选择性加氢反应

采用有机金属化合物Pt2(dba)3(dba为二亚苄基丙酮)还原分解法制得均匀分布的Pt纳米颗粒(粒径在2.0nm左右),直接吸附到经预处理的Fe/C载体上,即得到了组合型Pt-Fe/C催化剂.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和能量散射X射线谱(EDS)等技术表征了催化剂表面Pt颗粒大小分布,Pt、Fe化学态和催化剂表面元素等.将该组合型催化剂用于肉桂醛(CAL)选择性加氢反应,获得了良好的效果,其催化活性比浸渍法制备的Pt/C催化剂高1倍以上.在60°C、2.5h、4.0MPaH2反应条件下,1%(w,质量分数)Pt-1.5%(w)Fe/C催化剂肉桂醛加氢转化率为99.2%,肉桂醇(COL)选择性达到85.0%.     

Sn对肉桂醛加氢催化剂Pt/Al2O3的修饰作用

研究了负载型Pt催化剂上肉桂醛加氢反应规律,并对Sn的修饰作用进行了考察.未修饰催化剂Pt/Al2O3上,主要以C=C加氢为主;加入少量Sn修饰剂,肉桂醛加氢活性大幅度提高,而且C=O加氢选择性有所提高.当Sn/Pt摩尔比大于0.8后,虽然C=O加氢选择性仍较高,但加氢活性明显降低.Sn/Pt摩尔比为1的催化剂上,肉桂醛转化率高于96%时,肉桂醇选择性可高达80%.结合XRD与化学吸附等表征结果,表明电子因素和立体因素的综合作用是影响肉桂醛加氢选择性的主要因素.     

特种氧化铝负载氧化钛作为异丙醇还原肉桂醛的高性能催化剂

肉桂醇在香料、香精以及医药等诸多高端领域有着重要应用,常通过肉桂醛加氢法制备.由于热力学上肉桂醛中C=C–C=O官能团的C=C双键加氢比C=O双键更有优势,因此不管是从学术角度还是工业生产角度来看,高选择性还原C=O基团都是一项极具挑战的任务.肉桂醛加氢反应的副产物苯丙醛以及苯丙醇的生成不仅导致肉桂醇收率降低,而且大大增加分离纯化成本,因此设计并制备出有利于C=O官能团高选择性氢化的高效催化剂具有重要意义.Meer-wein-Ponndorf-Verley(MPV)反应以异丙醇为氢供体,是一种可选择加氢C=C–C=O中C=O官能团的反应.目前用于MPV还原的催化剂(均相或多相)在实际应用中通常选择性不高,使得目标产物得率低且分离成本高.本文报道了负载于一种特殊氧化铝表面的氧化钛催化剂(记为TiOx/γ-Al2O3-nt),其催化肉桂醛经MPV还原为肉桂醇的催化性能优异,表征结果发现该特殊氧化铝可导致表面氧化钛呈较高比例的低价钛物种高度分散状态,从而成为一种高效的肉桂醛MPV还原催化剂.TEM结果表明,这种特殊氧化铝和普通氧化铝在形貌上有很大差别,具有比较规整的一维纳米粒子形貌.综合XRD,TEM,Raman以及H/D同位素交换表征结果,可得到氧化钛高度分散在氧化铝表面的结论.原位XPS结果表明,Ti-Ox/γ-Al2O3-nt催化剂表面具有较高浓度的Ti(III)物种,而以普通氧化铝为载体的催化剂TiOx/γ-Al2O3-c在相同的还原条件下其表面Ti(Ⅲ)物种浓度较低,这种差异的来源是具有规整形貌的一维纳米氧化铝提供了更加均匀的表面位点使得表面高度分散的氧化钛容易被还原为低价态.NH3-TPD结果表明,TiOx/γ-Al2O3-nt催化剂具有高的L酸酸量.肉桂醛MPV还原反应结果显示,表面负载氧化钛的特殊氧化铝(TiOx/γ-Al2O3-nt)是一种非常高效的催化剂,具有很高的目标产物肉桂醇的选择性,几乎观察不到副产物的生成,多次套用实验结果也证实该催化剂具有良好的稳定性.该催化剂的高性能可归纳为以下两个方面的原因:一方面,L酸是MPV还原反应的活性中心,该催化剂具有高的L酸酸量,因此转化率高;另一方面,其表面较高浓度的Ti(III)物种可以使肉桂醛以垂直吸附模式(吸附终端为C=O)在催化剂表面吸附,这种吸附模式可以高选择性地还原为目标产物肉桂醇,因此同时具有很高的选择性.     

Pt/MIL-101(Cr)在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能

采用简单易行的浸渍法将Pt纳米粒子负载到MIL-101(Cr)上,制备了Pt/MIL-101(Cr)催化剂,并对其在肉桂醛选择性加氢反应的催化性能进行了研究。XRD、N₂吸附、TEM和催化性能的研究结果表明,Pt的负载量对负载于MIL-101(Cr)上Pt纳米粒子的尺寸及所制备催化剂对肉桂醇的选择性有很大影响。低Pt负载量(1.0%)的Pt/MIL-101(Cr)较其他MOFs和无机材料在肉桂醛选择性加氢反应中表现出了高的催化性能,在优化的反应条件下肉桂醛转化率和对肉桂醇的选择性可分别达96.5%和86.2%。Pt/MIL-101(Cr)催化剂具有良好的稳定性。Pt/MIL-101(Cr)所表现出的优良的催化性能同MIL-101(Cr)载体的孔道结构及其表面性质密切相关。     

Pt/MIL-101(Cr)在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能

采用简单易行的浸渍法将Pt纳米粒子负载到MIL-101(Cr)上, 制备了Pt/MIL-101(Cr)催化剂, 并对其在肉桂醛选择性加氢反应的催化性能进行了研究。XRD、N₂吸附、TEM和催化性能的研究结果表明, Pt的负载量对负载于MIL-101(Cr)上Pt纳米粒子的尺寸及所制备催化剂对肉桂醇的选择性有很大影响。低Pt负载量(1.0wt%)的Pt/MIL-101(Cr)较其他MOFs和无机材料在肉桂醛选择性加氢反应中表现出了高的催化性能, 在优化的反应条件下肉桂醛转化率和对肉桂醇的选择性可分别达96.5%和86.2%。Pt/MIL-101(Cr)催化剂具有良好的稳定性。Pt/MIL-101(Cr)所表现出的优良的催化性能同MIL-101(Cr)载体的孔道结构及其表面性质密切相关。     

Pt在MgAl2O4载体上的分散程度对催化苯甲醛加氢反应影响

构建催化剂特别是在亚纳米尺度下分散的贵金属催化剂的构效关系是多相催化研究领域中的主要任务之一.我们采用与金属Pt具有强相互作用的MgAl2O4尖晶石作为载体,通过简单浸渍法制备了在纳米、亚纳米和单原子尺度上分散的Pt催化剂.首先利用X射线衍射和原子分辨的球差校正电镜,确定了Pt在MgAl2O4尖晶石载体表面上随负载量增大逐渐形成孤立的和相邻的单原子Pt,然后逐渐形成无定形Pt聚集体和小晶粒;然后利用电感耦合等离子体光谱和CO化学吸附测定了催化剂中Pt的含量和分散度;进一步通过测定CO在Pt表面吸附的红外光谱,区分了载体表面单原子和金属颗粒表面原子的CO吸附特征结构,并据此对不同结构的Pt原子进行了半定量估算.考察了具有不同Pt分散结构的Pt/MgAl2O4催化剂的催化苯甲醛选择性加氢能力,发现以载体表面Pt单原子物种为主的催化剂,可在较宽的温度区间内保持较高的部分加氢产物苯甲醇的选择性(60–150oC,苯甲醇选择性99.4–97.9％,甲苯选择性～0.4％),而以Pt纳米颗粒为主的催化剂上苯甲醇选择性降低显著,同时生成较多深度加氢产物甲苯(60–150oC,苯甲醇选择性99.0–93.1％,甲苯选择性0.7–5.0％).此外,我们测定了各催化剂在不同转化率(～20–90％)时催化剂加氢反应的质量比活性和转化频率(TOF),并在较低苯甲醛转化率(～20％)时,估算了不同结构Pt物种对苯甲醛加氢反应的本征活性,发现Pt纳米颗粒表面原子比MgAl2O4载体表面Pt单原子本征活性更高(4807 h–1 versus 3277 h–1).综上,Pt单原子催化剂具有贵金属原子利用率高,本征活性和加氢选择性高等优点;Pt纳米催化剂表面原子深度加氢能力强,加氢选择性较差,虽本征活性更高,但不足以补偿贵金属原子利用率降低带来的活性损失,Pt质量比活性显著低于单原子催化剂.此外,MgAl2O4尖晶石负载的单原子Pt催化剂也具有良好的催化反应循环稳定性,是一种较为理想的催化苯甲醛选择性加氢制苯甲醇催化剂.     

特种氧化铝负载氧化钛作为异丙醇还原肉桂醛的高性能催化剂（英文）

肉桂醇在香料、香精以及医药等诸多高端领域有着重要应用,常通过肉桂醛加氢法制备.由于热力学上肉桂醛中C=C–C=O官能团的C=C双键加氢比C=O双键更有优势,因此不管是从学术角度还是工业生产角度来看,高选择性还原C=O基团都是一项极具挑战的任务.肉桂醛加氢反应的副产物苯丙醛以及苯丙醇的生成不仅导致肉桂醇收率降低,而且大大增加分离纯化成本,因此设计并制备出有利于C=O官能团高选择性氢化的高效催化剂具有重要意义.Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)反应以异丙醇为氢供体,是一种可选择加氢C=C–C=O中C=O官能团的反应.目前用于MPV还原的催化剂(均相或多相)在实际应用中通常选择性不高,使得目标产物得率低且分离成本高.本文报道了负载于一种特殊氧化铝表面的氧化钛催化剂(记为TiO_x/γ-Al_2O_3-nt),其催化肉桂醛经MPV还原为肉桂醇的催化性能优异,表征结果发现该特殊氧化铝可导致表面氧化钛呈较高比例的低价钛物种高度分散状态,从而成为一种高效的肉桂醛MPV还原催化剂.TEM结果表明,这种特殊氧化铝和普通氧化铝在形貌上有很大差别,具有比较规整的一维纳米粒子形貌.综合XRD,TEM,Raman以及H/D同位素交换表征结果 ,可得到氧化钛高度分散在氧化铝表面的结论 .原位XPS结果表明,TiO_x/γ-Al_2O_3-nt催化剂表面具有较高浓度的Ti(III)物种,而以普通氧化铝为载体的催化剂TiO_x/γ-Al_2O_3-c在相同的还原条件下其表面Ti(III)物种浓度较低,这种差异的来源是具有规整形貌的一维纳米氧化铝提供了更加均匀的表面位点使得表面高度分散的氧化钛容易被还原为低价态.NH_3-TPD结果表明,TiO_x/γ-Al_2O_3-nt催化剂具有高的L酸酸量.肉桂醛MPV还原反应结果显示,表面负载氧化钛的特殊氧化铝(TiO_x/γ-Al_2O_3-nt)是一种非常高效的催化剂,具有很高的目标产物肉桂醇的选择性,几乎观察不到副产物的生成,多次套用实验结果也证实该催化剂具有良好的稳定性.该催化剂的高性能可归纳为以下两个方面的原因:一方面,L酸是MPV还原反应的活性中心,该催化剂具有高的L酸酸量,因此转化率高;另一方面,其表面较高浓度的Ti(III)物种可以使肉桂醛以垂直吸附模式(吸附终端为C=O)在催化剂表面吸附,这种吸附模式可以高选择性地还原为目标产物肉桂醇,因此同时具有很高的选择性.     

贵金属催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢

采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、N₂吸脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)揭示了微波辅助-KOH处理对活性炭的物理化学性能的影响规律。 结果表明,活性炭表面的含氧基团的种类增加,微孔明显减少,中大孔的比例增大。 通过浸渍-原位还原方法制备了Pt、Pd、Ru、Rh负载微波辅助-KOH处理活性炭催化剂,并对其催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛选择性加氢性能进行了研究。 发现Pt具有优异的C=O加氢选择性,而Pd具有优良的C=C加氢选择性。 进一步研究了Pd-Pt双组分催化剂催化p-叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢产物分布,随着Pt含量的增加, C=O选择性逐步提高, C=C选择性逐渐下降,且当m(Pd)∶m(Pt)=4∶1时,其催化剂的催化性能最佳。     

Chemoselective Transfer Hydrogenation of Cinnamaldehyde over Activated Charcoal Supported Pt/Fe3O4 Catalyst

A variety of spherical and structured activated charcoal supported Pt/Fe₃O₄ composites with an average particle size of ～100 nm have been synthesized by a self-assembly method using the difference of reduction potential between Pt (IV) and Fe (Ⅱ) precursors as driving force. The formed Fe₃O₄ nanoparticles (NPs) effectively prevent the aggregation of Pt nanocrystallites and promote the dispersion of Pt NPs on the surface of catalyst, which will be favorable for the exposure of Pt active sites for high-efficient adsorption and contact of substrate and hydrogen donor. The electron-enrichment state of Pt NPs donated by Fe₃O₄ nanocrystallites is corroborated by XPS measurement, which is responsible for promoting and activating the terminal C=O bond of adsorbed substrate via a vertical configuration. The experimental results show that the activated charcoal supported Pt/Fe₃O₄ catalyst exhibits 94.8% selectivity towards cinnamyl alcohol by the transfer hydrogenation of cinnamaldehyde with Pt loading of 2.46% under the optimum conditions of 120℃ for 6 h, and 2-propanol as a hydrogen donor. Additionally, the present study demonstrates that a high-efficient and recyclable catalyst can be rapidly separated from the mixture due to its natural magnetism upon the application of magnetic field.     

Insight into the role of iron in platinum-based bimetallic catalysts for selective hydrogenation of cinnamaldehyde

Selective hydrogenation of cinnamaldehyde (CAL) toward cinnamyl alcohol (COL) is an extremely important and challenging reaction. Herein, a series of Pt_xFe_y-Al₂O₃ bimetallic catalysts with varied Pt to Fe ratios were prepared by incipient wetness impregnation method. The introduction of Fe significantly modifies the electronic and surface properties of Pt, which clearly enhances the C=O hydrogenation selectivity. Among all the catalysts, Pt₃Fe-Al₂O₃ displays the best catalytic performance and the conversion of CAL is 96.6% with 77.2% selectivity of COL within 1 h. In addition, Pt₃Fe-Al₂O₃ had excellent reusability with 76% COL selectivity after five runs of the recycle process. Further characterization of the fresh, used and cycled catalysts revealed that the structure and electronic state of the synthesized Pt_xFe_y-Al₂O₃ are unchanged after hydrogenation reaction. The identical-location transmission electron microscopy (IL-TEM) results revealed that the interaction between the nanoparticles and the supports was strong and the catalyst was relatively stable.     

基于杨梅单宁制备Pt/SiO_2-C催化剂及其对肉桂醛选择性催化加氢性能

以天然植物多酚杨梅单宁(BT)改性的SiO2为载体,经吸附Pt4+、Na BH4还原和碳化处理制得Pt/SiO2-C催化剂.对所制备的催化剂进行了表征,并考察了催化剂对肉桂醛液相选择性催化加氢的性能.结果表明,由于杨梅单宁分子的分散稳定作用,使碳化过程中纳米Pt粒子粒径适度增长且保持高度分散.碳化温度影响杨梅单宁的脱除效果、纳米Pt粒子晶型与粒径,以及载体的比表面积与孔径,最终影响肉桂醛催化加氢性能.500℃碳化处理得到的Pt/SiO2-C-500催化剂的催化性能最佳,在乙醇为溶剂,323.25 K和2MPa氢压条件下,肉桂醛6 h转化率为82.98%,生成肉桂醇的选择性达到91.33%,表现出较高的催化活性和选择性.同时,该催化剂重复使用5次后其催化活性仍为第一次反应活性的81.18%,体现出优良的重复使用性.     

Selective hydrogenation of α,β-unsaturated aldehydes over Pt supported on cerium–zirconium mixed oxide of different composition

Cerium–zirconium mixed oxides with different Ce/Zr ratio were prepared and used as supports for Pt-containing catalysts. The study of the catalysts in the cinnamaldehyde hydrogenation reaction has shown that cinnamaldehyde conversion and cinnamyl alcohol selectivity strongly depend on the CeO₂ content in the support. The highest cinnamyl alcohol yield of 81% was obtained in 105 min at room temperature and atmospheric pressure over the 1%Pt/CeO₂–ZrO₂ catalyst with Ce : Zr atomic ratio equal to 4 : 1.     

Fe3O4修饰的Pt-Ru/C纳米催化剂的制备及其在无溶剂条件下邻氯硝基苯选择性加氢的催化性能

采用浸渍法制备了一系列Pt/Ru质量比不同的Fe₃O₄修饰的Pt-Ru/Fe₃O₄/C催化剂, 运用透射电镜(TEM)、能量弥散X射线谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对Pt-Ru/Fe₃O₄/C一系列催化剂进行了表征, 并考察了Pt/Ru质量比不同对催化剂Pt-Ru/Fe₃O₄/C在无溶剂条件下催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性加氢制备邻氯苯胺(o-CAN)催化性能的影响. 研究结果表明, 催化剂的催化活性和对目标产物的选择性跟活性组分Pt、Ru比例有关. 随着Pt/Ru比例的减小, 目标产物o-CAN的选择性有所升高, 然而反应物o-CNB的转化率有所下降. 当Pt/Ru的质量比为2时, o-CNB的转化率降为76.5%, 而目标产物o-CAN的选择性仍然为100%. 与此同时, 我们还对Pt-Ru/Fe₃O₄/C催化剂高的催化活性和目标产物的高选择性可能的原因进行了分析.     

ZrO4/SiO2-Al2O3催化肉桂醛MPV转移加氢性能

以九水合硝酸铝（Al（NO₃）₃·9H₂O）与正硅酸乙酯（TEOS）为前驱盐,采用溶胶-凝胶法制备一系列不同Al₂O₃含量的SiO₂-Al₂O₃复合氧化物,并通过浸渍硝酸氧锆引入ZrO₂,制备ZrO₂/SiO₂-Al₂O₃复合氧化物催化剂,考察催化剂在肉桂醛（CAL）MPV转移加氢中的催化性能,并结合N₂物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、NH₃-程度升温脱附（NH₃-TPD）、Py-原位红外（Py-IR）等技术,研究催化剂结构、织构以及表面性质与其催化性能间的构效关系.研究表明,所制备的催化剂均以L酸为主,并含有少量B酸中心,这使得加氢产物以肉桂醇（COL）为主,并含有少量1-苯丙烯-2-丙基醚（CPE）.Al₂O₃含量不仅影响催化剂表面的酸中心数量,而且对催化剂的织构参数有较大影响.随Al₂O₃含量的增加,催化剂表面L酸与B酸中心均有所增加,而孔径则持续变小,这使得催化反应呈现CAL转化率先增加后减少、目标产物COL选择性先稍有减小后有所增加的趋势.在Si/Al比为2时,催化剂具有最优的催化性能,优化反应条件下,CAL转化率达96%,目标产物COL选择性达90%.