环境友好催化剂TiSiW12O40/TiO2的制备及其催化性能研究

制备了新型固载杂多酸盐TiSiW12O40/TiO2环境友好催化剂,并以丁酸丁酯的合成作为探针反应,系统考察了原料H4SiW12O40@xH2O与TiO2摩尔比、焙烧温度、焙烧时间等制备条件对TiSiW12O40/TiO2催化活性的影响.实验表明:制备催化剂的适宜条件为原料H4SiW12O40@xH2O与TiO2摩尔比为0.47,焙烧温度为350℃,焙烧时间为3.0 h.利用该条件下制备的催化剂TiSiW12O40/TiO2合成丁酸丁酯,正丁醇与正丁酸的投料摩尔比n(醇):n(酸)=1.3:1,催化剂的用量占反应物总投料质量的1.3%,反应时间为1 h,丁酸丁酯的产率为97.2%.该催化剂TiSiW12O40/TiO2用于制备其它丁酸酯类(如乙酯、丙酯、戊酯、异戊酯)时同样取得了好的结果.     

S_2O_8~(2-)/TiO_2催化合成乙酸正丁酯

通过浸渍—焙烧法制备了固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2催化剂,并以醋酸和正丁醇为原料合成了乙酸正丁酯.考察了催化剂的焙烧温度、酸/醇比、反应时间等因素对反应的影响.结果表明S_2O_8~(2-)/TiO_2的最佳制备条件为:过硫酸铵浸渍浓度0.5mol/L,焙烧温度500℃,焙烧时间3h,在最佳反应条件下,乙酸正丁酯的酯化率可达97.8%,催化剂重复使用3次后,对醋酸的转化率仍可达90.8%.     

超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价。结果表明,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

TiSiW_(12)O_(40)/TiO_2催化合成磷酸三甲苯酯的研究

应用TiSiW_(12)O_(40)/TiO_2催化剂合成磷酸三甲苯酯研究结果表明，该催化 剂具有较高的催化活性。考察了催化剂用量、反应温度和反应时间对酯产率的影响 。在典型反应条件（催化剂用量为原料总量的1.0%，反应温度为100-120 ℃，反应 时间为8h）下所得磷酸三甲苯酯的产率为85.5%。该催化剂易于回收且可重复使用 ，具有良好的活性稳定性。     

MCM-41负载Dawson型磷钨酸的制备及其对乙酸与正丁醇酯化反应的催化性能研究

以MCM-41为载体,H_6P_2W_(18)O_(62)为活性组分,通过浸渍法制备出负载型催化剂40%H_6P_2W_(18)O_(62)/MCM-41,对催化剂进行FT-IR、XRD、SEM、EDX、NH3-TPD和TG表征。XRD、SEM测试结果表明H_6P_2W_(18)O_(62)均匀地负载MCM-41载体上,FT-IR、EDX测试表明负载后H_6P_2W_(18)O_(62)仍保持Dawson结构不变,NH3-TPD、TG结果表明负载后催化剂出现弱酸中心,同时强酸中心酸强度和酸量均增多,催化剂热稳定性显著提高。以40%H_6P_2W_(18)O_(62)/MCM-41为催化剂,催化乙酸和正丁醇合成乙酸正丁酯。考察了催化剂用量、醇酸摩尔比、反应时间和反应温度对酯化率的影响。结果表明:40%H_6P_2W_(18)O_(62)/MCM-41在催化合成乙酸正丁酯反应中表现出优异的催化活性,最优条件为:n(正丁醇)∶n(乙酸)=2.0∶1.0,w(40%H_6P_2W_(18)O_(62)/MCM-41)=3.7%(基于反应物质量),反应温度125℃,反应时间3.0 h。在此条件下乙酸正丁酯的收率达到了97.5%,催化剂重复使用5次时,酯化率仍可保持为72.1%。     

钨磷杂多酸催化合成乙酸丁酯的研究

工业乙酸丁酯合成多采用浓硫酸催化间歇式酯化法,该法腐蚀设备、污染环境及副反应多.本文采用H_3PW_(12)O_(40)·29H_2O(HPW)为催化剂,研究了合成乙酸丁酯的影响因素.在最佳反应条件下,正丁醇的转化率不低于98％,产物单收达97％以上,选择性接近100％. 1实验方法 H_3PW_(12)O_(40)·29H_2O、冰醋酸及正丁醇均为分析纯试剂.     

双偶极半菁衍生物／H4SiW12O40自组装多层膜的研究

通过交替吸附H_4SiW_(12)O_(40)和双偶极半菁衍生物制备了一个新颖的无机- 有机杂化自组装多层膜。紫外可见光谱和X射线衍射研究证实了半菁衍生物 /H_4SiW_(12)O_(40)多层膜可被均匀沉积厚达至少12层，具有平均膜厚5.3nm(半菁 阳离子层加SiW_(12)O_(40)~(4-)层)的二维有序结构，膜中半菁衍生物与H_4SiW_ (12)O_(40)间发生了较强的电荷转移作用。循环伏安研究表明，薄膜具有较好的电 化学活性。     

S_2O_8~(2-)/ZnFe_xAl_(2-x)O_4的制备及催化合成乙酸正丁酯

通过(NH4)2S2O8溶液浸渍法制备了S_2O_8~(2-)/ZnFe_xAl_(2-x)O_4固体催化剂。通过XRD、TG-DSC、IR和N_2吸附-脱附的分析方法对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的制备条件。实验结果表明,S_2O_8~(2-)/ZnFe_xAl_(2-x)O_4-仍具有载体的尖晶石结构特征,BET表面积为37.65m~2/g,颗粒堆积后的平均孔径约为12.47nm。将S_2O_8~(2-)/ZnFe_xAl_(2-x)O_4应用于制备乙酸正丁酯的反应,研究表明,催化剂的催化活性与制备条件有关,当采用0.15mol/L(NH4)_2S_2O_8溶液浸渍ZnFe_(0.15)Al_(1.85)O_4,温度为550℃焙烧5h条件下制备的催化剂,可使乙酸的酯化率达到93.47%。     

SiW_(12)/g-C_3N_4纳米复合材料的制备及光催化活性

采用浸渍法成功地将硅钨酸(SiW_(12))负载到g-C_3N_4表面,制备出一种新型的SiW_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂.通过X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对其结构和性能进行表征.光催化实验表明,在可见光照射下(λ420nm),SiW_(12)/g-C_3N_4复合材料表现出比纯gC3N4更高的光催化性能.其中,SiW_(12)/g-C_3N_4(质量比为1∶3)复合材料具有最好的光催化活性,在可见光下辐照120 min时,RhB的脱色率达98.0%.若加入H_2O_2(2 mL,质量分数为30%)进行修饰,仅在可见光下辐照24min,RhB的脱色率就达到97.7%.SiW_(12)/g-C_3N_4复合材料光催化活性的提高归因于光生电子-空穴对的有效分离.此外,由H_2O_2分解产生的氢氧自由基(·OH)也起到了至关重要的作用.     

新型Brnsted-Lewis酸性催化剂LaPW_(12)O_(40)/SiO_2制备及其在催化酯化反应合成生物柴油中的应用

以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H_3PW_(12)O_(40))为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW_(12)O_(40)、B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2和C-LaPW_(12)O_(40)。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成Si O2网络,进而Si O2网络中的硅醇键与H_3PW_(12)O_(40)中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在Si O2表面的吸附而堵塞了H_3PW_(12)O_(40)的孔道结构,抑制了H_3PW_(12)O_(40)颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。Si O2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂中,由于Si O2凝胶的高比表面积而使B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有了较大的比表面积,从H_3PW_(12)O_(40)的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2为Br9nsted-Lewis酸型固体酸,由于Br9nsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW_(12)O_(40)/Si O2。     

Catalytic Oxidation of Dimethyl Ether to Dimethoxymethane over Cs Modified H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2 Catalysts

The attractive utilization route for one-step catalytic oxidation of dimethyl ether to dimethoxymethane was successfully carried out over the H_3PW_(12)O_(40)(40%)/SiO_2 catalyst,modified by Cs,K,Ni,and V.The Cs modification of H_3PW_(12)O_(40)(40%)/SiO_2 gave the most promising result of 20% dimethyl ether conversion and 34.8% dimethoxymethane selectivity.Dimethoxymethane could be synthe- sized via methoxy groups decomposed from dimethyl ether through the synergistic effect between the acid sites and the redox sites of Cs modified H_3PW_(12)O_(40)(40%)/SiO_2.     

Synthesis of Ethyl Oleate Catalyzed by Solid Superacid SO4^2-/TiO2/La3＋

Rare-earth compound solid superacid SO42-/TiO2/La3+ was prepared. Its catalytic activity was examined under different synthetic conditions for the esterification of propanoic acid and n-butyl alcohol as probing reaction. The optimum conditions were also found, which were the pH=8, the depositing time was 24 h, the mass fraction of La(NO3)3 used in solid superacid was 5%, the concentration of H2SO4 was 1.25 mol/L, the soaking time in H2SO4 was 16 h and the calcining temperature was 500 °C. The ethyl oleate was synthesized from oleic acid and ethanol in the presence of SO42-/TiO2/La3+. The optimum reaction conditions were obtained which were the reaction time was 6 h, molar ratio of oleic acid to ethanol was 1:4 and the mass fraction of catalyst was 4%.     

几种方法制备的H3PW12O40/SiO2催化剂的结构和催化性能

 针对H3PW12O40(HPW)的比表面积小和不易回收利用等缺点,分别采用浸渍法、溶胶-凝胶法和以离子液体为模板剂的溶胶-凝胶法制备了HPW/SiO2催化剂,采用傅里叶变换红外光谱、 X射线衍射、 N2物理吸附和吸附氨的程序升温脱附等技术对催化剂样品进行了表征,并考察了其对苯硝化反应的催化性能. 结果表明,所制备的催化剂样品都保持了HPW原有的Keggin结构. 浸渍法制备的催化剂的比表面积(475.2 m2/g)较小,使用4次后硝基苯的收率由82.4%下降到70.7%; 溶胶-凝胶法制备的催化剂的比表面积(498.6 m2/g)居中,使用4次后硝基苯的收率由85.1%下降到79.6%; 以［emim］BF4离子液体为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备的催化剂含有介孔结构,比表面积(558.5 m2/g)最高,使用4次后硝基苯的收率由84.7%下降到79.9%. 不同方法制备的HPW/SiO2催化剂具有较高的催化苯硝化反应活性和较好的稳定性.     

H4SiW12O40/TiO2/SiO2复合光催化剂的制备及性能研究

溶胶-凝胶法制备了TiO2/S iO2光催化剂,利用所得TiO2/S iO2光催化剂为基体,浸渍烧结法制备了H4S iW12O40/TiO2/S iO2表面负载修饰型复合光催化剂。TG-DSC、XRD、SEM、BET对催化剂的物化结构进行了表征,分析了TiO2和H4S iW12O40催化活性组分在S iO2载体表面上的键联机理。光催化性能测试是以低浓度酸性品红染料的水溶液为降解目标物,试验结果表明H4S iW12O40的负载修饰可以改进TiO2/S iO2光催化剂的催化活性,酸性品红的降解效率最高可以增加45%。     

MnCl2-H4SiW12O40/SiO2催化氧化二甲醚制取甲缩醛

 采用浸渍法制备了H4SiW12O40/SiO2杂多酸催化剂,分别使用MnCl2, SnCl4和CuCl2对其进行修饰,并在常压连续流动固定床反应器中考察了催化剂对二甲醚选择氧化制取甲缩醛的催化活性. 结果表明, MnCl2修饰的H4SiW12O40/SiO2催化剂的活性和甲缩醛选择性均高于SnCl4和CuCl2修饰的催化剂. 进一步考察了不同MnCl2含量及反应温度对反应的影响. 在MnCl2含量为5%, 反应温度为593 K时, MnCl2-H4SiW12O40/SiO2催化剂的活性和甲缩醛选择性最佳,二甲醚转化率为8.6%, 甲缩醛选择性为36.3%. X射线衍射结果显示, MnCl2与H4SiW12O40相互作用并均匀地分散在载体上. 用红外光谱研究了MnCl2-H4SiW12O40/SiO2催化剂的结构,发现改性后的催化剂基本保持了杂多酸的Keggin结构. NH3程序升温脱附结果显示, MnCl2的加入较明显地降低了催化剂的酸强度和酸中心数目.     

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.     

H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂的制备及其催化性能

以Keggin型杂多酸H5PMo10V2O40为主体,SBA-15介孔分子筛为载体,利用溶胶-凝胶法制备了不同负载量的H5PM10V2O40/SBA-15负载型催化剂,通过XRD、FTIR、TEM、H2-TPR和N2吸脱附法对样品进行了分析和表征,并将制得的负载型催化剂应用于苯氧化苯酚的反应中,研究了不同条件(温度、时间和催化剂用量等)下的催化性能.研究结果表明:H5PMo10V2O40杂多酸能均匀地分散于SBA-15孔道中且SBA-15的六方介孔结构并未发生改变:较好地解决了活性组分大量溶脱的问题;与H5PMo10V2O40杂多酸相比,H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂在苯氧化为苯酚的反应中具有更高的转化率和更好的选择性,当反应温度为70℃,催化剂的使用量为0.25 g,反应时间为2 h和H5PMo10V2O40负载量为60%时苯酚的选择性达到了82.53%.     

Cs_xH_(3-x)PW_(12)O_(40) heteropoly salts catalyzed quinoline synthesis via Friedl(a|¨)nder reaction

Various type of cesium partially substituted phosphotungstate,Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀（x = 1.0,2.0 and 2.5）,were synthesized and their catalytic activities were investigated in the synthesis of quinoline.It was shown that catalytic activities of these catalysts correlated to surface acidity and total number of acidic sites.Finally,a series of quinoline derivatives were synthesized with Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ via the Friedlander reaction in high to excellent yields and the plausible mechanism was proposed.Simple experiment,catalyst reusability,short reaction time and preclusion of toxic solvent are the advantages of this method.     

层状纳米光催化复合材料H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2的合成及性质

用固相合成法制备出K0.8Fe0.8Ti1.2O4,并用离子交换反应制备出H0.8Fe0.8Ti1.2O4;通过C3H7NH2层间膨胀,TiO2粒子的插入和紫外光分解等反应,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料-H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2.X射线衍射和漫反射等表征结果表明 该样品的层间高度为0.47nm,禁带能隙为2.18和2.88eV.用(>400 nm的光照射30 min,0.4 g样品可使甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率达到22.1%.而同样条件下标准TiO2(P-25)仅为6.2%,表明所研制的层状纳米复合材料具有较高的光催化活性.