不同前驱体制备的Mn-H4SiW12O40/SiO2 催化剂对二甲醚催化氧化制取甲缩醛反应性能的影响

采用浸渍法分别用硫酸锰、醋酸锰、氯化锰和硝酸锰为原料制备了Mn-H4SiW12O40/SiO2 杂多酸催化剂。在常压连续流动固定床反应器中，考察了二甲醚选择氧化制取甲缩醛的反应活性。实验结果表明，催化剂的催化活性顺序为Mn-Cl2H4SiW12O40/SiO2>Mn(NO3)2H4SiW12O40/SiO2>MnSO4H4SiW12O40/SiO2>Mn(AC)2H4SiW12O40/SiO2。并进一步考察了反应温度对不同锰盐前驱体催化剂性能的影响。结果表明，随温度的升高，硫酸锰修饰的H4SiW12O40/SiO2 催化剂催化氧化比较剧烈，在613K时二甲醚转化率高达42.4%，但此时甲缩醛选择性仅为0.9%。采用氯化锰修饰的H4SiW12O40/SiO2催化剂，二甲醚催化氧化反应较缓和，并且甲缩醛的选择性明显高于分别采用硫酸锰、醋酸锰和硝酸锰改性的催化剂，在593K反应1h时，二甲醚转化率为8.6%，甲缩醛选择性达到37.5%。H2-TPR结果显示，硫酸锰改性的催化剂高温氧化性能明显强于另外三种催化剂，氯化锰的修饰使得催化剂的低温氧化性能变强。XRD结果表明，MnCl2 H4SiW12O40/SiO2催化剂的衍射特征峰明显强于其他三种催化剂，并且发现了MnO2衍射特征峰。     

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.     

Pd-La/γ-Al2O3和Pd-La/MgAl2O4对2,6-二异丙基苯酚气相胺化反应的催化性能

 采用XRD,BET,吡啶吸附-IR,NH3-TPD和XPS等手段表征了Pd-La/γ-Al2O3和Pd-La/MgAl2O4负载型催化剂的物理性质和表面酸性,并对比研究了两种催化剂在2,6-二异丙基苯酚(DIPP)气相胺化制2,6-二异丙基苯胺(DIPA)反应中的催化性能. 结果表明,采用镁铝尖晶石载体大幅度提高了催化剂的活性、选择性和稳定性. 在Pd-La/MgAl2O4催化剂上,在n(NH3)/n(DIPP)=10,n(H2)/n(DIPP)=20,LHSV=0.3 h-1,θ=220 ℃和t=73 h的条件下,2,6-二异丙基苯酚转化率可达98.5%,2,6-二异丙基苯胺的选择性和收率分别可达88.9%和87.5%. 该催化剂连续运转400 h,反应到200 h时2,6-二异丙基苯胺的收率仍可达80%以上.     

KF/MgO 催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯

 研究了 KF/MgO 催化剂对碳酸二甲酯 (DMC) 与月桂醇酯交换反应制备碳酸二月桂酯 (DDC) 的催化性能. 考察了催化剂 KF 负载量及焙烧温度对反应的影响, 并采用 X 射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和 N2 吸附-脱附等对催化剂进行了表征. 结果表明, 催化剂 KF/MgO 在空气中较高温度焙烧后生成新相 K2MgF4 和 K2CO3, 它们为催化剂的主要活性组分. 催化性能测试结果表明, 该催化剂具有良好的催化活性, KF 的最佳负载量为 30%, 催化剂的最佳焙烧温度为 873 K. 还考察了反应条件对 KF/MgO 催化剂性能的影响. 当在反应物月桂醇:DMC 摩尔比 = 4, 催化剂用量为反应物总质量的 0.75%, 反应时间为 4 h 的条件下, 反应性能最佳, DMC 转化率和 DDC 收率分别为 86.7% 和 86.2%.     

采用溶胶-凝胶-溶剂热路径合成H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2和H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2及其光催化降解二硝基甲苯(英文)

以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶与溶解热相结合方法,制备了两类介孔材料H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2,并对其进行了表征.X射线粉末衍射和拉曼光谱分析表明,所制催化剂为锐钛矿晶型,体系中H3PW12O40和H4SiW12O40的Keggin结构经400°C焙烧后仍保持完整.H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2的平均粒径分别为15.49和7.75 nm.N2吸附-脱附和扫描电镜结果表明,P123的加入使催化剂的粒径减小,比表面积和孔体积明显增大,其中H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2的比表面积分别高达252.2和250.0 m2/g.紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO2相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增大.催化剂对DNT降解实验表明,在最佳操作条件下降解率可高达95%.     

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.     

氧化锌催化二苯甲烷二氨基甲酸甲酯分解反应

 对氧化锌催化二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)分解制二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)反应进行了研究,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量以及原料浓度等对反应的影响. 结果表明,适宜的反应条件为催化剂用量2.1%, MDC浓度3.5%, 反应温度260 ℃, 反应时间20～30 min, 此时MDC转化率为99.5%, MDI产率为40.0%, 碳化二亚胺改性二苯甲烷二异氰酸酯(C-MDI)的产率为49.7%. 进一步研究发现,15%的醋酸锌溶液经草酸铵沉淀(不陈化)后,在500 ℃下焙烧4 h得到六方相的氧化锌,晶体的平均粒径为100～200 nm, 以其为催化剂时MDC转化率为99.1%, MDI的产率为52.1%, 同时还得到27.7%的 C-MDI.     

含混合配体多酸超分子化合物的水热合成、晶体结构及催化活性

在水热条件下合成了四个含混合配体4,4’-bipy和2,2’-bipy/phen的多酸配位聚合物[Cu(4,4’-bipy)(2,2’-bipy)2]2[SiW12O40]?4H2O (1),[Ag4(4,4’-bipy)3(2,2’-bipy)2][SiW12O40]?2H2O (2),[Cu(4,4’-bipy)(phen)]2[H3O]2[SiW12O40]?8H2O (3)和[Cu(4,4’-bipy-Cl)(phen)]2[H3O][PW12O40]?H2O (4) (bipy = 联吡啶,phen = 邻菲罗啉),通过红外光谱、热重、元素分析、X-单晶衍射对聚合物进行了表征,在苯乙烯催化环氧化反应中,3和4显示了较高的催化活性,这与结构中存在配位不饱和金属中心有关.     

H4SiW12O40-La2O3/γ-- Al2O3催化甲醇脱水制备二甲醚

用浸渍法制备了负载型复合杂多酸催化剂H4SiW12O40-La2O3/γ-Al2O3,用于甲醇脱水制备二甲醚.用N2吸附、吡啶吸附红外光谱、NH3-TPD、XRD光谱等手段对催化剂进行了表征.考察了杂多酸负载量、浸渍时间、反应温度、质量空速等因素对催化活性的影响.实验结果表明：催化剂中H4SiW12O40负载量为10％～16％时催化剂的活性最好;在常压下反应温度为300℃,质量空速为1.0 h-1时,甲醇转化率达85％,二甲醚的选择性为99.9％;加压可提高催化剂的活性.     

KNO3/MCM-48催化酯交换法合成碳酸二丙酯

 对KNO3/MCM-48用于丙醇和碳酸二甲酯进行酯交换合成碳酸二丙酯的催化性能进行了考察. 用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和X射线荧光法研究了催化剂的结构特征和表面性质. XRD结果表明,随着K负载量的增加,载体特征峰强度逐渐减弱,但仍保留MCM-48的晶体结构. 随着焙烧温度的升高, KNO3逐渐分解成K2O. 分别考察了活性组分负载量、焙烧温度、焙烧时间和催化剂的用量以及反应时间对反应的影响. 结果表明, KNO3/MCM-48催化剂对碳酸二丙酯的合成具有很高的催化活性. 在反应温度363 K, 反应时间6 h, 催化剂用量5%, 丙醇与碳酸二甲酯摩尔比为4的条件下,碳酸二甲酯的转化率可达99.9%, 产物碳酸二丙酯选择性93.4%, 产率93.3%.     

Keggin结构纳米硅钨酸铵的室温固相合成与物性

首次以H4SiW12O40 * 22H2O和(NH4)2C2O4 * H2O为原料,室温固相反应合成出(NH4)4SiW12O40纳米微粒;用元素分析、 FTIR确定产物的组成和结构; XRD、 TEM和BET对产物的形貌、晶粒尺寸和比表面积进行了表征; TG-DTA确定了产物的稳定温区.结果表明,产物为纳米粒子,平均粒径为60 nm,比表面积为108.7 m2/g,在430℃以下具有良好的热稳定性.在固相反应中,研磨和放热反应热效应能加快反应物扩散速率和生成物成核速率,使产物粒径减小;反应物含有结晶水和生成物H2C2O4 * 2H2O,对形成小粒径的(NH4)4SiW12O40纳米粒子起关键作用.     

铁-谷氨酸-硅钨酸三元配合物作为高活性非均相类Fenton催化剂降解4-氯酚

Fenton氧化法通过Fe2+离子催化分解H2O2产生羟基自由基,能够氧化降解绝大多数有机污染物.但是传统的均相Fenton氧化法使用高浓度二价铁盐作为催化剂,催化剂不便于回收利用,而且还会引发新的环境问题.另外,均相Fenton氧化法通常需要在pH约为3的酸性条件下进行,在较高pH条件下,有机物氧化降解速率降低,同时铁盐水解产生铁泥.文献报道了一些含铁固体材料作为非均相类Fenton催化剂,能够解决催化剂回收和重复利用问题,但是许多固体催化剂仍然只在酸性条件下表现出较高催化活性.多金属氧簇是除过渡金属氧化物之外的一类光催化剂.近年来,多金属氧簇在Fenton氧化过程中的应用开始受到关注.可以预计,含铁的多金属氧簇固体化合物有可能同时具有类Fenton催化活性和光催化活性.本文以三价铁盐(FeI I)、谷氨酸(Glu)和硅钨酸(SiW)为原料在水溶液中合成了一种不溶性的三元固体配合物FeШGluSiW,并用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对FeШGluSiW进行了表征.根据ICP-AES, TG和FT-IR结果推断, FeШGluSiW可能的化学组成为[Fe(C5H8NO4)(H2O)]2SiW12O40·13H2O,其中含有铁、谷氨酸根单元和Keggin结构的SiW12O404?阴离子. FE-SEM和XRD测试结果表明, FeШGluSiW是由结晶度较低、尺寸为100–200 nm的无规则颗粒组成,并含有无定形相.通过考察在自然初始pH 6.5条件下100 mg/L 4-氯酚(4-CP)在FeШGluSiW(1.0 g/L)/H2O2(20 mmol/L)体系中的氧化降解反应,我们发现在暗态和光照条件下,4-CP完全降解所需时间分别为40和15 min,延长反应时间至2 h,总有机碳(TOC)去除率分别达到27%和72%.结果表明, FeШGluSiW具有很高的催化活性,而且在光照条件下活性更高.进一步研究发现, FeШGluSiW在pH 3–6.5范围内均表现出高的催化活性,而且在酸性条件下活性更高.用ICP-AES测定Fe元素在溶液中的析出量,证实4-CP氧化降解主要发生在固体催化剂表面.在反应体系中加入正丁醇能显著抑制4-CP降解,说明4-CP降解反应涉及羟基自由基的氧化作用.在光照反应条件下,催化剂颜色明显变深,表明光照条件下的反应机理涉及催化剂中SiW12O404?阴离子的还原.考虑到催化剂中含有谷氨酸根和SiW12O404?杂多阴离子,推测H2O2有可能通过氢键吸附于催化剂表面,这可能是FeШGluSiW表现出高催化活性的重要原因.结合文献报道的含铁固体材料类Fenton催化机理和多金属氧簇光催化机理,可以很好地解释4-CP降解反应实验结果.在暗态条件下, FeШGluSiW的催化机理归因于催化剂表面FeII的氧化还原循环FeII?FeI,即H2O2分子在催化剂表面分解产生羟基自由基,从而导致4-CP氧化;而在光照条件下,除了催化剂中FeI I的类Fenton催化作用之外,催化剂中SiW12O404?杂多阴离子的光催化作用同时发生,导致4-CP降解速率加快.在光催化过程中,4-CP可以被激发态SiW12O404?直接氧化,也可以被激发态SiW12O404?与H2O相互作用产生的羟基自由基氧化.被还原的杂多阴离子可以被O2氧化,也可以被H2O2氧化,因而H2O2的存在也促进了FeШGluSiW的光催化作用.     

新型苯并咪唑杂多酸盐离子液体的制备及其在催化合成己二酸中的应用

以1-丁基苯并咪唑为起始原料,合成了1-丁基-3-(4-磺酸基丁基)苯并咪唑內盐(1),1-丁基-3-羧甲基苯并咪唑氯盐(2)和1,3-二丁基苯并咪唑溴盐(3);1~3分别与硅钨酸、磷钨酸和磷钼酸在水或者乙醇中反应,合成了5种新型的杂多酸盐离子液体——1-丁基-3-(4-磺酸基丁基)苯并咪唑硅钨酸盐(4a),1-丁基-3-(4-磺酸基丁基)苯并咪唑磷钨酸盐(4b),1-丁基-3-(4-磺酸基丁基)苯并咪唑磷钼酸盐(4c),1-丁基-3-羧甲基苯并咪唑硅钨酸盐(5)和1,3-二丁基苯并咪唑硅钨酸盐(6),其结构经1H NMR,13C NMR和IR表征。并考察了4~6在30%H_2O_2催化氧化环己烯制备己二酸反应中的催化效果。实验结果表明:4b的催化效果最好。在最佳反应条件[环己烯20 mmol,4b 0.16 mmol,n(环己烯)∶n(H2O2)∶n(ILs)=1∶4.4∶0.008]下,己二酸产率71%。     

铅化合物催化二氨基二苯甲烷与碳酸二甲酯反应机理的红外光谱研究

研究了Pb(OAc)₂·3H₂O催化二氨基二苯甲烷(MDA)与碳酸二甲酯(DMC)反应合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)的稳定性和成分变化, 发现乙酸铅在反应过程中会形成含氨基配体的碱式碳酸铅, 该化合物对MDC的合成仍具有较高活性. 采用红外光谱结合原位控温液体池技术研究了其催化机理, 结果表明, 铅催化剂的配体对其催化活性起重要作用, 双齿配位方式向单体配位方式的转变是催化剂起作用的关键步骤; 并在此基础上提出了铅催化剂催化MDA与DMC反应的机理.     

Construction of polyoxometalates-based coordination polymers through direct incorporation between polyoxometalates and the voids in a 2D network

A series of polyoxometalates (POMs)-based coordination polymers, namely, {[Cu(2,3-Me2pz)(2,5-Me2pz)0.5]4(SiW12O40)(2,5-Me2pz)}n (2,3-Me2pz = 2,3-dimethylpyrazine; 2,5-Me2pz = 2,5-dimethylpyrazine; 1), {[Cu2(4,4'-bipy)4(H2O)4](SiW12O40)(H2O)18}n (4,4'-bipy = 4,4'-bipyridine; 2), {[Cu(2-Mepz)1.5]3(PMo12O40)(H2O)3.5}n (2-Mepz = 2-methylpyrazine; 3), {[Ag(2,3-Me2pz)1.5]4(SiW12O40}n (4), {[Cu(pz)1.5]4(SiW12O40)(H2O)3}n (pz = pyrazine; 5), {[Cu(2,3-Me2pz)1.5]4(SiW12O40)}n (6), {[Cu(4,4'-bipy)1.75]4(SiW12O40)(H2O)2}n (7), and {[Cu2(4,4'-bipy)4(H2O)4](SiW12O40)(4,4'-bipy)2(H2O)4}n (8), were synthesized through direct incorporation between POMs and the voids of the 2D network. Crystal structural analysis reveals that the relationship between the size of the void of the 2D network and that of POMs is of key importance for successful synthesis of POMs-based open metal-organic frameworks. Guest replacement shows that the pore size of the framework constructed through direct incorporation between POMs and the voids of the 2D network is very sensitive to guest molecules.     

二氧化硅负载硅钨钼酸催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载硅钨钼酸催化剂。以二氧化硅负载硅钨钼酸为催化剂,环己酮和1,2-丙二醇为原料合成了环己酮1,2-丙二醇缩酮,用正交实验法研究了反应物料配比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对反应的影响。结果表明,在n(环己酮)∶n(1,2-丙二醇)=1∶1.4,催化剂用量为反应物料总质量的0.8%,带水剂环己烷12 mL,反应时间45 min的优化条件下,环己酮1,2-丙二醇缩酮的收率可达84.93%。     

Si取代Keggin型多酸催化光解水产氢机理

本文采用DFT和TD-DFT方法研究了Keggin型多酸[SiW12O40]4-光催化劈裂水产氢气机理。计算结果显示反应主要包括四个步骤：(i) 光激发,(ii) 电荷转移和生成单电子还原(OER)中间体,(iii) 生成双电子还原(TER)中间体,(iv)氢气从多酸表面解离和催化剂重生。当第一个电子从甲醇转移到多酸后,后续反应存在均为热力学上有利的放热途径,并推动第二个电子从甲醇自由基,H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-转移到OER中间体H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-生成TER中间体[SiW12O40]6-,H[SiW12O40]5-或H2[SiW12O40]4-,并伴随着H2产生。耦合的电子和质子转移路径在能量上最有利。甲醇和水分子的参与有利于H2产生。多酸在整个催化循环中,扮演了光敏剂、催化剂、电子的受体和给体。     

Mechanistic analysis of the electrocatalytic properties of dissolved alpha and beta isomers of [SiW12O40]4- and solid [Ru(bipy)3]2[alpha-SiW12O40] on the reduction of nitrite in acidic aqueous media

Voltammetric studies on the reduction of alpha and beta isomers of the Keggin polyoxometalate anion [SiW12O40]4- reveal a series of electrochemically reversible processes in acidic aqueous media. In the presence of NO2-, catalytic current is detected in the potential region of the [SiW12O40]4-/5- process. Electronic spectroscopy and simulation of voltammetric data undertaken at variable [NO2-] and [H+] allow the following mechanism to be postulated, [SiW12O40]4- + e- <-->[SiW12O40]5-, H+ + HNO2 <--> NO+ + H2O, NO+ + [SiW12O40]5- --> NO + [SiW12O40]4-. The second-order rate constant for the rate-determining step is faster for the alpha isomer than for the beta one. This may be attributed to the different reversible potentials of -0.144 V (alpha isomer) and -0.036 V vs Ag/AgCl (beta isomer) and, hence, smaller driving force for an assumed outer sphere electron-transfer reaction in the case of beta isomer. A stable, water-insoluble, thin-film [Ru(bipy)3]2[alpha-SiW12O40] chemically modified electrode was generated electrochemically via ion-exchange of [Ru(bipy)3]2+ with Bu4N+ in the [Bu4N]4[alpha-SiW12O40] solid. The first reduction process with this modified electrode gives rise to the reaction [Ru(bipy)3]2[alpha-SiW12O40](solid) + H+(soln) + e- <--> H[Ru(bipy)3]2[alpha-SiW12O40](solid). The need to transfer a proton from the solution to the solid phase for charge neutralization purposes introduces a hydrogen-ion concentration dependence into this reaction, which is not found in the solution-phase study. Nevertheless, the voltammetric catalytic activity with respect to nitrite reduction is retained with the chemically modified electrode. However, nitrite catalysis with the [Ru(bipy)3]2[alpha-SiW12O40]-modified electrode is now independent of concentration of H+, rather than exhibiting a first-order dependence, and full mechanistic details for this process are unknown.