溴化锌-季(鎓)三溴盐催化二氧化碳和环氧化合物偶联反应

研究了溴化锌-季鎓三溴盐催化二氧化碳和环氧化合物偶联反应,考察了反应温度、压力和不同金属盐对反应的影响以及催化剂的循环使用性能.结果表明,在413 K和1.0 MPa条件下,以溴化锌为催化剂,苯基三甲基三溴化铵为共催化剂,无需加入任何溶剂就可以使二氧化碳和环氧化合物发生偶联反应,并以很高的收率得到环碳酸酯.     

三价磷介入的Kukhtin-Ramirez反应研究进展

Kukhtin-Ramirez反应是有机化学中一类重要的极性反转反应.利用三价磷的还原性对α-羰基酮化合物进行极性反转,所生成的Kukhtin-Ramirez活性中间体在诸多转化中都展现出了其作为1,1-偶极子的化学性质.近年来关于该活性中间体的反应研究主要包括:极性X—H键插入反应、还原性加成反应、形式[2+1]环加成反应、形式[4+1]环加成反应、形式[4+2]环加成反应.这些转化为一些重要的多官能团化合成中间体及结构复杂的环状化合物提供了高效简洁的合成方法,凸显了Kukhtin-Ramirez极性反转反应在有机合成中的重要性.     

花状的三维CuO微球作为光催化水氧化催化剂

由于化石燃料的不可持续性,以及燃烧化石燃料释放的大量CO2产生的温室效应、环境污染等严重的全球性问题,构建洁净的、环境友好的、非化石燃料的可再生新能源体系成为世界各国高度关注的焦点和重大战略部署.在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展.从实用性角度出发,利用人工光合作用直接将光能转化为化学能吸引了国内外许多研究小组的兴趣.太阳能裂解水制氢是解决能源危机的最理想途径之一.然而,水的氧化涉及到4电子和4质子的转移过程,是能量爬坡的艰难过程.所以,水的氧化是制约水裂解的一个瓶颈.寻找高效、稳定、廉价的水氧化催化剂成为水裂解的重中之重.然而,廉价、制备方法简单、效率高、容易回收的水氧化催化剂仍不多.已有文献报道了一些含Co,Fe,Mn和Ni的光催化水氧化催化剂.值的一提的是,Cu作为地球上第八位丰产元素,由于它合适的氧化还原性质和可调控的配位环境,理论上应该是一个高效的水氧化催化剂.然而,Cu很少被用作水氧化催化剂.2012年,Mayer等报道了第一例含铜的均相电催化水氧化催化剂.2013年,Meyer等报道了非常高效和稳定的简单CuⅡ盐电催化水氧化催化剂.2014年,Lin等报道了一个碱性的水溶液中混合Cu(Ⅱ)盐和6,6-dihydroxy-2,2-bipyri-dine(H2L)的高效电催化水氧化催化剂体系.2015年,Sun等在近中性的硼酸缓冲溶液中采用简便的电沉积Cu2+制备了一个高效的铜氧化物电催化水氧化催化剂.然而,基于地球上充足的Cu设计高效、容易制备和稳定的光催化水氧化催化剂,仍是一个巨大的挑战.本文基于地球丰产元素Cu和O,成功合成了花状的三维CuO微球,并采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线粉末衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、N2吸附脱附等温线对CuO样品的物相、元素组成、颗粒大小以及比表面积等进行了表征.在可见光下,以[Ru(bpy)3]2+为光敏剂,Na2S2O8为牺牲电子受体,首次报道了CuO微球用作水氧化催化剂.通过一系列控制实验证明CuO确实参与了催化过程.据我们所知,这是第一例铜物种在近中性条件下被证明具有光催化水氧化催化性能.通过对缓冲溶液、pH值和催化剂浓度的优化,在硼酸缓冲溶液(pH=8.5)中产生的O2收率为11.5％,CuO显示了最佳的催化活性.进一步研究表明,CuO表现出卓越的水氧化催化性能和稳定性.催化剂重复使用5次后活性基本保持不变.反应前后的催化剂组成和形貌基本没有发生改变,其表面性质也未发生明显变化.18O标记的重氧水实验证明,氧气中的氧确实是来自于水.实验发现,催化剂活性主要取决于其比表面积.结合已报道的文献,我们初步提出了一个光催化水氧化反应机理.相对于钴、镍和钒,铜丰度高,价格更低,具有更好的发展潜力.可见,丰度高、低毒性和合适的氧化还原性质使铜催化剂填补了光催化水分解的一项空白.     

埃洛石表面修饰并负载salen钼高效催化烯烃环氧化反应

采用温和的化学表面改性和自组装方法成功制备了埃洛石纳米管负载salen钼(HNTs-SL-Mo)催化剂,运用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、诱导偶合等离子体谱和X射线光电子能谱表征了催化剂的形态、大小和分散性等性质。结果证明了salen结构的存在和埃洛石配位钼催化剂的成功制备。制备的催化剂在各种烯烃的环氧化反应中均有很好的活性,且活性高于均相催化剂。对比实验表明,在固定MoO(O2)2(DMF)2时, salen结构发挥了重要作用,不能用N原子作为单一配体来代替。本文还推测了钼和salen配体可能的连接方式和该催化剂催化烯烃环氧化反应的机理。该催化剂在重复使用8次后其活性未见明显下降,表现出优异的重复使用性能。由于埃洛石是一种廉价易得的材料,因此它可为设计效果独特的催化剂提供一个选择。     

新型Br?nsted酸性离子液体催化二氧化碳与环氧化合物偶联反应

设计合成了一系列由碳链长度可调节的Br?nsted酸中心阳离子及Lewis碱中心阴离子构成的酸性离子液体,,并应用于二氧化碳与环氧化合物的偶联反应合成环碳酸酯。考察了离子液体结构以及温度、压力和催化剂用量等参数的影响。结果表明,具有长碳链的离子液体表现出高催化活性及可重复使用性能。离子液体的酸性影响催化活性。     

埃洛石表面修饰并负载salen钼高效催化烯烃环氧化反应

采用温和的化学表面改性和自组装方法成功制备了埃洛石纳米管负载salen钼(HNTs-SL-Mo)催化剂，运用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、诱导偶合等离子体谱和X射线光电子能谱表征了催化剂的形态、大小和分散性等性质。结果证明了salen结构的存在和埃洛石配位钼催化剂的成功制备。制备的催化剂在各种烯烃的环氧化反应中均有很好的活性，且活性高于均相催化剂。对比实验表明，在固定MoO(O2)2(DMF)2时， salen结构发挥了重要作用，不能用N原子作为单一配体来代替。本文还推测了钼和salen配体可能的连接方式和该催化剂催化烯烃环氧化反应的机理。该催化剂在重复使用8次后其活性未见明显下降，表现出优异的重复使用性能。由于埃洛石是一种廉价易得的材料，因此它可为设计效果独特的催化剂提供一个选择。     

双功能金属卟啉催化环氧化合物与 CO2 偶联反应合成环碳酸酯

 合成了新颖的双功能水溶性金属卟啉 催化剂 M(TTMAPP)I4(X) (M = Co, Fe, Mn 和 Cr; X = OAc, CF3COO, CCl3COO, OTs, Cl, Br 和 I), 研究了它们催化 CO2 与末端环氧化合物合成环碳酸酯的偶联反应. 分别考察了反应温度、不同金属的 Lewis 酸中心、抗衡离子和催化剂重复使用次数对反应性能的影响. 当以 Co(III)(TTMAPP)I4(OAc) 为催化剂, 底物与催化剂摩尔比为 1 000, 温度为 353 K, CO2 压力为 667 kPa 和无溶剂条件下, 反应 5 h 时丙烯环碳酸酯收率为 95.4%. 在 298 K, 底物与催化剂之比为 2 000 时, 加入 1 ml 甲醇, 反应 24 h 丙烯环碳酸酯收率为 19.4%. 催化剂可以用乙醚回收, 循环使用 5 次后催化剂活性没有明显降低.     

磁性碳基上金纳米颗粒的原位生长及其催化应用

我们提出了一种绿色、新型的,用于原位生长均一的Au纳米粒子的方法,在还原氧化石墨烯纳米片表面使用聚乙烯亚胺和3,4-二羟基苯甲醛作为连接剂将还原的金纳米粒子和强耦合的Fe_3O_4纳米粒子组装,得到了Au/Fe_3O_4/PEI/rGO纳米复合材料,其能在水溶液中高效地催化NaBH_4还原降解工业污水中的常见污染物4-硝基苯酚,而且具有很好的催化剂稳定性,10个催化循环之后仍对4-硝基苯酚保持有92%以上的催化降解率。另外,Au/Fe_3O_4/PEI/rGO催化剂可以用磁铁进行分离,方便其回收再利用和对产物进行纯化。这些特征使这种复合纳米材料可以作为一种新型,高效的催化剂可能在环境保护、工业催化和新能源领域有一定的应用前景。