催化新材料γ－Mo_2N的合成

催化新材料γ－Ｍｏ＿２Ｎ的合成张耀军，魏昭彬，李新生，辛勤（中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室大连１１６０２３）高比表面氮化钼是一种有应用潜力的催化新材料，对于烃类脱氢、氢解、异构化及加氢脱氮、加氢脱硫等反应具有优良的催化性能￣［１－...     

甲烷在Mo/HZRP-1催化剂上无氧脱氢芳构化反应Ⅰ.Mo/HZRP-1催化剂的催化性能和积炭行为

用高 硅含磷五 员环 沸 石 分子 筛（ 商 品 代号 Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１） 作 为 载体 ，制 备 了 Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１ 催化剂． 与 Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５ 相比， Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１ 对 甲烷无 氧脱氢芳 构化反 应也表现 出较好的 催化 性能 ． 实验过程 中，在反 应气中添 加 Ｎ２ 作 为内标 物，给出包 括甲烷 在 Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１ 上 的结焦量 、转化率 及各产物选 择性在内 的总碳 物料平衡 计算结果 ． 考 察了不同 Ｍｏ 担 载量对催 化剂性 能和 积炭 行为 的影响； 重点考察 了不同 温度焙烧 后２０ ％ Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１ 催化剂 的性能和 积炭行 为． 在 反应的初 始阶段 ，６ ％ Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｒ Ｐ１ 表 现出 很 高 的 活 性： 反 应 进 行 ３０ ｍｉｎ 时， 甲 烷 转 化 率 为 １１ ％ ， 芳 烃 选 择 性 达８１ ％ ， 而催化 剂的结焦 选择性 仅为１２ ％ ． Ｂ Ｅ Ｔ， Ｎ Ｈ３ Ｔ Ｐ Ｄ 和 催 化反 应等 表 征结 果表 明： Ｍｏ 物种的数量 和状态， 分子筛的 酸强度和 酸量以 及分子筛 的孔道 结构是 决定 甲烷 无氧 脱氢 芳构 化反 应性能和积 炭行为 的关键因 素．     

热处理对多元醇法制备的PtRu/C电催化剂的影响

采用热重、在线质谱、X射线衍射和透射电镜等技术研究了热处理对多元醇法制备的PtRu/C电催化剂催化活性的影响.结果表明,热处理前电催化剂表面吸附较多残余物种,在惰性气氛中200℃下热处理2h可以去除部分吸附物种.虽然热处理后电催化剂的平均粒径比热处理前稍有增大,但电催化剂颗粒的分散度仍较高.热处理后电催化剂催化甲醇电氧化反应的活性明显提高.     

单原子催化剂M1/FeOx(M=Pt,Fe)的理论研究:CO氧化反应

负载型纳米贵金属催化剂是用于多相催化反应的重要的催化剂之一,也是各国催化科学与技术研发的重点,其工业应用也越来越广泛.理论和实验的研究结果均表明,当载体表面的金属粒子尺寸减小至亚纳米级乃至更小的低配位、不饱和的原子团簇时,它们常常成为诱发催化反应的活性中心,呈现更高的催化活性和选择性.将负载的金属尺寸由纳米量级减小至分散的金属团簇甚至单原子而使每个原子成为反应的活性位点已成为研究的重点.最近,由张涛等首次合成的单原子催化剂(SAC)Pt1/FeOx引起了国内外催化及表面科学工作者的极大关注.单原子催化剂作为连接均相催化剂和多相催化剂的桥梁,不仅具有非均相催化剂的稳定、易于与反应体系分离、易表征等优点,而且具有均相催化剂活性中心结构均一、活性中心原子利用率百分之百等优点.一方面,单原子催化剂给多相催化领域注入了新的活力,另一方面也更有利于运用量子与计算化学的研究方法建立与实验相匹配的理论模型并从原子水平上进一步理解多相催化反应的微观作用机理.实验和理论的研究结果表明,其它单原子催化剂如Ir1/FeOx,Au1/FeOx和Ni1/FeOx催化CO氧化反应表现出不同的活性.然而,底物FeOx中的Fe同样是第VIII族中的3d过渡金属,却在低温下对CO氧化反应没有催化活性.我们围绕这一问题,重点研究了底物FeOx在负载单原子Pt1前后催化CO氧化的反应机理和活性,解释了单原子催化剂Pt1/FeOx相比于底物FeOx为何具有如此高的催化活性的原因.我们采用Vienna Ab-initio Simulation Package(VASP)从头算模拟软件和密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)进行了理论计算.其中,选择PBE泛函描述体系的交换关联相互作用,用投影缀加波(PAW)赝势基组方法描述体系中的电子和离子实之间的相互作用,对Fe原子采用了DFT+U方法进行d电子强相关校正,并使用Dimer计算方法搜寻反应过渡态.研究结果表明,底物FeOx中氧空位的再生伴随第二个CO2分子从催化剂表面脱附的过程需要较高的活化势垒(1.09 eV),这一过程是整个CO氧化反应的决速步.与此相比较,Pt1/FeOx催化剂中,由于Pt原子代替了表面Fe原子,导致电子结构及性质的显著变化,有利于CO的活化、氧化和CO2的脱附.我们从电子能量态密度(DOS)和Bader电荷分析及模型分子团簇的轨道相互作用的角度进一步分析了两种催化剂存在差异的本质;揭示了单原子催化剂Pt1/FeOx中Pt1和底物FeOx之间的相互作用的机理及催化剂表面Pt单原子在催化反应过程中的关键作用.     

非贵金属Co-N-C/MgO高效催化糠醛氧化酯化制糠酸甲酯

设计开发绿色、可持续的生物质资源高效转化制化学品催化过程具有重要的科学与应用研究价值.生物质基平台分子糠醛在分子氧存在下与甲醇发生氧化酯化,提供了一条糠酸甲酯的"非石油基"合成新路线.该反应采用贵金属/非贵金属催化体系,目前通常需要引入K2CO3或CH3ONa等碱性添加剂,以提高催化氧化酯化反应活性和选择性;但是存在活性组分流失、生成副产物及污染环境等问题,阻碍了其进一步应用.探索高性能非贵金属催化剂,实现无碱条件下糠醛高效氧化酯化,对于提高该生物质路线竞争力与推动工业化进程具有重要意义.     

Zn_(2-x)GeO_(4-x-3y)N_(2y)催化剂的制备、表征及可见光催化性能

通过氮化Zn2GeO4制备了Zn2-xGeO4-x-3yN2y催化剂,其带边吸收由400nm的紫外光区扩展到600nm的可见光区。光催化产氧性能的结果表明,氮化温度为800℃时,制备的催化剂具有最大活性。不同助催化剂对产氧活性的影响研究表明,担载助催化剂能大大提高产氧活性,其中担载Co2O3的产氧活性可达未担载的3.8倍。     

Pt(111) 表面上表层 Fe (FeO) 结构和次表层 Fe 结构的可控转变

 利用扫描隧道显微镜 (STM) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 对 Pt(111) 表面制备的 Fe 单层薄膜及其在不同环境气氛条件下的多种结构进行了研究. 在温度为 487 K 的 Pt(111) 表面制备出了完整的 Fe 单层薄膜Fe/Pt(111). 对 Fe/Pt(111) 依次升高温度进行超高真空退火, STM 和 XPS 结果表明退火温度高于 800 K 时, 表面 Fe 原子扩散到次表层区域, 形成次表层 Fe 结构Pt/Fe/Pt(111). Pt/Fe/Pt(111) 在 O2 氧化气氛中经 850 K 退火可转变成表面 FeO 薄膜FeO/Pt(111). FeO/Pt(111) 结构在温和的 H2 还原气氛中 (600 K) 转变成表面 Fe 结构, 进一步的还原处理 (800 K) 则可以重新生成 Pt/Fe/Pt(111). 控制样品的环境气氛在 O2 和 H2 之间切换, 使得表面 Fe (FeO) 和次表面 Fe 可以重复地转变. 本研究实现了多种 Fe-Pt 表面结构的可控制备, 可为合理地设计高效、价廉的催化剂提供借鉴.     

固体磺酸促进亚硝酸异戊酯催化氧化苯甲醇反应

 以亚硝酸异戊酯为催化剂, 通过固体磺酸的促进作用原位产生亚硝酰正离子, 实现了催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛. 300 oC 处理的 Amberlyst 15 表现出较高的促进效果, 在 0.5 MPa O2, 80 oC 反应 2 h, 苯甲醇转化率和苯甲醛选择性可分别达到 90% 和 97%. 通过红外、热分析及酸碱滴定研究了不同方法制得的固体酸的差别及其对反应促进效果的影响, 并利用紫外-可见光谱和衍生化方法检测了亚硝酰正离子.     

离子液中磷酸铝方英石的低温合成及表征

 在溴化 1-丁基-3-甲基咪唑离子液体中, 于低温 80 °C 反应 30 min 即可制得结晶完好的磷酸铝方英石. 详细考察了有机胺和 HF 的加入量、反应原料磷铝比和反应时间等对合成固体磷酸盐骨架结构的影响. 粉末 X 射线衍射和高分辨固体核磁共振结果表明, 合成的方英石晶体为 α 晶相, 磷铝物种大部分位于分子筛骨架上, 并以四配位的形式通过 Al–O–P 键相连.     

固体多核 NMR 研究 Mo/Hβ-Al2O3 催化剂在烯烃歧化反应中的积炭

 采用固体多核 13C, 27Al 及 29Si MAS NMR 结合吸附气体 Xe 后的 129Xe NMR, 详细研究了乙烯和 2-丁烯歧化生成丙烯反应过程中 6%Mo/Hβ-Al2O3 催化剂上积炭的类型和落位. 结果表明, 积炭以饱和烷烃为主, 并随着反应的进行生成更多的支链烷烃, 积炭主要分布在 Hβ 分子筛上, 并主要落位在分子筛的交叉孔道处.