无机膜反应器用于正丁烷氧化制顺丁烯二酐的研究(英文)

通过浸渍法在中孔γ－Ａｌ２Ｏ３膜上制备出Ｖ－Ｐ－Ｃｏ－Ｃｅ－Ｏ多组分金属氧化物催化膜,将之应用于非燃料电池型催化膜反应器并研究其可行性及正丁烷制顺丁烯二酐的反应特性。考察了反应温度、空速和吹好气流速对催化活性的影响,对膜反应器的稳定性也进行了简单的测试。实验证明,与固定床相比,膜反应器具有更高的反应转化率和选择性。     

苯乙烯-甲基丙烯酸羟基乙酯共聚物微球固载金属卟啉催化剂的制备及其催化性能

 将酰氯化的羧基金属卟啉 (MP) 与表面含羟基的苯乙烯-甲基丙烯酸羟基乙酯共聚物微球 (P(St-co-HEMA)) 进行酯化反应, 制备了共聚物微球固载的金属卟啉催化剂 (P(St-co-HEMA)MP). 采用扫描电镜、紫外-可见光谱、红外光谱和热重等手段对微球进行了表征, 并考察了它在“金属卟啉?抗坏血酸?分子氧”体系中催化环己烷羟化反应性能. 结果表明, 共聚物微球固载的金属卟啉比非固载的金属卟啉具有更高的催化活性, 催化剂重复使用 4 次, 仍保持较高催化活性. 各共聚物微球固载的金属卟啉催化活性顺序为 P(St-co-HEMA)FeP > P(St-co-HEMA)MnP > P(St-co-HEMA)CoP.     

芯材结构及组成对天然香料液体纳米胶囊形成能力的影响

本文以壳聚糖为壁材、CO-40/Span-80/1,2-丙二醇为乳化体系,考察不同芯材结构及组成对液体纳米胶囊形成能力的影响.本文所选用的芯材为乙酸芳樟酯、柠檬香茅醛、芳樟醇、香叶醇、香茅醇和苎烯等芳香小分子,以及薰衣草香料、柠檬香料及香茅香料3种天然香料.首先,以这些芳香小分子作为芯材制备纳米胶囊并绘制相关伪三元相图,考察芳香小分子结构对液体纳米胶囊形成能力的影响.其次,将这些芳香小分子按照不同的比例进行复配用作芯材制备液体纳微胶囊,并与以天然香料为芯材所制得的液体纳米胶囊性能进行对比,归纳出制备小粒径、窄分布且透明的天然香料液体纳米胶囊的一般规律.结果表明,芯材的亲水部分结构中含有以下官能团时,它们形成透明液体纳米胶囊的能力依次为:酯基羰基羟基,且芯材疏水部分体积越大形成透明液体纳米胶囊的能力越小;复合组分用作芯材时,其组分比例与天然香料组成比例相近时,所获得液体纳米胶囊性能相似;复合组分中含量最高的组分决定了其最终液体纳米胶囊的性质.     

氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应

在不对称 Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合“绿色化学”的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称 Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过1H NMR,13C NMR和 ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-1H ROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当 pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在 ONIOM (B3LYP/6-31G(d)：PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式：当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯 ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-1H ROESY NMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精 CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH =7.5,0.5 mol/L CH3COONa-HCl)2 mL,环己酮2 mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2 mmol,CD-1用量0.04 mmol,25°C反应96.0 h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯 Michael加成产物的 ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

分形在多相催化中的应用

回顾了分形用于催化剂和催化剂制备过程，论述了可用于多相催化中分形维数的测定方法，并提出了分形应用于多相催化中的一些新领域。     

β-环糊精衍生物诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚

以单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精为原料,通过亲核取代反应合成了5个未见文献报道的环状氨基醇修饰β-环糊精CD-1～CD-5,收率36%～68%,其结构经过1H NMR,13C NMR和ESI-MS进行表征确认.将这些β-环糊精衍生物CD-1～CD-5作为Na2MoO4的配体,应用于H2O2不对称氧化苯甲硫醚,研究结果显示,反应介质的pH值对该反应体系的对映选择性具有较大影响.较佳配体CD-4在pH 7.0,1 mol/L CH3COONa-HCl中,诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚,ee值为21.25%.通过2D-1H ROESY NMR表征,表明制约CD-1～CD-5在诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚反应中ee值提高的主要因素为CD-1～CD-5的分子内自包结行为,并且该自包结状态也从量子化学计算方面得到了证实.     

原位漫反射红外光谱技术用于气固催化反应机理的研究

漫反射傅立叶变换红外光谱技术是一种对固体粉末样品进行直接测量的光谱方法,是近年来发展起来的一项较理想的原位表征技术。原位漫反射红外技术由于可直接对催化剂表面的吸附态物种给出红外信号,可方便地跟踪鉴定反应中间态和产物,从而为催化反应体系反应机理的考察给出直接的证据。本文对于原位漫反射红外技术用于低温水煤气变换反应和水汽逆变换反应、醇类的水蒸汽重整、含CO₂的合成气制取甲醇、低碳烃制合成气、CO催化氧化以及其他烃类和含氧化合物的氧化等方面进行了综述,认为该技术可很好地剖析气固相催化反应机理。     

甲醛还原Pt/TiO2催化剂用于温和条件下高效催化氧化甲醛

通过浸渍法(IM)和沉积-沉淀(DP)法制备了一系列Pt/TiO2(P25)催化剂,并分别用甲醛溶液和氢气还原处理催化剂.利用原位红外监测催化剂表面吸附物种在反应过程中的变化,探究了催化剂制备和还原条件及Pt负载量对催化剂结构和催化氧化甲醛活性的影响.结果显示,用DP法制备并用甲醛还原的Pt/P25催化剂中Pt颗粒分散均匀,并具有合适的粒径和高浓度的表面活性氧,显示出良好的甲醛氧化活性.在空速30000 ml/(g·h)、反应温度30°C和甲醛初始浓度50 mg/m3的条件下,0.4%Pt/P25(DP-HCHO)上的甲醛转化率达到98%,并能稳定运行100 h以上.相比之下, Pt/P25(DP-H2)由于表面活性氧较少,不利于甲酸盐氧化,活性较低. Pt/P25(IM-H2)虽然具有高浓度的表面活性氧,却同时具有最大的Pt颗粒粒径,在甲醛转化为甲酸盐和甲酸盐氧化两步反应中的活性均较差,因而甲醛氧化活性最差.     

β-环糊精的固载及其应用最新研究进展

环糊精由于其优异的结构特征和物理化学性质,已成为构筑各种功能材料的优良结构单元.本综述以β-环糊精的共价固载为主,详细综述了目前β-环糊精的固载及其应用最新研究进展,主要包括固载化β-环糊精在环境污染物吸附、药物分子的负载和缓释、分析检测、手性分离、催化、织物整理和表面功能化等领域的应用.上述各部分,根据载体或应用方式的不同,系统介绍了β-环糊精的固载及固载化β-环糊精的性能.指出固载化β-环糊精在催化和表面功能化领域的应用虽然目前还处于起步阶段,却极具研究价值,对固载化β-环糊精进一步的功能化是今后基于β-环糊精构筑超分子仿生催化体系的主要研究方向.     

氢键的协同作用驱动水中苯甲醛的合成

以环氧氯丙烷作为交联溶剂合成和表征了纤维素功能化的β-环糊精,考察了这种超分子聚合物作为一种多相催化剂用于苯甲醛的合成的催化性能. 结果表明,该催化剂在温和的反应条件下具有较高的催化活性和选择性,容易恢复和重新利用,且活性没有大的损失. 进一步研究指出,β-环糊精聚合物中的b-环糊精能通过非极性共价键与肉桂醛形成主客包结物,此外,β-环糊精和纤维素的功能基团能与肉桂醛通过O-H…O的氢键形成多重氢键的相互作用,这种氢键的协同作用明显提高了催化剂的性能.