金属有机框架MOF-808-X高效催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的绿色无毒化工原料,其分子结构中含有甲基、甲氧基和羰基等官能团.DMC既可以替代卤代甲烷和硫酸二甲酯用作甲基化试剂,替代剧毒的光气用作羰基化试剂,也可以与醇类、酯类及氨基醇类进行酯交换反应用于合成树脂和精细化学品.此外, DMC因具有相容性好、含氧量高和饱和蒸气压低等特点,还可用作低毒溶剂和燃油添加剂.目前,已报道的DMC合成方法主要包括光气法、甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法和直接合成法.其中,以CO_2和甲醇为原料直接合成DMC的方法受到广泛关注.该方法不仅具有原料价格低廉、工艺简单、原子经济性高的优点,还可以将温室气体CO_2资源化利用,有望成为未来生产DMC的一条全新的高效途径.目前,用于该反应的催化剂研究主要集中在金属氧化物和改性金属氧化物上,这些催化剂存在比表面积较小、活性位点数量不足以及活性不高的缺点.本文针对传统金属氧化物的缺点,合成了一系列锆基金属有机框架催化剂MOF-808-X(X为ZrOCl_2·8H_2O/均苯三甲酸(BTC)的摩尔比),并将其用于催化CO_2和甲醇合成DMC,系统考察了MOF-808-X合成过程中ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比对MOF-808-X催化剂组成、比表面积、孔道结构以及酸碱位点数量的影响,探讨了MOF-808-X催化剂物化性质与其催化性能之间的关系.结果表明,通过调控ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比,可以减少堵塞在MOF-808-X微孔中未反应的配体BTC或氧化锆原子簇的量,提高MOF-808-X的比表面积、微孔孔径以及酸碱位点数量,从而显著提升MOF-808-X催化剂的催化活性.当ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比=4时, MOF-808-4催化剂具有最大的比表面积、最大的微孔孔径和最多的酸碱性位点,因而表现出最高的催化活性.与我们之前报道的UiO-6-24相比,虽然MOF-808-4的比表面积和酸碱位点数更小,但由于MOF-808-4具有更大的微孔孔径(1.8nm),其微孔内的活性位点具有更高的催化效率, MOF-808-4表现出了更高的催化活性.原位红外光谱结果表明,酸性位点活化甲醇生成甲基阳离子的过程是该反应的速率控制步骤,由于MOF-808-4中Zr6原子簇上酸碱位点相互邻近,吸附在相邻碱性位点上的中间产物羰基甲氧基可以与酸性位点上的甲基阳离子迅速反应,促进甲基阳离子和DMC的生成,从而进一步提高MOF-808-4的催化活性.此外,催化剂重复利用实验结果表明, MOF-808-X催化剂结晶度越好,催化剂重复利用性能越好.MOF-808-X催化剂在CO_2和甲醇直接合成DMC反应中的成功应用可为开发用于该反应的高效非均相催化剂提供新的思路.     

费托合成Co/SiO2催化剂的粒子尺寸效应:TPD和DRIFTS的研究

以不同配比的乙二醇(EG)/水溶液作溶剂, 用初湿含浸法制备了Co粒子尺寸分别为6、8、12、19 nm 的Co/SiO₂模型催化剂. 采用N₂物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温脱附(TPD)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、程序升温表面反应(TPSR)等表征和微分固定床反应器费托(F-T)反应评价实验, 考察了Co粒子尺寸对F-T反应性能的影响. 评价结果显示随着Co粒子尺寸的增大, CO转化率降低, 表观TOF在Co粒子尺寸为8 nm时出现高点. TPD和DRIFTS研究结果表明: 较小的Co粒子对CO的吸附和解离能力较强, 其表面碳物种会覆盖部分表面活性位, 使有效反应位点减少; 较大Co粒子对CO的吸附能力较弱, 表面C*较易脱附及CO*/Co_s比例较高, 导致催化剂加氢能力减弱, CO₂的选择性增高. 当Co粒子尺寸为8 nm左右时, CO_ads和C*在Co粒子表面吸附强度适中并且比例恰当, 使得催化剂表现出较高的F-T活性和产物选择性.     

ZnSe纳米片晶的可控合成

以乙二胺四乙酸(EDTA)为稳定剂、丁胺(BA)为结构导向模板, 采用水热合成方法制备了尺寸和晶型可控的ZnSe纳米片晶; 利用XRD, TEM, SEM以及紫外-可见漫反射等手段对所得的产物进了表征, 结果表明, 通过改变水热温度和BA用量, 可以实现ZnSe纳米片晶的大小和物相的调控, 并初步分析了其形成过程.     

催化辅助爆炸法合成碳纳米管

报道了以三硝基苯酚(苦味酸,C₆H₃N₃O₇)、乙酸钴[Co(Ac)₂]和菲(C₁₄H₁₀)作为爆炸物,通过热引发方式使其在不锈钢耐高压容器中发生爆炸反应来制备多壁碳纳米管.利用TEM,HRTEM和XRD等手段对碳纳米管和催化剂的形貌和结构进行表征,综合TEM和TG测试结果确定产物中碳纳米管的含量.结果表明,随着反应条件的变化,可获得外径分布在20～40nm范围内,管长为数十微米的多壁碳纳米管.金属钴催化剂在爆炸过程中原位生成.苦味酸装填密度的增大有利于碳纳米管含量的提高,优化条件(苦味酸的装填密度为0.2g/cm³)后碳纳米管的含量可达70%左右.     

原位漫反射红外光谱中采用新的实验手段研究煤岩显微组分中的氢键

首次提出采用小瓷片反应器,结合增大载气流量的方法进行产生挥发组分固体的原位漫反射红外光谱实验,研究了两种煤的镜质组和丝质组中的氢键分布及热稳定性.两种显微组分间氢键分布的规律相似;镜质组中SH-N、羧酸二聚体和自缔合羟基等的热稳定性比丝质组中的高.但对OH-N、羟基四聚体和OH-OR₂的热稳定性随煤岩组分的变化无明显规律;随着温度的升高,OH-π含量先升高后降低,于350～380℃达最大值,其中镜质组OH-π的含量增加较快.显微组分中氢键的变化规律反映了其结构上的差异.     

褐煤中水分的原位漫反射红外光谱研究

采用漫反射红外光谱(DRIFT)法,以140℃时褐煤的单光束图为背景研究了两种褐煤中的水分.结果表明,褐煤中水分的含量与光谱图相应区域的积分面积呈线性关系;在计算煤中水分形成的氢键键能的基础上,讨论了水分与煤表面间的氢键相互作用;根据DRIFT谱,将煤中的水分分为游离态的水与以弱氢键与煤表面结合的水和与煤形成强氢键的水.低于80℃时主要脱除前者,而高于80℃则主要脱除后者.     

TBAB修饰的负载型Wacker催化剂催化甲醇羰基化合成碳酸二甲酯

自 1 95 9年 Smidt等 [1]发现均相 Pd Cl2 - Cu Cl2 体系可高效率直接选择性氧化乙烯制乙醛以来 ,Wacker催化过程已成为乙醛工业生产的主要方法 .为解决 Wacker催化体系腐蚀性强及催化体系与产物难以分离等弊端 ,将均相 Wacker(Pd Cl2 - Cu Cl2 )催化剂固载化成为备受关注的研究课题[2 ] .多相Wacker催化剂不仅成功地应用于选择性氧化低碳烯烃制醛和酮 [3 ,4 ] ,还用于 CO深度氧化 [5～ 7] .碳酸二甲酯 (DMC)的合成与应用研究是目前绿色化学前沿课题 .在众多的 DMC合成方法中 ,常压气相法因其工艺简单、对设备无腐蚀以及产品易分离…     

烯烃齐聚催化反应研究进展*

烯烃齐聚反应作为一类重要的工业反应,是生产发动机燃料、洗涤剂原料、润滑油、增塑剂等化学品的有效途径。本文详细综述了国内外烯烃齐聚反应的研究进展与工业化现状,重点介绍了用于该反应的催化剂和工艺过程,并讨论了典型催化剂体系上的烯烃齐聚反应机理。     

草酸根作用下Co3O4八面体的控制合成

在草酸根的作用下,采用水热法合成了暴露八个(111)晶面的Co3 O4八面体.采用XRD、SEM、TEM和HRTEM等手段对产物进行了表征和分析,结果表明该Co3 O4八面体呈立方晶相且具有很高的结晶性.详细研究了反应时间、反应温度、草酸根浓度等反应条件对Co3 O4形貌的影响.研究表明草酸根可选择吸附在Co3 O4的(111)晶面,通过其较大的空间位阻限制(111)晶面的生长,从而使该晶面得以最终暴露.由于(111)晶面具有较高的能量,该Co3 O4八面体具有良好的高氯酸铵(AP)催化热分解性能.     

污泥型煤技术处理污泥的基础研究Ⅰ.制备废水污泥型煤工艺？…

提出了粉煤与污泥共混压制型煤的方法，以实现污泥的洁净化、能源化处理。研究了不同成型条件，如成型压力、水份、不同污泥及混合比例等对污泥型煤性质的影响，并根据上述实验结果提出制备污泥型煤的优化工艺，给出了污泥与煤共成型的机理模型。结果表明，污泥添加的比例为２０～３０％之间，成型压力高于２０ＭＰａ时，型煤的抗压强度高于添加１０％黄泥所制型煤的强度。由此得出污泥完全可以代替黄泥；污泥型煤的热值高于黄泥型煤