固载离子液体刷/过氧磷钨酸盐催化剂催化H2O2选择性氧化硫醚

以二氧化硅为载体,合成了一种新型的双层离子液体刷固载过氧磷钨酸盐催化剂.采用元素分析、IR和SEM-EDAX等手段对催化剂进行了表征.室温下,考察了该催化剂催化30％(质量分数)H2O2溶液选择性氧化硫醚为亚砜或砜的催化性能.结果表明,该催化剂具有很高的催化活性和选择性.采用1.1倍H2O2时,反应选择性地生成亚砜,仅...     

奎宁-杂多酸杂化催化剂催化H2O2为氧源的苯羟基化反应

将奎宁与Keggin结构磷钼钒杂多酸结合制备出一种新颖的多相苯羟基化杂化催化剂, 采用傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重、N₂吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行了分析. 结果表明, 该催化剂是一种具有较高比表面积和孔体积的半无定形有机杂多酸盐. 在H₂O₂为氧源的苯羟基化反应中, 杂化催化剂引导了液-固两相催化体系, 表现出较高催化活性和重复使用稳定性. 催化剂中奎宁与杂多阴离子间的氢键和电子相互作用赋予了其高熔点和难溶性, 而高比表面积和因奎宁而改善的杂多阴离子的氧化还原性是其获得优异催化性能的主要原因. 这为多相苯羟基化反应提供了一种新的且制备便捷的基于多金属氧酸盐的高效催化剂.     

纳米碳材料非金属催化的研究进展

纳米碳材料直接作为催化剂的非金属碳催化是目前材料科学与催化领域的前沿方向之一.相对于传统金属催化剂,纳米碳材料催化剂具有高效环保、低能耗、耐腐蚀等优点.在烃类转化、化学品合成、能源催化等领域表现出优异的催化性能和发展潜力.综述了近年来纳米碳非金属催化研究的最新进展,主要包括新型纳米碳材料的表面性质、催化特性、反应机理和宏观制备等关键问题,并对纳米碳催化存在的挑战和前景进行了展望.     

金属有机骨架材料在催化中的应用

金属有机骨架(MOFs)材料是一种相对新型的多孔材料,由于其结构的多样性、可设计性、可剪裁性以及超高的比表面积,近年来吸引了广泛的研究兴趣,并在很多领域展现了潜在的应用前景.特别是在催化方面的应用更受到了强烈的关注.本文的前两部分主要以催化活性位点的来源进行分类,包括配位不饱和金属中心、功能性有机配体、化学修饰接入功能位点以及嵌入在MOFs孔内的金属配合物或金属纳米颗粒等,总结了近几年来MOFs及其复合材料在多相催化方向取得的一些进展.同时在后面两部分也简要地介绍了MOFs在光催化及以MOFs为模板构筑的多孔纳米材料在催化(特别是电催化)方面的一些应用.最后,对MOFs在催化方面的应用前景做了展望.     

共价有机框架材料催化剂

共价有机框架材料（covalent organic frameworks, COF）是功能材料领域研究的热点之一。COF具有孔道结构高度有序、孔径可调、比表面积较大、合成方法多样和易于功能化修饰等优点,是一类新兴的多相催化剂。目前,COF催化剂主要设计思路是：基于“自下而上”策略将非金属催化活性中心嵌入材料骨架来构筑本征型COF催化剂,或者以COF为载体,通过后修饰方式负载金属颗粒或离子构建多相催化剂。鉴于COF以上优势,预计COF催化剂在多相催化和手性催化领域中的应用也将取得更大的进展。本文综述了COF催化剂的合成和功能化策略,并展望了COF在多相催化领域中的应用前景。     

PW11M(M=Cu、Co)@TiO2多相催化剂的制备及氧化脱硫性能

摘要：以过渡金属(Cu, Co)取代磷钨酸为模板剂,硫酸钛为钛源,通过一步模板法合成出一类多酸基PW11M(M=Cu、Co)@TiO2材料,采用FT-IR、XRD、XPS、Raman、SEM和TEM表征手段对材料进行了结构表征. 结果表明,PW11M(M=Cu、Co)被引入到TiO2中,形成了球形核壳结构. N2吸附-脱附测试表明,PW11Co@TiO2具有介孔结构:孔径大小为3.3 nm,比表面积为72.4 m2/g. 在以H2O2为氧化剂,乙腈为溶剂的氧化脱硫反应体系中考察了其催化活性,结果表明：复合材料PW11M(M=Cu、Co)@TiO2表现出良好的催化性能. 其中催化剂PW11Co@TiO2在投入量为40 mg,反应底物为500 ppm,反应温度60 oC,反应40 min后,DBT的脱硫率达到99.7%. 中断和循环实验表明,催化剂PW11Co@TiO2具有良好的稳定性,在相同的反应条件下,循环反应5次后,催化剂的催化活性没有明显下降.     

固体表面填隙H的化学活性起源于泡利排斥效应

各类固体表面常对外来原子(离子)施加泡利排斥作用.它明显改变了表面填隙或者替位原子(离子)的物理性质.我们首先说明泡利排斥作用广泛存在于各类固体表面.并引进"泡利穴"的概念,用来定量计算固体表面低凹处填隙位置上的外来原子在泡利排斥作用下性质的改变.重点讨论了多相催化中最重要的过渡金属表面的"泡利穴".然后简短介绍我们已经发表的工作,即泡利穴中H原子薛定谔方程的解析.进一步,将填隙H的基态波函数和基态能与自由H原子做比较,显示其性质的改变.由此详细论证,填隙H化学活性增加的两个关键的物理原因是,填隙H电离能的明显降低及诱导电矩的存在.我们把这种激活方式简称为"固体表面填隙H的泡利激活",并讨论它对加氢反应的贡献.同时,对近年来催化研究中一个令人困惑的实验结果给出我们自己的解释.实验明确表明,对加氢反应起关键作用的是过渡金属"表面下的H原子",它们在加氢反应中非常活跃.而"表面H原子"没有参与加氢反应.我们论证,过渡族金属"表面下的H原子"正是被泡利激活的填隙H.限于讨论多相催化问题(固体表面填隙H原子的催化).但是"泡利激活"原则上可以推广到均相催化中.因为在均相催化中经常使用的催化剂通常也具有类似的泡利穴结构.我们只讨论泡利穴中填隙H的催化,但是原则上不难推广到其他元素,例如用类似方法探讨石墨烯表面填隙锂原子的泡利激活.近来的天文观测中发现,很多有机分子云团中(例如H_2O, CH_4, C_2H_2, C_2H_4…等云团),同时存在一些尺寸约0.001～10μm的尘埃物质(如C颗粒, SiO_2颗粒等等).两者的并存使我们猜测,或许这些尘埃物质(包括纳米颗粒)本身就是多相催化剂,其表面存在的"泡利穴"可能对分子的形成有重要贡献.     

在紫外和可见光下具有高催化活性的珊瑚状金红石型二氧化钛的制备

采用溶剂热法在二乙二醇溶液中制备了珊瑚状的金红石二氧化钛(Rut-dg)。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表明样品呈均匀分散的球形颗粒,直径约为1μm,表面具有珊瑚状的突起结构,半径约10 nm。氮气吸附-脱附结果表明样品比表面达到228 m2·g-1,是商品金红石的7倍多。由于其特殊的形貌,Rut-dg在紫外光下的催化产氢量达到25 000μmol·g-1·h-1,比P25高出50%,是商品金红石活性的13倍。在可见光下的产氢量为270μmol·g-1·h-1,而P25和商品金红石则没有明显活性。进一步实验表明,Rut-dg样品表面检测不到可能引起活性增加的有机杂质存在,因此,珊瑚状的形貌是影响活性的重要因素。样品在300℃焙烧后,珊瑚状表面结构明显烧结,比表面下降了50%,导致产氢量下降了15%～25%,这也说明珊瑚状结构大大促进了光催化产氢活性的提高。     

CFD modeling using heterogeneous reaction kinetics for catalytic dehydrogenation syngas reactions in a fixed-bed reactor

A comprehensive 2D computational fluid dynamics （CFD） model was developed to simulate the flow behavior and catalytic dehydrogenation reaction of syngas in a heterogenous fixed-bed reactor （FBR）. The model combined the porous medium CFD model with a reaction kinetics model. To acquire an accu- rate reaction kinetics model, a comprehensive reaction mechanism was studied for the heterogeneous catalytic dehydrogenation reaction ofsyngas over a supported metal catalyst. Based on the reaction mech- anism and a statistical test, a reliable kinetics model was proposed. The CFD model combined with the above kinetics model was validated with one set of experimental data. The CFD model was also used to predict key reaction variable distributions such as the temperature and the component concentrations in the reactor.     

SiO2负载壳聚糖-Pd多相手性加氢催化剂

SiO2负载壳聚糖-Pd多相手性加氢催化剂;苯乙酮;手性加氢;氢转移;壳聚糖-Pd;多相催化加氢