2-乙基蒽醌在双金属整体式催化剂上的氢化反应: 实验和DFT研究

过氧化氢(H2O2)是一种绿色化工原料和环境友好氧化剂. 目前, 超过 98% 的H2O2是通过蒽醌法生产. 蒽醌法主要包括 2-乙基蒽醌氢化生成 2-乙基氢蒽醌和 2-乙基氢蒽醌氧化生成 2-乙基蒽醌和H2O2的过程. 其中, 2-乙基蒽醌氢化是关键步骤. 在氢化过程中, 生成的 2-乙基氢蒽醌和四氢-2-乙基氢蒽醌是目标产物, 同时生成许多副产物. 目前, Pd 颗粒催化剂是广泛使用的催化剂, 但是蒽醌氢化过程中, 质量传递是主要的控制因素. 与颗粒催化剂对比, 整体式催化剂可以减弱整个反应的内外扩散, 提高反应速率. 很多研究结果显示, 整体式催化剂的传质优于颗粒催化剂, 可以提高催化效率. 近期许多研究显示, 双金属颗粒催化剂在很多氢化反应中体现出优异的催化性能. 本工作制备了双金属整体式催化剂, 考察了其在蒽醌氢化过程中的催化性能.首先, 通过浸渍法制备了4 种双金属整体式催化剂 Pd-M/SiO2/COR (M = Ni, Fe, Mn和 Cu)以及Pd/SiO2/COR和Ni/SiO2/COR两种单金属整体式催化剂. 催化活性结果显示, Ni/SiO2/COR的H2O2产量低于 Pd/SiO2/COR, 而且在 700 oC还原的 Pd-Ni/SiO2/COR 整体式催化剂在 Pd/M = 2 时取得了最高选择性 (95.3%) 和H2O2产量 (7.5 g/L). 然后, 考察了金属负载量的影响. 结果显示, 在金属负载量低于 0.4% 时, 随着金属负载量增加, 选择性和H2O2产量增加, 在金属负载量高于0.4% 时, 随着金属负载量增加, 选择性和H2O2产量降低. TEM结果表明, 添加第二种金属后, 双金属整体式催化剂颗粒尺寸变小, 分布更均匀. EDS结果显示, 双金属形成了合金. H2-TPR结果显示, 随着Pd/M比率增加, 还原温度降低, 说明Pd有助于第二种金属氧化物的还原. 这可能是由于 Pd 表面的氢溢流到第二种金属 (Ni, Fe, Mn和 Cu) 表面. 此外, 文献结果表明, 合金的形成能够抑制 PdH 的形成. 本工作表明添加第二种金属 (Ni, Fe, Mn和Cu) 后, PdH 的峰强度减弱或者峰消失, 也说明形成了合金. XPS 结果显示, 添加第二种金属后,在 336.3 ± 0.1 和 341.4 ± 0.1 eV 出现了新的 Pd 3d5/2和 Pd 3d3/2峰, 说明形成了合金. H2-O2滴定结果表明, Pd-Ni/SiO2/COR的Pd分散度和Pd比表面积都高于其他双金属催化剂, 说明第二种金属 Ni 更有利于促进 Pd 的分散, 减弱颗粒集聚, 揭示了Pd 和 Ni 之间强烈的相互作用. DFT 计算结果显示, Pd3M1(M = Ni, Fe, Mn和Cu) 双金属整体式催化剂和 2-乙基蒽醌之间的结合能低于 Pd/SiO2/COR和 2-乙基蒽醌之间的结合能, 但是 Pd3M1(M = Ni, Fe和Mn) 双金属催化剂和 2-乙基氢蒽醌之间的结合能减小得很少, 这可能是由于 2-乙基蒽醌的 C=O 和第二种金属之间具有强烈相互作用的缘故. Pd3Cu1双金属催化剂和 2-乙基氢蒽醌之间的结合能减小很多, 主要是由于 Pd3Cu1表面不利于 2-乙基氢蒽醌的吸附.因此, Pd-Ni/SiO2/COR 比 Pd/SiO2/COR, Ni/SiO2/COR 和其他的双金属整体式催化剂具有更高的选择性和H2O2产量, 主要是由于合金的形成以及 2-乙基氢蒽醌的 C=O 双键和 2-乙基氢蒽醌强烈的相互作用.     

金属有机框架材料在环境化学中的研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类由有机桥连配体与无机金属中心通过自组装形成的新型多孔材料.相比传统的多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调节等优点,在基础理论研究和实际应用方面都表现出巨大的潜力.近年来,环境问题日益突出,开发新型材料解决环境问题迫在眉睫,MOFs材料在环境化学中的应用受到了广泛关注.本文主要介绍MOFs材料在催化、气体存储、气体吸附与分离、气敏传感和水体净化等多个领域的理论研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

K_2O和SO_2对CuO/Al_2O_3催化剂脱硝的复合影响

本文以γ-Al_2O_3为载体,Cu(NO_3)_2·3H_2O和KNO_3为前驱体,利用等体积浸渍法制备不同K_2O负载量的CuO/Al_2O_3催化剂,预硫化处理后进行脱硝活性评价,考察了400℃下有和无SO_2时K_2O对铜铝催化剂脱硝活性的影响,并利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)、原位红外(IS-FTIR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)研究了影响机制.结果表明,气氛中无SO_2时,K_2O促进催化剂中的CuSO_4向非水溶性铜转变,可能是CuSO_4被NH_3还原为Cu_3N,该反应消耗了用于选择性催化还原氮氧化物(SCR)反应的NH_3,同时导致催化剂的酸性降低,两者的共同作用导致催化剂的脱硝活性降低.气氛中有SO_2时,CuSO_4向非水溶性铜的转变得到了削弱,SO_4~(2-)对催化剂酸性的增强作用、前期证明的SO_2与NH_3的竞争吸附以及K_2O对酸性减弱作用的相对大小决定SO_2如何影响碱金属中毒催化剂的脱硝.催化剂中无K_2O时,SO_2抑制脱硝;K/Cu比为0.13时,SO_2不影响脱硝;继续提高K/Cu比,SO_2促进脱硝(即SO_2缓解催化剂的碱金属中毒).     

不等径撞击流反应器流动与微观混合特性的研究

撞击流是一种过程强化形式,因其能产生较大的湍流动能与湍流耗散率而适用于快速反应体系.本文采用粒子图像测速(PIV)技术与碘化物-碘酸盐平行竞争反应,对不等径撞击流反应器内的流动与微观混合特性进行了研究.结果表明,在充分湍动情况下,雷诺数的改变对撞击腔内无因次化的流体平均速度、脉动速度以及湍流动能分布影响不大,微观混合效果随着撞击雷诺数的增加而增强;适宜的上方空间有利于增强传递过程,在较低的上方空间条件下驻点位置的偏移将受到显著影响;在不同动量比条件下,速度/动量比对无因次的驻点位置偏移影响显著,10%的速度/动量比变化将造成35%的驻点偏移量.该不等径撞击流反应器流动特性的研究为该型反应器的设计及优化提供了基础的数据.     

分级结构CdS QDs/BiOCl复合光催化剂的制备及其对有机污染物的降解

采用简单液相沉积法制备了分级结构Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂,以XRD,SEM,TEM,HRTEM,XPS,EDS,UV-Vis DRS,PL等测试方法分别表征了样品的物相、形貌、组成、元素含量、光吸收性能以及光电特性,并以罗丹明B(Rh B)和苯酚为模型污染物,分别在可见光和紫外光下评价Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂的催化性能。测试结果表明,粒径为5.5μm的Bi OCl微球由大量纳米片有序堆积而成,所负载的粒径为10~20 nm的Cd S QDs均匀分布在Bi OCl纳米片表面。与纯Bi OCl和Cd S QDs/Bi OCl相比,Cd S QDs/Bi OCl-3%表现出最佳的光催化性能,其对Rh B和苯酚的降解速率常数分别是纯Bi OCl的2.6倍和5.3倍。Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂性能的提高可归结于,分级结构Bi OCl有效防止了片层堆积,有助于Cd S QDs的负载,另外,Cd S QDs的负载拓展了复合光催化剂的光吸收性能,均匀分布的Cd S QDs与Bi OCl形成的异质结促进了光生电子-空穴对的有效分离。     

气相色谱质谱联用法对农产品中8种种衣剂农药残留的同时测定

应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）建立了水果、蔬菜、粮谷等农产品中8种种衣剂农药残留的分析测定方法。样品用乙腈提取,通过石墨化碳或C18固相萃取小柱净化,经DB-5ms气相色谱柱分离,电子轰击电离（EI）、选择离子监测模式（SIM）对定量离子和定性离子进行MS测定。标准工作曲线范围0．02-0．5mg／L。样品中添加水平为0．005、0．010和0．020mg／kg时,回收率为74％～110％;相对标准偏差小于15％。检出限（S／N=3）为0．09～0．77μg／kg。     

分散聚合技术及其研究进展

介绍了分散聚合体系中各组分及反应条件对反应过程和最终产物性能的影响,简要归纳了分散聚合成核机理、稳定机理及其反应动力学,并着重阐述了近年来分散聚合发展的新技术以及制备的功能微球在各领域的应用等方面的研究进展.分散聚合与其它非均相聚合方法相比,是制备粒径范围在1-10μm且单分散性较好的聚合物微球的有效方法.最近,许多新思路不断引入分散聚合体系,如采用水和超临界CO2作为分散介质,尝试微波和辐射引发聚合以及按照活性聚合机理进行反应等.     

可控／活性正离子聚合的研究与发展

综述了近二十年来乙烯基单体正离子聚合领域的研究和进展,详细介绍了活性/控制正离子聚合体系的机理研究和新引发体系和水相正离子聚合体系的研究新进展,以及采用活性/控制正离子聚合方法设计合成基于聚异丁烯链段的弹性体材料及其在生物材料领域的应用。     

高比表面积有序介孔氧化铝的制备与表征

采用溶胶-凝胶法以非离子表面活性剂PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物F127为模板剂, 以异丙醇铝为铝源, 以异丙醇为溶剂, 成功地制备出比表面积为485 m2/g、孔径分布窄(2~20 nm)、孔容在1.2 cm3/g以上和孔道呈蠕虫状且具有一定有序性的介孔氧化铝. 采用BET, TEM, XRD和TG多种测试技术对产物性能进行了表征. 探讨了水铝比、醇水混合溶液的滴加速度、反应时间、水浴温度、陈化温度及陈化时间等条件对合成的有序介孔氧化铝结构的影响.     

高效液相色谱法准确测定血清中的尿酸

建立了准确测定血清中尿酸含量的高效液相色谱方法,血清样品利用乙腈沉淀蛋白,过滤后直接进样测定。所采用的色谱柱为Inertsil ODS-SP(4.6mm i.d.×250 mm,5μm),柱温25℃,流动相体系为10 mmol/L乙酸铵(pH 4.5),流速为1.0 mL/min,紫外检测波长为280 nm。线性范围12.5~150μg/g,回收率为99.79%~100.5%。本文采用乙酸铵缓冲体系,对环境的污染小,同时也为建立液相色谱-质谱法测定尿酸奠定了良好的基础。