一步法合成微-介孔多级孔道金属-有机骨架固载磷钨酸催化剂及其催化性能

磷钨酸具有酸性,而且具有氧化还原性,是一种多功能的新型催化剂,具有很高的催化活性,稳定性好,既可作均相催化剂,也可做多相催化剂.磷钨酸作为多相催化剂主要负载于无机氧化物、介孔分子筛、活性炭和离子交换树脂等材料中,然而这些多相催化剂存在着结构不明确,磷钨酸分散不均、易流失、活性点易中毒等问题.为了克服以上问题,需要寻找更加合适的载体来制备新颖的负载型的磷钨酸多相催化剂,金属-有机骨架的独特性质,使该材料成为一种优良的催化剂载体.金属-有机骨架(MOFs)又称配位聚合物,是指由金属离子与有机配体通过配位键和其他一些弱作用力连接而成的具有超分子微孔网络结构的一种颇具应用前途的类沸石材料.这种材料具有丰富的孔结构和很大的比表面积,同时具有孔结构规整、孔径大小设计可调、表面化学基团修饰可调等优点,使得它在吸附分离、多相催化、环境保护等领域具有很好的应用前景. HKUST-1(Cu-BTC或MOF-199)是该领域内研究和应用较多的一种金属-有机骨架材料,它最早由香港大学Williams教授课题组报道,其为面心立方晶体.在结构中,每个Cu2簇与四个均苯三甲酸相连,每个均苯三甲酸桥连着三个Cu2簇,形成轮浆式次级结构单元.这些次级结构单元相互交错连接形成3D网络结构,具有孔径约为0.9 nm ×0.9 nm的正方形孔道,孔道中的客体分子可以除去,并可以为其它的客体分子所置换. HKUST-1本身即是一种优良的催化剂,同时也可作为一种性能稳定的催化剂载体.目前,关于HKUST-1在催化领域中的应用主要限制在微孔范围,其较小的孔道不利于物质扩散和传输,从而限制其实际应用.本论文利用超分子模板法,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂、铜为金属中心、均苯三甲酸为有机配体、磷钨酸(HPWs)为活性组分,采用一步水热法合成微-介孔多级孔道金属-有机骨架固载磷钨酸催化剂HPWs@Meso-HKUST-1,详细研究了该催化剂对环戊烯选择氧化制备戊二醛的催化性能,并采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、N2吸附、透射电镜(TEM)和室温CO原位吸附红外(CO-FT-IR)等表征手段对HPWs@Meso-HKUST-1催化剂进行了结构表征,从而解释该催化剂对目标反应具有优良催化性能的本质原因. N2吸附表征结果说明, HPWs@Meso-HKUST-1催化剂的吸附-脱附曲线在低相对压力范围内呈现I型吸附等温线,在高相对压力范围内呈现具有H2型滞后环的IV型吸附等温线;催化剂独特的吸附等温线表明以CTAB为模板剂,采用一步水热合成法可以得到具有微孔和介孔多级孔道的催化剂材料.催化剂的比表面积和孔容随着磷钨酸含量的增加而减少,结合文献报道,可以得出一步水热合成法使活性组分HPWs分布在载体的介孔孔道内. XRD和FT-IR测试结果表明,一步水热合成法可以成功的将HPWs引入HKUST-1中,且HPWs高度分散在载体中; HPWs@Meso-HKUST-1催化剂保持了载体HKUST-1的骨架结构.小角XRD和TEM结果说明,催化剂的多级孔结构为无序蠕虫状介孔组织.室温CO-FT-IR说明,在HPWs@Meso-HKUST-1催化剂中, HPWs提供了不同于载体HKUST-1的L酸酸性位.从以上结果可以得出,一步水热合成法使HPWs包裹在载体的介孔孔道内,防止了HPWs的流失,使HPWs@Meso-HKUST-1催化剂为环戊烯选择氧化制备戊二醛提供了大量的、高度分散的、具有L酸酸性位的活性中心,且催化剂的介孔孔道有利于反应物和产物的扩散,从而使该催化剂表现出优良的催化性能;在优化条件下,环戊烯的转化率达到92.5%,戊二醛的得率达到78.9%;热过滤实验表明该催化剂是真正的多相催化剂,且至少可以重复使用3次.     

高有机可溶性聚酰胺负载磷钨酸(PW_(12)/PA):合成1,3,5-三芳基-2-吡唑啉衍生物的高效催化剂(英文)

A novel compound constructed from polyoxometalate (H3PW12O40,PW12) and poly(amidoamine) (PA) was prepared at room temperature in an aqueous solution by an impregnation method.A series of novel 1,3,5-triaryl-2-pyrazoline derivatives was synthesized by the reaction between chalcone and phenylhydrazine in the presence of the title compound,PW12/PA,in high yields.The structures of the compounds obtained were determined by IR and 1H NMR spectra.     

Preparation and Photocatalytic Activity of Ce,H3PW12O40 co-doped TiO2 Hollow Fibers

A series of Ce, H3PW12O40 co-doped TiO2 hollow fibers photocatalysts have been prepared by sol-gel method using ammonium ceric nitrate, H3PW12O40 and tetrabutyltitanate as precursors and cotton fibers as template, followed by calcination at 500 ℃ in N2 atmosphere for 2 h. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption mea- surements, and UV-Vis spectroscopy are employed to characterize the morphology, crystal structure, surface structure, and optical absorption properties of the samples. The photo- catalytic performance of the samples has been studied by photodegradation phenol in water under UV and visible light irradiation. The results show that the TiO2 fiber materials have hollow structures, and the co-doped TiO2 hollow fibers exhibit higher photocatalytic activities for the degradation of phenol than un-doped, single-doped TiO2 hollow fibers under UV and visible light. In addition, the recyclability of co-doped TiO2 fibers is also confirmed that the TiO2 fiber retains ca. 90% of its activity after being used four times. It is shown that the co-doped TiO2 fibers can be activated by visible light and may be potentially applied to the treatment of water contaminated by organic pollutants. The synergistic effect of Ce and H3PW12O40 co-doping plays an important role in improving the photocatalytic activity.     

二氧化硅负载磷钨酸催化合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮衍生物

以取代苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素为原料,以溶胶凝胶法制备二氧化硅负载的磷钨酸(H3PW12O40/SiO2)为催化剂,催化合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮,考察了三组分摩尔比、反应温度、催化剂用量及反应时间对反应收率的影响。研究表明,H3PW12O40/SiO2是合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮的良性催化剂,在取代苯甲醛的用量为0.04 mol,反应温度为90℃的条件下,收率可达73.1%~88.4%。催化剂和产品结构分别经IR、XRD、SEM和1H NMR、IR、MS等技术手段表征。     

磷钨酸对甲酸在碳载Pd催化剂上电氧化的促进作用

利用X射线能量色散（EDS）谱、X射线衍射（XRD）谱和电化学等技术研究了电解液中磷钨酸（PWA）对直接甲酸燃料电池（DFAFC）中甲酸在碳载Pd（Pd／C）催化剂上电氧化的促进作用．研究结果发现,因吸附的PWA能促进甲酸在Pd／C催化剂上的脱氢而加速了甲酸的电氧化．这种促进作用与PWA的浓度有关,当PWA的浓度低于0．15mg／mL时,该促进作用随PWA的浓度的增加而增加;当PWA的浓度高于0．15mg／mL时,过多吸附的PWA会覆盖过多Pd／C催化剂的活性点而使其电催化性能随PWA的浓度增大而降低．因此,当电解液中PWA的浓度为0．15mg／mL时,Pd／C催化剂对甲酸氧化的电催化性能最好．     

杂多酸盐Na3H8[La（PW11O39）2]·19H2O的合成与晶体结构

合成了二维层状单缺位Keggin结构阴离子稀土衍生物Na3H8[La（PW11O39）2].19H2O,并用IR和X射线单晶衍射等手段对其进行了表征.该晶体属于单斜晶系,P2/n空间群,a=1.343 43（8）nm,b=1.259 35（7）nm,c=3.541 8（2）nm,β=99.151 0（10）°,V=5.915 9（6）nm3,Z=2,R1=0.042 9,wR2=0.119 4.化合物阴离子[La（PWO）]11-通过NaO桥联形成一维链,再通过NaO桥联形成二维层状结构.     

12-磷钨酸插层MgAl水滑石的合成、表征及催化酯化原油脱酸性能

采用离子交换法合成了不同Mg/Al物质的量比的12-磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40),HPW)插层水滑石(LDHs),采用XRD、FT-IR、Raman、ICP-AES、TG-DSC等分析手段表征其物化性质,Hammett指示剂-正丁胺滴定法测定其酸强度和酸量分布。进一步将其用于原油催化酯化脱酸反应,并与NO_3型LDHs对比,探讨酯化活性与催化剂性质之间的关系。结果表明,催化剂的活性主要受酸性和比表面积的影响。HPW插层LDHs的酯化活性明显优于NO3型LDHs,归因于增强的酸性和增大的比表面积。对于弱酸性的NO_3型LDHs,酯化活性与比表面积呈正向关系,Mg/Al物质的量比为4时,具有最大的比表面积和脱酸活性。而对于较强酸性的HPW插层LDHs,酯化活性主要受到酸量的影响,Mg/Al物质的量比为2的催化剂具有最高的酸量和脱酸活性。     

改进的磷钨酸光度法测定水溶液中的钒(Ⅳ)和总钒EI北大核心CSCD

应用改进的磷钨酸光度法测定了样品中总钒和钒(Ⅳ)。在10%HCl介质中,一定体积的待测溶液中添加10%(V:V)H_3PO_4和20%(V:V)的Na_2WO_4·2H_2O(50 g/L)溶液,于30℃下显色30 min。方法的线性范围是0~30 mg/L,线性相关系数R^2=0.9992,相对标准偏差(n=12)为1.2%。并确定了天然水溶液中常见离子干扰钒测定的最大允许量。在此基础上,调节溶液的pH>4,测定V(Ⅳ)。改进后方法测V(Ⅳ)的线性范围为0~5 mg/L,相关系数R^2=0.9998。应用测定自来水和河水中V(Ⅳ)。     

磷酸钛固载磷钨酸非均相催化合成异戊酸己酯

通过在300℃下焙烧2h制备了磷酸钛固载15%磷钨酸H3PW12O40(简记为HPW)非均相酯化催化剂HPW/Ti3(PO4)4;采用红外光谱仪分析了催化剂的结构;基于异戊酸与正己醇的酯化反应考察了催化剂用量、n(正己醇)∶n(异戊酸)、反应时间、带水剂种类和催化剂重复使用性能等因素对酯化率的影响.结果表明,该催化剂催化合成异戊酸己酯的适宜反应条件为:0.2mol异戊酸,催化剂用量0.6g,n(正己醇)∶n(异戊酸)=1.6∶1,反应时间4.5h,环己烷10mL;相应的酯化率达95.1%.与此同时,该催化剂循环利用6次后酯化率不低于84%.