MIL-53(Al)衍生的Rh单原子催化剂在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中的应用

卤代苯胺是化学工业中重要的中间体,主要用于制造药物、聚合物、染料等含氮化学品,用多相金属催化剂催化卤代硝基芳烃加氢制备卤代苯胺是一种高效,绿色和可持续发展的生产工艺.该过程需要选择性加氢硝基基团,同时避免卤素基团的脱卤副反应发生.然而,化学选择性加氢存在巨大的挑战,难点在于催化剂的精准设计,一方面要求具备对硝基基团合适的加氢能力,另一方面要阻止对卤素基团的脱卤副反应发生.基于此,研制高效多相金属催化剂用于卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应引起了高度关注.近年来,单原子金属催化剂受到越来越多的关注,并在卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应中显现出极大的潜力.本文通过在金属有机骨架材料MIL-53(Al)自组装的过程中将金属Rh原位嫁接其骨架结构中,继而通过限域热解的方法制备了Rh@Al2O3@C单原子催化剂,其在间氯硝基苯(m-CNB)加氢制间氯苯胺(m-CAN)反应中显现了高效催化选择性.球差校正高角度环形暗场模式的透射电镜,CO作为探针分子的红外光谱和X射线光电子能谱等结果发现,Rh是以单原子的形式均匀的分布在Al2O3上并被无定型碳包覆,且Rh化学价态呈正价.而27Al固体核磁共振与密度泛函理论计算的结果则进一步确定Al2O3@C载体中存在的五配位的Al物种(AlV)是锚定Rh单原子的主要位点,AlV的不饱和的配位结构可以有效地稳定Rh单原子,对形成Rh位点的单原子分散至关重要.在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中,与等体积浸渍法制备的Rh/C和Rh/γ-Al2O3纳米催化剂相比,Rh@Al2O3@C单原子催化剂表现出优异催化性能:其在313 K,氢气压力为20 bar的温和条件下转换频率(TOF)高达2317 molm-CNB·molRh-1·h-1,优于已报道的多相金属催化剂,是目前的最高值.此外,该催化剂展现出极佳的稳定性能,经过五次循环后,该催化剂对m-CAN的选择性仍旧保持在98％左右.Rh@Al2O3@C单原子催化剂的优异催化性能源自于金属单原子结构的形成对于金属位点电子结构的有效调节,进而调控催化剂加氢性能并实现对加氢脱卤副反应的抑制;与此同时,Rh@Al2O3@C催化剂增进了酸位点的可及性,从而促进了其串联步骤中包含的脱水反应的发生,进而有效提高催化剂的反应活性.     

MIL-53(Al)衍生的Rh单原子催化剂在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中的应用

卤代苯胺是化学工业中重要的中间体,主要用于制造药物、聚合物、染料等含氮化学品,用多相金属催化剂催化卤代硝基芳烃加氢制备卤代苯胺是一种高效,绿色和可持续发展的生产工艺.该过程需要选择性加氢硝基基团,同时避免卤素基团的脱卤副反应发生.然而,化学选择性加氢存在巨大的挑战,难点在于催化剂的精准设计,一方面要求具备对硝基基团合适的加氢能力,另一方面要阻止对卤素基团的脱卤副反应发生.基于此,研制高效多相金属催化剂用于卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应引起了高度关注.近年来,单原子金属催化剂受到越来越多的关注,并在卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应中显现出极大的潜力.本文通过在金属有机骨架材料MIL-53(Al)自组装的过程中将金属Rh原位嫁接其骨架结构中,继而通过限域热解的方法制备了Rh@Al2O3@C单原子催化剂,其在间氯硝基苯(m-CNB)加氢制间氯苯胺(m-CAN)反应中显现了高效催化选择性.球差校正高角度环形暗场模式的透射电镜,CO作为探针分子的红外光谱和X射线光电子能谱等结果发现,Rh是以单原子的形式均匀的分布在Al2O3上并被无定型碳包覆,且Rh化学价态呈正价.而27Al固体核磁共振与密度泛函理论计算的结果则进一步确定Al2O3@C载体中存在的五配位的Al物种(AlV)是锚定Rh单原子的主要位点,AlV的不饱和的配位结构可以有效地稳定Rh单原子,对形成Rh位点的单原子分散至关重要.在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中,与等体积浸渍法制备的Rh/C和Rh/γ-Al2O3纳米催化剂相比,Rh@Al2O3@C单原子催化剂表现出优异催化性能:其在313 K,氢气压力为20 bar的温和条件下转换频率(TOF)高达2317 molm-CNB·molRh-1·h-1,优于已报道的多相金属催化剂,是目前的最高值.此外,该催化剂展现出极佳的稳定性能,经过五次循环后,该催化剂对m-CAN的选择性仍旧保持在98％左右.Rh@Al2O3@C单原子催化剂的优异催化性能源自于金属单原子结构的形成对于金属位点电子结构的有效调节,进而调控催化剂加氢性能并实现对加氢脱卤副反应的抑制;与此同时,Rh@Al2O3@C催化剂增进了酸位点的可及性,从而促进了其串联步骤中包含的脱水反应的发生,进而有效提高催化剂的反应活性.     

基于双功能单体的磁性双酚A印迹聚合物的制备及应用

以二氧化硅包覆的四氧化三铁为载体,双酚A(BPA)为模板分子,β-环糊精和4-乙烯基吡啶为二元功能单体,采用热聚合方法制备了对双酚A具有特异吸附性能的磁性印迹复合材料(mag-MIPs).采用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)对该印迹复合材料进行了表征,并结合磁固相萃取(M-SPE)技术和高效液相色谱(HPLC)研究了其对双酚A的吸附行为,结果表明该印迹复合材料对双酚A具有良好的选择吸附能力.液相色谱检测结果表明,该磁性印迹复合材料可用于环境水样中双酚A的快速分离富集,回收率为90.51%~98.21%.     

铜催化烯烃氰烷基化成环合成含氰吲哚酮

发展一种简单、高效的铜催化活泼烯烃氰烷基化成环合成吲哚酮的方法。 在CuI/DTBP(叔丁基过氧化物)催化作用下, N-芳基丙烯酰胺类化合物与α-氰基偶氮试剂发生自由基环化反应, 高效地合成了一系列含α-氰基季碳中心的吲哚酮, 并探讨了其反应机理。 该方法底物适用范围较广、反应体系温和, 催化体系廉价。     

“抑制-萃取”法从含铁酸溶液中选择性提钒

酸法浸出石煤提钒因具有环保、金属收率高的特点而备受关注,但同时进入母液的铁(高含量的Fe³⁺)严重影响了钒的富集和产品生产。 对此,本文提出一种基于“抑制-萃取”效应的钒/铁分离混合萃取体系(P507(2-乙基己基磷酸-单2-乙基己基酯)+ N235(三辛/癸烷基叔胺)+磺化煤油),并详细研究了各因素对钒铁分离和钒富集的影响规律。 结果表明,P507是钒铁萃取的主体,N235不具萃Fe³⁺能力,是产生抑制铁萃取的关键因素,其浓度越高铁萃取率越低;对于酸度较高(pH≤0.4)的原料液钒/铁的分离效果仍较好,这表明了该“抑制-萃取”混合萃取体系对高酸度浸出液钒/铁分离的适用性。 采用氨水从负载有机相中反萃取钒铁,当氨水浓度为6 mol/L时钒的反萃率99%以上,25 ℃,V(有机相)∶V(水相)=2∶1时的反萃液中钒质量浓度14.73 g/L,铁质量浓度小于0.022 g/L,m(V)/m(Fe)=669.5。 该“抑制-萃取”法分离钒/铁操作简单、经济高效,极具工业化前景。     

腔QED中利用超导量子干涉仪实现Toffoli门

基于腔量子电动力学技术,提出了利用三能级超导量子干涉仪实现Toffoli门的理论方案.利用超导量子干涉仪与腔场发生耦合,以及与外加经典脉冲发生共振跃迁来实现量子态的演化控制.该方案可以拓展到N比特Toffoli门的实现.最后,讨论了逻辑门的实验可行性,四比特Toffoli 门的作用时间约为30 nm,它远小于腔衰减时间...     

多重奇异积分与Lipschitz函数生成的多线性交换子

本文研究了由多重奇异积分和Lipschitz函数生成的多线性交换子.利用Hardy-Littlewood极大算子的有界性,得到了交换子从Lebesgue积空间到Lebesgue空间的有界性,推广了文献[16]的结果.     

高振动积分的一种新的有效Levin-type配置法

本文给出了高振动积分的一种新的有效Levin-type配置法, 并对它的有效性和精度进行了检验, 与Levin配置法相比较, 这种方法具有更高的精度而且容易实现.     

Hardy-Hilbert积分不等式的改进

通过引入带参数的指数积分并利用Bernoulli不等式以及改进了的Hlder不等式,对Hardy-Hilbert积分不等式作了有意义改进.特别,当p=2时,得到了经典的Hilbert积分不等式的一个很强的结果.     

Hardy-Hilbert积分不等式的一个新推广及其应用

通过引入一个形如x1 x(x∈[0, ∞))的幂指函数建立了带权的Hardy-Hilbert积分不等式的新推广.并证明了系数(2)(sinπp)是最佳值.作为应用,给出了Hardy-Littlewood积分不等式的一个推广.