介孔铁铝/蒙脱土复合材料：解离柱撑制备、结构及催化羟基化性能

利用极稀悬浮液中蒙脱土的解离作用并结合柱化技术过程，制备了介孔结构的铝铁/蒙脱土复合材料(Fe-Al/mmt)；并采用粉末X射线衍射、氮等温吸脱附、傅立叶红外光谱、紫外可见光漫反射光谱及苯酚催化羟基化反应表征了其结构和性能。结果显示，铁铝聚合前驱液中铁/铝比影响复合材料中蒙脱土的解离程度，且仅当低铁/铝比时(即Fe/(Fe+Al)物质的量的比介于0.05～0.3)，嵌入解离的蒙脱土片层间的混合铁铝物种呈现能耐温350 ℃的热稳定性；氮等温吸脱附分析反映出这种解离的蒙脱土堆积结构呈现介孔特征，孔径分布窄，介于2.0～2.3 nm；红外分析表明材料表面具有L酸和B酸位，并且L酸位量与嵌入解离的蒙脱土结构中的混合铁铝物种相关；由于结构中混合铁铝物种的存在及相应的Si-O → Fe、Al-O → Fe间的电子跃迁，Fe-Al/mmt材料在紫外区呈现宽泛的能量吸收特征。这些结果说明，由于混合铁铝物种嵌入于解离的蒙脱土片层堆积结构中，形成了“卡片屋”式介孔结构。实验条件下，Fe/(Fe+Al)物质的量的比为0.3的Fe-Al/mmt呈现较佳的催化羟基化性能，苯酚转化率为36.7%，二酚产物选择性32.3%；并且初步表明铝掺杂后，通过铁铝比和表面酸性的调整，材料的部分选择氧化性能可以得到改善。     

蒙皂族粘土基催化材料的设计制备和催化作用

较全面地评述了蒙皂族粘土矿物层间催化活性组分的设计制备及其催化应用的研究新进展.2:l型层状结构的蒙皂族粘土具有层间阳离子的可交换性和活性物种的可嵌层性,使层间设计和构造催化活性中心极具灵活性.迄今在蒙皂族粘土层间可设计制备的物种有金属阳离子、金属单质、金属氧化物及复合氧化物、金属络合物、金属硫化物和碳等.作为一类主客体纳米复合催化材料,对层间物种的分布和微结构的深入认识,进而能精确调控,是开发和应用此类材料的关键和难点.蒙皂族粘土基催化材料已在氧化、脱水、加氢、裂化、异构化和烷基化等催化反应中显示出工业应用前景.最后,评述了该领域尚存在的若干科学问题和发展方向.     

催化甘油脱水反应的酸活化蒙脱石负载WOx催化剂的研究

甘油是一种可由生物资源生产、可持续的、可降解的平台化学品,是生物柴油、肥皂化工等工业生产过程中的主要副产物.催化甘油脱水反应生产丙烯醛,有望能替代丙烯等石油裂解产物合成丙烯醛的传统工业路线.丙烯醛是一种重要的化工中间体,被用于合成蛋氨酸、丙烯酸、3-甲基吡啶和1,3-丙二醇,并被广泛地应用于农药、医药、高分子材料等领域.随着全球可持续能源发展,生物柴油生产迅速发展,将产生大量的副产物甘油.利用甘油为原料,通过合适的催化剂的催化脱水反应生成丙烯醛,是近十多年来国内外工业催化的研究热点之一.用于催化甘油脱水合成丙烯醛的酸催化剂有杂多酸、金属氧化物、沸石与酸性粘土矿物等.钨磷杂多酸(H3PW12O40)负载的催化剂虽然具有较强的酸性,有利于催化甘油脱水,但容易导致结焦,而且热稳定差,容易失活.钨磷杂多酸负载于SiO2,TiO2,Al2O3,SiO2-Al2O3,K-10蒙脱石上表现出不同的催化活性,表明催化剂和载体的表面酸性和孔结构影响催化性能.近来研究发现,负载于ZrO2,Al2O3的钨氧化物(WOx)催化剂热稳定性好、酸性高,在甘油脱水反应生成丙烯醛中表现出良好的催化性能.但有关钨氧化物(WOx)结构、催化活性受载体组成、酸性影响的本质和规律一直不清楚.本文采用20 wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸对蒙脱石进行酸改性,并在磷酸改性的蒙脱石上负载W含量为4–16 wt%的WOx作为催化剂,用于甘油气相脱水反应.X-射线衍射(XRD)、热重-差热法(TG-DTG)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、红外光谱(FT-IR)和紫外漫反射可见光谱(DR UV-vis)等表征,探讨了酸改性和负载WOx的蒙脱石对催化剂催化性能的影响.蒙脱石经过20wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸的活化,酸性增加.四种酸改性的蒙脱石对甘油气相脱水反应均有催化活性,这是因为在蒙脱石酸活化过程中,H+经过阳离子交换反应进入蒙脱石层间,同时蒙脱石八面体中的部分Al3+被浸出,使层板上出现不饱和Al3+,为催化剂提供了L酸位,蒙脱石硅氧四面体上的Si?OH以及[AlO4]上吸附的H3O+提供了B酸位.XRD分析表明,负载WOx的蒙脱石表面存在WO2.72,WO2.9和WO3三种不同类型的WOx,当钨负载量从12 wt%增至16 wt%,孤立的单斜晶系WO3晶粒增多.NH3-TPD和DR UV-vis结果表明,WOx负载在蒙脱石表面以[WO5/WO6](B酸位)、[WO4]和单斜晶系WO3相(L酸位)形式存在.蒙脱石上负载WOx能够调节催化剂的酸强度、酸量和酸位.随着钨负载量从4 wt%增至12 wt%,丙烯醛收率从40.9%增加到67.3%;进一步增加钨负载量到16 wt%,丙烯醛收率降为50.7%.结果发现,随着钨负载量的增加,催化活性组分含量增加,[WO5/WO6](B酸位)增加,使催化活性增加;当W负载量达到16 wt%时,WOx分散性降低,且在催化剂表面形成孤立的单斜晶系WO3相(L酸位),不利于提高丙烯醛选择性.当反应温度为320 oC,甘油水溶液浓度为15 wt%时,磷酸活化蒙脱石负载12 wt%W的催化剂上甘油转化率为89.6%,丙烯醛收率达到73.3%.     

杂原子介孔分子筛Me-HMS催化酯交换合成碳酸二苯酯

以水热合成法制备了杂原子介孔分子筛Me-HMS(Me指金属杂原子),用于催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的反应.小角度的X射线衍射显示,所有样品均具有典型的HMS介孔结构.Me-HMS中,Ti-HMS显示最好的催化性能,其活性与骨架钛含量密切相关,当溶胶中Ti/Si比达1/30时,骨架钛趋于饱和,苯酚转化率达到最大值31.4%,酯交换选择性为99.9%.     

钒-铜复合氧化物催化碳酸二甲酯和苯酚酯交换合成碳酸二苯酯

采用共沉淀法制备了一种用于碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的新型钒-铜复合氧化物催化剂.考察了V/Cu配比对催化剂性能的影响以及催化剂的重复使用效果,并用X射线衍射对催化剂的结构进行了表征.结果发现,在焙烧温度为550℃,V∶Cu摩尔比为4∶1条件下制得催化剂的活性最高,该催化剂上苯酚的转化率为37.0%,甲基苯基碳酸酯及碳酸二苯酯的总选择性为96.8%.由X射线衍射表征结果可知,该催化剂的物相组成为V2O5和CuV2O6.催化剂使用三次后苯酚转化率从37.0%降至23.7%,多次重复使用后的催化剂在空气气氛中焙烧即可再生,再生催化剂的催化性能几乎和新鲜催化剂相当,其苯酚转化率达到36.2%.