用于柴油车尾气消除反应(NH3-SCR)的八元环沸石分子筛研究进展

系统总结了作为柴油车尾气消除反应(NH₃-SCR)催化材料的八元环沸石分子筛(CHA, AEI, RTH)的研究进展, 讨论了不同方法合成的八元环沸石分子筛在NH₃-SCR反应中的性能差异, 并对未来八元环分子筛的发展趋势进行了展望.     

使用四乙基氢氧化铵作为有机模板剂和常规硅铝源直接合成SSZ-13沸石分子筛

使用四乙基氢氧化铵作为有机模板剂, 利用常规铝源和硅源而不需要高硅Y沸石作为起始原料, 同时加入适量的沸石晶种直接合成了SSZ-13沸石分子筛. 所合成的沸石产物结晶度好, 具有良好的水热稳定性, 并在氨选择性催化还原(NH₃-SCR)反应中显示出优异的催化性能, 为其在工业上广泛应用提供了可能.     

Cu修饰的MCM-41的合成、表征及对芳烃羟化反应催化作用的研究

利用MCM-41形成过程中协同自组装的特点, 在合成过程中引入Cu(NH3)2+4, 制备出过渡金属表面修饰的纯硅介孔分子筛Cu-MCM-41, 采用XRD, ICP, ESR, N2吸附等手段确定Cu处于MCM-41的表面, 取代了端羟基中氢的位置, 与骨架桥氧和硅羟基中的氧配位. 利用苯酚羟化反应为探针, 考察了Cu-MCM-41的催化活性. 结果表明, Cu-MCM-41具有很高的苯酚羟化活性, 与TS-1分子筛的催化效果相当, 对萘酚的羟化活性也较高.     

温和条件下新型铜基磷酸盐在氧化反应中的高催化活性

系统综述了以新型铜基磷酸盐(Cu2(OH)PO4)为代表的催化剂在一些典型的氧化反应中的活性.本文涉及的反应类型主要包括以过氧化氢为氧化剂,苯、苯酚、2,3,6-三甲基苯酚的羟化,烯烃的环氧化反应和以氧气为氧化剂,烯烃和醇的氧化反应,结果显示Cu2(OH)PO4的比表面积较小,但是在这一系列的反应中展示了很高的催化活性.同时利用电子自旋共振(ESR)、红外(IR)等表征手段对催化反应的机理和反应路径进行了讨论,羟基自由基和铜的过氧物种被认为是催化反应的重要中间体.     

沸石分子筛材料在消除挥发性有机化合物反应中的吸附与催化性能

作为空气污染物的主要成分之一,挥发性有机化合物(VOCs)会极大地破坏生态环境并损害人体健康。在众多消除 VOCs的方法中,吸附法由于操作简单、成本低廉的优势而在工业上得以广泛应用。催化燃烧法则因去除效率高,适用范围广且无二次污染等优点被认为是 VOCs消除最有效的手段之一。
　　目前,活性炭是最常用的 VOCs吸附剂,但存在再生困难、抗湿性差、易燃等诸多问题。与活性炭等常规吸附剂相比,沸石分子筛作为 VOCs吸附剂其主要优势在于：(1)沸石分子筛的疏水性可调,通过调控分子筛骨架的硅铝比可以调节分子筛的亲疏水性,高硅铝比的沸石分子筛有着优异的疏水性能,从而可以有效降低在一定湿度条件下水对 VOCs分子的竞争吸附;(2)均一的孔径分布可以有效地进行分子识别,从而使吸附剂对VOCs的选择性吸附性大大提高;(3)沸石分子筛一般由硅铝构成,本身不可燃且水热稳定性好,因此能够与微波加热等其他手段相结合以降低吸附剂重生能耗,提高操作安全性;(4)沸石分子筛比表面积大,吸附容量高,是作为蜂窝转轮吸附技术中吸附剂的理想材料,而该技术是目前工业大规模消除VOCs的研究热点。因此,沸石分子筛由于其独特的性质,被视为一种简单高效、选择性好的VOCs吸附剂。现阶段,催化燃烧VOCs所使用的催化剂常用金属氧化物作为载体,但是金属氧化物比表面积相对较小且孔道结构不均一,因此严重影响了催化剂对VOCs的催化燃烧效率,限制了催化燃烧活性的提高。而与金属氧化物载体相比,沸石分子筛材料具有均一的孔道结构以及相对较大的比表面积等优点,而将具有较好吸附选择性和吸附容量的沸石分子筛作为载体,负载活性组分后可以实现催化剂催化燃烧性能的显著提高,从而成为VOCs催化燃烧的理想催化剂。
　　本文综述了目前沸石分子筛材料作为吸附剂和催化剂载体的负载型催化剂消除各类VOCs的研究进展。对于沸石分子筛作为VOCs吸附剂,我们小结了影响其吸附容量和吸附选择性的因素,发现分子筛的孔道大小和阳离子类型与VOCs的吸附情况密切相关。在此基础上,进一步简单介绍了分子筛蜂窝吸附转轮技术的研究现状。对于沸石分子筛作为催化剂载体,我们总结了其用于各类VOCs催化燃烧的研究情况,如烷烃类、芳烃类和醛类等。探究了催化性能的影响因素及相应的催化机理,发现分子筛的孔道结构、阳离子类型、硅铝比等都会显著影响沸石分子筛负载型催化剂的催化活性。最后,探讨了沸石分子筛应用于VOCs消除目前所存在的问题,同时展望了该领域未来的研究和发展方向。     

颜色指示法高通量筛选多相催化材料

介绍一种简单的组合化学技术, 用来筛选或优化多相催化反应中的催化剂. 在酯化反应中, 用甲基橙指示剂指示酯化反应的进程并对沸石的类型, 不同碳链的醇和酸的催化活性进行研究. 在光催化反应中, 选择甲基橙、罗丹明B作为反应物. 通过颜色变化, 对不同方法制备的TiO2进行高通量筛选.     

无有机模板条件下晶种导向合成微孔分子筛晶体材料

沸石分子筛晶体材料(例如Beta, ZSM-34)由于具有独特的物理及化学性质, 被广泛应用于催化、吸附与分离、离子交换等领域. 一般来说, 大多数分子筛晶体材料需要在有机模板剂存在的条件下合成. 然而, 有机模板剂的使用会带来很多问题, 例如, 提高分子筛晶体材料的合成成本、在高温煅烧去除模板剂的过程中, 消耗大量的能量以及带来环境污染. 因此, 开发无有机模板剂合成沸石分子筛新路线具有十分重要的研究意义和实用价值. 近年来, 我们研究小组首先开发了无有机模板条件下晶种导向合成分子筛的新方法, 相继合成出了Beta, ZSM-34, FER和LEV等微孔分子筛晶体材料. 将对这几种沸石的合成进行简要的评论.     

Y沸石的高温合成

采用甲基三乙氧基硅烷(MTS)为添加剂, 在高温(140 °C)条件下水热合成出具有六方片状形貌的Y型沸石. 相比于100 °C左右合成的Y型沸石, 高温合成的Y沸石具有更高的硅铝比值、更大的晶体宽厚比值以及对有机挥发物具有优异的吸附性能. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、²⁹Si固体核磁共振(NMR)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、碳氢氮元素分析(CHN)、水接触角等表征, 证明了所合成的新型Y沸石具有甲基基团, 它们的存在增强了疏水性能, 提高了对有机挥发物的吸附能力.     

多孔聚合物担载Pd催化剂在偶联反应中的高催化活性和循环利用性能

偶联反应如Suzuki、Heck、Negishi以及Sonogashira等能够形成新的碳一碳键,在有机合成反应中具有重要的意义．通常情况下,这些反应是在均相反应中进行,然而从均相反应体系中分离并且回收贵金属Pd是很困难的．这种困难以及流失的Pd所引起的环境和经济效益严重阻碍了这些催化剂在大规模生产中的应用．为了解决这个问题,将Pd负载在固体载体中,使反应在多相体系中进行．常见的载体有嵌段聚合物、分子筛、碳、水滑石、介孔二氧化硅等．相比有机载体,纳米孔型的无机载体具有较大的比表面积和孔容、三维的孔结构,这些都有利于催化反应中的传质,但是无机载体在碱性条件下的稳定性差,并且难以修饰有机功能基团,因此制备高活性的多相偶联反应催化剂仍然是一个挑战．我们最近报道了一种新型的多孔聚合物（PDVB）,该材料在酸碱条件下都比较稳定,而且易于修饰有机功能基团．我们成功地将Schiff碱修饰到多孔聚合物,并成功地将Pd（Ⅱ）同Schiff碱配位,合成了新型的多相催化剂,在一系列偶联反应中都表现出了高的催化活性和循环使用性能．