可循环磁性Pt/Fe_3O_4-MCNT催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应

采用多步法依次将制备的Fe3O4纳米颗粒和Pt纳米颗粒负载到多壁碳纳米管(MCNT)上得到Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂,以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)和热重-差热分析(TG-DTA)对Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂的结构和磁性质进行了表征。研究发现预制备的Fe3O4纳米颗粒与Pt纳米颗粒均匀地分散于MCNT上,新制备以及多次使用后的Pt/Fe3O4-MCNT室温下都具有良好的超顺磁性。研究了Pt/Fe3O4-MCNT磁性催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应,结果显示催化剂具有良好的C=O加氢活性,肉桂醛转化率在50%左右时,肉桂醇选择性可达96%以上。尺寸均一的Pt粒子均匀的分散在催化剂上可能是催化剂具有良好的C=O加氢选择性的重要原因。在外加磁场作用下催化剂可以高效地从液相反应体系中分离,经多次循环使用后仍具有良好的催化性能。     

钒氮共掺杂多孔碳催化剂上苄胺氧化偶联合成亚胺

本工作以生物质壳聚糖作为牺牲模板,乙酰丙酮钒为金属钒源,ZnCl₂为造孔剂,采用高温热解结合酸洗的策略制备出一种钒氮共掺杂多孔碳（V-N-C）催化剂。表征结果表明,V-N-C催化剂的比表面积高达1 470 m²·g^-1,孔容为1.06 cm³·g^-1,质量分数为0.19%的钒物种可能以单原子VN_x形式高度分散在载体上。在苄胺氧化偶联合成亚胺的反应中,V-N-C表现出高催化性能,底物苄胺的转化率和产物亚胺的选择性均为99%,性能明显优于均相VO（acac）₂和多相V₂O₅催化剂。此外V-N-C催化剂连续重复使用9次也未出现任何活性衰减的问题,且对一系列含有不同官能团的底物也具有优良的普适性。机理研究表明,苄胺和氧气首先分别在催化剂VN_x和缺陷位点活化成苄基亚胺和H₂O₂中间体,然后苄基亚胺与苄胺缩合脱NH₃生成目标产物亚胺。     

可循环磁性Pt/Fe3O4-MCNT催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应

采用多步法依次将制备的Fe₃O₄纳米颗粒和Pt纳米颗粒负载到多壁碳纳米管(MCNT)上得到Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂,以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)和热重-差热分析(TG-DTA)对Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂的结构和磁性质进行了表征。研究发现预制备的Fe₃O₄纳米颗粒与Pt纳米颗粒均匀地分散于MCNT上,新制备以及多次使用后的Pt/Fe₃O₄-MCNT室温下都具有良好的超顺磁性。研究了Pt/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂上的肉桂醛选择性加氢反应,结果显示催化剂具有良好的C=O加氢活性,肉桂醛转化率在50%左右时,肉桂醇选择性可达96%以上。尺寸均一的Pt粒子均匀的分散在催化剂上可能是催化剂具有良好的C=O加氢选择性的重要原因。在外加磁场作用下催化剂可以高效地从液相反应体系中分离,经多次循环使用后仍具有良好的催化性能。     

源自密胺基多孔聚合物的富氮微孔炭及选择性吸附CO_2

以间苯二甲醛和三聚氰胺为原料,通过Schiff碱缩合反应合成了密胺基多孔聚合物(POP),经高温炭化后得到富氮微孔炭(NMC).利用N2吸脱附和傅里叶变换红外(FTIR)光谱表征了POP和炭化后产物NMC的结构和组成,与POP相比,NMC的官能团数量减少,比表面积和微孔孔容大幅增加.元素分析表明NMC含氮量高达12.5%(w).采用体积法测定了CO2、CH4和N2在NMC上的单组分吸附平衡等温线,NMC展示出良好的CO2吸附性能,298 K、100 kPa下CO2平衡吸附量可达2.34 mmol·g-1.双位Langmuir(DSL)模型和单位Langmuir(SSL)模型分别较好地描述了CO2、CH4和N2在NMC上的吸附平衡数据,在此基础上,应用理想吸附溶液理论(IAST)预测了双组分混合气在NMC上的吸附等温线,结果表明NMC对CO2-N2和CO2-CH4有非常高的CO2吸附选择性,分别为144.9和12.8.     

NaA分子筛膜催化剂上CO和C2H4混合气的选择性氧化反应

采用二次水热法,在Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上合成了致密的NaA分子筛膜.分别以X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的分子筛膜催化剂结构及形貌进行表征,结果显示经二次合成的Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上均匀地覆盖一层致密、均一的NaA分子筛膜,膜的厚度约为20 μm.将合成的NaA分子筛膜催化剂用于CO和C2H4混合气氧化反应,考察了催化剂表面分子筛膜对反应物分子的选择性,在最优条件下,CO对C2H4的氧化反应选择性始终维持在96%.这种复合膜催化剂可用于选择性除去C2H4,原料气中的CO.     

纳米Li_2ZrO_3吸收剂原位移除CO_2强化水煤气变换反应制氢

采用浸渍法制备了在水煤气变换(WGS)反应中具有高催化活性的Ni/γ-Al2O3催化剂,使用柠檬酸法合成出高效CO2吸收剂Li2ZrO3纳米材料.在固定床微反应器上对WGS和吸附强化水煤气变换(SE-WGS)反应制氢过程进行了比较研究.前者只使用20%Ni/γ-Al2O3催化剂,而后者将20%Ni/γ-Al2O3催化剂与纳米Li2ZrO3吸收剂混合装填.结果表明,纳米Li2ZrO3具有比已报道的CO2吸收剂更快的吸收速率及优异的吸脱附循环稳定性,可应用于吸附强化过程,通过原位吸收WGS反应产生的CO2,使得反应超越化学平衡限制,直接制得高纯度H2.在823K,0.1MPa和H2O/CO=4的条件下,在SE-WGS过程一步制得纯度高于98%的H,验证了吸附强化反应进程制高纯氢的可行性.     

Zr基金属有机框架材料的冷热驱动热释电催化性能

将Zr基金属有机框架材料[NH₂-UiO-66(Zr)]作为热释电材料应用于冷热驱动催化降解罗丹明B. 研究结果表明, NH₂-UiO-66(Zr)具有良好的类铁电响应, 在冷热循环的驱动下其表面可因热释电效应而诱导产生正负电荷, 该电荷会与染料溶液中的氢氧根或溶解氧相结合形成具有强氧化性的羟基自由基和超氧自由基, 进而降解有机染料分子, 其对罗丹明B的降解效率高达99.5%且具有良好的可循环性.     

以开孔的二维MFI纳米片为构筑单元制备沸石片膜

以食人鱼溶液(体积比为3∶1的95%～98%(w/w)H_2SO_4和30%(w/w)H_2O_2混合液)处理多层MFI(ML-MFI)除去有机结构导向剂(OSDA),经超声剥离和沉降纯化后得到了开孔的MFI沸石纳米片。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_2吸附-脱附、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)等手段对得到的MFI沸石纳米片进行表征,发现食人鱼溶液处理可移除ML-MFI中的OSDA,再经超声剥离得到可分散、开孔的MFI沸石纳米片。将MFI沸石纳米片用简单抽滤的方式沉积到自制Al_2O_3载体上,不经二次生长得到了连续的沸石纳米片膜。单组分气体渗透性能测试结果表明,制备的MFI沸石纳米片膜对正/异丁烷的理想选择性为4.1～5.8,正丁烷的渗透速率为2.2×10~(-7)～4.1×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1)。     

Pd/Fe3O4-MCNT磁性催化剂的制备、表征及催化性能

利用多元醇法制备了单分散Fe₃O₄纳米粒子修饰多壁碳纳米管(MCNT)的磁性复合材料, 并以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线能量色散谱(EDS)对碳纳米管磁性复合材料的结构和组成进行了表征. 研究发现, 通过调控Fe₃O₄前驱体与MCNT载体的质量比, 可以很好地控制沉积的磁性纳米粒子大小. 以碳纳米管磁性复合材料为载体, 采用多元醇法成功制备了Pd负载量为3.0% (w)的Pd/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂. 磁性质测试表明碳纳米管磁性复合材料在负载Pd前后都具有良好的超顺磁性. 以肉桂醛加氢为探针反应研究了Pd/Fe₃O₄-MCNT的催化性能, 结果表明该催化剂表现出良好的催化加氢性能, 在外加磁场下催化剂能与液相反应体系高效分离, 循环使用4次后, 催化性能没有明显下降, 显示了良好的循环利用性能.     

陈化温度和pH值对氨基功能化介孔氧化硅吸附CO_2性能的影响

本研究采用溶胶-凝胶法,分别以十二烷基肌氨酸钠、氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和正硅酸乙酯(TEOS)为结构导向剂(SDA)、共结构导向剂(CSDA)和硅源合成了氨基功能化的介孔氧化硅预产物。利用乙醇和乙醇胺混合液对预产物进行萃取后获得氨基功能化介孔氧化硅。利用红外光谱、元素分析、N2吸-脱附、透射电镜等手段对材料进行了表征。红外光谱结果证明通过萃取方法可较好地去除表面活性剂;N2吸附结果表明所有样品都具有介孔结构;元素分析和透射电镜结果说明反应陈化温度、pH值等合成条件对材料孔道内表面的氨基含量和材料结构有较大的影响。CO2吸附实验证明在低陈化温度、相对较低的pH值下合成的材料具有较高的CO2吸附量。