以RuCl3/SiO2为模板制备高性能镶嵌式钌基氨合成催化剂

合成氨工业是国家能源与战略的基石,是化学工业的支柱产业,随着国家产业升级与转型,对合成氨工业的能耗提出了较为严厉的要求.钌基催化剂被誉为继铁催化剂后的第二代氨合成催化剂,与铁催化剂相比,钌基催化剂在低温和低压下具有优异的催化性能.炭材料因具有低成本、高比表面积以及电子传输和热传输等独特性能,比其它化合物如MgO,Al_2O_3和BN等更适合作为Ru催化剂的载体,而且也是除铁催化剂外唯一已工业化的载体.虽然炭负载钌催化剂的甲烷化是不可避免的,但BP公司使用石墨化碳作为载体成功地解决了这个问题,并实现了工业化.为了进一步提高钌基催化剂性能,对钌炭催化剂的结构设计尤为重要.中孔炭(MC)孔隙结构发达,可以为钌纳米粒子的分散提供空间,从而有效提高金属钌的利用率,中孔炭负载的钌基催化剂在合成氨反应中表现出优异的催化性能.传统负载型钌基催化剂的制备一般采用浸渍法,虽然可获得高分散的Ru纳米粒子,但其只会分布在载体的表面,因此在反应过程中就容易发生金属纳米粒子的团聚和流失,大大降低使用寿命.而随着新材料制备技术的发展,对催化剂的设计合成方法的研究也越来越多.当金属纳米粒子被镶嵌在载体的壁上时,金属和载体之间就具有较强的相互作用,因而可以稳定金属纳米粒子.本文通过蔗糖原位炭化法将Ru纳米颗粒半嵌入在炭材料中制备镶嵌式Ru-MC催化剂,并采用HRTEM, CO化学吸附等手段系统研究了镶嵌式Ru-MC催化剂与传统浸渍法制备的负载型Ru/MC催化剂之间的差异.采用等体积浸渍法添加Ba和K助剂制备催化剂Ba-K/Ru-MC和Ba-Ru-K/MC.和Ba-Ru-K/MC催化剂相比, Ba-K/Ru-MC催化剂上钌炭相互作用力增强,不但有效提高了钌催化剂的催化活性,而且提高了该催化剂的抗甲烷化能力,从而提高了氨合成条件下催化剂的稳定性和使用寿命.采用该方法制备的钌基催化剂在400°C, 10000 h~(-1), 10 MPa和H_2/N_2=3.0的反应条件下,氨合成反应速率可以达到133 mmol/(g·h),其性能远高于目前报导的钌基催化剂和传统的熔铁催化剂.     

改性SiO_2载体对邻菲咯啉钌荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响

为提高极性荧光指示剂Ru(dpp)3Cl2在非极性硅橡胶中的分散性,以沉淀白炭黑、气相白炭黑和甲基MQ树脂,载负荧光指示剂Ru(dpp)3Cl2,再填充到二甲基硅橡胶(PDMS)中,制备氧敏感荧光膜。以分光光度计和荧光光谱仪,研究载体种类对Ru(dpp)3Cl2的吸附性、荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响。白炭黑载负Ru(dpp)3Cl2的荧光发射光谱相对其稀溶液约红移20nm。载体表面的甲基可减弱SiO2载体对Ru(dpp)3Cl2分子的吸附性和相互作用,减少荧光发射光谱的红移12nm,提高荧光强度近10倍。白炭黑有助改善Ru(dpp)3Cl2在PDMS中的分散性和氧敏感荧光膜的荧光输出和猝灭比,尤以MQ树脂的效果最为显著。     

硫酸化氧化锆负载的Ru单原子催化甲烷直接转化制甲醇（英文）

天然气作为一种低碳清洁能源,其储量大、价格低、热值高,被认为是最有前途的石油替代资源之一.甲烷是天然气的主要成分,直接转化为甲醇是有效利用甲烷的一种途径,也是一个极具挑战性的课题.一方面,甲烷的C-H键(439.3 kJ·mol^-1)强度非常高,活化十分困难;另一方面,在反应条件下,甲醇等产物比甲烷更容易被氧化,从而导致目标产物的选择性不高.因此,设计高效催化剂是解决该难题的有效途径之一.研究(J. Catal., 1993, 144.238-253和Catal. Today, 2021, 365,71-79)发现,硫酸化的氧化锆(SZ)负载的贵金属(例如Pt等)等超强酸催化剂能够促进甲烷在脱氢芳构化反应中的活化.受该工作启发,本文通过模拟均相催化设计了固体超强酸负载的Ru单原子催化剂(SAC),并在温和条件(70 ℃)下将其用于甲烷直接转化制甲醇反应.结果发现,在Ru/SZSAC上的含氧化合物(CH₃OH, CH₃OOH和HCOOH)收率(18.32 μmol,≥80 h^-1)显著超过SZ(0.6...     

类姜黄素-芳基钌配合物的合成、结构和光照激活抗癌活性

合成了3种含姜黄素衍生物(L¹~L³)和1,3,5-三氮杂-7-磷金刚烷(PTA)配体的芳基钌配合物[(η⁶-p-cymene)Ru(L)(PTA)]PF6(1~3,L=L¹~L³),通过X射线单晶衍射、核磁共振波谱、高分辨质谱、元素分析等方法表征了这些配合物的结构,并用MTT法研究了它们在λ>400 nm的光照辅助下对Hep G2人肝癌细胞的增殖抑制活性。结果表明,这3个配合物均为半三明治型结构;光辅助下,配合物抗癌活性明显提高,其中配合物3对HepG2细胞的IC50值从(60.3±1.1)μmol·L^-1降低至(45.0±6.1)μmol·L^-1。说明光照可以有效提高此类配合物的抗肿瘤活性。     

贵金属钌基催化剂合成及应用研究进展

钌催化剂是近年来新兴的贵金属催化剂,其负载型催化剂具有节约成本、可回收利用、催化性能优异等优势,受到研究人员的广泛关注。本文对负载型钌基催化剂在氨合成反应、加氢反应、氧化反应的合成及应用进行了综述,主要阐述了反应过程中的载体与助剂、制备方法和催化性能,并对当前反应中存在的问题进行归纳和总结,最后提出负载型钌基催化剂现阶段亟需解决的问题以及对未来的主要发展趋势进行了展望。     

环状脱氢氨基酸及其衍生物的不对称催化氢化研究

手性环状氨基酸具有独特的结构和特殊的性能,是广泛存在于手性药物和手性催化剂中的一种结构单元.过渡金属催化的不对称氢化具有高效、绿色和经济的优点而成为合成该类化合物的首选方法.对该领域进行了综述,介绍了各种类型环状α-和β-脱氢氨基酸及其衍生物的不对称催化氢化研究现状,分析了各种类型钌(Ru)、铑(Rh)和铱(Ir)催化剂的优势和不足,并提出了该领域今后的研究重点和发展方向.     

纳米二氧化钛-氧化锌/硅溶胶/导电胶复合材料固定联吡啶钌制备磷酸可待因电化学发光传感器

利用硅溶胶的成膜性、纳米二氧化钛-氧化锌大的比表面积及导电胶的粘结性,制备了纳米二氧化钛-氧化锌/硅溶胶/导电胶复合材料,基于此复合材料将联吡啶钌固定到金电极表面,制备了磷酸可待因电化学发光(ECL)传感器.在优化的实验条件(800 V负高压、扫描速度100 mV/s,磷酸盐缓冲体系(pH 6.5))下,可待因浓度在1.0×10-7～1.0×10-4 mol/L范围内与电化学发光强度呈良好的线性关系(r2=0.9973),检出限为2.56×10-8 mol/L (S/N=3).传感器表现出良好的重现性与稳定性,连续平行测定1.28×10-5 mol/L可待因溶液10次,发光强度的相对标准偏差(RSD)为2.7％;室温下保存10天后,发光强度为初始值的92％以上.测定可待因药物实际样品的加标回收率在99.3％ ～ 102.5％之间.     

低碱度共沉淀法制备苯选择加氢Ru-Zn催化剂

在低碱度下采用共沉淀法成功制备了非负载型Ru-Zn催化剂,用于苯选择加氢制环己烯反应.固定氢氧化钠沉淀剂的量,考察了不同氯化锌加入量对催化剂结构和催化性能的影响,采用N2吸附、X射线衍射和程序升温还原等手段对催化剂进行了表征.同时考察了选用具有最佳锌含量的Ru-Zn催化剂时搅拌速度和硫酸锌添加剂等对催化反应性能的影响,最后考察了催化剂多次使用时的反应性能.研究表明, Zn含量16.7%(质量分数)的Ru-Zn催化剂具有最佳的催化性能;在ZnSO4水溶液(0.45 mol/L)中,优化反应条件(哈氏合金釜,1200 r/min,150oC, H2压5 MPa)下反应45 min,苯转化率57%时环己烯选择性可达80%(收率超过45%).钌催化剂中ZnO晶体对于环己烯选择性达到80%非常重要.催化剂回收循环反应5次时反应性能基本不变,表明低碱度下制备的催化剂具有良好的稳定性,显示了工业化应用前景.     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNAh-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。     

微波辅助合成Ru(Ⅱ)配合物及其自组装多层膜

运用微波辅助合成技术制备得到对称性钌(Ⅱ)配合物,对该配合物进行了¹H NMR,ESI-MS和TG分析。该钌配合物两端对称的磷酸基团可通过共价键作用组装到纳米铟锡金属氧化物导电玻璃(Indium Tin Oxides,ITO)表面,使ITO表面呈现亲水性。利用锆离子作为桥梁成功组装了钌多层膜,并对该多层膜进行了循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)及紫外-可见吸收光谱法(Ultraviolet-visible absorption spectrometry,UV-Vis)等光电化学分析,实验结果表明层层自组装过程中膜沉积均匀,在0.53V出现可逆的氧化还原峰,在300~600nm的紫外可见区域出现强且宽的吸收峰,表明该钌配合物具有优良的光电性能。