磁性纳米Pd/Fe3O4催化剂的制备及其在Heck反应中的应用

通过使用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂,合成了磁性Pd/Fe₃O₄纳米颗粒催化剂。对该催化剂进行粉末X射线衍射、透射电子显微镜、感应耦合等离子体和磁性表征。将Pd/Fe₃O₄催化剂用于Heck反应,检测其催化性能。测试结果表明Pd纳米颗粒负载在Fe₃O₄纳米颗粒上,而且催化剂的尺寸<20 nm,并在Heck反应中表现了极好的催化性能。此外,催化剂可以通过磁场回收利用, 且催化活性没有显著的降低。     

Pd/Fe_3O_4-C催化剂对甲醇、乙醇和丙醇氧化的电催化活性（英文）

制备对醇氧化反应具有优异电活性的钯催化剂是醇燃料电池研究的重要内容.本文用硼氢化钠还原法制备了钯纳米颗粒,然后沉积在Fe_3O_4/C复合物表面,得到了不同Fe_3O_4负载量的Pd/Fe_3O_4-C催化剂.透射电镜(TEM)检测显示,钯纳米颗粒均匀地分散在Fe_3O_4/C表面.对制备好的Pd/Fe_3O_4-C催化剂进行了循环伏安法(CV)、计时电流(CA)和电化学阻抗谱(EIS)的测试,研究了其在碱性介质中对C1-C3醇类(甲醇、乙醇和丙醇)氧化的电催化活性.结果表明,所制备的不同Fe_3O_4负载量的Pd/Fe_3O_4(2%)-C、Pd/Fe_3O_4(5%)-C、Pd/Fe_3O_4(10%)-C和Pd/C催化剂中,Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂表现出最高的醇氧化电流密度.依据循环伏安(CV)数据,Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂对甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇氧化的阳极峰电流密度分别是Pd/C催化剂的1.7、1.4、1.7和1.3倍.Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂对乙醇氧化的电荷传递电阻也远低于Pd/C催化剂.制备的所有催化剂对C1-C3醇类电氧化的电流密度大小排序如下:正丙醇乙醇甲醇异丙醇.此外,碳粉中Fe_3O_4纳米颗粒的存在提高了钯纳米颗粒的电化学稳定性.     

基于磁性金属有机骨架材料的多功能催化剂Fe_3O_4@IRMOF-3/Pd的制备及催化性能

采用逐层自组装方法制备了磁性Fe_3O_4@IRMOF-3复合材料,通过浸渍法将Pd纳米粒子负载到Fe3O4@IRMOF-3上,得到多功能催化剂Fe3O4@IRMOF-3/Pd.用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及原子吸收(AAS)等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了催化剂在Knoevenagel缩合反应、Suzuki偶联反应和烯烃催化加氢反应中的催化性能.结果表明,磁性Fe3O4@IRMOF-3/Pd催化剂在Knoevenagel缩合反应和Suzuki偶联反应中均表现出较好的催化活性和一定的循环稳定性.在烯烃的催化加氢反应中,催化剂可以高效催化多种烯烃的加氢反应,并表现出对底物的尺寸选择性.在苯乙烯的催化加氢反应中,催化剂循环使用9次,转化率依然大于99%,并且催化剂结构没有明显变化.     

氧化铁负载铂纳米簇催化卤代硝基苯本体氢化性质研究

复相金属催化剂中的载体效应研究具有重要意义。我们以结构不同的氧化铁载体吸附"非保护型"Pt金属纳米簇制备了具有相同Pt纳米簇的Pt/Fe_3O_4、Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3催化剂,考察了其在无溶剂条件下(本体条件)催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性氢化反应的性能,发现三种铂/氧化铁催化剂的催化选择性远高于商购铂/碳催化剂,Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3的催化选择性明显高于Pt/Fe_3O_4,而Pt/Fe_3O_4的催化活性较Pt/α-Fe_2O_3高50%。铂/氧化铁对不同卤代硝基苯的本体选择性氢化反应表现出优良的催化性能,相应卤代苯胺产物的选择性均可达到99%以上。考察了温度、氢气压力对Pt/Fe_3O_4催化o-CNB本体氢化性能的影响。本工作为理解氧化铁负载金属纳米簇催化剂的特殊催化性质,进而发展高效金属纳米簇基催化体系提供了新的基础。     

从三聚氰胺制得工业用深度脱硫的绿色纳米催化剂PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4:合成与表征（英文）

采用简便的化学浸渍法制备了新型磁性可分离的纳米复合物H_5PMo_(10)V_2O_(40)/Fe_3O_4/g-C_3N_4(PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4),并进行了详细的表征,采用电位滴定法测定了催化剂酸性.该PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4纳米复合物在硫化物选择氧化为砜或亚砜的反应中表现出较高的催化活性;考察了在优化反应条件下,它在含硫(包括二苯并噻吩DBT)模拟油或真实石油的催化氧化反应中的催化性能;特别考察了各种含氮化合物,以及1-环和2-环芳香烃作为共溶剂对DBT脱硫效果的影响.采用外加磁场即可方便地将该催化剂从反应混合物中分离和回收.选取最好的萃取剂,通过简单的倾滤就可很容易地将剩余反应物从产物中分离出来.该纳米催化剂具有高催化活性,且容易重复使用,至少可以重复使用4次而未见催化活性明显下降.     

Pd/Co_3O_4纳米颗粒负载于Al_2O_3纳米片高效催化甲烷燃烧（英文）

我们报道了一种Pd/Co_3O_4纳米颗粒负载于Al_2O_3纳米片的三元催化剂催化甲烷的高效燃烧。其中,Pd/Co_3O_4负载于碱性氧化铝的复合材料活化甲烷C―H键的能力比Si O_2、Zr O_2和Ce O_2以及酸性和中性Al_2O_3为载体时更强,这是因为Pd/Co_3O_4/碱性Al_2O_3拥有更多的氧空穴和吸附氧,对催化剂催化甲烷燃烧有较好的影响。尽管在5%(体积分数)的水蒸气存在下,其催化性能有一定的失活,但在移除水蒸气时,其催化性能可以快速恢复至最佳状态。在模拟真实汽车尾气的氛围下,Pd/Co_3O_4/碱性Al_2O_3依然具有较好的催化甲烷燃烧性能,在400℃时可以催化甲烷完全转化。     

棒状CuFe_4O_x的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能（英文）

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe_4O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(TEM)及程序升温还原(TPR)等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe_4O_x获得Cu~0/Fe_3O_4纳米棒,原位X射线光电子能谱(XPS)用于确定Cu~0/Fe_3O_4表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe_4O_x,在120℃保持3 h后加入Na2CO3溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu~0/Fe_3O_4纳米棒和Cu~0/Fe_3O_4纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu~0/Fe_3O_4纳米棒比Cu~0/Fe_3O_4纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe_3O_4担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

炭负载Pd/Ce双金属催化剂对Heck反应的催化性能

通过简便的方法制备了炭负载Pd/Ce双金属催化剂,利用Pd/Ce双金属催化剂的协同效应提高催化剂对Heck反应的催化效率。 以碘苯与丙烯酸的Heck芳基化反应为模型反应,研究了反应条件对催化剂催化性能的影响。 结果显示,在反应温度为130 ℃,反应时间为5 h,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂和三丁胺(Bu₃N)作为碱的条件下,炭负载Pd/Ce双金属催化剂对丙烯酸和碘苯的Heck芳基化反应具有良好的催化性能,产率达到70%以上。 另外,该催化剂属于非均相催化剂,催化剂易与反应溶液分离;也可以重复利用,使用3次反应产率仍达到66.9%,显示了炭负载Pd/Ce双金属催化剂良好的催化活性。     

空心结构磁性固体碱催化剂Fe3O4@LDO的制备与性能

基于水滑石类化合物的复合氧化物(LDO)是一类性能优异的固体碱催化剂,对其进行改性和功能化引起了越来越多的关注。本文将空心结构和Fe_3O_4引入到镁铝复合氧化物中,制备了一种空心结构磁性固体碱催化剂Fe_3O_4@LDO。这种空心结构磁性固体碱催化剂粒子具有以镁铝复合氧化物为壳层,空心Fe_3O_4为核的核壳结构。由于其独特的空心结构,Fe_3O_4@LDO粒子的悬浊液具有良好的稳定性,将其应用于催化Knoevenagel缩合反应,达到平衡后苯甲醛的转化率约为62%,显示出较好的催化性能。同时,Fe_3O_4@LDO粒子具有较强的磁性,非常方便分离与回收,是一种性能优良的磁性固体碱催化剂。     

SnCl_2@MNPs催化Biginelli反应一锅法合成3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物

采用化学共沉淀法制备磁性Fe_3O_4纳米颗粒,以磁性Fe_3O_4纳米颗粒为核,通过碱催化正硅酸四乙酯水解法制备了具有核壳结构的磁性纳米颗粒(MNPs),然后再利用化学共沉淀法制备了MNPs负载SnCl_2催化剂(SnCl_2@MNPs).采用多种现代分析手段表征SnCl_2@MNPs的微观结构及其组成,结果发现,SnCl_2均匀分散于MNPs表面,且与MNPs之间形成较强的作用力.通过SnCl_2@MNPs催化Biginelli反应来探究其催化性能,结果发现,SnCl_2@MNPs能高效催化芳香醛或杂环醛、尿素或硫脲与α,β-二羰基化合物的三组分一锅法合成3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物,且产率高达78%～96%.由于SnCl_2@MNPs中活性组分SnCl_2在载体表面呈微粒形式存在,从而增大了其与反应物的接触面积,其高的催化活性归结于高度分散的SnCl_2与载体表面丰富的羟基簇的协同作用.此外,SnCl_2@MNPs还具有强磁回收的特点,该催化剂在磁力回收循环7次后,仍然保持优异的催化性能.     

腐植酸负载金属配合物对Heck反应的催化性能

以腐植酸为原料,通过简单的方法制得了腐植酸负载Pd(HA-Pd)和腐植酸负载Pd/Ni催化剂(HA-Pd/Ni).用NaBH4作为还原剂,得到腐植酸负载Pd和腐植酸负载Pd/Ni催化剂的还原产物(HA-Pd(0)和HA-Pd/Ni(0)).研究了腐植酸负载Pd和腐植酸负载Pd/Ni催化剂及其还原产物对芳基卤与乙烯基化合物的Heck反应的催化性能.结果显示,该类催化剂均能够很好地催化溴苯与丙烯酸的Heck芳基化反应.     

八面体四氧化三铁亚微米晶负载铂催化剂用于室温催化氧化甲醛（英文）

空气中低浓度甲醛的治理和消除一直备受关注.在较低的反应温度下将甲醛转化为CO_2和H_2O的催化氧化法具有能耗低、效率高和环境友好等优点,被认为是一种最具应用发展前景的甲醛消除技术.在各种催化剂体系中,一些铁基氧化物(Fe_2O_3,FFe_3O_4或ferrihydrite)负载的Pt催化剂表现出较为优异的催化性能,能够在室温下实现甲醛的完全氧化.越来越多的研究表明,载体材料的结构及形貌是影响贵金属催化剂性能的主要因素.因此,深入研究Pt物种在不同类型铁基氧化物表面的分散情况及界面间相互作用,对理解催化剂活性中心的性质,设计制备性能更加优异的负载型贵金属催化剂具有重要科学意义.本文采用共沉淀法一步合成出八面体Fe_3O_4亚微米晶负载Pt催化剂(Pt/Fe_3O_4),考察了不同热处理温度对催化剂催化甲醛氧化反应性能的影响.结果表明,在80°C下热处理的催化剂(Pt/Fe_3O_4-80)具有很高的催化活性,在室温下甲醛的转化率可接近100%.随着催化剂热处理温度的升高,催化剂活性有所降低.此外,Pt/Fe_3O_4催化剂还表现出良好的稳定性,经长时间存放或连续运行后催化剂的活性基本保持不变.此外,在一定湿度范围内(RH=30%–80%),水的存在能够显著提高Pt/Fe_3O_4催化剂的甲醛催化氧化性能.采用各种表征技术对Pt/Fe_3O_4的结构、形貌、价态及氧化还原性等物理化学性质进行了研究.结果表明:采用该合成方法能够得到粒径较为均一、具有尖晶石结构和八面体形貌的Fe_3O_4亚微米晶,尺寸较小的Pt纳米粒子(平均2.5 nm)均匀分布在八面体Fe_3O_4晶体的表面,且Fe_3O_4载体表面还存在一定量的羟基物种.随着热处理温度的升高,催化剂表面的Pt物种和Fe物种的价态均发生明显变化.结果证实,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体间的相互作用力会随着热处理温度的升高而发生明显变化.对于性能较为优异的Pt/Fe_3O_4-80催化剂,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体之间存在着强度适宜的相互作用,能够产生相对较多的Pt-O-Fe Ox和Pt-OH-Fe Ox界面活性位,从而使其能够在较低的反应温度下表现出较强的活化分子氧的能力.此外,反应体系中引入的水分子能够与氧分子在界面活性位上共同活化,形成表面活性-OH物种,从而有效促进催化剂反应性能的提升.     

纳米Fe2O3和Fe3O4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究——一个仪器分析综合实验

介绍一个仪器分析综合实验——纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究。采用水热法合成纳米Fe_3O_4,进而煅烧得到纳米Fe_2O_3。使用X射线粉末衍射(XRD)对制得的样品结构进行表征,通过透射电镜(TEM)可以发现其为球形颗粒,粒径在10–20 nm范围内。将制得的纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4按不同比例加入高氯酸铵(AP)中,通过对混合物进行热分析(TG-DSC),发现纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4可以明显促进AP的分解,且Fe_2O_3的催化效果优于Fe_3O_4的催化效果,并对催化机理进行了简单讨论。通过该实验,可以让学生学习水热反应的方法,掌握利用XRD、热分析等多种手段对化合物结构及性能进行表征的技能。     

Pd/BiOCl高效室温催化甲醛产氢性能研究

利用浸渍-还原法制备Bi OCl纳米片负载的钯纳米颗粒催化剂(Pd/Bi OCl),对室温催化氧化HCHO产氢性能进行了研究,并与纯Pd纳米颗粒催化效果进行了对比.研究结果表明,Pd/Bi OCl催化剂在有效降低贵金属Pd用量情况下(仅为2%wt),仍表现出比纯Pd纳米颗粒更高的催化HCHO产氢的性能.此外,通过进一步优化甲醛浓度、氢氧化钠浓度、氧气浓度和反应温度等参数,Pd/Bi OCl催化氧化HCHO产氢速率最高可达到200 m L/(min*gcatalyst).进一步研究结果表明,Pd/Bi OCl催化HCHO产氢反应的活化能仅为15.2 k J/mol,远低于无催化剂条件下甲醛产氢的活化能65 k J/mol.     

Pd/γ-Al_2O_3催化剂催化氧化邻-二甲苯

利用纳米γ-Al_2O_3(10 nm)和普通γ-Al_2O_3(200-300 nm),采用浸渍法制备了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂,考察了其催化氧化邻-二甲苯的性能以及催化剂的活性在氢气还原前后的区别。实验结果发现1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)在H_2还原后催化氧化邻-二甲苯的活性最高,T_(90)为150℃。利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,研究了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂物性结构与催化性能之间的构效关系。结果表明,还原态Pd是H_2还原后催化剂催化氧化邻-二甲苯的活性物种;Pd的颗粒大小与催化剂活性有显著的关系,小粒径有利于催化剂活性提高;纳米γ-Al_2O_3载体与Pd之间的相互作用强,有利于Pd的粒径控制和分散,从而提高1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)催化剂的活性。     

Fe_3O_4/Au磁性纳米复合材料的制备和性能

以聚乙烯亚胺修饰的纳米Fe_3O_4(Fe_3O_4/PEI)为磁性组分,采用化学还原法制备得到Fe_3O_4/Au磁性纳米复合材料(Fe_3O_4/Au),对其形貌和尺寸、磁学性质和分散稳定性进行表征,并研究了借助3-巯基丙酸在磁粒表面偶联模型靶分子精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)的效果。结果表明,Fe_3O_4/Au由纳米Au粒和Fe_3O_4/PEI构成,当进行二次还原反应后,产物中Au粒的数量和尺寸均增大,Fe_3O_4/Au的平均水力学粒径增大、饱和磁化强度则减小,但磁响应性和分散稳定性保持良好。偶联反应显示1 mg Fe_3O_4/Au可以固定约61.9μg RGD,所得磁粒的粒径分布仍较窄。这些特征和性能显示Fe_3O_4/Au有望应用于生物分离与检测、靶向药物输运等领域。     

超声法制备Au/Fe_3O_4及其催化还原4-硝基苯酚性能

通过简易的超声法以及原位还原法成功制备出了负载型可再生Au/Fe_3O_4催化剂。利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为有机桥键,将Au固定在Fe_3O_4的表面,得到单分散磁性Au/Fe_3O_4。Au0在氨基的作用下不会团聚,因此具有较高的催化活性及稳定性。XRD、HRTEM、EDS和XPS等测试结果表明Au/Fe_3O_4已被成功制备。将其用于催化还原4-硝基苯酚得到4-氨基苯酚,表现出较高的催化活性,速率常数可达0.225 6 min~(-1)。重复性实验表明该催化剂具有良好的稳定性,反应9个循环之后,催化还原反应的转化率仍可达到94%。     

Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)磁-光-吸波多功能复合纳米颗粒的制备及其性能研究

结合溶剂热法和沉淀法以氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,在其表面先后包覆上ZnO层和YVO_4:Eu~(3+)发光层,制得集磁性-发光性-微波热转换性能于一体的Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒,并对其结构和性能进行了研究.X射线衍射(XRD)分析表明,Fe_3O_4表面成功包覆上了六方晶系红锌矿ZnO和四方相YVO_4.透射电子显微镜(TEM)照片表明,所得的复合纳米颗粒具有明显的核壳结构和球形形貌,构成核的Fe_3O_4纳米颗粒的尺寸在30~40 nm,Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒的尺寸约为50~60 nm,壳层厚度约为10 nm.磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明,该复合纳米颗粒同时具有良好的发光性、较强磁性和独特的微波热转换特性,在药物传输与可控释放领域具有潜在的应用价值.     

Fe_3O_4/mSiO_2/P(IBA-co-AA)磁性复合粒子的制备及其负载阿霉素体外药效的研究

通过多步反应制备了一种p H响应性磁性介孔二氧化硅纳米复合粒子Fe_3O_4/m Si O_2/聚(丙烯酸异丁酯-co-丙烯酸)(Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)).纳米复合粒子由包覆介孔二氧化硅的Fe_3O_4核和聚(丙烯酸异丁酯-co-丙烯酸)的p H响应性外壳组成.利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)对其结构、物相和性能进行了表征。以抗癌药物阿霉素(DOX)为模型药物,研究了Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)磁性纳米复合粒子在模拟人体环境中的控释行为.选择SMCC7211肝癌细胞为模型细胞,用MTT法研究载药粒子的细胞毒性,并评价载药纳米粒子在细胞中的抗癌效果.结果表明:Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)可作为包载阿霉素的一种新型纳米材料,载药颗粒具有良好的p H响应性,可以有效释放DOX药物来抑制癌细胞的增殖.     

由钛铁矿制备Fe_3O_4/TiO_2复合物的研究进展

归纳了从钛铁矿中分离铁和二氧化钛的方法,包括亚熔盐法、预氧化法、还原锈蚀法;其次,初步总结了目前国内外制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒和TiO_2纳米粒子的方法。最后,对Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、均匀沉淀法作了梳理。Fe_3O_4/TiO_2复合纳米材料很好地解决了单独使用TiO_2作为废水处理催化剂,在实际应用过程中易随水流失,难以回收利用的问题,具有一定的实用性。