核壳结构Cu@CoW的合成和对硼氨配合物水解的催化性能

分别以硼氨配合物和硼氢化钠为还原剂合成了核壳结构的Cu@CoW三元合金催化剂和非核壳结构的CuCoW三元合金催化剂,25℃下,Cu0.4@Co0.5W0.1三元合金催化剂对于硼氨配合物水解反应的TOF(转换频率)值达到0.369 0 molH2·molcat-1·s-1,明显高于非核壳结构的Cu0.4Co0.5W0.1催化剂,接近Pt、Pd等贵金属的催化活性,反应的活化能为49 kJ·mol-1。与非核壳结构的CuCoW合金相比,核壳结构的Cu@CoW三元合金催化剂的催化性能及稳定性均有明显提高。     

核壳结构Cu@CoW的合成和对硼氨配合物水解的催化性能

分别以硼氨配合物和硼氢化钠为还原剂合成了核壳结构的Cu@CoW三元合金催化剂和非核壳结构的CuCoW三元合金催化剂,25℃下,Cu_0.4@Co_0.5W_0.1三元合金催化剂对于硼氨配合物水解反应的TOF（转换频率）值达到0.3690mol_H2·mol_cat^-1·s^-1,明显高于非核壳结构的Cu_0.4Co_0.5W_0.1催化剂,接近Pt、Pd等贵金属的催化活性,反应的活化能为49kJ·mol^-1。与非核壳结构的CuCoW合金相比,核壳结构的Cu@CoW三元合金催化剂的催化性能及稳定性均有明显提高。     

合成气一步法制备二甲醚核壳结构催化剂的制备及其反应性能

以生物质(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为模板剂,通过水热合成法制备具有核壳结构的CuO-ZnO-Al₂O₃@Al₂O₃复合催化剂,该催化剂以甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al₂O₃为核,甲醇脱水催化剂Al₂O₃为壳.SEM-EDS对催化剂核壳结构的表征发现,通过改变水热合成温度和合成时间可以调变催化剂中Al₂O₃壳层的厚度.将该复合催化剂用于合成气直接制备二甲醚的反应,在空速1 500 mL/(h·g_cat)、温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,CO转化率和二甲醚选择性分别达到35.2%和61.1%.     

核壳结构催化剂Cr-Zn@SiO2@SAPO-34催化合成气直接转化制低碳烃的性能

合成气直接转化高选择性制烃类产物仍是巨大的挑战.本文合成了以Cr-Zn氧化物为核, SiO2为中间过渡层,再通过原位水热合成覆盖一层SAPO-34分子筛为壳的核壳结构催化剂.合成气转化反应结果显示,与纯Cr-Zn金属氧化物相比,核壳结构催化剂将产物分布由甲醇和甲烷移动至C2–C4烃(所有烃类产物中占66.9%).这表明核壳结构催化剂用于合成气一步法直接转化制液化石油气的反应具有可行性,但是催化剂结构和组成有待于进一步优化,以提高其催化反应性能.     

核壳结构催化剂Cr-Zn@SiO_2@SAPO-34催化合成气直接转化制低碳烃的性能（英文）

合成气直接转化高选择性制烃类产物仍是巨大的挑战.本文合成了以Cr-Zn氧化物为核,Si O2为中间过渡层,再通过原位水热合成覆盖一层SAPO-34分子筛为壳的核壳结构催化剂.合成气转化反应结果显示,与纯Cr-Zn金属氧化物相比,核壳结构催化剂将产物分布由甲醇和甲烷移动至C2–C4烃(所有烃类产物中占66.9%).这表明核壳结构催化剂用于合成气一步法直接转化制液化石油气的反应具有可行性,但是催化剂结构和组成有待于进一步优化,以提高其催化反应性能.     

超细Pd纳米线表层富Pt作为耐久性氧还原催化剂的研究

本文控制合成一维方向生长的直径为1.5 nm、长度为11.8 nm的超细Pd纳米线,结合欠电位沉积方法在其表面制备了不同Pt原子层的Pd@Pt核壳结构纳米电催化剂,高分辨透射电镜和光电子能谱结果证实了这种核壳结构及Pt在Pd纳米线上的均匀分布.相比于商业化Pt黑催化剂,该核壳结构电催化剂对酸性介质中的氧气还原反应呈现了较高的电催化活性和增强的耐久性,显著增强的耐久性可归属于催化剂一维结构的稳定性.     

多金核二氧化铈空心球用于硝基苯酚催化加氢（英文）

催化剂的微观结构在催化还原反应、有机物氧化反应及有机物转化反应中起着关键作用.本文利用无模板方法合成了多金核中空二氧化铈微球催化剂.将制备好的二氧化铈中空微球浸渍到一定浓度的氯金酸溶液中,然后多次洗涤除去表面吸附的氯金酸离子,最后通过硼氢化钠还原制成中空氧化铈微球包覆的多金核的核壳结构催化剂.将该核壳结构材料用于硝基苯酚加氢反应与金纳米粒子及氧化铈微球相比,多金核中空二氧化铈核壳结构表现出优越的活性和稳定性.通过这种浸渍洗涤再还原的简单方法合成的多金核二氧化铈催化剂有望应用于生物医药和能源环境等领域.     

超细Pd纳米线表层富Pt作为耐久性氧还原催化剂研究

本文控制合成一维方向生长的直径为1.5 nm,长度为11.8 nm的超细Pd纳米线,结合欠电位沉积方法在其表面制备了不同Pt原子层的Pd@Pt核壳结构纳米电催化剂. 高分辨透射电镜和光电子能谱结果证实了这种核壳结构及Pt在Pd纳米线上的均匀分布. 相比于商业化Pt黑催化剂,该核壳结构电催化剂对酸性介质中的氧气还原反应呈现了较高的电催化活性和增强的耐久性. 显著增强的耐久性可归属于催化剂一维结构的稳定性.     

用于燃料电池Co@Pt/C核壳结构催化剂的制备及表征

采用两步化学还原法制备了Co@Pt/C电催化剂, 并在还原气氛下对催化剂进行热处理. 通过高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的微观结构和形貌进行表征. 结果表明: 形成的Co@Pt/C催化剂具有核壳结构, 金属纳米颗粒均匀负载于碳上, 其粒径分布范围较窄; 热处理对催化剂的结构和形貌有较大影响. 利用循环伏安(CV)法和线性伏安扫描(LSV)法表征催化剂的电化学活性、氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性. 制备的Co@Pt/C催化剂在电解质溶液中表现出良好的电化学性能, 核壳结构的形成有助于提高Pt 的利用率. 动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行. 相比于合金催化剂,核壳结构催化剂的耐久性和稳定性有很大程度的改善.     

In This Issue

<正>封面:陆安慧教授等在文章中系统综述了具有特殊结构及多功能的核壳纳米催化剂合成及应用的最新进展,并对今后核壳结构纳米催化剂的研究方向进行了展望.见本期第683–691页.     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

Ru/Ce(OH)CO3纳米复合材料催化氨硼烷水解产氢

采用一种简单的方法快速合成了Ru/Ce（OH）CO₃纳米复合材料。基于TG,XRD,TEM,EDX,XPS和ICP等方法详细表征了所制备的催化剂,并用于催化氨硼烷水解制氢。表征结果表明尺寸大约为4.8 nm的Ru纳米粒子高度分散在Ce（OH）CO₃纳米棒上。该催化剂对于氨硼烷水解制氢表现出优异的催化性能,在室温下其转化频率（TOF）达到389.6 mol_H2·mol_Ru^-1·min^-1。而且该催化剂循环使用11次之后依然能够对氨硼烷催化产氢保持很高的活性。     

多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢

合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m²·g^-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 mL·min^-1·g^-1,活化能为29.1 kJ·mol^-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。     

多孔碳负载镍纳米颗粒的制备及催化氨硼烷水解制氢

合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m2·g-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 m L·min-1·g-1,活化能为29.1 k J·mol-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。     

Nanostructured Ni2P as a Robust Catalyst for the Hydrolytic Dehydrogenation of Ammonia–Borane

Ammonia–borane (AB) is a promising chemical hydrogen‐storage material. However, the development of real‐time, efficient, controllable, and safe methods for hydrogen release under mild conditions is a challenge in the large‐scale use of hydrogen as a long‐term solution for future energy security. A new class of low‐cost catalytic system is presented that uses nanostructured Ni₂P as catalyst, which exhibits excellent catalytic activity and high sustainability toward hydrolysis of ammonia–borane with the initial turnover frequency of 40.4 mol_(H2) mol_(Ni2P)^?1 min^?1 under air atmosphere and at ambient temperature. This value is higher than those reported for noble‐metal‐free catalysts, and the obtained Arrhenius activation energy (E_a=44.6 kJ mol^?1) for the hydrolysis reaction is comparable to Ru‐based bimetallic catalysts. A clearly mechanistic analysis of the hydrolytic reaction of AB based on experimental results and a density functional theory calculation is presented.     

Synthesis of Ni–Ru Alloy Nanoparticles and Their High Catalytic Activity in Dehydrogenation of Ammonia Borane

We report the synthesis and characterization of new Ni_xRu_1?x (x=0.56–0.74) alloy nanoparticles (NPs) and their catalytic activity for hydrogen release in the ammonia borane hydrolysis process. The alloy NPs were obtained by wet‐chemistry method using a rapid lithium triethylborohydride reduction of Ni²⁺ and Ru³⁺ precursors in oleylamine. The nature of each alloy sample was fully characterized by TEM, XRD, energy dispersive X‐ray spectroscopy (EDX), and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). We found that the as‐prepared Ni–Ru alloy NPs exhibited exceptional catalytic activity for the ammonia borane hydrolysis reaction for hydrogen release. All Ni–Ru alloy NPs, and in particular the Ni_0.74Ru_0.26 sample, outperform the activity of similar size monometallic Ni and Ru NPs, and even of Ni@Ru core‐shell NPs. The hydrolysis activation energy for the Ni_0.74Ru_0.26 alloy catalyst was measured to be approximately 37 kJ mol^?1. This value is considerably lower than the values measured for monometallic Ni (≈70 kJ mol^?1) and Ru NPs (≈49 kJ mol^?1), and for Ni@Ru (≈44 kJ mol^?1), and is also lower than the values of most noble‐metal‐containing bimetallic NPs reported in the literature. Thus, a remarkable improvement of catalytic activity of Ru in the dehydrogenation of ammonia borane was obtained by alloying Ru with a Ni, which is a relatively cheap metal.     

原位生成非晶纳米钴高效催化氨硼烷的醇解制氢

用金属钴配合物和过渡金属(Cu,Ni,Co等)原位生成的非晶纳米粒子作为均相、多相催化剂,研究氨硼烷的醇解放氢反应,结果发现原位生成的非晶钴纳米粒子展现出优异的产氢性能。通过10次的催化循环测试,钴纳米粒子放氢催化转换数(TON)可达6 000,最高催化产氢速率(TOF)达515 mol_(H_2)·mol_(metal)~(-1)·h~(-1)。该催化剂制备方便,且产氢稳定性好。此外,对钴纳米粒子催化氨硼烷放氢实验做动力学研究,计算其催化活化能为20.00 kJ·mol~(-1),低于大多数已经报道的其他纳米催化剂催化氨硼烷放氢反应的活化能。通过硼谱的跟踪检测,发现钴纳米催化氨硼烷的醇解反应产物是硼酸三甲酯,并对此催化反应机理进行了初步的解释和讨论。     

A Novel Production Route for Nylon-6:. Aspects of Catalysis and Process Development

Summary: A novel production route for nylon-6 out of 6-aminocapronitrile has been investigated. Hydrolysis of 6-aminocapronitrile using a solid porous ZrO₂ catalyst is the key step in this novel route. Nylon-6 with a number average molecular weight of 10 · 10³ g · mol⁻¹ can be produced from the hydrolyzed 6-aminocapronitrile. The reactor set up for the polycondensation can in broad outline be the same as the continuously operated reactor used for the ε-caprolactam based production of nylon-6. For the hydrolysis of 6-aminocapronitrile a number of parallel batchwise operated loop reactors is recommended. A fixed bed of catalyst particles is part of each recirculation loop. Intraparticle mass transport limitation can be avoided by using catalyst particles made of a shell of active ZrO₂ and a massive inert core. An annual production of 50 · 10⁶ kg nylon-6 demands for 5.3 m³ zirconia.     

In Situ Facile Synthesis of Ru‐Based Core–Shell Nanoparticles Supported on Carbon Black and Their High Catalytic Activity in the Dehydrogenation of Amine‐Boranes

Well‐dispersed core–shell Ru@M (M=Co, Ni, Fe) nanoparticles (NPs) supported on carbon black have been synthesized via a facile in situ one‐step procedure under ambient condition. Core‐shell Ru@Co NPs were synthesized and characterized for the first time. The as‐synthesized Ru@Co and Ru@Ni NPs exhibit superior catalytic activity in the hydrolysis of ammonia borane compared with their monometallic and alloy counterparts. The Ru@Co/C NPs are the most reactive, with a turnover frequency (TOF) value of 320 (mol min^?1) mol_Ru^?1 and activation energy (E_a) of 21.16 kJ mol^?1. Ru@Ni/C NPs are the next most active, whereas Ru@Fe/C NPs are almost inactive. Additionally, the as‐synthesized NPs supported on carbon black exhibit higher catalytic activity than catalysts on other conventional supports, such as SiO₂ and γ‐Al₂O₃.     

过渡金属改性的Pd/TS-1催化氢、氧直接合成H_2O_2的性能

利用等体积浸渍法制备了M-Pd/TS-1(M=Ce,La,Pt,Fe,Co,Ni,Cr,Mn,Zn,Cd,Cu)系列催化剂,并将制得的催化剂用于常压下氢、氧直接合成过氧化氢的反应。考察了M的类型及负载量对M-Pd/TS-1催化剂催化性能的影响。结果表明,M选Ce时,催化剂的性能最好。Ce的最佳掺入量,n_(Ce)/(n_(Ce)+n_(Pd))=0.5%。对Ce改性与未改性的催化剂进行了TEM及静态化学吸附分析,结果表明,掺入Ce可使Pd在TS-1分子筛表面的粒度及分散度得到改善。考察了n_(O_2)/n_(H_2)比,气体流量,反应时间等反应条件对H_2转化率、H_2O_2选择性及收率的影响。在相对优化的工艺条件下,即n_(O_2)/n_(H_2)=3,气体流量为25 mL·min~(-1),反应时间为3 h时,H_2O_2,的收率可达到25.7%,TOF值为18.7 mol·mol~(-1)·h~(-1),此时溶液中H_2O_2的质量百分数为0.8%。