腐植酸和硝基腐植酸的结构研究

本文通过物化分析和统计结构分析方法,考察了风化烟煤、褐煤和亚炭稀硝酸轻度氧解前后HA 和NHA 的官能团与分子结构特征的变化。结果表明,硝酸氧解均使煤结构中羧基和醒基明显增加。对于风化烟煤只发生脂肪侧链和部分芳碳的氧化脱氢反应,而对褐煤则氧解程度较深,以至芳核开环。前者生成的NHA 弱羧基较多,pK 值较低,后者的NHA 则与土壤中HA 的结构特征相似。对不同煤种的氧化-硝化反应过程也作了初步探讨。     

褐煤硝酸氧解的研究

研究了札赉诺尔褐煤的硝酸氧解.在煤酸比1∶10时,获得最高收率有机酸(硝基腐殖酸和水可溶酸等)的适宜条件是硝酸浓度20%和反应时间2小时;但煤酸比过小,而且产物分离方法有待简化.制取硝基腐殖酸的适宜条件是:煤酸比1∶0.8,硝酸浓度10—15%,反应温度80—100℃,反应时间半小时以内.由硝酸消耗速度可将反应分为两个阶段:第一阶段为升温阶段,第二阶段为恒温阶段,第一阶段比第二阶段快2.38倍.计算了反应的氮平衡,发现反应气体中的NO和NO_2占加入硝酸量的一半.     

腐植酸热裂解色谱-质谱研究

用裂解色谱质谱(PGC-MS)法鉴别了八种不同来源腐植酸(HA)的裂解产物,并根据谱图特征作了分类对比,从两种泥炭腐植酸中分别鉴定出30多种化合物(其中包括质量色谱得到的低沸点化合物、乙烯、丙烯等),其主要组分为一系列芳香化合物及与多糖有关的乙醛、丙酮、和呋喃衍生物以及少量的含氮化合物等。吐鲁番风化煤HA、萍乡风化煤HA和灵石风化煤硝基腐植酸(NHA)裂解产生(除低沸点和高沸点区的裂解产物外)难以分辩的裂解色谱峰,表明它们具有更稳定的结构。而土壤HA、灵石风化煤HA和吉林风化煤NHA介于上述两首之间。     

乙基二茂铁与乙酰丙酸甲酯的缩合反应

以多聚磷酸-浓硫酸-甲醇为催化剂和环已烷为溶剂,由乙基二茂铁与乙酰丙酸甲酯缩合合成4,4-双（乙基二茂铁基）成酸甲酯,转化率73%,产率84%。正交实验法获得的适宜反应条件：乙基二茂铁55mmol,乙酰丙酸甲酯75mmol,浓硫酸3.0mL,环已烷20mL,甲醇11mL。通过元素分析、IR、^1H NMR和^13C NMR确证了缩合产物的结构。     

不同还原程度煤显微组分组表面结构XPS对比分析

对煤岩组分、煤级相近而还原程度不同的平朔煤与神东煤的镜质组及惰质组的表面结构特征进行了XPS分析，揭示碳、氧、氮、硫等元素在它们表面结构中的存在形态及其差异。结果表明，碳在表面结构中存在四种形态C—C或C—H、C—O、C＝O、COO，镜质组的C—C或C—H质量分数较惰质组高，而还原程度较强的平朔煤与还原程度较弱的神东煤相比，其显微组分中C—C或C—H质量分数均较同类型的显微组分高；氧、氮、硫的赋存形态在所有的煤样中差异不大，氧的赋存形态以酚羟基氧为主，神东煤显微组分吸附氧的能力明显高于平朔煤，这是因为神东煤易自燃及燃点较低；氮以吡咯型及吡啶型氮为主，而硫以噻吩型硫为主。因此，还原程度对镜质组及惰质组的表面结构均产生影响，主要表现在C—C或C—H质量分数的差异上。     

腐植酸酸性功能团的研究

采用电位、电导、量热法测定了几种腐植酸(HA)及硝基腐植酸(NHA)的酸性功能团含量、表观解离常数(pK 值)及热力学参数(⊿H,⊿S)。结果表明,用不同方法测得的羧基及酚羟基含量吻合良好。腐植酸的羧基和可滴定的酚羟基在热力学性质上同简单的羟基苯羧酸相似。当腐植酸来源不同时,其酸性功能团的结构特征会不同。如山东黄县褐煤及日本亚炭HA、NHA 含有较多的水杨酸型结构,而山西灵石风化烟煤HA、NHA 中则似乎不存在。它们的弱羧基具有较高的活性,彼此间差异也比较大。用硝酸氧化能使HA 中羧基含量增加,酚羟基减少,酸性功能团活性提高。     

介孔分子筛Al-MCM-41制备及催化合成二芳基乙烷

以硅酸钠为硅源、硫酸铝为铝源、CTAB为模板剂,采用水热法合成了骨架负载型固体酸Al-MCM-41介孔分子筛催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外(IR)方法对其进行了表征,同时研究了该催化剂在二芳基乙烷合成反应中的催化性能. 考察了各种反应因素的影响,确定其最佳合成条件为:原料m(苯乙烯)∶m(二甲苯)=1∶7.5,催化剂用量为1%(总投料质量分数),反应时间为3 h,反应温度为140 ℃,产率可达87.1%,比传统催化剂浓硫酸提高了17%. 研究结果表明,该催化剂是替代液体酸合成二芳基乙烷的理想固体酸催化剂.     

纳米CaCO3负载过渡金属CVD法制备多壁碳纳米管的研究

以纳米碳酸钙粉体为载体,用浸渍法制备了可用于化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管的高产率催化剂.应用FESEM,HRTEM,TEM,XRD和激光拉曼谱对产物进行了表征.结果表明,由于纳米碳酸钙具有较大的比表面积,可高密度地承载催化剂活性组分.在碳纳米管生长初期,处于缓慢分解状态的纳米碳酸钙才能有效地起到载体作用,且反应温度为700～750℃时,碳纳米管的产率较高.Fe-Co双金属催化剂在700℃,催化生长60min后,可增重10倍,而且产物中无定形碳含量极少.纳米碳酸钙载体易于提纯,用质量分数为30%的硝酸超声提纯粗产品1h,可使纯度提高到97%,且不破坏碳纳米管结构.     

硅胶负载H6PMo9V3O40催化合成5-硝基水杨醛

采用硅胶负载Keggin型H6PMo9V3O40催化水杨醛与硝酸反应合成5-硝基水杨醛,考察了催化剂负载量、反应时间、反应温度、催化剂用量、硝酸用量和溶剂对反应的影响及催化剂的重复使用性能。实验结果表明,m(水杨醛)∶m(质量分数65%硝酸)∶m(负载量20%H6PMo9V3O40/SiO2)=2.44∶3.00∶3.00,用石油醚作为溶剂,45℃反应2.5 h,水杨醛的转化率为98%,5-硝基水杨醛的选择性为96.8%。催化剂回收容易,重复使用5次后,活性基本不变。     

中孔分子筛Al-MCM-41制备及催化合成二芳基乙烷

以硅酸钠为硅源、硫酸铝为铝源、CTAB为模板剂,采用水热法合成了负载型固体酸Al-MCM-41中孔分子筛催化剂,并通过X射线衍射（XRD）、热重差热分析（TG-DTA）、扫描电镜（SEM）和红外（IR）方法对其进行了表征,同时研究了该催化剂在二芳基乙烷合成反应中的催化性能。考察了各种反应因素的影响,确定其最佳合成条件为：原料苯乙烯与二甲苯质量之比为1∶7.5,催化剂用量为1 %(总投料质量百分比),反应时间为3 h,反应温度为140 ℃,产率可达87.1 %,比传统催化剂浓硫酸提高了17 %。研究结果表明,该催化剂是替代液体酸合成二芳基乙烷的理想固体酸催化剂。     

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H2O2、强碱（NaOH、KOH）和HNO3处理CNTs。以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl3水溶液结合高温H2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中。利用XRD、TPR、TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系。结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大。经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂。本研究为CNTs的新型处理方法、表面化学官能团分析、提高Ru/CNTs催化分解氨活性提供了新的思路。     

Vapor—phase Nitration of Benzene to Nitrobenzene over Supported Sulfuric Acid Catalyst

Nitrobenzene is an important chemical intermediate for producing dyestuffs. It is also used as a solvent. The industrial synthesis of nitrobenzene has been carried out in liquid phase with a mixture of nitric acid and concentrated sulfuric acid. This conventional nitration process still has some unsolved problems such as treatment of waste sulfuric acid and disposal of wastewater. The vapor-phase nitration of benzene to prepare nitrobenzene over the solid acidic catalysts in diluted nitric…     

制备方法对H2SO4固体酸结构和催化性能的影响

 以溶胶-凝胶法和浸渍法制备了H2SO4固体酸催化剂. FT-IR, XRD和 29Si MAS NMR结果表明,两种方法得到的催化剂结构不同. FT-IR和 29Si MAS NMR结果表明,溶胶-凝胶法制备的固体酸H2SO4-SiO2中H2SO4和载体SiO2间存在相互作用; 1H MAS NMR结果表明,H2SO4-SiO2固体酸的酸强度和液体浓硫酸相当. 通过对柠檬酸与正丁醇的液/固相催化酯化反应比较了溶胶-凝胶法与浸渍法制备的固体酸的催化性能,结果表明,浸渍法得到的固体酸重复使用4次后活性消失; 溶胶-凝胶法制备的H2SO4-SiO2固体酸重复使用6次后仍显示出较高的活性和选择性.     

Influence of surface functionalization via chemical oxidation on the properties of carbon nanotubes

The surface of carbon nanotubes (CNTs) was functionalized in different chemical oxidants, hydrogen peroxide, mixed concentrated HNO(3)/H(2)SO(4) and acidic KMnO(4) solution. The influences on the properties of CNTs were systematically investigated, such as the structure, the kinds and the contents of the formed surface oxygen-containing functional groups, the pH(PZC) values and the surface hydrophilicity using XRD, HREM, FTIR and chemical titration. The results show that the kinds and the contents of the surface oxygen-containing groups are dependent on the functionalization methods. The formation of the oxygen-containing groups can decrease pH(PZC) values and improve surface hydrophilicity of CNTs. The dispersion of the supported Pd-Pt particles on the functionalized CNTs and their catalytic activity in the profile reaction of naphthalene hydrogenation to tetralin are both promoted due to the presence of these oxygen-containing groups.     

石墨烯负载镍催化CO_2加氢甲烷化

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),经水合肼还原得到石墨烯(RGO),通过浸渍法制备了石墨烯负载的镍基催化剂(Ni/RGO);对其催化二氧化碳甲烷化反应的性能进行了研究,并与以碳纳米管(CNTs)和活性炭(AC)为载体负载的Ni基催化剂进行了比较.由于催化剂的载体分别为RGO,CNTs和AC,所以Ni将会表现出不同的形态.利用红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)测试、程序升温还原(H2-TPR)、X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对其结构及物理性质进行了表征.结果表明,Ni/RGO具有相对较大的比表面积(316 m~2/g),Ni在Ni/RGO上的颗粒尺寸(5.3 nm)小于其在Ni/CNTs(8.9 nm)和Ni/AC(11.6 nm)上的颗粒尺寸;该催化剂在二氧化碳甲烷化反应中具有更高的催化活性和选择性,而且具有良好的使用寿命.     

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H_2O_2、强碱(NaOH、 KOH)和强酸HNO_3处理CNTs.以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl_3水溶液结合高温H_2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中.利用XRD、 TPR、 TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系.结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大.经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂.我们发展的CNTs的新型处理方法为研制高活性Ru/CNTs催化分解氨催化剂提供了新的思路.     

花生壳碳基固体酸催化环己烯与甲酸酯化反应(英文)

碳基固体酸是一种可替代液体质子酸的无定形碳材料,具有酸密度大、催化活性高等优点.花生壳是农业废弃物,以其为原料制备碳基固体酸具有成本低、原料可再生和环境友好等优点.甲酸环己酯是重要的化工产品,可用于香料和涂料工业.传统的甲酸环己酯制备方法是以环己醇和甲酸为原料,在酸催化条件下进行酯化反应而得.近年来,随着环己烯的大规模生产,利用环己烯与甲酸直接酯化制备甲酸环己酯引起广泛关注.此外,甲酸环己酯还可通过水解反应转变为环己醇.环己醇可以进一步转化为己二酸和己内酰胺,从而用于化纤工业中尼龙-6和尼龙-66的生产.目前,工业上采用环己烯水合反应制备环己醇,由于热力学限制,并受到环己烯与水相容性差的影响,环己烯单程转化率仅为~10%,循环量较大,能耗很高.以环己烯为原料,通过甲酸环己酯制备环己醇克服了上述环己烯直接水合的缺点,具有很好的发展前景.我们研究组使用HZSM-5分子筛作为催化剂,采用"一锅法"由环己烯经甲酸环己酯制备环己醇,环己醇收率可达40%.但是环己烯在酸性条件下可发生低聚反应,生成的副产物会堵塞HZSM-5孔道,造成催化剂失活.本文在前述研究基础上,以花生壳为原料,经过碳化、磺化过程制备得到了碳基固体酸PSCSA.采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TG)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析等方法表征了PSCSA的结构、微观形貌、热稳定性以及酸性质,考察了其催化环己烯与甲酸酯化反应性能,并与几种常见的固体酸催化剂进行了比较.FT-IR结果显示,经磺化后,PSCSA表面出现了–SO3H和–COOH基团.XPS结果则说明PSCSA表面所有的S元素均属于–SO3H,可利用元素分析测定S含量,进而得到–SO3H密度.此外,由于花生壳属于天然物质,成分并不均一,因此PSCSA的SEM照片中不同部位颗粒的微观形貌差异较大.采用PSCSA作为催化剂,考察了其催化环己烯与甲酸酯化反应性能,优化了反应条件.在酸/烯摩尔比为3/1,PSCSA用量0.07 g/mL环己烯,413 K反应1 h,环己烯转化率为88.4%,甲酸环己酯选择性为97.3%;副产物包括环己醇、二聚环己烯和环己基醚等.比较了PSCSA与几种常用固体酸如HZSM-5、离子交换树脂Amberlyst-15和Nafion NR50的催化性能,其中,Amberlyst-15催化性能最优,在393 K下反应,环己烯转化率亦达91.5%,甲酸环己酯选择性98.1%;但是,高昂的价格限制了其在工业上的大规模应用.与HZSM-5相比,PSCSA催化的环己烯与甲酸酯化反应的初始速率较低,反应时间超过30 min后,环己烯转化率迅速增加.在本反应中,PSCSA在甲酸存在条件下发生溶胀,使得大量的甲酸分子插入到碳材料本体中;而环己烯与甲酸具有较好的相容性,因此环己烯可以进入到碳材料本体中,与活性中心–SO3H充分接触,从而具有较高的反应速率.并且,由于溶胀需要一定的时间,在反应初期溶胀不充分时,环己烯、甲酸与活性中心接触有限,因此反应较慢;反应一定时间后,PSCSA充分溶胀,更多的–SO3H参与到反应中,反应速率加快.PSCSA重复使用性较好,第3次使用时环己烯转化率为68.6%;继续使用,催化剂不再失活.PSCSA在反应初期失活是–SO3H流失造成的.构成PSCSA的多环芳香烃可以部分溶解到溶剂中,进而带走其包含的–SO_3H.PSCSA的后期活性稳定则说明可以流失的活性中心是有限的.     

纳米碳管负载金属镍催化叶绿素加氢反应

用等体积浸渍法制备了纳米碳管负载金属镍催化剂，采用电镜(TEM）、红外光谱（IR）对催化剂的形貌、结构进行了表征.并考察了常温常压下不同Ni负载量的催化剂对叶绿素加氢反应的性能.结果表明，纳米碳管负载镍催化剂在催化反应过程中保持高分散态，不会发生团聚.而经过硝酸氧化后的纳米碳管负载镍催化剂在催化反应中表现出高的活性.当Ni负载量为7％时，催化活性最好，叶绿素分子开环生成各种小分子.     

活性炭负载硫酸催化合成环戊并[d]嘧啶酮和六氢喹唑啉酮

制备了一种活性炭负载硫酸催化剂(H2SO4/AC),利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线衍射仪(XRD)表征了其形貌.在该催化剂作用下,以芳醛、尿素、环戊酮(环己酮)为原料,在无溶剂条件下经三组分一锅法反应合成了系列环戊并[d]嘧啶酮(六氢喹唑啉酮).该方法用于合成此两类化合物操作简单,对环境友好,具有良好的...     

Catalysis of SO42--ZrO2/TiO2 nanometer solid superacid

Superacid catalyst SO42--ZrO2/TiO2 was applied in esterification of Acetic Acid and Butanol. The particle size of ZrO2 in the catalyst was about 12.5 nm. In catalyst preparation conditions, the effect factor order on catalytic activity is H2SO4 concentration ＞ calcination temperature ＞ ZrO2 supported content. The optimum preparation condition is as follows: ZrO2 content 3.5g/g; calcination temperature 600℃, and H2SO4 concentration 0.5mol/L. The catalytic activity is 96.5 vol%.SO42-/MxOy solid superacid is a kind of green catalyst, whose application perspective is bright. In this paper, SO42--ZrO2/TiO2 solid superacid was prepared with nanometer compound carrying method. The acidic strength of catalysts was measured with the following Hammett indicators, 2,4-dinitrofluorobenzene (H0=-14.52) and p-nitrochlorobenzene (H0=-12.70). Catalytic activity was evaluated with esterification reaction of Acetic Acid and Butanol. Reaction temperature was at 105℃, and reaction time was only 1h. The conversion rate of Acetic Acid was analyzed by a gas chromatograph (GC-14C SHIMADZU in Japan)The experimental results showed that H2SO4 concentration had more influences on catalytic activity than other two factors, calcination temperature and ZrO2 supported content. Since sulfur absorbed on the surface of metal oxides is necessary to the acidity of SO42-/MxOy solid superacid,H2SO4 concentration in impregnation solution is needed enough high. But, it can't be too much high,otherwise, Zirconium sulfate formed on the catalyst surface will be harmful influences on catalytic activity. In researched cover, 0.5mol/L H2SO4 concentration is the most suitable, and the catalyst prepared with this concentration has very strong acidity.The optimum preparation condition is as follows: ZrO2 content 3.5g/g; calcination temperature 600℃, and H2SO4 concentration 0.5mol/L. In the catalyst prepared with above conditions, the acidic strength (H0) of the catalyst is smaller than ＜-14.52, and catalytic activity is 96.5 vol%. When it was re-used in esterification reaction, catalytic activity decreased gradually with re-used times increasing(seen in Table 1). But after catalyst is used repeatedly up to five times, catalytic activity (84.3 vol %)is still higher than that of H2SO4 catalyst.The X-ray diffraction patterns showed that ZrO2 supported in TiO2 belonged tetragonal zirconia phases. Through the calculation of Scherrer formula, the particle size of ZrO2 in the catalyst is about 12.5 nm. After SO42- promoted nanometer ZrO2/TiO2 compound carrier, the diffraction peaks of tetragonal zircoma become broader and the strength weaker. It shows that adding SO4 ions restrains the crystallization of ZrO2, diminishes the size of particles. This might be why SO42--ZrO2/TiO2 has high catalytic activity and stability in acidic catalysis reaction.