高比表面积铝土矿载体的制备及在CO氧化反应中的应用

采用水热法,对天然铝土矿进行改性,获得高比表面积的铝土矿载体(Bauxite)。用等体积浸渍法制备了不同Pt含量的Pt/bauxite和1.0%Pt/Al2O3催化剂,以CO氧化为探针反应,考察了催化剂性能。采用XRF、XRD、低温N2-物理吸附、H2-TPR以及CO-TPD等对载体和催化剂样品进行表征。结果表明:Pt/bauxite催化剂具有优异的CO氧化性能,特别是当反应温度为200℃时,催化剂1.0%Pt/bauxite的CO转化率为93.4%,而1.0%Pt/Al2O3CO转化率仅为9.4%。其原因是铝土矿含有的Fe2O3是CO氧化反应的催化剂,且Fe2O3与负载的Pt之间发生了相互作用,降低了Pt和Fe2O3还原温度,提高了对CO的吸附能力且降低了CO的脱附温度,进而提高了催化剂的CO氧化反应性能。     

金属载体表面氧化及预载处理对氧化铝涂层结合性能的影响

对FeCrAl基体进行高温氧化后,再浸渍MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,利用XRD、 SEM和超声波振动等方法研究了样品的表观性质和涂层的结合性能.结果表明,一定时间的氧化处理可以在金属基体上形成粗糙的表层,增加涂层粘结的表面积.共沉淀法制备的尖晶石前驱体凝胶反应活性大,可作为粘结剂掺入浆料中,制备均匀的MgAl2O4/Al2O3过渡涂层.在金属载体表面氧化及预载处理后,可采用传统浸渍工艺负载γ-Al2O3分散涂层,并保证涂层的结合力.     

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.     

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载钴催化剂的CO催化氧化反应性能

采用溶剂法合成了热稳定性高的金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier),用此材料为载体负载钴催化剂用于CO的催化氧化反应,并与Al2O3负载的钴催化剂进行了对比.采用热重-差热扫描量热(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的结构性质进行了表征.TG和N2物理吸附-脱附结果表明,载体MIL-53(Al)有好的稳定性和高的比表面积;XRD以及TEM结果表明Co/MIL-53(Al)上负载的Co3O4颗粒粒径(平均约为5.03 nm)明显小于Al2O3上Co3O4颗粒粒径(平均约为7.83 nm).MIL-53(Al)的三维多孔结构中分布均匀的位点能很好地分散固定Co3O4颗粒,高度分散的Co3O4颗粒有利于CO的催化氧化反应.H2-TPR实验发现Co/MIL(Al)催化剂的还原温度低于Co/Al2O3催化剂的还原温度,低的还原温度表现为高的催化氧化活性.CO催化氧化结果表明,MIL-53(Al)负载钴催化剂的催化活性明显高于Al2O3负载钴催化剂,MIL-53(Al)负载钴催化剂在160°C时使CO氧化的转化率达到98%,到180°C时CO则完全转化,催化剂的结构在催化反应过程中保持稳定.     

铂整体式催化剂上柴油车排放NOx的去除

针对柴油车排放进行了Pt整体式催化剂上NO催化反应的研究. 结果表明负载在Al2O3, TiO2和Al2O3-TiO2 3种载体上的Pt催化剂上同样存在着NO的催化还原和氧化反应. 与NO的氧化相比, 丙烯的氧化反应存在一定的竞争优势, 在丙烯基本完全氧化后才开始有NO2大量的生成. 与Pt/Al2O3相比, 将Pt负载在TiO2上表现出更高的催化活性. TiO2-Al2O3复合涂层结构结合了Al2O3大的比表面积和Pt担载在TiO2上高活性的特点, 进一步提高了Pt催化剂的反应活性.     

Ru-La2O3/γ-Al2O3催化剂合成、表征及CO选择性氧化

采用浸渍法制备了系列Ru-La2O3/γ-Al2O3复合氧化物催化剂,考察了La2O3 的加入量、预处理方法对催化剂CO选择性氧化反应性能的影响,并通过XRD、H2-TPR、CO-TPR、XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,添加La的 Ru1La6/Al2O3催化剂在110-170℃时具有99％以上的CO转化率,且催化剂的选择性在55.7%以上。和Ru/Al2O3相比,Ru1La6/Al2O3催化剂在较低温度下具有活性,活性温度区间变宽,适量La2O3的加入提高了钌物种的表面分散性,使催化剂表面活性位点增多,有利于CO的吸附和氧化,提高了催化剂的活性和选择性。和其他方法相比,经氢气预处理后的Ru1La6/Al2O3催化剂活性最佳,催化剂上Ru物种结合能降低,表面钌物种活性位增多,且表面晶格氧浓度增大,更有利于CO气体在催化剂表面上的氧化反应。     

二甲醚部分氧化重整制氢中的部分氧化催化剂的考察

采用浸渍法制备了一系列负载型贵金属催化剂,与Ni/Al2O3构成双床层催化剂,在连续流动固定床反应器中,进行了二甲醚(DME)部分氧化重整制氢的研究,系统地考察了贵金属类型及其负载量、载体以及还原温度与反应温度的影响.结果表明,Pd/Al2O3催化性能不及Pt/Al2O3和Rh/Al2O3,而Pt/Al2O3和Rh/Al2O3催化性能相当,考虑到价格因素,选择了Pt/Al2O3作为本反应催化剂.对Pt负载量的考察表明,0.5%Pt/Al2O3催化性能最佳,且Al2O3又比MgO和ZrO2更适合作载体.通过对工艺条件的考察,确定适当的还原温度与反应温度均为700℃.在上述最佳催化剂与反应条件下,DME转化率保持在100%,H2收率可达80%.     

控制CO选择氧化反应中金催化剂热点形成的新方法

采用沉积-沉淀法制备了Al2O3和MOx-Al2O3(M=Fe,Zn)负载型金催化剂.室温下对其CO氧化及富氢条件下CO选择氧化催化活性进行了广泛的研究.催化剂床层温度由热电偶直接测定.催化剂表面温度与O2/CO的体积比以及CO和H2的浓度密切相关.在CO氧化反应过程中Au/Al2O3催化剂的温度可高达170°C,添加FeOx可使其降至55°C.利用一系列仪器(X射线衍射仪,X射线光电子能谱仪和透射电镜等)对催化剂的结构进行了表征.结果显示Al2O3负载型金催化剂热点的形成可以通过添加合适的助剂很好地控制.助剂的添加能够使催化剂活性中心由金属态Au变为AuIII,从而导致了CO选择氧化反应机理不同.     

柴油车氧化催化剂的研制

通过添加稀土、过渡金属、碱土金属等开发了Pt/Mn-Zr基复合氧化物催化剂, 与传统Pt/Al2O3氧化催化剂相比, 提高了对CO, HC和PM的氧化性能, 制备出的Pt/Mn-Zr-A-O/γ-Al2O3(A＝La, Ce, Pr, Nd, Y, Ca, Mg, Fe, Co, Ni, Zn, Pd, Cu)结构的陶瓷蜂窝状催化剂安装在国产柴油车上达到GB 18352.2-2001标准(等同于欧洲II号排放标准)要求, 该产品现已批量投入市场.     

酸洗Pt-Fe和Pt-Co催化剂在CO氧化反应中的对比研究

负载型纳米催化剂表面结构与其催化性能之间关系的研究一直受到广泛关注.由于其结构复杂使得人们在研究催化剂构效关系时遇到了很多困难.近年来,大量研究发现反转催化剂在众多反应中表现出优越的催化性能.反转催化剂是将过渡金属氧化物负载于其它金属表面.和传统金属/氧化物催化剂相比,反转催化剂更能突出氧化物在催化反应中的重要作用.众多研究表明,在氧化物-金属界面处存在特殊的作用,这种作用可以改变氧化物的电子特性和化学性质,进而产生较高的催化性能.傅强等人创建了金属氧化物负载于Pt表面的反转催化体系,其表现出了高的低温CO氧化反应性能.在氧化物和Pt之间的界面限域效应可以稳定氧化物中配位不饱和的金属阳离子.这种配位不饱和的氧化物提供了活化O2的活性位.目前,反转催化剂的研究主要集中在单晶模型体系中,在负载型催化剂中的研究还较少.我们以炭黑(CB)为载体,将还原后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂经过酸洗制备了一种表面富Pt核为合金的结构.考察了酸洗后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂经过不同温度氧化后的结构变化,并讨论了其结构与CO完全氧化反应(COOX)和CO选择氧化反应(CO-PROX)性能的关系.X射线粉末衍射(XRD),电感耦合等离子体发射光谱(ICP),透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,还原后的Pt基催化剂经过酸洗可以选择性去除纳米粒子表面的3d过渡金属,形成表面富Pt体相为合金的结构.将酸洗后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂在不同温度下空气中氧化,发现近表层的Fe(Co)会扩散到粒子表面上,形成过度氧化的Fe2O3(Co3O4)表面结构.氧化后的催化剂在COOX和CO-PROX反应中表现出截然不同的催化性能.酸洗后的Pt-Fe(Pt-Co)催化剂经过不同温度氧化后在COOX反应中活性都较差,室温下的CO转化率只有不到30%,CO完全转化的温度超过100oC,相当于纯Pt催化剂的活性.这说明Pt表面过度氧化的Fe2O3(Co3O4)对CO氧化反应的促进作用不明显.而氧化后的催化剂在CO-PROX反应中表现出较高的活性,250oC(或350oC)氧化后的酸洗Pt-Fe催化剂室温下的CO转化率接近100%,250oC(或350oC)氧化后的酸洗Pt-Co催化剂室温下的CO转化率也达到了70%.结合表征和反应结果,我们认为氧化处理形成的表面过度氧化的金属氧化物(Fe2O3,Co3O4)在COOX的催化性能较差.通入CO-PROX反应气后,气氛中大量H2的存在和Pt表面的氢溢流效应可以使得表面Fe2O3,Co3O4在室温下被还原成配位不饱和的FeO,CoO.这种配位不饱和的氧化物在表面Pt的限域作用和大量H2气氛下比较稳定,并且具有较强的活化解离O2的能力,进而提高了CO-PROX反应的活性.为了进一步证实催化剂表面氧化物与其催化性能的关系,我们在室温下进行了两种反应气的循环实验测试.测试结果表明,对于氧化后的酸洗Pt-Fe催化剂,COOX反应中的表面Fe2O3和CO-PROX反应中的表面FeO可以通过变换反应气氛实现两种氧化物的相互转变,并表现出完全不同的催化性能.对于氧化后的酸洗Pt-Co催化剂,CO-PROX反应中形成的CoO表面结构在COOX反应中也比较稳定,在两种反应气中表现出相似的催化性能.     

IBX/n-Bu4NBr/CH2Cl2-H2O: a new mild system for selective oxidation of secondary alcohols

A new alternative system for the chemoselective oxidation of secondary hydroxyl group to ketone with IBX/n-Bu₄NBr in CH₂Cl₂-H₂O has been developed. Under the reaction conditions, the secondary hydroxyl group was highly chemoselectively oxidized to the corresponding ketone, in moderate to good yields at rt, in the presence of primary hydroxyl group within the same molecule.     

A metal-free approach to access ketones,amides, and nitriles employing TBAI/TBHP oxidative system in water

Hydrocarbons, benzylamines, and heteroaromatic-bearing amines have been efficiently employed as substrates in allylic and benzylic oxidations via C(sp3)–H bond activation by TBAI/TBHP in water. This operationally simple method allows access to ketones, nitriles, and amides in moderate to high yields and a regio- and chemoselective late-stage functionalization.     

甲烷直接氧化制甲醇研究进展概述

目前,天然气转化为高附加值化工产品的应用越来越受到人们关注.甲烷作为天然气的主要成分,其转化和应用是天然气化工领域的重要研究方向.而甲烷直接氧化制甲醇长久以来一直是研究重点.甲烷直接氧化制甲醇与传统的甲烷二步法间接转化相比,有节能和工艺简化的突出特点.然而,甲醇直接氧化制甲醇过程所面临的主要问题有：(1)甲烷分子的活化能很高,需要苛刻的操作条件才能活化参与反应;(2)反应进行的程度难以控制,生成的甲醇会进一步被氧化生成较多副产物,大大降低甲醇收率.因此,高效活化甲烷分子和抑制甲醇深度氧化是促进该过程工业化的重要研究内容.本文主要论述了非均相、气相均相和液相体系中甲烷直接氧化制甲醇的研究进展.在甲烷非均相氧化过程中,采用过渡金属氧化物作为催化剂在高温条件下催化甲烷部分氧化反应,其中,钼系和铁系催化剂的研究最为广泛.研究表明, MoO3可作为催化剂的主要活性组分,尤以 MoO3/Ga2O3催化剂性能最好,得到甲醇收率最高.在铁系催化剂中, Fe-ZSM-5 催化反应的甲醇选择性和收率都相对较高;但是每次反应后催化剂都需要重新活化,这种间歇性操作会增加成本,不利于工业化应用.总之,甲烷的非均相氧化过程存在易形成金属聚集体、催化剂选择性低以及甲醇收率低(5%)等问题,需要深入系统地研究解决.然而,与非均相氧化过程相比,操作较为简单的甲烷气相均相氧化作为目前最有工业前景的过程受到越来越多关注.在此过程中,影响反应的主要因素有反应器、反应条件(反应压力、反应温度和反应时间等)以及添加的介质等.反应器的特殊设计需要考虑的方面有反应产物的分离与转移、反应热的移除以有效提高甲烷的转化率,比如膜反应器对物质的分离作用.反应压力对反应过程的影响较为复杂.基于动力学因素,提高反应压力可以较大幅度地增加甲醇收率,同时最佳反应温度降低,但是,当压力高于8.0 MPa时,设备成本消耗大幅增加.另外,研究表明,进料中加入 NOx作为添加介质可以提高甲烷转化率和甲醇选择性,同时降低初始反应温度.与前两个氧化体系相比,液相均匀氧化过程能够获得较高的甲烷转化率与甲醇选择性.但是液相体系中强腐蚀性介质的使用增加了设备成本,阻碍了该过程工业化的应用进程.因此,促进液相体系工业化的关键就是开发绿色高效的催化剂.     

Synthesis and analysis of aminochromes by HPLC-photodiode array. Adrenochrome evaluation in rat blood

The catecholamine oxidation process induces cardiotoxicity and neurotoxicity. Catecholamines can oxidize to aminochromes through autoxidation or by enzymatic or non-enzymatic catalysis. Although some toxic effects seem to be related to the formation of aminochromes there is still scarce information concerning the identification and evaluation of these compounds in in vivo models. In this study five catecholamines were oxidized to their respective aminochromes: adrenaline/adrenochrome; noradrenaline/noradrenochrome; dopa/dopachrome; dopamine/dopaminochrome; and isoproterenol/isoprenochrome. The evaluation of the catecholamines oxidation profile was performed by HPLC with photodiode array detection and using either enzymatic (tyrosinase) or non-enzymatic [Ag(2)O, CuSO(4), NaIO(4) and K(3)Fe(CN)(6)] catalytic systems. The NaIO(4) was found to be the most efficient oxidant of catecholamines. An isocratic reverse-phase HPLC method was developed to analyse each pair of catecholamine-aminochrome. The analytical system was then applied to the detection of adrenochrome in rat blood at 490 nm. Thus, adrenochrome was administered i.p. to rats and its concentration in whole blood was monitored after 5, 15 and 25 min. Blood treatment for adrenochrome evaluation consists of an acidification for protein precipitation followed by a rapid neutralization. The results showed a rapid decrease of adrenochrome concentration in blood after its administration. The adrenochrome present in blood was characterized by UV and tandem mass spectrometry.     

Baeyer-Villiger oxidation of ketones with hydrogen peroxide catalyzed by Sn-palygorskite

Palygorskite-supported Sn complexes were prepared by a simple procedure. Cyclic ketones and acyclic ketones were oxidized by hydrogen peroxide in a reaction catalyzed by palygorskite-supported Sn complexes, affording corresponding lactones or esters with selectivity for the product of 90-100%. The catalysts can be recycled for several times without significant decline in catalytic activity.     

Ni催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应性能与碳物种的关系

In the partial oxidation of methane (POM) to syngas, carbon deposition on the catalyst causing catalyst deactivation or reactor plugging was reported[1～3]. Our previous work showed that methane dissociation on metallic sites to H2 and NixC is an initial step of POM over Ni/Al2O3[4]. If NixC can not be consumed immediately after its formation, it has a tendency to dissolve into the nickel crystal to form carbon whiskers. The bulk carbon and carbon whiskers are more difficult to be oxidized than NixC. Therefore, prohibiting the transformation of NixC to bulk carbon and carbon whiskers can depress the formation of carbon deposition effectively.     

NHPI, CoSPc和TBAB催化的乙苯液-液非均相绿色氧化反应研究

以水为催化剂溶剂与原料乙苯组成液-液非均相体系,以NHPI结合CoSPc组成催化体系,在TBAB为相转移催化剂的作用下,对乙苯的氧化反应条件进行了研究.研究发现乙苯在该催化体系中的最佳氧化条件依次是:水油体积比为3∶1;n(TBAB)∶n(乙苯)=1∶40;n(NHPI)∶n(乙苯)=1∶10,n(NHPI)∶n(CoSPc)=24∶1,反应温度110℃,氧气压力0.75 MPa,搅拌速率350 rpm,反应时间0.5 h.在最佳反应条件下乙苯转化率为60.6%,苯乙酮的选择性为95.2%,1-苯乙醇的选择性为4.5%,产物总选择性达到了99.7%.在此基础上延长反应时间并不能提高乙苯的转化率,苯乙酮的选择性也会下降,研究发现NHPI的分解是乙苯转化率不随反应时间的延长而提高的原因,而苯乙酮的过度氧化为苯甲酸是产物选择性下降的原因.     

Pulse radiolysis study of one-electron oxidation of thionine in aqueous solutions

One-electron oxidation of thionine has been studied using specific oxidizing radicals such as Cl⁻Tl(II) and N₃ generated by pulse radiolysis of aqueous solutions. The semioxidized thionine exhibited threepK’s indicating four conjugate acid-base forms. N₃ radicals were found to be less efficient in oxidizing thionine as compared to Cl ₂ ⁻ , Tl²⁺ and Tl(OH)⁺. The rate constants for electron abstraction from thionine by Cl ₂ ⁻ , Tl²⁺, Tl(OH)⁺, Tl(OH)₂ and N₃ were evaluated. The spectra of different protonated forms of semioxidized thionine and the extinction coefficients at λ_max are presented. Reaction of OH radicals with thionine gave transient products whose spectra and acid-base properties were different from those of semioxidized thionine. The rate constant for formation of the product transient agrees well with competition kinetic value for reaction of OH with thionine reported earlier.     

Lysozyme oxidation by singlet molecular oxygen: Peptide characterization using [18O]‐labeling oxygen and nLC‐MS/MS

Singlet molecular oxygen (¹O₂) is generated in biological systems and reacts with different biomolecules. Proteins are a major target for ¹O₂, and His, Tyr, Met, Cys, and Trp are oxidized at physiological pH. In the present study, the modification of lysozyme protein by ¹O₂ was investigated using mass spectrometry approaches. The experimental findings showed methionine, histidine, and tryptophan oxidation. The experiments were achieved using [¹⁸O]‐labeled ¹O₂ released from thermolabile endoperoxides in association with nano‐scale liquid chromatography coupled to electrospray ionization mass spectrometry. The structural characterization by nLC‐MS/MS of the amino acids in the tryptic peptides of the proteins showed addition of [¹⁸O]‐labeling atoms in different amino acids.     

Transition metal-free and substrate-selective oxidation of alcohols using water as an only solvent in the presence of β-cyclodextrin

A facile, substrate-selective and transition metal-free oxidation of benzylic and allylic alcohols catalyzed by β-cyclodextrin with NaOCl oxidant using water as an only solvent was developed.