制备方法对Ni/ZnO催化丙三醇重整-氢解性能的影响

采用浸渍法、共沉淀法、水热法和碳微球硬模板法制备了Ni/ZnO催化剂,运用X射线衍射、程序升温还原、透射电子显微镜和氢滴定等手段对其进行了表征,并用于连续固定床反应器中无外加氢气条件下的丙三醇重整-氢解反应.结果表明,在较低空速下,生成的1,2-丙二醇(1,2-PDO)易在Ni分散度较高的催化剂上进一步裂解为乙醇和气相产物;而在较高空速下,其选择性受制于中间产物丙酮醇的加氢.在优化的空速下,Ni分散度越高越有利于1,2-PDO的生成.在Ni分散度最高的Ni/ZnO催化剂上,当丙三醇质量空速为0.84h-1时,1,2-PDO选择性最高,为54.9%,丙三醇转化率为85.4%.     

高效甲醇水蒸气重整制氢的SBA-15改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂

以介孔SBA-15为结构助剂, 制备出用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效氧化硅掺杂的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂, 并与传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较. 结果表明, 添加适量介孔SBA-15可显著提高催化剂的催化活性和选择性, 在大幅度提高甲醇转化率的同时有效降低了重整产气中CO的含量. 原位XRD分析证实适量介孔SBA-15的添加对传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的微结构性质可产生重要的调控作用, 从而大大改善其催化活性和制氢选择性.     

高效甲醇水蒸气重整制氢的SBA-15改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂

以介孔SBA-15为结构助剂, 制备出用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效氧化硅掺杂的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂, 并与传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较. 结果表明, 添加适量介孔SBA-15可显著提高催化剂的催化活性和选择性, 在大幅度提高甲醇转化率的同时有效降低了重整产气中CO的含量. 原位XRD分析证实适量介孔SBA-15的添加对传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的微结构性质可产生重要的调控作用, 从而大大改善其催化活性和制氢选择性.     

Ag/ZrO2催化剂上的1,2-丙二醇选择性气相氧化反应

采用浸渍法制备了一系列Ag/ZrO₂催化剂, 考察了Ag/ZrO₂催化剂对1,2-丙二醇选择性氧化合成丙酮醛反应的催化性能. 实验结果表明: 在原料气配比为V(N₂)∶V(O₂)＝300∶19, n(O₂)/n(alcohol)＝1.2, 反应物液时空速为3.2 g/(g•h), 反应温度为673 K时, 1,2-丙二醇选择性氧化合成丙酮醛反应的转化率为95.7%, 选择性为55.3%, 高于传统电解银催化剂. UV-Vis DRS和XPS的研究结果表明: 在Ag/ZrO₂催化剂上存在大量的Ag^＋和Ag_n^δ＋有利于促进催化活性的提高.     

碱土金属氧化物改性ZrO2催化1,4-丁二醇选择性脱水合成3-丁烯-1-醇

采用浸渍法制备了碱土金属氧化物CaO,SrO或BaO改性的ZrO₂酸碱双功能催化剂,借助X射线衍射、低温N₂物理吸附、NH₃和CO₂程序升温脱附等手段表征了催化剂的结构、织构以及表面酸碱性质,并考察了其催化1,4-丁二醇选择性脱水合成3-丁烯-1-醇的反应性能.结果表明,碱土金属氧化物的引入显著调变了催化剂表面的酸性和碱性中心,进而对1,4-丁二醇转化率和3-丁烯-1-醇选择性产生重要影响.其中,CaO改性的ZrO₂样品中形成了大量的Ca-O-Zr结构,在ZrO₂表面形成大量碱性位点的同时,保持了较高的酸密度;而SrO和BaO改性的样品中生成了相应的锆酸盐,ZrO₂表面的酸密度呈现不同程度的下降.因此,CaO/ZrO₂催化剂表现出最优的催化活性和3-丁烯-1-醇选择性,350℃时,3-丁烯-1-醇收率最高,达60.5%.催化剂表面的酸碱协同作用是选择性合成3-丁烯-1-醇的关键因素.     

Ag/ZrO2催化剂上的1,2-丙二醇选择性气相氧化反应

采用浸渍法制备了一系列Ag/ZrO₂催化剂, 考察了Ag/ZrO₂催化剂对1,2-丙二醇选择性氧化合成丙酮醛反应的催化性能. 实验结果表明: 在原料气配比为V(N₂)∶V(O₂)＝300∶19, n(O₂)/n(alcohol)＝1.2, 反应物液时空速为3.2 g/(g•h), 反应温度为673 K时, 1,2-丙二醇选择性氧化合成丙酮醛反应的转化率为95.7%, 选择性为55.3%, 高于传统电解银催化剂. UV-Vis DRS和XPS的研究结果表明: 在Ag/ZrO₂催化剂上存在大量的Ag^＋和Ag_n^δ＋有利于促进催化活性的提高.     

钌1,2-萘醌-1-肟配合物对aldol C—C成键反应的催化作用

在钌1,2-萘醌-1-肟(1-nqo)配合物cis,cis-[Ru(1-nqo)₂(CO)(NCMe)] (1)或trans,trans-[Ru(1-nqo)₂(PBu₃)₂] (2)的作用下, 氰基乙酸乙酯与取代苯甲醛发生aldol C—C成键反应. 根据GC-MS检测及HPLC分离结果, 对二苯甲醛的二个醛基可分别或同时与氰基乙酸乙酯发生aldol反应. ¹H NMR表征结果证明, 二种产物的双键构型均为反式. 其它取代苯甲醛的反应均给出单一反式aldol产物, 这表明该催化反应具有立体选择性. 配合物1的催化活性稍差, 产率不超过60%, 而配合物2的催化活性要高于1, 最高产率达99%.     

载体对钒铬氧化物催化剂结构及催化3-甲基吡啶氨氧化反应活性的影响

通过等体积浸渍法制备了Nb₂O₅,MgF₂,TiO₂和SiO₂负载和未负载的钒铬氧化物催化剂,并应用X射线衍射、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原和NH₃程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂比表面积较大时有利于CrVO₄-I(单斜)的生成,比表面积较小则有利于CrVO₄-III(斜方)的生成. 在310-400℃下3-甲基吡啶氨氧化制备3-氰基吡啶反应中,具有较高催化活性的催化剂与V物种还原性较高和表面活性位数量较多有关; 而高的3-氰基吡啶选择性则与催化剂表面较低的酸性密切相关. 升高反应温度可大幅度提高催化剂的活性,且其选择性基本不变.     

常压两步法催化丙三醇脱水-加氢制备 1,2-丙二醇

 在常压 H2 气氛下催化丙三醇脱水-加氢制备了 1,2-丙二醇. 首先在 220 oC 和常压 H2 条件下, 以 Cu/Al2O3 为催化剂催化丙三醇脱水生成中间体丙酮醇, 其选择性高达 86%. 考察了 Cu 负载量、反应温度和反应气氛对催化剂性能的影响. 在随后的丙酮醇加氢反应中, Raney Ni 催化剂显示出优异的催化性能, 在 120 oC 和常压 H2 条件下, 1,2-丙二醇选择性可达 99% 以上, 催化剂连续使用 5 h 未出现失活现象. 考察了反应温度、空速及反应时间对催化剂性能的影响.     

两种邻、间手性二醇的区域选择性取代反应研究

对两种邻、间手性二醇的区域选择性取代反应进行了研究. 以(R)-(－)-1,3-丁二醇(1)为起始原料, 在各种有机碱存在下, 先合成C¹-位单磺酸酯, 进行C¹-位的单醚化取代, 均有非区域选择性的单(双)取代物生成. 若用SOCl₂处理1, 使其首先生成环状亚硫酸酯中间体5, 苯硫酚在2% Na₂CO₃存在下可和其发生高区域选择性取代反应, 生成 (R)-(－)-3-羟基-丁基苯硫醚(3). 以同样的方法使(S,R)-(＋)-1-(6-氟-2-色满基)-1,2-乙二醇(6)和SOCl₂反应生成环状亚硫酸酯(9), 再和苄胺反应, 也可发生高区域选择性取代, 生成 (S,R)-(＋)-2-苄氨基-1-(6-氟-2-色满基)-乙醇(8). 该反应方法具有高区域选择性, 产物有高旋光纯度、高产率.     

基于第一性原理方法研究ReOx在ReOx-Rh/ZrO2和ReOx-Ir/ZrO2催化的甘油氢解反应中的作用机制

采用密度泛函理论研究了ZrO₂负载的Ru基、Rh基以及Re改性的Rh基、Ir基催化剂上甘油氢解生成1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的热力学过程, 重点考察了ReO_x调变催化剂活性和选择性的作用机制. 结果表明, Ru/ZrO₂和Rh/ZrO₂催化剂上甘油分解经由脱水-加氢反应途径, 1,2-丙二醇的生成是热力学有利过程, 其中Ru基催化剂活性更高. 在Re修饰的Rh基和Ir基催化剂上, 反应遵循直接氢解机理, 其中金属表面解离的氢原子进攻ReO_x团簇上与醇盐紧邻的C-O键是催化甘油转化为丙二醇最核心的步骤. ReO_x-Rh/ZrO₂催化剂上1,2-丙二醇为主要产物, 并伴随1,3-丙二醇的生成, ReO_x的修饰则显著提高了Ir/ZrO₂催化剂上1,3-丙二醇选择性. 与单金属催化剂上发生的间接氢解机理相比, 修饰催化剂上1,3-丙二醇选择性的提高可主要归因于Rh(Ir)-Re协同催化的直接氢解反应过程, 其中羟基化铼官能团有利于末端醇盐中间体的生成. ReO_x-Ir/ZrO₂催化剂上较大的Ir-Re团簇使得末端金属醇盐的立体优选性比次级醇盐更为突出, 从而具有最高的1,3-丙二醇选择性.     

Ni掺杂的Cu-ZnO催化剂甘油加氢反应性能

采用浸渍法制备了Ni掺杂的Cu-ZnO催化剂,采用多种物理化学手段研究了其化学物理性质及甘油加氢制取1,2-丙二醇反应催化性能。结果发现,金属Ni助剂的引入可以进一步优化Ni-Cu-ZnO催化剂的甘油加氢生成1, 2-丙二醇的反应活性。少量金属Ni的加入,Ni-Cu-ZnO催化剂的甘油转化率变化不大,生成1, 2-丙二醇的选择性明显增加。而进一步增加Ni含量到n_Ni/n_Cu=0.5,Ni含量过高会导致Ni-Cu-ZnO催化剂中实际Cu原子的量减少,从而导致甘油转化率下降。Ni掺杂的Cu-ZnO催化剂甘油加氢性能稳定性较好,在反应102 h后没有明显变化。     

Ni掺杂的Cu-ZnO催化剂甘油加氢反应性能

采用浸渍法制备了Ni掺杂的Cu-Zn O催化剂,采用多种物理化学手段研究了其化学物理性质及甘油加氢制取1,2-丙二醇反应催化性能。结果发现,金属Ni助剂的引入可以进一步优化Ni-Cu-Zn O催化剂的甘油加氢生成1,2-丙二醇的反应活性。少量金属Ni的加入,Ni-Cu-Zn O催化剂的甘油转化率变化不大,生成1,2-丙二醇的选择性明显增加。而进一步增加Ni含量到nNi/nCu=0.5,Ni含量过高会导致Ni-Cu-Zn O催化剂中实际Cu原子的量减少,从而导致甘油转化率下降。Ni掺杂的Cu-Zn O催化剂甘油加氢性能稳定性较好,在反应102 h后没有明显变化。     

Thermodynamics of glycerol hydrogenolysis to propanediols over supported copper clusters: Insights from first-principles study

Copper catalysts supported on metal oxides display unique efficiency and selectivity in catalyzing glycerol hydrogenolysis to propanediols. Understanding the reaction at the molecular level is the key to rational design of better catalysts for propanediol synthesis, which is one of the major challenges for glycerol application in energy. In this work, extensive calculations based on periodic density functional theory were carried out to study thermodynamics of glycerol hydrogenolysis over binary model catalysts, including Cu/ZrO₂ and Cu/MgO, with the focus to elucidate the competitive reaction pathways to produce the 1,2-propanediol (1,2-PDO) and 1,3-propanediol (1,3-PDO). Our results suggest that the reaction starts with glycerol dehydration on the metal oxide, followed by sequential hydrogenation over metal centers. Based on our explorations on the stabilities of adsorbed reactants, dehydrated intermediates and hydrogenated species along the reaction channels, the DFT calculations show that the 1,2-PDO formation will dominate in comparison to the 1,3-PDO from thermodynamic viewpoint. This is consistent with our experiments where the Cu catalysts seem to give the 1,2-PDO as a main product. The calculations and experiments also indicate that the Cu/MgO exhibits superior activities than Cu/ZrO₂ for the hydrogenolysis of glycerol molecules.     

Cu-MgO/USY催化甘油氢解制丙二醇(英文)

以USY为载体制备了一系列不同Cu和MgO负载量的酸碱双功能催化剂Cu-MgO/USY用于甘油氢解制丙二醇反应,并采用X射线粉末衍射、透射电镜、傅里叶红外光谱、NH3程序升温脱附等手段对该催化剂进行了表征.结果表明,负载后的USY载体其Y沸石特征峰保持完整,且MgO的加入提高了Cu在载体表面的分散度.在200 oC,3.5 MPa H2下反应10 h以及6%催化剂0.2Cu-MgO/USY(0.2 g Cu与1.0 g MgO负载于1.0 g USY上面)用量的条件下,甘油转化率达到83.6%,1,2-丙二醇及1,3-丙二醇的选择性分别为40%和19.4%.     

铜基催化剂上甘油脱水制备羟基丙酮

采用共沉淀法制备了一系列铜基催化剂,在N2中于高压釜中,考察了其催化甘油脱水制备羟基丙酮的反应性能.结果表明,Cu/SiO2催化剂具有较高的催化甘油脱水活性,但目的产物羟基丙酮易与反应产生的H2生成1,2-丙二醇,使得羟基丙酮选择性不高.因此,在固定床反应器上详细考察了在优选的Cu/SiO2催化剂上反应气氛、温度和空速...     

Role of preparation parameters of Cu–Zn mixed oxide catalyst in solvent free glycerol carbonylation with urea

Solvent-free carbonylation of glycerol with urea to glycerol carbonate (GC) was achieved over heterogeneous Cu–Zn mixed oxide catalyst. Cu–Zn catalysts with different ratios of Cu:Zn were prepared using co-precipitation (CP) and oxalate gel (OG) methods. As compared to CuO–ZnO(2:1) catalyst prepared by oxalate gel (OG) method, much higher conversion of glycerol and highest selectivity towards glycerol carbonate (GC) was achieved with CuO–ZnO_CP(2:1) catalyst. Physicochemical properties of prepared catalysts were investigated by using XRD, FT-IR, BET, TPD of CO₂ and NH₃ and TEM techniques. The effect of stoichiometric ratio of Cu/Zn, calcination temperature of CuO–ZnO catalysts and effect of reaction parameters such as molar ratio of substrates, time and temperature on glycerol conversion to GC were critically studied. Cu/Zn of 2:1 ratio, glycerol–urea 1:1 molar ratio, 145 ​°C reaction temperatures were found to be optimized reaction conditions to achieve highest glycerol conversion of 86% and complete selectivity towards GC. The continuous expel of NH₃ from reaction the mixture avoided formation of ammonia complex with CuO–ZnO catalyst. As a result of this, CuO–ZnO catalyst could be recycled up to three times without losing its initial activity.     

Selective hydrogenation of citral over Au-based bimetallic catalysts in supercritical carbon dioxide

Selective hydrogenation of citral was investigated over Au-based bimetallic catalysts in the environmentally benign supercritical carbon dioxide (scCO₂) medium. The catalytic performances were different in citral hydrogenation when Pd or Ru was mixed (physically and chemically) with Au. Compared with the corresponding monometallic catalyst, the total conversion and the selectivity to citronellal (CAL) were significantly enhanced over TiO₂ supported Pd and Au bimetallic catalysts (physically and chemically mixed); however, the conversion and selectivity did not change when Ru was physically mixed with Au catalyst compared to the monometallic Ru/TiO₂, and the chemically mixed Ru-Au/TiO₂ catalyst did not show any activity. The effect of CO₂ pressure on the conversion of citral and product selectivity was significantly different over the Au/TiO₂, Pd-Au/TiO₂, and Pd/TiO₂ catalysts. It was assumed to be ascribed to the difference in the interactions between Au, Pd nanoparticles and CO₂ under different CO₂ pressures.     

甲酸为氢源的甘油催化选择氢解

以甲酸作为氢源, 采用铜基复合金属氧化物催化剂, 催化氢解甘油制备1,2-丙二醇, 其中液相甲酸的高选择性分解是实现甘油氢解的必要和关键步骤. 活性测试表明, 高分散的铜和ZrO₂载体间的协同作用对甲酸分解和甘油到1,2-丙二醇的转化至关重要, 20%Cu/ZrO₂催化剂的活性最佳. 由于避免使用相对昂贵的化石燃料氢, 因而该催化体系在生物质的高值利用方面具有潜在的应用前景.