固体碱催化剂K_2CO_3/Al_2O_3的制备及其催化餐饮废油制生物柴油的性能

采用浸渍法制备了K2CO3/Al2O3固体碱催化剂,考察了活性组分负载量、焙烧温度、焙烧时间等制备条件对催化剂在催化餐饮废油合成生物柴油的酯交换反应中催化活性的影响,并对其进行了FT-IR、XRD、TG-DTG、SEM和BET表征分析。实验结果表明,所制备的催化剂在催化餐饮废油合成生物柴油的酯交换反应中表现出良好的活性,在活性组分K2CO3负载量为50%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h的条件下制备的催化剂催化酯交换反应时,生物柴油产率可达86.70%。催化剂表征结果显示,K2CO3/Al2O3催化活性是因K2CO3与Al2O3经高温焙烧产生新的晶相有关。催化剂重复使用4次,生物柴油产率仍在75%以上。制得的生物柴油产品质量达到国家生物柴油B100标准。     

新型Lewis固体酸Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs制备及催化酯化反应合成生物柴油性能研究

采用高温浸渍法,通过Ce~(3+)、Ti~(4+)和浓硫酸磺化反应对多壁纳米碳管进行了改性处理,制备了Lewis酸型固体酸催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs,并采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱和NH_3程序升温脱附等多种测试技术对催化剂的物理化学特性和结构特征进行了表征。以Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs为油酸与甲醇经酯化反应合成生物柴油的催化剂,对其催化性能进行了研究。结果表明,当醇油物质的量比为12∶1,催化剂与反应物质量比为1%,反应温度为65℃,反应5 h,油酸转化率为93.4%。催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs在重复使用八次后,油酸的转化率仍为80.8%,由此表明其具有较高的催化活性和稳定性。高催化活性和稳定性是因为,纳米碳管的C 1s结合能较一般炭材料低,使得电子在其管状结构中的流动和逃逸非常容易,从而有助于负载于纳米碳管之上的活性组分之间发生强烈的相互作用,最终促使Ce~(3+)和Ti~(4+)分别与SO_4~(2-)形成稳定的配位键,增大催化剂的晶化程度,并使SO_4~(2-)与纳米碳管结合的更加牢固,增强了催化剂的稳定性,减少了催化剂中活性组分的流失。最后,由于SO_4~(2-)与Ce~(3+)的强相互作用,在不增加纳米碳管表面缺陷的情况下,改变了Ti~(4+)-SO_4~(2-)中表面原子的化学状态,使得S~(6+)离子和Ti~(4+)离子的吸电子能力增加,使催化剂以Lewis酸性活性位为主,避免了SO_4~(2-)/MWCNTs因为以Brnsted酸位为主,而在富含水的反应介质中,由于水合反应而降低其催化活性的现象发生。     

用于生物柴油清洁生产的磁性固体催化剂CaO/MgO/Fe_3O_4

制备了具有磁性和催化活性的双功能催化剂CaO/MgO/Fe3O4,用于催化花生油酯交换制备生物柴油的清洁生产过程。对CaO/MgO/Fe3O4进行了XRD、TEM、FT-IR和磁性等表征分析,探讨了CaO/MgO/Fe3O4催化剂的重复利用性能。结果表明,用Mg(Ac)2溶液等体积浸渍磁性基质Fe3O4,在N2气氛中600℃焙烧2 h,可得到具有磁性的载体5%MgO/Fe3O4;再用Ca(Ac)2溶液等体积浸渍MgO/Fe3O4,并在N2气氛中700℃煅烧,得到具有磁性且催化活性较高的催化剂10%CaO/MgO/Fe3O4。该催化剂具有核壳结构,磁核平均直径约为35 nm。在催化剂用量10%,醇油摩尔比12∶1,反应温度65℃,反应2 h的条件下酯交换转化率可达90%以上。在磁场的吸引下该催化剂能快速与反应体系分离,催化剂回收率达90%。但CaO/MgO/Fe3O4重复利用性能较差,其原因是在搅拌反应过程中催化活性组分逐渐从催化剂上脱落所致。     

Co3O4/UiO-66@α-Al2O3陶瓷膜对VOCs废气的分离催化性能

以α-Al₂O₃为支撑层, UiO-66为分离层, Co₃O₄为催化层, 构建了Co₃O₄/UiO-66@α-Al₂O₃陶瓷膜.对其形貌结构进行了表征, 并研究了其对挥发性有机物(VOCs)的分离催化性能. 结果表明, 该陶瓷膜对喷涂行业废气中苯与吡啶两种主要成分体现出良好的分离性, 透过侧的气体中吡啶与苯的摩尔浓度比值可由给料侧的1提高至17; 体系中引入臭氧后, 给料侧苯的浓度明显降低, 其去除率可达到89%. 透过侧的吡啶去除率仅为27%, 得到了较大程度的保留, 剩余的吡啶经收集后可进行单独的深度处理. Co₃O₄/UiO-66@α-Al₂O₃陶瓷膜在对喷涂行业废气中苯成分高效降解的同时, 能够有效解决喷涂行业废气处理过程中氮氧化物的排放问题, 有望成为喷涂行业废气预处理工艺的理想选择.     

Polymer-bound osmium oxide catalysts

Polymer-supported oxidic osmium catalysts based on cross-linked poly(4-vinyl pyridine) were synthesized by various routes and characterized by a number of physical techniques (Raman, IR, XPS, ¹³C and ¹⁵N solid-state NMR spectroscopy). Model compounds of type Os₂O₆L₄ (L = pyridine, 4-iso-propyl pyridine, and 4-tert-butyl pyridine) were obtained under the conditions of the catalyst synthesis. The catalytic systems were successful in the dihydroxylation of alkenes.     

Highly stable,active and recyclable solid acid catalyst based on polymer-coated magnetic composite particles

Sulfonic acid-functionalized polymer-coated magnetic composite particles were prepared and applied as highly stable, active and recyclable magnetic solid acid catalyst for biodiesel preparation and biomass transformation.     

CaO-MgO@CoFe_2O_4磁性固体碱的制备及其大豆油酯交换反应催化性能

以草酸盐为前驱体采用两步法制备了一种以CaO-MgO作为活性组分,以CoFe_2O_4作为磁核的磁性固体碱催化剂,并用于大豆油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的磁性固体碱催化剂进行了磁滞回线、X-射线衍射(XRD)、CO_2-TPD及透射电镜(TEM)表征。考察了不同核壳物质的量比、焙烧温度、反应温度、反应时间、醇油物质的量比以及催化剂用量等因素对大豆油转化为生物柴油产率的影响。结果表明,采用核壳物质的量比为1∶6、焙烧温度为700℃所制备的CaO-MgO@CoFe_2O_4催化剂,当醇油物质的量比为12、催化剂用量为大豆油质量的1.0%时,在65℃下反应时间3 h,生物柴油收率高达97.1%。该催化剂具有较好的重复利用性能,重复利用四次后生物柴油的收率仍可达90%。     

生物柴油合成反应中KNO3/Al2O3催化剂的活性物种与失活研究

制备了KNO₃/Al₂O₃负载型固体碱催化剂，通过XRD、DRIFT、低温氮吸附、ICP和碱度滴定等手段对催化剂表面性质进行了表征，研究了其对大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油的催化性能，剖析了在反应过程中该催化剂的催化本质以及失活原因。结果表明，高温焙烧后Al₂O₃表面KNO₃完全分解，形成了大量偏铝酸钾分散在载体表面；在酯交换反应时Al₂O₃表面的偏铝酸盐等活性组分不断溶出并参与反应，这是该催化剂表现出高活性的主要原因。在反应过程中生成的产物生物柴油和甘油对催化剂的活性有很大影响，其中，生物柴油与活性物种发生的皂化反应是造成催化剂失活的主要原因。     

Acidity enhancement of SBA mesoporous molecular sieve by modification with SO4/ZrO2

The SO₄²⁻/ZrO₂ modified SBA mesoporous molecular sieves were prepared and characterized by XRD, N₂ adsorption, TG/DTG/DTA and IR pyridine chemisorption. The acidity of the molecular sieve was greatly enhanced after modification, and IR pyridine chemisorption results revealed that Lewis acidity was dominant in these samples. The catalytic activities of the modified molecular sieves towards strong and medium strong acid catalyzed reactions were lower than those of bulk SO₄²⁻/ZrO₂, but higher than those of Al-containing SBA molecular sieve from direct synthesis, whereas the activities of all these catalysts for weak acid catalyzed reaction were close to each other.     

SO42-/ZrO2的制备工艺对催化橡胶籽油裂解油酯化的影响

以SO₄^2-/ZrO₂为催化剂对橡胶籽油裂解油进行甲酯化。研究了锆源、焙烧温度及焙烧时间对催化剂活性的影响,分别采用氨气吸附程序升温脱附(NH₃-TPD)和吡啶红外(Py-IR)对固体酸SO₄^2-/ZrO₂的酸性和酸型进行分析。实验结果表明,以ZrOCl₂为锆源,550℃焙烧4 h所得固体酸SO₄^2-/ZrO₂的催化活性最好,性能较稳定。对酯化产物的组成及性能进行了考察,结果表明,酯化产物的各项性能均优于传统工艺制备的生物燃油,且与0^#柴油相近。     

新型Brnsted-Lewis酸性催化剂LaPW_(12)O_(40)/SiO_2制备及其在催化酯化反应合成生物柴油中的应用

以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H_3PW_(12)O_(40))为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW_(12)O_(40)、B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2和C-LaPW_(12)O_(40)。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成Si O2网络,进而Si O2网络中的硅醇键与H_3PW_(12)O_(40)中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在Si O2表面的吸附而堵塞了H_3PW_(12)O_(40)的孔道结构,抑制了H_3PW_(12)O_(40)颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。Si O2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂中,由于Si O2凝胶的高比表面积而使B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有了较大的比表面积,从H_3PW_(12)O_(40)的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2为Br9nsted-Lewis酸型固体酸,由于Br9nsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW_(12)O_(40)/Si O2。     

Ni_2P/Zr-MCM-41催化剂的制备及其对麻风树油加氢脱氧的催化性能

采用水热法合成MCM-41和Zr-MCM-41,由Ni(NO_3)_2和(NH_4)2HPO_4溶液共浸渍、高温焙烧、氢气还原和钝化制备了负载型Ni_2P/Zr-M CM-41催化剂。采用XRD、TEM、氮气吸附、CO吸附、吡啶吸附红外和XPS等方法对催化剂进行了表征,并在高压反应釜中研究了其对麻风树油加氢脱氧(HDO)的催化性能。结果表明,氢气还原温度为650℃、Ni2P负载量为20%(质量分数)、Ni2P物相呈晶型时,Ni_2P/Zr-M CM-41催化剂的活性最佳;较低的Ni2P负载量有利于其在Zr-M CM-41载体表面均匀分散,而负载量高于25%(质量分数)时,活性组分少量团聚,易导致孔道堵塞。催化剂表面存在部分因钝化而形成的Ni O。对于麻风树油加氢脱氧,Ni2P负载量为20%(质量分数)Ni_2P/Zr-M CM-41表现出优异的催化性能;脱氧率高达93.90%,直链烷烃含量高达85.36%,其中柴油组分产率较高,C15~20组分占直连烷烃组分50%以上。     

Cyclopeptides incorporating pyridine subunit as new receptors for phosphomonoester

Phosphates play a crucial role in a wide range of biological processes. Numerous efforts have been devoted to molecular recognition, transport and catalytic hydrolysis of phosphate^1-4. Recent reports have shown that molecules containing several hydrogen-bonding group directed into a cleft or cavity can effectively recognize phosphate^5,6. We now report a new family of pseudo-cyclopeptides 1-4 as receptors for phosphomonoester, which were synthesized by the reaction of pyridine 2,6-dicarbonyl dichloride with cystine bis-peptides(H₂N-Xaa-Cyst-Xaa-NH₂) dimethylester leading to a variety of 1+1 cystine-based cyclic peptides with the general structure cyclo(Py-CONH-Xaa-Cyst-Xaa-NHCO-) (Cyst=L-cystine dimethyl ester; Xaa=amino acid X) and identified by conventional spectroscopic methods⁷.     

氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱催化制备新型生物柴油

以高岭土为载体,利用浸渍法制备了氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱(GCK);利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和哈密特指示剂法等技术手段对催化剂进行表征;考察了KF负载量和反应条件对月桂酸甲酯(ML)与乙二醇单甲醚(EGME)酯交换反应制备新型生物柴油产率的影响。 结果表明,GCK碱强度(H_)在7.2~18.4之间,KCaF₃为主要活性组分,当氟化钾负载量为25%、EGME与ML摩尔比3.0、催化剂用量相对于ML的质量分数为4.5 %、120 ℃下反应2 h,新型生物柴油的收率高达97.1%。 最后对催化剂的重复利用性能进行了考察。     

高酸值生物柴油原料甘油酯化脱酸研究

利用共沉淀-浸渍法制备了Al改性固体酸催化剂SO₄^2-/ZrO₂,考察了催化剂在甘油酯化脱酸制备生物柴油原料反应中的催化活性、重复利用性和再生性能,并对使用前后的催化剂进行了红外光谱分析。研究表明,添加适量Al(1%,以Al₂O₃的质量分数计)不但提高了催化剂的活性,还改善了催化剂的重复利用性和再生性能。添加Al使ZrO₂上SO₄^2-的量增加,SO₄^2-结合强度增强,减少了在酯化脱酸反应过程中SO₄^2-的流失。在SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂用量为7％、甘油与酸物质的量比为6:1、反应温度为140 ℃、反应时间为4 h的条件下,酯化率可达91%以上,可将高酸值油脂的酸值从31 mg_KOH/g降低到2.8 mg_KOH/g以下,可满足生物柴油原料的要求。     

SO42-/ZrO2-Al2O3催化剂表面酸性质对正丁烷异构化反应性能的影响研究

采用“沉淀-浸渍”法制备一系列不同硫酸负载量的SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂,利用N₂吸附-脱附、Py-FTIR、XRD等手段对催化剂进行表征。在常压、200 ℃、H₂：C₄=2：3和质量空速为3 h^-1的反应条件下,在固定床微型反应评价装置上考察了硫酸负载量对SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化正丁烷异构化反应性能的影响。Py-FTIR结果表明,硫酸化处理为催化剂表面提供了丰富的Brønsted酸性位,其中,强Brønsted酸性位在正丁烷异构化反应中起重要作用,因此,硫酸化处理可显著提高正丁烷异构化活性,而Lewis酸性位与之没有直接关系。     

煤焦表面官能团对甲烷裂解的影响

采用石英管固定床反应器,考察了1 123 K,CH_4/N_2=1∶4的状态下,煤焦表面官能团对甲烷裂解的影响。煤焦表面主要含有羟基、羰基和醚键等官能团,分别通过氢氧化钡、苯肼和碘化氢溶液对煤焦表面进行化学处理,除去煤焦表面相应的官能团,研究处理后煤焦的催化活性,得出煤焦中官能团对甲烷裂解的影响。氢氧化钡处理煤焦后,煤焦中部分羟基被氢氧化钡消耗,甲烷初始转化率和氢气初始收率分别为90.5%和65.2%,说明煤焦中的羟基不利于甲烷的裂解。通过苯肼处理煤焦中羰基并使之转化,甲烷初始转化率和氢气初始收率分别为55.4%和42.9%,说明煤焦中的羰基对甲烷裂解有利。碘化氢处理煤焦后,煤焦中的醚键转化成羟基,甲烷的转化率和氢气收率都明显下降,说明醚键的存在对甲烷裂解同样有利。随着反应时间的延长,甲烷的转化率和氢气的收率降低,催化剂逐渐失活。反应前后煤焦电镜扫描照片表明,甲烷裂解生成的积炭沉积在煤焦表面,堵塞煤焦的孔道,煤焦的比表面积减小,催化活性降低。     

富氮多孔有机聚合物催化制备α⁃氰基肉桂酸乙酯

α-氰基肉桂酸乙酯作为含多种官能团的缺电子烯烃, 是一种极具应用价值的有机合成反应底物, 主要通过催化Knoevenagel缩合反应获得. 本文以多聚甲醛和三聚氰胺为前驱体, 采用溶剂热法制备富氮多孔有机聚合物mPMF, 经K₂CO₃处理得到K₂CO₃-mPMF-X(X=1, 10, 50). 考察了mPMF在苯甲醛和氰乙酸乙酯Knoevenagel缩合反应中的催化性能, 通过mPMF与K₂CO₃-mPMF-X催化活性的比较, 探讨了碱性强弱对Knoevenagel缩合反应的影响, 并对催化反应机理进行了探索. 结果表明, 催化剂中丰富的氮物种为反应提供了碱性环境和大量的碱性活性位点, 催化剂碱性强弱的控制是催化合成α-氰基肉桂酸乙酯的关键因素. mPMF在甲醇溶剂中于60 ℃反应3 h后, 苯甲醛转化率为97%, 目标产物选择性在99.9%以上.     

The reaction of tetrahydridododecacarbonyltetrarhenium(0) with pyridine and some nitrogen-containing bases

The reactions of H₄Re₄(CO)₁₂ with some nitrogen-containing bases L in chloroform at room temperature were investigated. For L = pyridine, γ-picoline and piperidine, two types of products, namely [H₄Re₃(CO)₉L]⁻[LH]⁺ and H₃Re₃(CO)₉L₃, were isolated. When L = -picoline, 4-CN-pyridine, imidazole or 2,4-dimethylimidazole, [H₄Re₃(CO)₉L]⁻[LH]⁺ is the only product with a yield close to 75%. The structure of H₃Re₃(CO)₉L₃ (L = pyridine) (1) and [H₄Re₃(CO)₉L]⁻[LH]⁺ (L = -picoline) (3) were determined by the X-ray diffraction method. For 1, the three rhenium atoms form an equilateral triangle with edge-bridging hydrides. Each rhenium is coordinated by three carbonyl groups and an axial pyridine. The three pyridines are not all on the same side of the triangular plane to reduce the steric repulsion which is obvious from bond angles and distances data. In 3, the three rhenium atoms form an isosceles with two hydride-bridged Re---Re single bonds and an Re---Re double bond bridged by two hydrides. Each rhenium is coordinated by three CO groups, and -picoline is coordinated to rhenium in the axial position.     

复合磁性MgAl水滑石制备及其酯交换性能的研究

使用共沉淀法制备磁性Fe_3O_4粒子,并以此为原料制备出Fe_3O_4/M g Al-LDH,将其焙烧产物Fe_3O_4/M g(Al)O作为微藻油脂和甲醇发生酯交换反应的催化剂,利用产物生物柴油产率作为评价催化剂的活性指标,探究其酯交换活性。通过TGDTG、XRD、SEM、EDS、TEM、N2吸附-脱附、VSM等表征手段对所制备样品进行表征。结果表明,Mg Al-LDH、Mg(Al)O在Fe_3O_4表面生长,并具有一定的磁响应能力。在反应时间为4 h、醇油物质的量比为13∶1的条件下,生物柴油产率高达90%。经过三次使用后,仍具有一定活性。在外磁场的作用下可完成催化剂与反应物的分离。