Mo-HMS的制备及其催化丙烯液相环氧化反应性能

采用一步水热法合成了Mo-HMS催化剂,并用X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、激光拉曼光谱和紫外-可见光谱对催化剂的结构及表面钼物种进行了表征.结果表明,一步水热法可将Mo物种引入HMS载体中,而不破坏分子筛孔道结构,Mo物种在载体表面呈多种分布状态,包括单核的钼物种、聚集状态的多聚钼酸根离子(如Mo7O246)和晶相MoO3.与浸渍法制备的MoO3/HMS及溶胶-凝胶法制备的MoO3/SiO2相比,一步法可以使催化剂中MoO3晶相的含量分别下降39%和61%,在丙烯与异丙苯过氧化氢的环氧化反应中,Mo-HMS表现出最佳的催化性能.这可归结于Mo-HMS中Mo物种较高的分散度.     

纳米SnO2高效催化烯烃与H2O2环氧化反应研究

构建了用于催化烯烃与过氧化氢环氧化反应的高效、 绿色催化反应体系. 首先, 通过水热合成法制备了纳米SnO₂, 并在320 ℃下煅烧. 随后, 对所有催化剂进行X射线衍射(XRD)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征. 进一步将催化剂用于以H₂O₂水溶液为氧化剂环氧化各种官能化烯烃(包括环烯烃, 苯乙烯和直链烯烃)的反应, 以高转化率和高选择性得到了环氧化物. 在相似的反应条件下, 发现合成的纳米SnO₂-170催化剂在催化1-甲基环己烯与H₂O₂的环氧化反应中的活性最佳, 在2 h内1-甲基环己烯的转化率达到100%, 环氧化物选择性达到100%.     

不同价态Mn(II,III,V)催化的烯烃环氧化反应研究进展

在过去的十多年中,由过渡金属(Cr,Ni,Co,Ru,Mn)参与催化的烯烃环氧化反应受到人们的大量关注,制备的环氧化物中间体被广泛应用于医药、农药以及精细化学品的合成.相比其它过渡金属,Mn及其配合物催化剂具有廉价、环境友好、化学稳定性高、催化效率高等优点.综述了不同氧化价态的Mn(II,III,V)与不同NXOY配体形成的催化剂,在不同的氧化剂/助催化剂参与下高效催化烯烃环氧化反应的研究现状,同时,对不同价态的Mn催化剂参与烯烃环氧化过程以及活性氧中间体如何将氧转移给烯烃的机理进行讨论.     

壳聚糖席夫碱钴催化环己烯烯丙位氧化反应的研究

制备了壳聚糖(CS)水杨醛席夫碱钴配合物,利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(IR)等方法对其结构特征进行了分析,并以氧气为氧化剂,评价了该配合物的环己烯氧化催化性能,初步考察了催化剂用量、反应温度以及反应时间等因素对氧化反应的影响。实验结果表明:CS-席夫碱钴配合物具有良好的环己烯催化氧化活性和较高的烯丙位氧化选择性,在较优条件下,环己烯转化率和烯丙位氧化选择性分别达到85.3%和81.3%;催化剂具有较好的稳定性,易分离可多次重复使用。     

分子筛稳定的孤立Mo物种催化氧化脱硫研究

本工作通过两步后合成方法,使用脱铝Si-beta分子筛和双(环戊二烯基)二氯化钼(Cp₂MoCl₂)制备了一系列Mo负载的Mo/beta分子筛材料.通过一系列谱学技术对Mo/beta进行表征分析,发现以beta分子筛为载体材料,可以将孤立的钼物种以(Si-O)₂Mo(=O)₂的形式稳定限域于BEA分子筛结构中.将所制备的Mo/beta分子筛应用于模拟柴油催化氧化脱硫(ODS)反应中,考察了不同的载体、钼负载量、温度和反应底物随着反应时间的变化,并进行典型动力学分析.源于BEA分子筛结构限域以及结构明确的孤立双氧钼物种,实验所制备的1%Mo/beta催化剂对模拟柴油中二苯并噻吩等模型杂环硫化合物表现出优异的氧化脱除效果,并成功解决了传统Mo/SiO₂催化剂钼物种流失、循环稳定性差的缺点,具有工业应用前景.     

高分子担载水杨醛半胱氨酸希夫碱铜配合物催化氧化环己烯研究

研究了高分子担载水杨醛半胱氨酸希夫碱配合物(PS-Sal-Cys-M)催化氧化环己烯的性能,详细探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量、反应添加剂对高分子担载水杨醛半胱氨酸希夫碱铜配合物催化氧化环己烯的反应性能的影响。研究表明,在常压下,用分子氧作作为氧化剂,不需要溶剂及共还原剂,环己烯可以被氧化生成环己烯醇和环己烯酮,产物的分离提纯比较容易,催化剂可以循环使用。     

非官能化烯烃的不对称催化环氧化反应

手性环氧化合物是有机合成的重要中间体,由于三元杂环的张力使其很容易与各种亲核试剂作用,通过官能团转化反应,可以从环氧化物制备一系列不同结构的手性化合物.烯烃的不对称环氧化反应可以使潜手性的烯烃转化为带有手性碳的环氧化合物,在医药、农药、香料等精细化学品的合成上具有非常重要的意义.非官能化烯烃经手性催化剂诱导的不对称环氧化反应是获得光学纯手性化合物的有效方法.这些手性催化剂包括生物酶、金属卟啉、金属Salen配合物以及有机小分子催化剂.本文综述了这几种催化剂催化的非官能化烯烃不对称催化环氧化反应近几年的研究进展,介绍了催化剂的催化机理,并就其发展趋势提出了构想.     

非血红素铁、锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应研究进展

手性环氧化物是重要的有机反应中间体.金属氧化酶催化的氧化反应通常具有高效、高选择性、反应条件温和和绿色的特点,模拟其中的非血红素铁加氧酶设计合成一系列手性四氮铁锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应成为获得高产率、高对映选择性的手性环氧化物的一个重要方法.本文综述了近年来非血红素手性四氮铁锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应的研究进展及相应的机理研究.     

甲基三氧化铼与双氮席夫碱原位配位及催化烯烃环氧化

以2-吡啶甲醛与苯胺及其衍生物缩合制备了3个双氮席夫碱配体,对其结构进行了表征.研究了席夫碱配体与甲基三氧化铼(MTO)在催化反应体系中的原位配位作用对MTO催化30%H2O2环氧化烯烃反应的影响.结果表明,含吸电子基羧基的双氮席夫碱配体(I)由于具有适宜的配位能力和酸性,在较低温度下与MTO配位可显著提高烯烃环氧化反应选择性,而反应速率没有明显降低.例如,以30%H2O2为氧化剂环氧化环己烯,当I与MTO的摩尔比为2,反应温度10℃时反应4 h,环己烯的转化率达到94.6%,环氧化物选择性高达99.0%.不具羧基的双氮席夫碱配体与MTO配位,尽管可以提高环氧化物的选择性,但同时却降低了MTO的催化活性.     

微波合成TS-1分子筛的催化性能研究

采用微波加热技术法合成TS-1分子筛, 以30%的H₂O₂水溶液为氧化剂, 考察了所合成的TS-1分子筛在苯乙烯和1-己烯环氧化反应中的催化性能, 并与传统水热法合成的TS-1进行了比较. 结果表明, 由微波合成TS-1的催化性能比传统水热法合成的TS-1更为优异. 采用XRD, FT-IR, UV-vis, SEM等手段对二者进行表征, 发现微波合成的TS-1晶粒与晶粒之间存在“粘连”现象, 这种现象降低了分子筛表面硅羟基含量, 增加了TS-1分子筛的疏水性, 使得分子筛对反应底物苯乙烯和1-己烯的吸附能力增强, 从而导致催化性能显著提高.     

甲烷在含镓沸石（MFI）上无氧活化性能的研究

采用水热法合成了不同Ｓｉ／Ａｌ、Ｓｉ／Ｇａ比的含镍分子筛，催化反应活性表征结果表明，地丙烷芳构化反应具有良好催化活性的含镍分子。没有显示出任何催化甲烷芳构化反应的特性；ＭｏＯ３作为添加组分显著地改变了催化剂的反应性能，３％ＭｏＯ３负载的含Ｇａ分子筛，在９７３Ｋ温度给出了约６％甲烷转化率和大于８０％的芳烃选择性，与ＺＳＭ－５相比，城相同的ＭｏＯ３担载条件下，含Ｇａ分子筛催化剂甲烷芳构化活性较低，但是     

氨基酸辅助合成高活性六配位钛物种的TS-1分子筛

TS-1分子筛是以TO4(T=Si,Ti)四面体为基本单元,通过氧桥连接而形成的具有MFI拓扑结构的微孔晶体材料,其在催化烯烃环氧化、酮类氨肟化、氧化脱硫及芳香烃羟基化等氧化反应中表现出较好的催化活性.目前,提高TS-1分子筛催化性能的方法主要包括:(1)制备纳米和多级孔TS-1分子筛,以提高其扩散传质性能;(2)提高TS-1分子筛的钛含量并抑制锐钛矿相的产生,以增加其催化活性位点.最新研究表明,相比于传统四配位钛物种(TiO4)作为催化活性中心,六配位(TiO6)钛物种在烯烃环氧化反应中具有更高的催化活性,可进一步降低反应活化能,最终实现高效催化转化.然而,TiO6物种结构中的Ti-OH组分,易导致开环反应发生,从而降低环氧化产物的选择性.因此,构筑高活性TiO6物种及调变TiO4/TiO6比例,对提高烯烃转化率及环氧产物选择性具有重要意义.当前,高活性钛物种的结构表征及其构筑已成为研究热点且仍面临挑战.本文协同采用氨基酸辅助合成策略和两步晶化方法,成功地制备出具有TiO4和TiO6物种且无锐钛矿相的多级孔TS-1分子筛.在该协同策略中,两步晶化过程有利于抑制锐钛矿相的形成,而氨基酸的引入对高活性TiO6物种的构筑具有重要作用.氨基酸分子可与钛原料形成螯合物,为TS-1分子筛晶化提供"养料",并有效平衡晶体成核与生长速率及稳定TiO6物种,最终实现制备富含TiO6物种的多级孔TS-1分子筛.相比于传统TiO4物种作为催化活性中心(1-己烯的转化率<25％,环氧化产物选择性>95％),本文所制备的TS-1分子筛(Si/Ti=36.9)因其兼具TiO4和TiO6物种,在1-己烯环氧化反应中表现出更好的催化性能(1-己烯的转化率33％,环氧化产物选择性95％).这是由于TiO4物种不会导致开环反应的发生,因此可以保证较高的环氧产物选择性,而TiO6物种经H2O2活化后,可形成具有更高活性及更小位阻效应的催化中心,极大提高了1-己烯转化率.综上,本文合成策略为构筑具有高活性钛物种及多级孔结构的钛硅分子筛提供了指导作用,为调控硅铝酸盐及硅取代磷酸铝分子筛材料活性位点的含量和分布提供了新思路.     

Physicochemical properties and activity of Mo-containing zeolite catalysts of nonoxidative conversion of methane

High-silica zeolites of ZSM-5 structural type were synthesized using various structure-forming additives and without them. Mo-containing catalytic systems were prepared on the basis of these zeolites. Their physicochemical properties and activity in the course of the nonoxidative conversion of methane were studied. The Mo/ZSM-5 catalyst obtained on the basis of zeolite synthesized with hexamethylenediamine showed high aromatizing activity and stability.     

Deactivation of Molybdenum-Containing Zeolites in the Course of Nonoxidative Methane Conversion

It was found that the nonoxidative dehydroaromatization of methane occurs over Mo-containing pentasil-type zeolites with various framework compositions at 750°C. This reaction is accompanied by catalyst deactivation because of coke formation. The effects of the space velocity of methane and the composition of the zeolite matrix on the amount and properties of the resulting condensation products were studied. It was found that the lowest amount of coke with a relatively low degree of polycondensation was formed on zeolite with SiO₂/Al₂O₃ = 40 containing Mo nanoparticles.     

Photoluminescence response of terbium-exchanged MFI-type materials to Si/Al ratio, texture, and hydration state

Terbium-exchanged MFI zeolite type materials, i.e., microporous-mesoporous Zeotile-1 with the Si/Al ratio in the range 33-200, Zeogrid with the Si/Al ratio of 75, and nanocrystalline MFI with the Si/Al ratio of 75, were prepared via an ion exchange procedure. All of these zeolites were investigated by means of time-resolved photoluminescence techniques in various hydration states: as-synthesized (hydrated), calcined (heated at 450 degrees C in air), and rehydrated (after a six-month exposure to the atmospheric moisture). The photoluminescence decays and spectra were analyzed by discrete exponential fitting, distribution lifetimes analysis, and area-normalized time-resolved photoluminescence spectra. The results sustained a single average terbium species coordinated to both water molecules and framework oxygens in the hydrated zeolites. The framework contribution increased with the Si/Al ratio in Zeotile-1 and was greatest for the nanocrystalline MFI zeolite. For the calcined Zeotile-1 and Zeogrid, two main terbium species of different environments were found. For the nanocrystalline Tb3+-MFI, a distinct number of species could not be inferred, indicating a more heterogeneous distribution. Rehydration further differentiated among the Tb3+-exchanged zeolites. Photoluminescence line shape and decay of Tb3+-Zeotile-1 were between those of the hydrated and calcined states indicating a slow rehydration rate in contrast with the photoluminescence properties of Tb3+-MFI, which fully recovered the values of the hydrated state. Tb3+-Zeogrid presented an intermediate case: while the PL line shape was fully restored to that measured for the hydrated sample, the decay was still longer than that measured with the hydrated sample. Terbium photoluminescence response related to zeolite texture, Si/Al ratio, and hydration state suggest different sitting and location of terbium in Zeotile-1, Zeogrid, and nanocrystalline MFI materials. In mesoporous Zeotile-1 and Zeogrid, the results sustained two types of terbium sites: one on the internal surface of mesopores, the other inside the pores, while for the nanocrystalline MFI, terbium sites inside the pores predominate.     

A Facile Top‐Down Protocol for Postsynthesis Modification of Hierarchical Aluminum‐Rich MFI Zeolites

High aluminum content constitutes a major hurdle for the postsynthesis modification of hierarchical zeolites. A facile protocol comprising fluorination and sequential alkaline treatment is presented for the postsynthesis modification of hierarchical Al‐rich MFI zeolites. By virtue of this protocol, uniform intracrystalline mesoporosity is introduced in an Al‐rich MFI zeolite (Si/Al=14.3). The obtained hierarchical zeolites exhibit a significant mesopore size distribution, centered around 6 nm, and show improved conversions in catalytic cracking of bulky aromatic molecules. The fundamental implications of the fluorination–alkaline treatment protocol are related to the formation of F‐bearing tetrahedral aluminum species in the antecedent fluorination step, which alleviates the resistance of Al sites to the alkaline medium and causes Al?F complexation for regulated hydrolysis of the Al species during the alkaline treatment process. This top‐down protocol and the derived mechanistic understandings are expected to be applied in the synthesis of hierarchical Al‐rich zeolites with other framework topologies.     

在无有机导向剂条件下采用乙醇为助剂合成高硅沸石

高硅沸石具有优异的热稳定性、水热稳定性、大的微孔体积、高表面积和均匀的微孔孔道,因而广泛应用于催化领域.然而,高硅沸石的合成往往需要使用有机结构导向剂,不但增加了沸石合成成本,而且还产生了大量的三废排放.为了解决这个问题,我们发展了在无有机导向剂存在条件下采用沸石晶种诱导合成沸石的方法,但是该方法合成的沸石产物骨架富铝...     

载体酸性对Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上烯烃歧化反应性能的影响

在固定床反应器上考察了Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上乙烯与2-丁烯歧化制丙烯反应的性能.结合X射线衍射、NH3程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H2程序升温还原和程序升温氧化等表征结果发现,载体酸性的差异导致催化剂酸性和 Mo物种落位方式不同.载体酸性较强时,催化剂积炭严重,反应稳定性差;载体酸性较弱时,Mo物种...     

Quantitative measurement of the Brönsted acid sites in solid acids: toward a single-site design of Mo-modified ZSM-5 zeolite

On the basis of our previous H/D exchange studies devoted to the quantification of the number of Br?nsted acid sites in solid acids, we report here an innovative approach to determine both the amount and the localization of Mo atoms inside the Mo/ZSM-5 catalyst, commonly used for the methane dehydroaromatization reaction. The influence of Mo introduction in the MFI framework was studied by means of BET, X-ray diffraction, 27Al magic angle spinning NMR, NH3 temperature-programmed desorption, and H/D isotopic exchange techniques. A dependence was found between the decrease of acidic OH groups and the Mo content. Depending on the Si/Al ratio of the zeolite, i.e., the proximity of two Br?nsted acid sites, the Mo atoms substitute a different number of OH groups. Consequently, a chemical structure was proposed to describe the geometry of the Mo complex in the channels of the ZSM-5 zeolite.     

复合分子筛的合成及其在纤维素水解反应中的应用

采用水热晶化法制备了HUSY@MFI核壳结构复合分子筛。通过XRD、SEM、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD及吡啶吸附红外等手段表征催化剂的结构和性质。结果表明,HUSY@MFI晶粒在形貌上呈椭球状,表面是鳞片状结构的MFI型分子筛,里面是光滑的HUSY型分子筛,焙烧模板剂前几乎没有或只有很少量的N_2能进入其孔道结构,致密的壳层MFI覆盖在HUSY型分子筛表面,形成了新的弱酸位,而中强酸强度和酸类型并没有受到影响,复合分子筛的表面酸量及总酸量减少。将所制备的HUSY@MFI复合分子筛催化剂应用于以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([Emim]Cl)为溶剂的纤维素水解反应中,与HUSY催化的纤维素水解相比,HUSY@M FI复合分子筛催化纤维素水解反应的速率较慢,葡萄糖收率由30.9%提高到41.3%。