一些晶态层状有机-无机混合磷酸锆的制备、表征和层间距分析

酸氢锆和有机磷酸锆是一类具有层状结构的多功能材料 ,具有较高的热稳定性和较好的耐酸碱性能 ,可用作离子交换剂、催化剂及催化剂载体、吸附剂和色谱填充剂等 [1,2]。典型的α-磷酸氢锆具有数十至数百 m2· g-1的比表面 [3]。且无论是晶态、半晶态或是非晶态 ,所有有机基团均位于其表面或层间面上 ,这一优点可以充分发挥活性基团的配位作用。利用有机合成化学的丰富多样性 ,合成含有不同种类有机活性基团的有机膦酸 ,从而将不同种类的有机活性基团引入有机-无机混合磷酸锆层状结构材料 [4～ 6]。这些膦酸盐的另一优点是有机基团的含量比是…     

H（Mg,Co）AlPO4—5杂原子分子筛的酸性质测定

以红外光谱和程序升温脱附法研究了H(Mg,Co)AlPO_4-5分子筛的酸性,样品红外谱图中的3820和3680cm~(-1)谱峰分别归属于v_(Al—OH)和v_(p—OH),而3660～3568cm~(-1)谱峰则分别归属于HMgAlPO_4-5和HCoAlPO_4-5分子筛的M(OH)P(M=Mg,Co)基团的振动,酸强度顺序为:Co(OH)P>Mg(OH)P>P(OH)>Al(OH),吡啶吸附的红外光谱揭示,H(Mg,Co)AlPO_4-5分子筛具有较高酸强度的B酸和L酸中心。NH_3-TPD表明分子筛的酸强度顺序为H(Co)AlPO_4-5>H(Mg)AlPO_4-5>>AlPO_4-5。     

介孔分子筛KIT-1表面磷酸改性及其催化性能

采用后合成法将磷酸固载在纯硅介孔分子筛KIT-1表面上,制备出了表面含磷酸的样品P-KIT-1.利用X射线粉末衍射(XRD),红外光谱(IR)、低温N2吸附-脱附等手段对样品结构进行了表征,用化学滴定法测定了样品的表面酸性,以对苯二酚与叔丁醇的烷基化反应为探针反应对催化剂的性能进行了评价.实验结果表明,样品P-KIT-1保持了基体分子筛KIT-1的介孔结构,由于磷酸占据了分子筛的内外表面,占据了孔道内部空间,使其比表面积、孔容和孔径都减小,但减少不大.随着磷酸负载量的增加,样品的酸量和催化活性也随之增加,当磷酸负载量为7%时催化活性为最好,且明显高于微孔 ZSM-5和β沸石,说明该催化剂样品在烷基化反应中的活性除了与样品的酸量有关外还与孔径的大小有关,是大分子反应有用的固体酸催化剂.     

SAPO-5及AlPO_4-5分子筛表面羟基及酸性的红外光谱研究

本文用红外光谱法以重水和吡啶为探针分子考察了AlPO_4-5,SAPO-5和HZSM-5分子筛上的表面羟基和酸性质。结果表明,在SAPO-5上3745cm~(-1),3677cm~(-1),3630cm~(-1)和3520cm~(-1)附近出现四个羟基谱带,并且都是酸性羟基,而AIPO_4-5仅在3677cm~(-1)和3630cm~(-1)处存在两个非常微弱的羟基峰。吡啶吸附的红外光谱实验结果进一步表明SAPO-5上同时存在B酸和L酸中心。从氨的程序升温脱附谱明显看出HZSM-5沸石上存在有强酸和中强酸两类酸中心,而AlPO_4-5和SAPO-5上只有中强酸这一类酸中心,其总酸量和酸强度的大小次序为:HZSM-5>SAPO-5>AlPO_4-5。     

甲醇在沸石催化剂上转化为低碳烯烃的研究——Ⅱ.甲醇在 HSW 与 PHZSM-5上转化为低碳烯烃的红外光谱研究

本文用TPD技术与红外光谱法研究了甲醇与烯烃在HSW与PHZSM-5上的吸附及甲醇的催化转化。观察到甲醇转化的产物分布与催化剂表面结构OH 基(3608cm~(-1))附近的吸收峰强度,B 酸中心的数目及其强度有直接关联。强的B 酸中心的数目较多、且能使甲醇与烯烃产生强烈的化学吸附而生成烷氧基的催化剂HZSM-5有利于生成汽油产物。反之,则有利于生成低碳烯烃。HSW 沸石表面结构OH 基的数目虽然很多,但是与HZSM-5相比,其表面强的B 酸中心的数目却较少,对甲醇与烯烃的化学吸附较弱,故有利于低碳烯烃的生成。另外,在高温下HSW 与PHZSM-5孔道中所生成的芳烃与聚合物的二次裂解也会使产物中富产烯烃。     

环糊精包合有机磷酸作为缓蚀剂的理论研究

采用分子模拟对三种有机磷酸(5-单磷酸腺苷(A)、羟基乙叉二磷酸(B)、2-磷酸基-1, 2, 4-三羧酸丁烷(C))及其与阳离子改性的β-环糊精(HPTEA-β-CD)形成的包合物作为缓蚀剂进行了理论研究,并通过失重法进行了实验验证.量子化学的计算结果表明,三种有机磷酸分子的反应活性主要集中在N、O、P等原子上,其中C分子的反应活性更强.同时采用分子动力学模拟HPTEA-β-CD包合A、B、C分子作为缓蚀剂在Fe(001)表面上的平衡吸附,结果表明C-HPTEA-β-CD的缓蚀效率最强.通过失重法分析,三种缓蚀剂对q²35碳钢均有良好的缓蚀性,其中C-HPTEA-β-CD的缓蚀效率最高,达到了91.50%,实验结果与理论计算的分析一致.     

多孔层柱磷酸锆在Prins缩合反应中的应用

制备了一系列不同离子交换的多孔氧化硅层柱磷酸锆, 利用N₂吸附-脱附、 扫描电子显微镜和吡啶吸附红外光谱等方法对材料的结构和酸性进行了表征, 并应用于β-蒎烯与多聚甲醛的Prins缩合反应合成诺卜醇. 结果发现, 层柱磷酸锆对此反应具有优异的催化性能, 锌离子的引入可进一步提高诺卜醇的选择性, 从而得到更高的诺卜醇产率, 于80℃反应4 h后β-蒎烯的转化率为91%, 诺卜醇产率达到83%. 酸性表征结果表明, 诺卜醇产率与催化剂表面Lewis酸(L酸)性位的数目以及L酸位/B酸位的比值密切相关. 该催化剂还具有较好的重复利用性能, 反应5次后产率仅下降12%. 催化剂的失活可能是由于酸性位被积碳覆盖所致.     

基于金纳米颗粒的裂分型适配体传感器检测三磷酸腺苷

构建了一种基于金纳米颗粒(Gold nanoparticles,AuNPs)的裂分型适配体荧光传感器,用于检测三磷酸腺苷(ATP).将ATP核酸适配体序列分裂为P1和P2两个片段,在P1的5′端修饰荧光基团羧基荧光素(FAM),3′端巯基化修饰的P2通过Au—S键以自组装的方式修饰在AuNPs表面.未加入ATP时,P1...     

介孔磷酸锡催化1,3-二羟基丙酮制备乳酸甲酯

以三嵌段聚合物P123为结构导向剂在水热条件下制备了介孔磷酸锡 (SnPO)，采用XRD、N2物理吸附、TEM、FT-IR、Raman、XPS和Py-IR对SnPO结构和酸性进行了表征并关联其催化1,3-二羟基丙酮 (DHA) 制备乳酸甲酯的性能。结果表明：500℃ 焙烧后的SnPO为层状介孔材料，含有丰富的Lewis (L) 酸位点，能够在温和条件下催化DHA制备乳酸甲酯；该反应遵循平行-序列的反应路径，需要Br?nsted (B) 酸和L酸的协同参与且相对高的L/B值有助于提高乳酸甲酯选择性。此外，SnPO具有足够的结构稳定性，有机物在其表面沉积而导致的失活可以通过500℃ 空气焙烧进行再生。     

NKC-03A乙醇脱水制乙烯催化剂的活性位和失活规律的研究

用TPD,IR,SEM,BET,ESR,MR和碳氢元素分析方法,研究了NKC-03A催化剂对乙醇脱水制乙烯反应的活性位和失活规律.新鲜催化剂表面存在B,B+L和L酸中心。反应约200小时后B酸消失,与此同时在波数为1385cm~(-1)处出现一个新的吸收峰,说明乙醇脱水的产物乙烯易在B酸中心上聚合。1385cm~(-1)峰与聚合物有关。脱水反应的主要活性位是中等强度的B酸。在醇脱水过程中,L酸可向B酸转化。催化剂的稳定性与B酸含量直接相关,因此,控制催化剂表面B酸含量对提高催化剂稳定性有着重要作用。     

果糖-6-磷酸-2-激酶的色氨酸残基的研究

NBS滴定PFK-2的紫外光谱的结果表明,该酶可滴定Trp残基数为4个其中2个是活性必需的。 用295nm的紫外光激发果糖-6-磷酸-2-激酶(PFK-2),在335nm附近有较强的发射荧光。该荧光能较专一反映PFK-2的Trp基团的状态。底物果糖-6-磷酸对该荧光不影响,ATP引起荧光吸灭。最大吸灭幅度为30％左右。 采用荧光滴定方法测定ATP与酶的结合,得出解离常数(K_i)在低浓度ATP时为0.033mmol/L,高度时为0.23mmol/L。表明该结合具有负协同性。Mg~(2+)、无机磷均降低ATP与酶的K_i值而表现为激活因子;果糖-6-磷酸和果糖-2,6-二磷酸酸对K_i值不影响。ATP结合后引起了该酶构象上的较大的变化。 在ATP保护下,PFK-2对NBS的失活速度稍有增加。丙烯酰胺荧光滴定的结果是,在有无ATP时的Stern-Volmer常数(K_(SV))皆为4.0。     

磺酸基功能化有机聚苯乙烯/无机磷酸氢锆催化环氧大豆油

首先制备了2种磺酸功能化的有机聚苯乙烯/无机磷酸氢锆非均相催化剂,运用傅里叶红外光谱(FT-IR)、N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对催化剂进行了表征,提出了催化剂可能的模型。其次,考察了非均相催化剂催化合成环氧化大豆油的催化性能。结果表明:以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,固体催化剂对大豆油的环氧反应具有良好的催化性能,相比于催化剂1(磺酸化低聚苯乙烯基膦酸-磷酸氢锆),在相同的条件下,催化剂2(磺酸化聚(苯乙烯-苯乙烯膦酸)-磷酸氢锆)表现出更高的催化活性(产率:58.6%vs 53.3%),这主要归因于催化剂2拥有更大的比表面积、孔容以及孔径,为底物和催化剂的接触提供足够的催化场所。催化剂2重复使用7次后,催化活性未见明显降低。第8次反应结束后,将其置于2 mol·L-1稀盐酸中静置过夜后,在进行第9和10次循环时,催化活性又得以恢复。     

回流法制备高分散性磷酸铋光催化剂

以乙二醇为溶剂,通过加热回流法合成了高分散性的磷酸铋光催化剂,揭示了回流温度、回流时间对形貌结构与光催化性能的影响规律。研究表明六方相磷酸铋可以通过溶剂回流过程,实现从六方相到单斜相的可控相变。该高分散磷酸铋光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解能力随回流温度和时间增加呈先增大后减小的规律变化,在130 ℃回流2 h所制备的磷酸铋光催化剂拥有最好的活性,表观动力学常数k为0.161 min^-1。通过乙二醇回流,能在磷酸铋表面引入了羟基基团,使磷酸铋在水中分散稳定性大幅提高。     

苯磺酸修饰的层柱磷酸锆的制备及催化应用

以共缩合方法制备了一系列苯磺酸修饰的层柱磷酸锆材料,利用N2吸附、Si核磁共振、红外光谱和热重分析等方法对其结构进行了表征. 将其应用于对苯二酚与叔丁醇烷基化反应中,结果发现催化剂合成时的投料比对其催化性能有较大的影响,催化剂ZrP-0.4-2-10%-PhSO3H的催化性能最佳,反应4 h对苯二酚的转化率为85.4%,2-叔丁基对苯二酚得率达到58.5%. 酸性表征结果显示,催化剂活性与其表面可接触酸性位的数目密切有关. 该催化剂还具有较好的重复利用性能,反应3次后产物得率仅下降10%. 催化剂失活是由于磺酸基团的脱落或活性位被积碳覆盖所引起.     

Hβ沸石及其稀土改性后红外光谱研究

用红外光谱(IR)研究了Hβ沸石和稀土(La、Ce、Nd)氧化物改性的Hβ沸石,同时测定了苯-异丙醇烷基化反应后的Hβ沸石和La-Hβ沸石的红外光谱。考察了吸附吡啶后不同温度脱附时1545cm~(-1)吸收峰(Bronsted酸)和1454cm~(-1)吸收峰(Lewis酸)强度的变化。实验发现,在波数为3615cm~(-1)和3740cm~(-1)处有两个表示OH基振动的谱峰,前者与Bronsted酸相对应,酸性较强。稀土氧化物改性降低了B酸量,增加了L酸量,而且在波数为1603cm~(-1)和1445cm~(-1)处出现两个新的吸收峰。本文讨论了苯-异丙醇烷基化反应活性、稳定性与沸石表面酸性质的关系。     

氟、铈对磷酸三钙水解过程及其产物抗酸性的影响

研究了不同浓度的F- 和Ce3 +对磷酸三钙 (Ca3 (PO4) 2 ,TCP)的水解过程和水解产物的影响。XRD及IR实验结果表明 ,TCP在NaF溶液中的水解产物为羟基磷灰石 (Ca1 0 (PO4) 6(OH) 2 ,HAP)和氟基磷灰石 (Ca1 0 (PO4) 6F2 ,FAP)的混合物。氟离子浓度越高 ,FAP的含量越多。TCP水解过程的pH值变化随氟离子的起始浓度不同而不同。氟离子浓度越高 ,pH值越低。TCP在CeCl3 溶液中的水解产物为铈取代的羟基磷灰石 (CexCa1 0 -y(PO4) 6-z(OH) 2 ,Ce HAP)。溶解实验表明 ,氟处理比铈处理更有效地增强了TCP水解产物的抗酸性。当F -浓度为 0 1%或Ce3 +浓度为 5× 10 - 2 %时 ,TCP水解产物的抗酸性最强     

磷酸锆催化剂用于生物质转化

随着化石燃料的减少和能源危机的加重,开发利用可再生的新能源迫在眉睫.生物质作为一种重要的可再生资源,是现代化学工业中的能源和有机碳的重要潜在替代物,将其转化为高附加值化学品具有巨大的开发潜力和实际应用价值.因此,对于生物质资源的高效转化及综合利用越来越受到人们的广泛关注,而催化化学转化是当前实现生物质升值利用的重要途径之一.近年来,磷酸锆逐渐发展成为一种新型的过渡金属磷酸盐多功能材料,在离子交换,吸附,质子传导,光化学,材料化学,催化等领域具有广泛的应用.根据我们和其他课题组的研究基础,本文简要总结了无定形、介孔和结晶型磷酸锆(α、γ、τ)特别是α-磷酸锆材料的制备方法,结构和催化性能.在其结构中,不同的磷氧基团和水分子,锆氧八面体和磷氧四面体通过氧桥相互连接在一起.在特定的制备条件下,可以得到无定形磷酸锆、层状结构的α/γ-磷酸锆或者三维结构的τ-磷酸锆.磷酸锆材料具有极高的热稳定性,优异的耐水能力,且在极性介质(包括水相)中仍然能够显示出中强酸性,不仅具有布朗斯特酸性和路易斯酸性,而且通过控制磷和锆的比例可以调节两种酸的浓度.本文重点介绍了磷酸锆催化剂在生物质平台分子转化(如催化脱水,加氢/氢解,氧化和酯化等)反应中的最新研究进展,特别指出,磷酸锆表现出的高热稳定性,耐水性和中强酸性使其成为具有高活性、高稳定性的多相催化剂.已有研究表明,磷酸锆既可以直接作为固体酸催化剂,也可以将其它金属及其氧化物等活性组分负载于酸性磷酸锆上,可构建包含酸中心、金属中心的多功能催化剂,实现酸催化、加氢、氧化等多步反应,从而应用于由生物质平台分子制取燃料或者精细化学品催化转化过程.总之,磷酸锆用于生物质转化已经取得了一些重要的进展,也是目前该领域的研究热点之一.虽然已有很多磷酸锆催化剂的研究工作,但是在该领域仍然需要更加深入和广泛的研究.在了解催化反应机理的基础上,更加精确设计、改良催化剂的结构,高效应用在生物质转化以及其他催化反应中.     

手性磷酸催化剂在不对称合成中的应用

手性磷酸是2004年报道的一类具有新型结构的强酸性Bronsted酸催化剂,近几年来的研究取得了很大的进展,已经成为有机小分子催化剂的一个重要分支。手性磷酸在催化一系列亚胺的加成和还原反应比如Mannich、亚胺的氢转移、亚胺的膦酰化、Pictet-Spengler、 Strecker、aza-Diels-Alder、 Friedel-Craft和α-重氮酯的烷基化等反应时都表现出了非常好的催化活性和立体选择性。本文主要综述了手性磷酸催化剂应用于亚胺相关反应的研究进展。     

低碳醇合成反应的中间物及其衍变动态研究

本文采用“原位”红外光谱与脉冲快速应答技术相结合对Cu/ZnO/Al_2O_3(K)、2.0 MPa、280℃条件下,CO+H_2合成低碳醇反应中间物及其衍变动态过程进行了研究。实验结果表明,在该体系中,反应中间物有表面酰基物种:(1715 cm~(-1))、(1670 cm~(-1))、(1730 cm~(-1))。表面羧酸盐物种:HCOOM(1590与1382cm~(-1))、CH_3COOM(1563与1434 cm~(-1))。这些中间物的衍变动态表明:是由转化而成,表面酰基物种是C_2+OH生成的主要中间体,低碳醇合成反应中碳链的增长是通过及与吸附的CO和H_2作用进一步转化为CH_3COM等更高级的实现的。而表面羧酸盐在此条件下不易形成C_2~+的增链物种。     

红外光谱定量法研究醇在正烷烃中的氢键缔合

测定了正十六醇-正己烷烃溶液(0.01～0.20 mol·L~(-1))在不同浓度下的红外光谱, 并用付里叶自去卷积-曲线拟合法(Fourier Self-decon-volution and curve-fitting)对谱图进行了解析。结果将醇羟基峰归属为: (1)单体羟基峰(3646.6 m~(-1))、(2)链状缔合体末端游离羟基峰(3633.8 cm~(-1))、(3)环状二聚体羟基峰(3535.1 cm~(-1))、(4)链式二聚体缔合羟基峰(3474c m~(-1))和(5)链状多聚体组合羟基峰(3337 cm~(-1))五种类型, 并得出它们随浓度的分布规律。