V-Mo-O催化剂的制备及催化甲苯合成苯甲醛的研究

甲苯低温液相催化氧化制备苯甲醛是最具有竞争力的苯甲醛绿色合成路线.我们研究了溶胶凝胶法制备的V-Mo-O催化剂在液相低温条件下选择性氧化甲苯制备苯甲醛的性能.结果显示,钒钼摩尔比和焙烧温度是影响催化剂的主要因素,当钒钼的摩尔比为6∶7,焙烧温度为500℃时,催化剂表现出最佳性能.物性表征显示,该条件下合成催化剂V-Mo-O晶体呈棒状结构,直径约700 nm,长度约6μm.体相主要以Mo6V9O40和MoO3相态存在.X光电子能谱表征显示,MoO3物种分散于结晶体外表面,这种不同氧化态钼物种的分层组装可能有助于氧物种的传递,有利于提高其催化性能.催化剂在80℃温度下,以双氧水为氧化剂,冰乙酸为溶剂,反应30 min,甲苯的转化率达到38.9%,苯甲醛的选择性为69.7%.     

Co-Mo-P氧化物催化剂的甲苯选择性氧化制苯甲醛

研究了一系列铈钼磷复合氧化物对甲苯选择性氧化制苯甲醛反应的催化性能。实验表明：当Ce∶Mo∶P比为2∶1∶0.2、温度为485℃、空气/甲苯为10时，反应活性最好。采用了XRD、IR、UV-DRS、XPS和其他技术对催化剂样品的组成、结构、表面状态及性质进行了表征。     

甲苯气相选择氧化制苯甲醛Ⅲ．V_2O_5／TiO_2催化剂研究

制备了一系列不同Ｖ２Ｏ５负载量的Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化剂并用于甲苯气相选择氧化制苯甲醛．在ＶＴｉ－１０催化剂上，可获得苯甲醛产率１２．０％的最佳结果．利用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、Ｈ２－ＴＰＲ、Ｏ２－ＴＰＤ－ＭＳ和化学分析法，考察了催化剂的结构和表面氧性质．发现载体ＴｉＯ２上Ｖ２Ｏ５以晶相和高分散态两种形式存在．反应过程中，催化剂中Ｖ４＋和Ｖ５＋可调整到一定比例并趋于稳定，该调整时间约为１００ｍｉｎ．     

甲苯气相选择氧化制苯甲醛

在Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化剂中分别添加Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ等碱金属离子，利用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、Ｈ２ＴＰＲ、Ｏ２－ＴＰＤ－ＭＳ和化学分析方法，研究了催化剂结构和性能的变化。结果表明，催化剂在添加不同碱金属离子 后，其结构表面活性氧发生了很大变化，Ｋ离子可以改善催化剂的活性、提高反应选择性；Ｌｉ离子能提高催化剂活性，但在相当宽的温度范围内使反应选择性下降；在６９３Ｋ以下，Ｃｓ离子对催化剂的活性和选择性均     

超细Fe-V-O催化剂上甲苯液相氧化制苯甲醛

分别采用共沉淀法,凝胶自燃烧法和水热法制备了Fe-V-O复合氧化物催化剂用于催化过氧化氢液相氧化甲苯制苯甲醛反应中,并采用N2等温吸附-脱附法,粉末X射线衍射,红外光谱,扫描电子显微镜,能量弥散X射线光谱和H2程序升温还原等方法对催化剂性质进行了表征.结果表明,制备方法显著影响催化剂的结构,比表面积,形貌,表面元素组成和还原性.Fe-V-O催化剂颗粒的超细化调变了其比表面积和还原性,从而改善了催化剂上甲苯液相氧化制苯甲醛反应性能.其中水热法制备的超细Fe-V-O催化剂具有最高的苯甲醛收率和较好的重复使用性能.这主要归因于该催化剂颗粒尺寸小,比表面积大,以及表面较多的活性钒氧物种和适宜的还原性.     

Dawson型杂多酸钕盐催化氧化甲苯制备苯甲醛

合成了Dawson型磷钼钒杂多酸稀土(钕)盐,并用红外光谱分析(IR)、X射线衍射(XRD)方法对催化剂进行了表征;以H2O2为氧化剂,进行了甲苯氧化制备苯甲醛的反应研究.由于钕和钒的协同作用,催化剂表现出高的活性.实验结果表明,甲苯的转化率90.1%,苯甲醛的选择性达51.0%,双氧水的转化率89.0%,双氧水的有效利用率43.1%.基于对杂多酸盐结构的研究,对反应机理进行了初步的探讨.     

甲苯气相选择氧化制苯甲醛：Ⅱ.V2O5／TiO2催化剂焙烧温度和反应条件探讨

利用ＢＥＴ、ＸＲＤ、Ｈ２－ＴＰＲ，Ｏ２－ＴＰＤ－ＭＳ等测试手段，并结合化学分析方法，研究了焙烧温度对Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化剂结构和性能的影响。同时探讨了Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化剂上较适合于甲苯气相选择氧化的氧浓度和空速。结果表明，催化剂在７７３Ｋ活化，氧浓度７％，空速１４，０００ｈ＾－１时效果较好。     

改性VPO催化剂选择性催化氧化苯乙烯合成苯甲醛

以30%H2O2为氧化剂,金属助剂改性VPO为催化剂选择性氧化苯乙烯合成苯甲醛.研究了金属助剂、反应时间、温度、溶剂、氧化剂的量等对反应的影响.结果表明,镍助剂修饰的VPO能显著提高苯甲醛选择性,在Ni-VPO催化剂用量为5%,n(苯乙烯)∶n(H2O2)=1∶2,乙腈做溶剂50℃反应6 h的最优条件下,苯乙烯转化率为80.6%,苯甲醛选择性74%.XRD、FT-IR、SEM对催化剂进行表征并提出了可能的反应机理.     

负载钴催化剂的合成及其催化环己烷和甲苯选择氧化的研究

 采用溶胶-凝胶法制备了系列负载型钴催化剂,并将其用于催化环己烷和甲苯选择氧化制备环己醇、环己酮和苯甲酸的反应. 考察了不同钴含量、催化剂焙烧温度、反应温度、反应时间和压力对催化剂活性的影响. 结果表明,在3%Co/Al(OH)x-150上环己烷的转化率为15.1%,环己醇和环己酮的选择性为91.2%; 在V(乙酸)∶V(甲苯)＝1∶8的条件下,在1%Co/Al(OH)x-150上甲苯的转化率为48.9%,苯甲酸的选择性为96.1%. 采用AES,BET,XRD及XPS等技术对催化剂进行了表征.     

烷基膦酸键合的纳米氧化物上甲苯选择氧化制苯甲醛的类酶机理

在传统催化反应中,分子氧催化氧化烷烃生成目标产物的选择性最低,常产生副产物以及大量的COx和水,因需要复杂的分离过程而导致流程的投资成本高.因此,在过去几十年里,针对此类反应的研究以提高选择性为首要目标,但克服这一挑战的任务依然艰巨.在此类反应中,甲苯经O2选择性催化氧化是制备苯甲醛的最佳途径,但从未实现工业化,其中的...     

十六烷基膦酸配合的复合氧化物纳米催化剂稳定的O/W乳液中甲苯单一氧化为苯甲醛（英文）

苯甲醛是一种用途广泛的重要化学品,通过O₂氧化甲苯制取苯甲醛是最佳生产途径,也是近几十年来工业界迫切需要的反应之一.虽然该反应在苄基上结合一个氧再脱除两个氢即可,对该反应的多相催化过程也已经研究了几十年,但其性能仍远远低于工业要求.当前的工业过程主要有甲苯氯化水解法和甲苯均相氧化法两种,但都存在严重的环境污染和腐蚀问题,且产品中含有少量卤素,阻碍了其在诸如香水或食品中的高端应用.近年来,以O₂作为氧化剂及Pd,Au,Pt,Ag,Ru等贵金属或它们间的合金为催化剂的甲苯液相氧化反应研究取得了一些很好的进展,但仍然不能在高甲苯转化率下高选择性地得到苯甲醛.本课题组曾报道了一种高效的混相催化体系,以O₂作为氧化剂将甲苯专一地催化氧化为苯甲醛,其中十六烷基膦酸-氧化铁(HDPA-FeO_x)纳米颗粒处在甲苯和水的界面上,稳定了该O/W类皮克林乳液(Pickering).为了进一步提高催化剂晶格氧的移动性以提升催化活性,本文采用Mn, Co, Ni, Cu, Cr, Mo, V和Ti等一系列金属氧化物对催化剂H...     

表面修饰的钒氧化物纳米带上甲苯选择氧化反应

采用声化学水热法制备了V₂O₅纳米带,并将十六烷基膦酸负载在它和块状V₂O₅表面上,以修饰催化剂表面,通过调变催化剂中晶格氧活动性以及表面酸碱性来控制其催化甲苯氧化产物的选择性.结果表明,V₂O₅纳米带具有较强的晶格氧活动性,与普通块状V₂O₅相比,甲苯转化率更高,但苯甲醛和苯甲酸的总选择性下降.经过表面修饰后,V₂O₅纳米带的催化活性以及苯甲醛、苯甲酸总选择性增加;而块状V₂O₅上苯甲醛、苯甲酸总选择性更高,但催化活性显著下降.     

V2O5-Ag2O/η-Al2O3催化剂上甲苯氧化制苯甲醛的研究

制备了一系列负载型V—Ag—Al—O催化剂并用于甲苯的气相选择氧化制苯甲醛反应，考察了催化剂组成对反应性能的影响．研究发现，V205负载量为12．5％、Ag2O负载量为7．5％并经773K活化的4号催化剂，在空速467．6h-1，温度663K时反应，得到了甲苯转化率49．58％、苯甲醛选择性29．22％的较好结果．用XRD、XPS、SEM等测试手段，对催化剂进行了结构表征．     

Supported ruthenium catalyst as an effective catalyst for selective oxidation of toluene

The investigation comprised an evaluation of the use of the catalyst 1%Ru/TiO₂ in the liquid-phase conversion of toluene to benzyl alcohol and benzaldehyde. Transmission electron microscopy (TEM) and N₂ adsorption-desorption isotherms were deployed to delineate the properties of the supported catalysts. The findings indicated a good catalytic performance by 1%Ru/TiO₂ under green reaction conditions. This performance was deemed a consequence of the spread and loading of Ru on the TiO₂. The reaction conditions such as temperature, reaction time, type of support, catalyst preparation method, and activating quantity) were optimized to achieve superior reaction parameters. Catalyst produced via sol-immobilization has higher activity than the one prepared with the wet-impregnation method, which lead to a transformation rate of up to 9.5%, with the selectivity for benzyl alcohol at 92%.     

甲苯气相选择性氧化制苯甲醛 Ⅰ．V_2O_5／TiO_2－Al_2O_3催化剂研究

制备了一系列负载型Ｖ－Ｔｉ－Ａｌ－Ｏ催化剂并用于甲苯的气相选择性氧化制苯甲醛，考察了接触时间、氧浓度、Ｖ２Ｏ５负载量以及催化剂焙烧温度对反应性能的影响。用ＴＰＲ、ＸＲＤ和ＢＥＴ等测试手段，对催化剂进行了表征。研究发现，催化剂在７７３Ｋ时活化，接触时间１．２秒，氧浓度２１％时，可获得较好的反应结果，Ｖ２Ｏ５负载量为６（ｗｔ）％的催化剂，在５９３Ｋ时反应，得到了转化率２０．５％，苯甲醛产率８．３％的最好结果。     

Iron-palladium supported graphene as an efficient bimetallic catalyst for the selective oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde

The catalytic oxidation of benzyl alcohol (OBA) is one of the significant methods to produce benzaldehyde, an essential reagent in the chemical and pharmaceutical industries. However, developing an active and efficient catalyst for OBA is a tremendous challenge in commercialization. This research describes a simple, eco-friendly method for producing Fe, Pd, and Fe: Pd bimetallic nanoparticles fabricated by sol immobilization over graphene to conduct OBA. The resulting composite nano-alloys were then characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transforms infrared (FTIR) spectroscopy, and transmission electron microscopy (TEM). The oxidation state and elemental composition of as-fabricated nanoparticles were analyzed using XPS. The point of zero charges (pH_PZC) was analyzed and the PZC value indicated that the proposed adsorbent material tends to have a positive charge. The OBA reaction efficiency (87%) of bimetallic nanocatalysts stabilized in graphene support was increased through surface modification of the ratio of both metals. The experimental error was based on three parallel tests and the carbon balance (99.6%) was analyzed during the experiments A proposed reaction mechanism of OBA validated the β-hydride step's elimination by molecular oxygen converting the metal hydride into a water molecule, forming a peroxide intermediate to form water and oxygen molecules. The Fe on the nanocatalyst’s surface is preferentially responsible for the adsorption of the substrate molecule, resulting in the formation of metal-alkoxide. Since it lacks electrons, Fe is more likely to be oxidized, allowing it to perform better than monometallic catalysts in terms of catalytic activity. The present study has great potential to be applied on an industrial scale and studied for industrialists, researchers, and academicians.     

钨酸铋担载钯纳米粒子光催化甲苯及其衍生物到醛的氧化反应

甲苯及其衍生物的选择性氧化是化学工业中重要的一环.氧化产物醛、酮和酸类化合物是各种农药、染料、防腐剂、阻燃剂、香料、塑料的合成中间体.在传统的化工过程中,通常在苛刻的条件下,如高温、高压以及酸性溶剂中进行甲苯的选择性氧化.光催化有机合成作为一种"绿色"的合成方法受到越来越多的关注.我们发现钨酸铋作为可见光响应的光催化剂,可以利用氧气作为氧化剂,对甲苯及其衍生物进行催化氧化反应.通过调节水热法合成钨酸铋的酸碱条件,控制其成核生长过程,改变其形貌,发现在pH值为0.49时,得到花状钨酸铋粉末活性最高.X射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收光谱和比表面测定结果发现,花状钨酸铋粉末表现出最佳的甲苯氧化活性很可能是与它最大的比表面积有关系.为了进一步提高催化的活性,我们将助催化剂担载在钨酸铋粉末上,发现Pd的担载量为0.1 wt%时甲苯氧化反应活性最高.将邻、间、对位甲基取代以及对位甲氧基和氯取代的甲苯衍生物进行反应,发现均可高选择性地得到目标产物.在加入电子牺牲剂硝酸银和空穴牺牲剂草酸铵到反应体系后,发现反应被完全禁阻,说明在甲苯氧化反应过程中电子和空穴都起到了相应的作用.通过电化学测试发现,钯作为助催化剂担载在钨酸铋表面后,产生更强的氧化和还原信号,说明其在电子和空穴发生反应的过程中都起到了相应的促进作用.由此推测,在甲苯的氧化反应中,钨酸铋材料表面吸收可见光,产生光生电子和空穴,而钯的担载则促进了电子和空穴进行氧气还原和甲苯氧化的过程.     

预处理条件对Ag/SBA-15催化剂上甲苯催化氧化反应性能的影响

甲苯是一种典型的挥发性有机污染物.近年来,催化氧化法是一种广泛使用并具有开发潜力的有效去除挥发性有机污染物的方法,而贵金属催化剂一直是首选.介孔二氧化硅材料SBA-15具有规则孔道和较高的比表面积因而在催化领域中具有较大的应用潜力.本课题组已对一系列的SBA-15负载的纳米银催化剂的制备和低温催化氧化性能进行了研究,本文则通过研究不同预处理处理气氛对Ag/SBA-15催化剂结构以及甲苯催化氧化性能的系统研究,获得纳米银催化剂结构与甲苯催化氧化性能间的构效关系,对新催化剂的结构优化以及甲苯催化净化的低温催化剂开发具有重要的科学意义.研究表明,处理气氛明显影响了银物种和氧物种的状态,进而影响了催化剂的催化活性,先氧气(500℃)后氢气(300℃)处理的O500-H300催化剂对甲苯的反应活性明显优于在500℃氧气处理样品O500及氢气处理样品H500.由X-射线衍射和O2-程序升温脱附(TPD)可知,氧气500 oC处理使催化剂上形成大颗粒银粒子和氧化银粒子,以及大量次表层氧物种.氢气处理使催化剂形成较大的银粒子,由于未经过氧气处理,该催化剂上并没有次表层氧的生成.先氧气处理再氢气处理后催化剂上形成高分散的小粒径银粒子以及次表层氧物种,这表明低温氢气处理可以降低银粒子的尺寸并使催化剂上的银粒子得到再分散,同时不会影响次表层氧物种的形成.从催化剂的甲苯吸附和TPD实验中看出,大尺寸银粒子对甲苯具有较强的吸附性能,从而有利于甲苯在低温的催化氧化,但是在高温反应中没有优势;小尺寸银粒子虽然对甲苯的吸附能力不强,但是对分子氧有较好的吸附作用,进而增强自身与甲苯的相互作用,而且也促进了分子氧的活化,预处理中形成的次表层氧有效增强了甲苯和银粒子的相互作用,因此,先氧气后氢气处理的O500-H300样品在反应中显示出最好的甲苯催化活性.     

SBA-15负载的Cu(Ⅱ)席夫碱配合物催化的苯乙烯氧化反应制备苯甲醛

采用一步法将原硅酸四乙酯与3-氨丙基三乙氧基硅烷在表面活性剂P123作用下,酸性共水解制备出氨基功能化的介孔分子筛SBA-15(NH2-SBA-15),再利用其中氨基与水杨醛的缩合反应制备SBA-15固载的席夫碱,该席夫碱与Cu(NO3)2溶液反应最终制成固定于SBA-15的Cu(II)席夫碱配合物多相催化剂Cu-SBA-15.采用X射线衍射、红外光谱仪、紫外可见分光光度计、场发射电镜、透射电镜、N2吸附-脱附、元素分析、原子发射光谱和热重分析对催化剂进行了表征,并将此催化剂用于无有机溶剂条件下催化氧化苯乙烯制备苯甲醛,考察了反应时间、反应温度、H2O2用量、水的用量、催化剂用量对反应的影响.当反应温度为100°C,反应时间8 h,H2O2与苯乙烯的摩尔比为2:1,不额外添加溶剂,且催化剂用量为3.8 wt%时,苯乙烯的转化率最高为84.4%,苯甲醛选择性为83.9%,催化剂的TOF值为261.1 h–1,并且重复使用3次后活性没有明显下降.规则的孔道、较大的比表面积以及分布均匀的活性中心可能是催化剂活性提高的原因.