通过相变制备多孔Nb2O5

以铌金属为“牺牲”阳极,在无隔膜电解槽中,采用电化学一步法制备了Nb₂O₅粉体的前驱体铌醇盐,铌醇盐直接水解得胶状沉淀,烘干后的胶状产物在不同热处理条件下产生的相变形成了多孔Nb₂O₅粉体。采用IR、TG-DSC、XRD、SEM分别对烘干后胶状产物及多孔Nb₂O₅进行表征。结果表明：无定型的Nb₂O₅在873 K煅烧后形成2 μm的球形二次颗粒,同时转变为正交晶型,而在1 173 K热处理后转变为单斜Nb₂O₅的同时,相变伴随Nb₂O₅球形颗粒向棒状结构的形貌变化,在颗粒颈部连接作用下,最终形成了多孔Nb₂O₅,孔径为250 nm左右。     

WO3/Al2O3-TiO2催化剂的制备及其在甘油气相脱水制备丙烯醛中的应用

采用等体积浸渍法制备了系列WO3/Al2O3-TiO2催化剂(CatwT),其结构和性能经XRD,TG,N2-BET和NH3-TPD表征。以甘油气相脱水制备丙烯醛为探针反应,考察了CatwT的催化活性。结果表明,WO3负载量为20%(w=20%),于500℃焙烧4 h制得的催化剂Cat25000具有最佳的催化活性,甘油转化率和丙烯醛选择性分别为100%和82.2%;CatwT的催化性能与其表面积、总酸量具有很好的相关性,WO3促进了总酸量增加,WO3晶相为催化剂活性相。     

甘油脱水合成丙烯醛ZSM-5催化剂的孔结构和酸性调控

研究了ZSM-5 孔结构和表面酸性对甘油脱水合成丙烯醛反应性能的影响. 在碱浓度为0.2 mol·L^-1的NaOH溶液中, 分别在65和85 ℃条件下对ZSM-5进行化学刻蚀, 成功地制备了含微介孔的ZSM-5催化剂, 提高了催化剂的表面强酸密度. 碱处理后的ZSM-5催化剂在甘油脱水反应中的稳定性得到显著提高, 在ZSM-5-at85 (经85 ℃碱处理的ZSM-5)催化剂上甘油转化率在反应10 h 后仍可保持95%以上, 丙烯醛选择性达到78%. 采用N₂吸附-脱附等温线、X射线粉末衍射(XRD)、²⁷Al 固体核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)和透射电子显微镜(TEM)等手段对ZSM-5 结构和表面性质进行了表征, 实验结果表明在碱处理过程中骨架中的硅发生了溶脱现象, 在分子筛表面上形成了大量介孔, 但是ZSM-5 的MFI 拓扑结构没有发生变化, 骨架中的大部分铝得到保持. X射线光电子能谱(XPS)、X射线荧光光谱(XRF)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)证实了在碱处理后ZSM-5分子筛外表面的Si/Al 摩尔比低于其骨架中的比例, 由此表明脱硅现象主要发生在ZSM-5 的外表面, 在新产生的介孔区域由于Si/Al 摩尔比的降低使得强酸密度得到提高. 具有微介孔结构和较高酸密度的ZSM-5催化剂增强了反应物扩散性能和容碳能力, 这对于提高甘油脱水合成丙烯醛催化剂的活性和稳定性起到了关键作用.     

硫酸改性MCM-41分子筛催化剂的制备及其在甘油脱水制备丙烯醛中的应用

以MCM-41介孔分子筛作为载体,采用等体积浸渍法负载硫酸制得H2SO4/MCM-41催化剂,其结构和性能经吡啶红外,XRD,N2吸附-脱附和NH3-TPD表征。并研究了其对甘油脱水制备丙烯醛的催化性能。结果表明:硫酸负载量为10%时,丙烯醛产率最高(85.5%),改性后催化剂保持介孔结构,且酸性增强,Brnsted酸比例增加。     

Fe物种改性海胆状Nb2O5光催化降解类吩噻嗪染料

我们在合成海胆状Nb2O5纳米球光催化剂的基础上,向体系中直接引入Fe3+离子,制备了Fe物种修饰的Nb2O5纳米球。对产物进行了X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附测试、紫外可见吸收谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)表征。结果表明,引入Fe3+后,Nb2O5纳米球的微观形貌和晶型结构没有发生显著变化,但其比表面积有所增加,原位复合的Fe物种以低结晶度的Fe2O3和Fe(Ⅱ)NbxOy物种分布在Nb2O5纳米球表面。相比于单一海胆状Nb2O5,Fe物种修饰的Nb2O5催化剂表现出了良好的光催化活性,能高效且选择性地降解类吩噻嗪染料亚甲基蓝(MB)和甲苯胺蓝(TB),原因为:(1) Fe物种可以对类吩噻嗪染料分子中的N和S形成配位吸附;(2) Fe物种与Nb2O5导带匹配,可以有效分离其光生电子,提高空穴的氧化能力;(3) Fenton反应在快速消耗光生电子的同时产生大量·OH用于染料的氧化。     

H_3PO_4/MCM-41-T分子筛催化剂的制备及其在甘油气相脱水制备丙烯醛中的应用

采用浸渍法制备了一系列不同焙烧温度(T)的H_3PO_4/MCM-41型分子筛催化剂(1T),其结构经FT-IR,XRD和N2吸附-脱附表征。以甘油脱水制备丙烯醛为探针反应,研究了1T的催化性能。结果表明:1450的Brφnsted酸量最高,催化活性最好,甘油转化率,丙烯醛收率和选择性分别为94%,77%和82%。     

Fe(Ⅲ)掺杂Nb2O5微纳球的水热合成及其电化学性能

采用一步水热法合成Nb₂O₅和Fe（Ⅲ）掺杂的五氧化二铌微纳米球（Fe-Nb₂O₅）,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb₂O₅和Nb₂O₅均为正交晶相,Nb₂O₅为尺寸分布在50~300 nm之间的形貌不规则颗粒,而Fe-Nb₂O₅是由约50 nm的一次颗粒自组装而成的直径约为1 μm的均匀微纳米球,即具有多级结构,其有利于增大电极材料与电解液的接触界面。电化学测试结果表明,Fe-Nb₂O₅的循环稳定性和倍率性能得到明显改善,在50 mA·g^-1电流密度下,100次循环后放电容量仍保持在193.2 mAh·g^-1,即使在5 A·g^-1的电流密度下,容量仍可达到108.4 mAh·g^-1。并分析了其性能改善的原因。     

Fe(Ⅲ)掺杂Nb2O5微纳球的水热合成及其电化学性能

采用一步水热法合成Nb_2O_5和Fe(Ⅲ)掺杂的五氧化二铌微纳米球(Fe-Nb_2O_5),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb_2O_5和Nb_2O_5均为正交晶相,Nb_2O_5为尺寸分布在50~300 nm之间的形貌不规则颗粒,而Fe-Nb_2O_5是由约50 nm的一次颗粒自组装而成的直径约为1μm的均匀微纳米球,即具有多级结构,其有利于增大电极材料与电解液的接触界面。电化学测试结果表明,Fe-Nb_2O_5的循环稳定性和倍率性能得到明显改善,在50 m A·g~(-1)电流密度下,100次循环后放电容量仍保持在193.2 m Ah·g~(-1),即使在5 A·g~(-1)的电流密度下,容量仍可达到108.4 m Ah·g~(-1)。并分析了其性能改善的原因。     

Ta2O5空心球的制备及光催化性能

采用无皂乳液聚合法合成了粒径为500 nm的聚苯乙烯(PS)球。运用层层自组装技术在PS球表面交替沉积单分子层的TaO3纳米页与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)多层膜,650℃煅烧除去PS模板和PDDA高分子层后,得到Ta2O5空心球。空心球的直径为500 nm左右,壁厚约10 nm。XRD结果显示该空心球为正交晶系Ta2O5。空心结构显著提高了Ta2O5的光催化活性,在紫外光照射60 min后,Ta2O5空心球降解亚甲基蓝达90%以上,而商品Ta2O5只能降解28%。     

Rh/ZnO-Al2O3催化剂用于巴豆醛选择性加氢（英文）

Gas phase hydrogenation of crotonaldehyde was performed over 1 wt% Rh/ZnO-Al2O3 catalysts with various Zn/Rh atomic ratios. Monometallic Rh/Al2O3 was also prepared for comparison. The samples were prepared by the successive impregnation of Al2O3 with chlo-ride precursors of zinc and rhodium. The solids have been characterized by H2 chemisorption,temperature-programmed reduction,scanning electron microscopy,and cyclohexane dehydrogenation. Their catalytic behaviour in the gas phase crotonaldehyde hydrogenation reaction after reduction treatment in flowing hydrogen at 723 K was investigated. The relationship between catalytic activity,selectivity for crotyl alcohol,and physicochemical properties of the catalysts was examined. Results obtained showed that the presence of Zn clearly promotes the hydrogenation of the carbonyl bond. The catalyst with Zn/Rh atomic ratio of 5 displayed good catalytic stability and the highest selectivity for crotyl alcohol(70%) along with alloy formation.     

Structures of the reduced niobium oxides Nb12O29 and Nb22O54

The crystal structure of Nb₂₂O₅₄ is reported for the first time, and the structure of orthorhombic Nb₁₂O₂₉ is reexamined, resolving previous ambiguities. Single crystal X-ray and electron diffraction were employed. These compounds were found to crystallize in the space groups P2/m (, , , β=102.029(3)^°) and Cmcm (, , ), respectively and share a common structural unit, a 4×3 block of corner sharing NbO₆ octahedra. Despite different constraints imposed by symmetry these blocks are very similar in both compounds. Within a block, it is found that the niobium atoms are not located in the centers of the oxygen octahedra, but rather are displaced inward toward the center of the block forming an apparent antiferroelectric state. Bond valence sums and bond lengths do not show the presence of charge ordering, suggesting that all 4d electrons are delocalized in these compounds at the temperature studied, T=200 K.     

Microwave-promoted efficient conversion of acetophenones to 1,3,5-triarylbenzenes catalyzed by H3PW12O40 and nano-silica supported H3PW12O40 as reusable catalysts

H₃PW₁₂O₄₀ and nano-silica supported H₃PW₁₂O₄₀ were found to be efficient heterogeneous catalysts for the preparation of 1,3,5-triarylbenzenes via triple self condensation of acetophenones under microwave irradiation and solvent-free conditions. High yields, short reaction times, easy work-up, easy availability and handling, eco-friendly and reusability of the catalysts are the main aspects of the present method. The catalytic mechanism of 1,3,5-triarylbenzenes synthesis is also proposed.     

Photocatalytic oxidation of primary and secondary benzylic alcohols to carbonyl compounds catalyzed by H3PW12O40/SiO2 under an O2 atmosphere

An efficient, selective and green procedure for the photocatalytic oxidation of primary and secondary benzylic alcohols to the corresponding aldehydes and ketones has been achieved using silica-encapsulated H₃PW₁₂O₄₀ as a recyclable heterogeneous photocatalyst in acetonitrile under oxygen gas as the sole reoxidant of the catalyst.     

Cs取代对Ni-H3PW12O40/SiO2催化剂结构性质和催化性能的影响

采用两步浸渍法和载体上的原位反应制备了一系列Cs部分取代的Ni-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀/SiO₂催化剂,并用N₂吸附比表面积测定(BET)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原位X射线衍射(in situ XRD)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、H₂程序升温脱附(H₂-TPD)、吡啶吸附傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试技术对催化剂进行了表征. 以正癸烷为模型化合物,对催化剂的加氢裂化性能进行了评价. 结果表明,8%Ni-50%Cs_1.5H_1.5PW/SiO₂催化剂具有最高的C₅₊收率,明显优于8%Ni-50%H₃PW/SiO₂催化剂和工业催化剂. 随着Cs 在Cs_xH_3-xPW中比例的增加,正癸烷的转化率逐渐降低,而C₅₊选择性则逐渐提高. 当催化剂具有合适的孔径时,选择性的提高是由于催化剂酸性的减弱,而转化率的降低则是由于催化剂加氢能力的减弱.     

A simple conversion of azlactones into indenones via H3PW12O40/Al2O3 catalyzed intramolecular Friedel-Crafts reaction

A rapid and simple procedure for the synthesis of the indenone derivatives, N-(1-oxo-1H-inden-2-yl)benzamides, via intramolecular Friedel-Crafts (IFC) reaction of (Z)-4-arylidene-2-phenyl-5(4)-oxazolones (azlactones) catalyzed by H₃PW₁₂O₄₀ supported on neutral alumina under microwave irradiation has been developed. The reaction is straightforward and allows easy isolation of the product. The catalyst could be re-used up to four times after simple filtration.     

双帽Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]-和Keggin型杂多酸H3PM12O40 (M＝Mo, W)质子化的DFT研究

选用B3LYP方法在LanL2MB水平下, 对双帽α-Keggin型杂多阴离子[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-的电子结构和质子的定位进行了密度泛函理论(DFT)研究. 结果表明, 双帽的形成大大影响了杂多阴离子[As₃Mo₁₂O₄₀]^5－的电子结构和性质, NBO分析显示参与成帽的三桥氧上的电子密度比双桥氧上的要大, 简单地从电荷密度来看, 质子将首先在三桥氧上定域成键, 但通过比较质子定域在几种桥氧上质子化稳定化能的大小, 发现[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-中的四个质子将在八个双桥氧中的其中四个氧原子上定位, 而不是如文献中报道的在四个三桥氧上定域成键. 对杂多酸H₃PM₁₂O₄₀ (M＝Mo, W)中质子的定位也进行了理论计算并与文献进行了比较, 结果显示, H₃PMo₁₂O₄₀中质子是定位在双桥氧上; 而H₃PW₁₂O₄₀中质子将优先在双桥氧上定位, 但也可在端氧上定位; 这一结果与文献报道的相一致.     

铈钛混合氧化物负载磷钨酸吸附-分解NOx性能

通过软化学途径合成了铈钛混合氧化物(CeO2-TiO2)载体材料,并分别通过等体积浸渍法和机械研磨法负载磷钨酸(H3PW12O40)。采用FTIR、XRD、SEM和BET比表面积测定对CeO2-TiO2及负载型多酸催化剂进行了表征;考察了负载量、负载方法、吸附温度等因素对催化剂吸附NOx效率的影响;选取吸附性能最佳的催化剂进行了NOx催化分解实验,探讨了NOx吸附-分解机理。结果表明:相对于等体积浸渍法,机械研磨法更适合此类载体负载H3PW12O40,其NOx吸附效率均高于H3PW12O40及载体本身;在0~60%的负载量范围内,随着H3PW12O40负载量的增加,负载型催化剂吸附NOx的效率呈先升后降趋势,负载量为40%时NOx吸附效率最佳,达90%;吸附过程中NOx与催化剂活性组分H3PW12O40发生作用,生成NOH+;H3PW12O40二级结构中结晶水对催化剂吸附NOx有重要作用;当温度从150℃升至450℃时,被吸附的NOx发生分解,分解产物的组成与N2的收率均受升温速率的影响,升温速率越快,N2收率越高。向吸附分解NOx后的催化剂床层通入含有水蒸气的空气,可有效补充NOx分解过程中H3PW12O40失去的结晶水,从而恢复催化剂优良的NOx吸附分解性能,实现催化剂的有效再生利用。     

铈钛混合氧化物负载磷钨酸吸附-分解NOx性能

通过软化学途径合成了铈钛混合氧化物(CeO₂-TiO₂)载体材料, 并分别通过等体积浸渍法和机械研磨法负载磷钨酸(H₃PW₁₂O₄₀)。采用FTIR、XRD、SEM和BET比表面积测定对CeO₂-TiO₂及负载型多酸催化剂进行了表征;考察了负载量、负载方法、吸附温度等因素对催化剂吸附NO_x效率的影响;选取吸附性能最佳的催化剂进行了NO_x催化分解实验, 探讨了NO_x吸附-分解机理。结果表明:相对于等体积浸渍法, 机械研磨法更适合此类载体负载H₃PW₁₂O₄₀, 其NO_x吸附效率均高于H₃PW₁₂O₄₀及载体本身;在0~60%的负载量范围内, 随着H₃PW₁₂O₄₀负载量的增加, 负载型催化剂吸附NO_x的效率呈上升趋势, 负载量为40%时NO_x吸附效率最佳, 达90%;吸附过程中NO_x与催化剂活性组分H₃PW₁₂O₄₀发生作用, 生成NOH⁺, H₃PW₁₂O₄₀二级结构中结晶水对催化剂吸附NO_x有重要作用;当温度从150℃升至 450℃时, 被吸附的NO_x发生分解, 分解产物的组成与N₂的收率均受升温速率的影响, 升温速率越快, N₂收率越高。向吸附分解NO_x后的催化剂床层通入含有水蒸气的空气, 可有效补充NO_x分解过程中H₃PW₁₂O₄₀失去的结晶水, 从而恢复催化剂优良的NO_x吸附分解性能, 实现催化剂的有效再生利用。     

不同方法制备的磷钨杂多酸功能化3DOM-SiO2材料性能研究

磷钨杂多酸功能化的 3DOM-SiO₂ 材料以直接浸渍和溶胶凝胶-胶晶膜板法制备，后一方法的模板去除分别采用了溶剂萃取和高温煅烧工艺。通过 SEM、TEM、BET、EDXS测试，考察了大孔材料的孔结构特征及孔壁组成，所制备大孔材料均显示了良好的三维规整性，尤其是煅烧样品，它不但孔结构优异，且孔壁粒子堆积致密、比表面积较大，强度较高。XRD、FTIR 表征显示以溶胶凝胶法制备的样品中，杂多酸与载体间存在的化学作用，导致杂多酸特征峰发生一定的位移，但仍保持杂多酸Keggin结构。吡啶吸附表明所得样品均存在B酸中心，并以苯和十二烯的烷基化催化反应表征了所得样品的催化活性及再使用性，结果显示所有样品均具有良好的催化活性，按单位杂多酸计算，浸渍样品催化活性最高，但杂多酸易脱落，再使用性差；煅烧样品具有最佳的催化活性和再使用性。     

Hydrogenation of citral on Ir/SiO2 catalysts. Effect of the addition of Nb2O5 on surface and catalytic properties

Hydrogenation of citral over Ir supported on SiO₂, Nb₂O₅ and Ir/Nb₂O₅-SiO₂ catalysts reduced at 473 K (LT) and 773 K (HT) was studied. High selectivity to unsaturated alcohol was found, the main reaction products being geraniol and nerol. The LT catalysts show higher conversion levels, the one with a higher Nb content displays highest conversion.