磷钼酸和磷钼钒酸及其盐的氧化还原特性

本文以硫酸为支持电解质,在水-1,4-二氧六环混合溶剂中,用电化学方法研究了Keggin结构的H₃PMo₁₂O₄₀、M₃PMo₁₂O₄₀(M=NH₄,Na,K)、H₄PMo₁₁VO₄₀及M_nH_4-nPMo₁₁VO₄₀(M=Na,La,K,Eu;对于Na和La,n=1～4,对于K,n=4;对于Eu,n=2)的氧化还原特性。还分析了钼和钒的氧化还原顺序及其可逆性。     

trz-Cl-Cu-PMo12的合成、 表征及催化氧化碘离子性能

以H₃PMo₁₂O₄₀为前驱体, 采用水热法使1,2,4-三氮唑-3-甲酸进行原位脱羧后, 合成了1,2,4-三氮唑修饰的Keggin型多金属氧酸盐基金属-有机框架化合物(trz-Cl-Cu-PMo₁₂), 并通过X射线单晶衍射、 红外光谱(IR)、 热重分析(TG)、 X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析等手段对其进行了表征. X射线单晶衍射及元素分析表明, 该晶体化合物的结构式为[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄][PMo₁₂O₄₀][Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄], 且由1个经典的 Keggin 型[PMo₁₂O₄₀]^3-和2个[Cu₆Cl_0.5(C₂H₂N₃)₄]^1.5+以近似中心对称的方式构成, 各组分之间通过超分子作用形成一维(1D)~三维(3D)结构. 催化性能研究结果表明, 该非均相催化剂在催化过氧化氢氧化碘离子为碘单质的反应中, 经4 min 35 s到达终点时, 反应速率高达1.42×10^-5 mol·L^-1· s^-1, 碘单质生成速率提高了约551倍. 催化剂重复使用8次, 转化率仍然高达99.6%, 表现出优异的催化活性, 且具有良好的可重复性.     

ZrO2修饰Cu催化剂还原以及反应过程中表面组成的变化

通过热分解法制备Cu模型催化剂,然后经浸渍制备ZrO₂/Cu催化剂,采用SEM、XPS考察了催化剂表面形态和组成,并采用in-situ Raman考察了催化剂在还原和吸附CO和水的过程中随时间的变化。结果表明,还原前Cu催化剂表面主要存在CuO物种,而在ZrO₂/Cu表面,除了CuO物种,还存在着大量的表面羟基物种。ZrO₂/Cu相对Cu更加容易还原为Cu⁰,同时,ZrO₂在催化剂表面聚集形成絮状态,而Cu催化剂还原后主要形成Cu₂O物种。Cu催化剂表面吸附CO后,除了形成Cu-CO外,Cu₂O物种均会迅速消失形成CO₂。Cu催化剂对水的作用比较弱,但是ZrO₂/Cu催化剂和水作用较强,并且通过Cu-OH中间物形成Cu₂O物种。     

氧化/还原预处理对Cu2O/AC催化甲醇氧化羰基化的影响

将醋酸铜热解制备的Cu₂O/AC(活性炭)催化剂,在氧化(O₂/N₂)和还原(H₂/N₂、CO/N₂)气氛下进行预处理。350 ℃下预处理4 h,氧化气氛中Cu₂O完全被氧化为CuO,还原气氛中Cu₂O被还原为单质铜。经CO/N₂预处理的催化剂表面Cu⁰分散性好,催化活性显著升高。在常压固定床微型反应装置上测试,在140 ℃的反应温度下,碳酸二甲酯的时空收率和选择性分别达到了261.9 mg/(g·h)和74.7%。反应后,还原气氛(H₂/N₂、CO/N₂)预处理的催化剂与Cu₂O/AC催化剂中铜物种价态组成趋于一致,催化活性亦趋于一致。关联反应前后催化剂表面铜物种的变化和催化活性的差异,可以认为Cu⁰具有较高的初始催化活性,Cu₂O活性和价态均较为稳定,CuO活性较低。     

一些含钒杂多化合物的合成、表征及其在环己烷催化氧化反应中性能的比较

合成了一系列钒取代在不同位置的杂多化合物, 考察了它们在环己烷催化氧化反应中的活性及其过氧化氢的分解情况, 发现钒的配位环境是影响反应活性的重要因素. 其中以H₄PMo₁₁VO₄₀为代表的钒在配位原子位置上的磷钼钒酸, 不但显示了很好的催化环己烷氧化反应的活性, 而且H₂O₂的分解反应同时也得到了较好的抑制.     

一种新型直接甲醇燃料电池阳极添加剂的电化学研究

将磷钼酸(H₄PMo₁₂O₄₀·xH₂O,PMo₁₂)作为一种添加剂,制备了直接甲醇燃料电池阳极Pt-Ru/C-PMo₁₂复合催化剂,并对甲醇在含有此复合催化剂的阳极上的氧化进行了电化学研究.测试表明该添加剂降低了甲醇及其电氧化中间产物转化的活化能,改善了电极内部的质子传输状况,对甲醇的电化学氧化过程具有明显的促进作用,该复合催化剂与常规的Pt-Ru/C催化剂相比,甲醇的阳极氧化电流提高了46%.添加剂的这一效应可能与磷钼酸的Keggin结构有关.     

Zn含量对于Cu-Mn-Zn/ZrO2催化剂CO2加氢合成甲醇性能的影响研究(英文)

通过溶胶-凝胶方法制备了一系列不同Zn含量的Cu-Mn-Zn/ZrO₂催化剂,并通过XRD、BET、TPR、N₂O吸附、XPS、TPD和in-situ DRIFTS进行了表征。结果表明,随着Zn含量增加,催化剂上CO₂加氢反应的活性增加。在所有样品中,Cu₃MnZn_0.5Zr_0.5(CMZZ-0.5)在250℃和5 MPa条件下具有最高的CO₂转化率(6.5%)和甲醇选择性(73.7%)。表征结果表明,Zn进入Cu_1.5Mn_1.5O₄尖晶石结构,形成ZnO_x,导致催化剂表面羟基含量的增加,同时增加了Cu⁰和Cu^α+的含量,改善了H₂和CO₂的活化能力。此外,通过原位漫反射红外光谱研究了CO₂转化为甲醇的途径。     

二氧化硅负载氧化锌催化剂的溶胶-凝胶和浸渍法制备及对仲丁醇分解反应的催化性能

分别采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了ZnO-SiO₂催化剂和ZnO/SiO₂催化剂并进行了表征, 以仲丁醇脱氢为探针反应, 研究了不同制备方法对催化剂表面ZnO物种存在状态及其催化性能的影响. 结果表明, 2种方法均可制备高分散的负载型ZnO催化剂. 在ZnO-SiO₂和ZnO/SiO₂催化剂上, 仲丁醇分别以脱水和脱氢反应为主. 经过分析, 催化剂上ZnO物种的存在状态是影响产物选择性的关键因素, 而2种催化剂表面的粒径、 比表面积和表面酸碱性不是影响该反应选择性的根本原因.     

甲基丙烯醛与H4PMo11V1/SiO2催化剂相互作用的红外光谱研究

本文报告了甲基丙烯醛(MAL)在杂多酸催化剂H₄PMo₁₁V₁/SiO₃上吸附的红外光谱研究结果。在表面上生成了三种表面络合物,CH₂=C(CH₃)-CHO(Ⅰ)、CH₂=C(CH₃)-(这里有图片198707-635-2.gif)。认为它们是生成甲基丙烯酸(MAA)的中间物。发现在较高温度(300℃)抽空处理的催化剂上不发生MAL的化学吸附,同时表征杂多酸阴离子结构的υ(P-O)和一个υ(Me-O-Me,Me代表Mo或V)谱带也消失了。     

氧化镁负载钼钒磷酸铜催化剂上正己醇氧化脱氢制正己醛

 采用乙醇溶液浸渍法制备了MgO负载的Cu2PMo11VO40催化剂,考察了催化剂对正己醇氧化脱氢生成正己醛的催化性能,确定了最佳反应条件. 催化剂经50 h反应后活性没有下降,生成正己醛的选择性保持在96.0%以上. IR光谱和TPR结果表明,在反应条件下催化剂上不断有V5+从Keggin结构中移出,与Cu2+一起作为抗衡离子存在于Keggin结构单元之外,形成缺位的Keggin型结构,使催化剂处于活化状态; Cu2+的存在使催化剂的还原温度降低,Keggin结构之外的V5+与Cu2+之间存在相互作用,可使催化剂活性提高.     

氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂的积碳行为

研究了氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂在正己醇氧化反应中的积碳行为. 结果表明, 积碳主要以CHx形式存在于催化剂表面, 积碳的形成没有导致催化剂的失活. XRD, IR和XPS等光谱表征结果说明积碳后催化剂结构没有发生改变, 并且载体表面的钼钒磷酸铜有利于积碳的消除. TPO研究结果表明, 积碳在催化剂上有两种存在位置: 一种沉积在钼钒磷酸铜表面, 这种位置的积碳在低温下容易被烧除; 另一种沉积在载体氧化镁的表面, 需要高温才能烧除. 随着反应时间的增加, 积碳量达到定值.     

Structure and catalytic properties of magnesia-supported copper salts of molybdovanadophosphoric acid

The structure and stability of magnesia-supported copper salts of molybdovanadophosphoric acid (Cu(2)PMo(11)VO(40)) were characterized by different techniques. The catalyst was prepared in ethanol by impregnation because this solvent does not hurt texture of the water-sensitive MgO and Cu(2)PMo(11)VO(40). The Keggin-type structure compound may be degraded partially to form oligomerized polyoxometalate when supported on MgO. However, the oligomers can rebuild as the Keggin structure again after thermal treatment in air or during the reaction. Meanwhile, the V atoms migrate out of the Keggin structure to form a lacunary structure, as observed by Fourier transform IR spectroscopy. Moreover, the presence of Cu(2+) as a countercation showed an affirmative influence on the migration of V atoms, and the active sites derived from the lacunary species generated after release of V from the Keggin anion. The electron paramagnetic resonance data imply that V(5+) autoreduces to V(4+) in the fresh catalyst, and during the catalytic reaction a large number of V(4+) ions are produced, which enhance the formation of O(2-) vacancies around the metal atoms. These oxygen vacancies may also improve the reoxidation function of the catalyst. This behavior is correlated to higher catalytic properties of this catalyst. The oxidative dehydrogenation of hexanol to hexanal was studied over this catalyst. After reaction at 553.2 K for 50 h, catalytic properties did not decrease and exhibited higher selectivity (>96.0%) toward hexanal.     

制备方法对氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂结构和催化性能的影响

在乙醇溶液中采用不同的浸渍方法制备了氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂，利用XRD、IR和BET比表面测定等测试手段对催化剂进行了表征．XRD和IR表征结果表明，负载的钼钒磷酸铜在载体表面均匀分散，而且能够保持Keggin型结构．XRD和BET比表面测定结果说明，经12h浸渍制备的催化剂（H4PMo11VO40-CuO／MgO12H）化学和结构性能发生变化；其它两种方法制备的催化剂（H4PMo11VO40-CuO／MgO和Cu2PMo11VO40／MgO）没有化学和结构性能的变化，而且这两种催化剂具有相近的表征结果，说明两种催化剂具有相似的结构特征，以正己醇氧化脱氢生成正己醛反应评价了催化剂的催化反应性能，结果表明，H4PMo11VO40-CuO／MgO和Cu2PMO11VO40／MgO催化剂显示出比H4PM011VO40-CuO／MgO12H更高的催化反应活性。     

二氧化硅负载磷钼钒酸铯选择性催化硝化苯酚为邻硝基苯酚

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载磷钼钒酸铯催化剂,利用XRD、红外、SEM以及物理吸附等技术手段对催化剂进行了表征分析,并以稀硝酸（30%）为硝化剂,考察了该催化剂对苯酚硝化反应的催化性能,系统研究了反应时间、催化剂用量、硝酸与苯酚用量以及催化剂重复利用等对催化反应的影响。 结果表明,制备的负载磷钼钒酸铯催化剂具有典型的Keggin结构,在温和的苯酚硝化反应条件下,表现出优良的催化活性和高的邻硝基苯酚选择性,在实验优化条件下,邻硝基苯酚收率达到88%,催化剂回收方便可多次重复使用。 负载磷钼钒酸铯催化苯酚硝化反应结合水蒸汽蒸馏提供了一种简单可行的制备邻硝基苯酚的方法。     

Facile one-pot synthesis of mesoporous heteropolyacids-silica hybrid for catalytic wet hydrogen peroxide oxidation of phenol

The fabrication of molybdovanadophosphoric acids incorporated into SBA-15 mesoporous silicas has been achieved via a one-pot procedure. The as-obtained composite materials were well characterized by XRD, TEM, and nitrogen adsorption–desorption which indicated that the composite materials possessed good mesoporous character. FT-IR, ICP showed molybdovanadophosphoric acids had been successfully incorporated into SBA-15 mesoporous silicas with intact structure of Keggin units. Due to well dispersion of the Keggin units, high structural stability, and low leaching level of active Keggin units, the obtained-catalysts systems showed significant catalytic efficiency and reusability for wet hydrogen peroxide oxidation of phenol.     

不同反荷离子的Keggin结构钼磷酸盐的热稳定性及其对异丁醛催化氧化活性的影响

用共沉淀法制备了以Keggin结构为骨架的不同反荷离子钼磷酸盐,利用FTIR、XRD等手段进行了表征。结果表明,Li、Na、K、Cs分别作为反荷离子时的杂多酸盐的热稳定性依次增强,并考察了催化剂对异丁醛一步氧化制甲基丙烯酸的催化活性,其中Cs盐的催化活性最优。     

Keggin型钼钒磷杂多酸催化剂上丙烷选择氧化性能的研究

系统研究了不同数目V⁵⁺取代的钼钒磷杂多酸H_3+nPMo_12－nV_nO₄₀ (n＝0～4)催化剂上丙烷选择氧化反应性能. 通过BET, IR, TPR, 紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的理化性质进行了考察, 并对催化剂的结构-性能关系进行了初步关联. 在杂多酸的一级结构中, V⁵⁺对Mo⁶⁺的取代不仅改变了杂多阴离子金属-氧桥的键强以及晶格氧的插入能力, 而且也相应地调变了样品的酸量. 催化剂活性随V⁵⁺取代数量的递增而增强; 适宜数量的V⁵⁺取代提高了含氧酸产物的选择性, 而过量的V⁵⁺取代则导致部分氧化产物的深度氧化. 考察了在Keggin型杂多酸二级结构上引入钒物种的影响, 也即将钒物种(VO)²⁺作为抗衡离子取代部分质子以调变催化剂的结构与性质. 实验表明, 处于一级结构和二级结构[(VO)²⁺抗衡离子]中的V在反应中均可离析出少量V₂O₅物种. 适宜量的(VO)²⁺物种以及离析出来的少量V₂O₅物种可能均对催化剂的性能有贡献. 显然, 钒在不同位置的价态变化以及形态的不同, 会导致催化性能的相应改变.     

常温常压下硅氨基化介孔SBA-15负载Keggin型钼钒杂多酸催化氧化乙醛的反应研究

Keggin-type molybdovanadophosphoric acids(HPA),H_4PMo_(11)VO_(40)(1),H_5PMo_(10)V_2O_(40)(2)and H_6PMo_9V_3O_(40)(3)were anchored onto γ-aminopropyltriethoxysilane(APTS)aminosilylated silica mesoporous SBA-15 throughacid-base neutralization and the resulting HPA/APTS/SBA-15 were characterized by BET,TEM,XRD,ICP,FTIRand ~(31)P MAS NMR.The characterization results indicate that the Keggin-structure of these HPAs is preservedwithin the mesoporous silica host.The samples were tested for catalytic aerobic oxidation of acetaldehyde hetero-geneously in liquid phase under ambient condition.The electrostatic force between heteropoly acid and aminogroups grafted on the silica channel surface leads to strong immobilization of HPA inside SBA-15 which is againstthe leaching during the reaction.The good catalytic performance and easy recycle of these catalysts make them aspotential environmental friendly catalysts for elimination of indoor air pollutants.     

Synthesis and characterization of aluminum or copper tungstophosphate and tungstosilicate immobilized in a polymeric blend

Aluminum or copper tungstophosphates and tungstosilicates were synthesized and immobilized in a polymeric blend formed by polyvinyl alcohol and polyethylene glycol using the freeze-thawing method. The salts retained the Keggin structure of the heteropolyanions during their synthesis and immobilization. Materials with spherical shape and a mean size of 2 mm were obtained, with an almost constant distribution of the salts along the sphere width. Besides, the immobilized salts presented very strong acid sites and good thermal stability. The synthesized hybrid materials present suitable properties to be used as heterogeneous acid catalysts which are very attractive for many processes as replacement of conventional liquid ones.     

杂多酸(盐)及单缺位磷钨杂多化合物在醇类氧化反应中的催化活性

在相转移条件下,研究了杂多化合物在苄醇,环己醇氧化反应中的催化活性.六种Keggin结构杂多酸的催化活性按GeMo~12(H~4GeMo~12O~40的简写,其余类推,PW~12,PMo~12,SiMo~12,GeW~12,SiW~12顺序下降,杂多酸中的质子可分别被其它阳离逐渐取代而达到酸性修饰. H~3PW~12O~40随着其质子逐步被Na^+取代,酸性下降,催化活性大大提高;杂多酸(盐)的催化活性随体系pH值的改变将发生奇妙剧烈的变化;单缺位杂多化合物显示出较饱和杂多酸(盐)更高催化活性.溶剂对催化活性有明显影响.