Ti-MWW催化氯丙烯环氧化反应动力学行为

以Ti-MWW分子筛为催化剂,以H2O2为氧化剂,系统研究了氯丙烯环氧化反应的动力学行为.结果表明,该反应速率与Ti-MWW分子筛的用量成正比,是1级反应.当H2O2浓度小于0.67 mol/L时,环氧化反应为1级反应;大于2 mol/L时,为0级反应.随着氯丙烯浓度的增加,环氧化反应级数从1级向0级转变;且只有当其浓...     

直接反应法合成异丙醇钇中AlCl3的催化作用

在用直接反应法合成稀土金属醇盐的反应中,传统上一直以I2或Hg2 系列盐(如HgCl2,Hg(C2H3O2)2和HgI2等)或其混合物做催化剂.对某些金属合成反应会存在反应速率低、产率低的问题.通过以无水AlCl3做催化剂、金属钇薄片和异丙醇为原料,加热回流直接反应,成功地合成了异丙醇钇.反应中放出大量H2和红外吸收光谱分析结果证明产物确为异丙醇钇.实验证明以无水AlCl3做催化剂可以大大提高反应速率和产率.实验和理论分析揭示了无水AlCl3的催化机理:无水AlCl3与异丙醇作用生成了HCl和可表示为AlCl2(OPri).2AlCl3.PriOH的中间产物,使整个体系的酸性提高,从而加速了反应的进行.AlCl3催化机理完全不同于I2和Hg2 系列盐类,这里H 为氧化剂,起重要作用.使用无水AlCl3替代传统催化剂可以解决I2做催化剂对某些反应的效率低下问题,或Hg2 系列盐类的毒性问题.     

固载杂多酸盐催化合成苯甲酸正戊酯

首次报道了以固载杂多酸盐TiSiW12 O4 0 /TiO2 为多相催化剂 ,对以苯甲酸和正戊醇为原料合成苯甲酸正戊酯的反应条件进行了研究 .实验表明 :TiSiW12 O4 0 /TiO2 是合成苯甲酸正戊酯的良好催化剂 .最佳反应条件为 :醇酸物质量比为 4∶1,催化剂用量为反应物料总量的 1.5 % ,反应时间为 2 .5h .上述条件下 ,苯甲酸正戊酯的产率可达 96 .7% .     

应用Juliá-Colonna不对称环氧化反应合成(-)-(2Z)-1-(4-腈基苯基)-3-(3,4-亚甲二氧基苯基)-2,3-环氧丙-1-酮

聚合氨基酸催化的α,β-不饱和酮的环氧化反应是由Juliá和Colonna[1]发现的,最初反应是在三相反应体系(聚合氨基酸、有机溶剂和H2O2-H2O-NaOH)中进行的,Adger等[2]对此条件进行了改进.以树脂固定的聚合氨基酸代替聚合氨基酸为手性催化剂;同时分别以Urea-H2O2和DBU代替H2O2和NaOH,使得反应可以在两相(催化剂和有机溶剂)体系进行.这些改进简化了操作,提高了催化剂的回收率,还扩大了反应的应用范围.     

1,4-丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃

以1,4-丁二醇为原料,采用气相环化脱水法合成了四氢呋喃.考察了催化剂(γ-Al2O3,ZrO2,CeO2和ZSM-5),反应温度,进料速率和反应时间等因素对环化脱水反应的影响.结果表明,在以γ-Al2O3为催化剂,进料速率为2.4 mL*min-1,于320 ℃反应2 h的最佳反应条件下,1,4-丁二醇的转化率接近100%,四氢呋喃的选择性达99.8%.     

中孔氧化硅负载铬催化剂上苯高选择性生成苯酚：响应曲面分析法用于反应条件优化

以硝酸铬为前驱体,中孔氧化硅SBA-16为载体,采用简单浸渍法制备了Cr/SBA-16催化剂,并采用广角和小角X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜和紫外-可见光谱等技术对其进行了表征.同时将该催化剂用于以H2O2为氧化剂的苯直接羟基化制苯酚反应以考察其催化性能.将中心组合设计与响应曲面分析法(RSM)相结合,对影响反应性能的操作变量如反应温度、反应时间及H2O2和催化剂用量进行了优化.结果表明,独立变量和苯酚产率之间的关系可用二阶多项式模型来表达,其相关系数(R2)高达0.985,表明用RSM预测的数值与实验值吻合较好.得到的苯酚选择性较高时的操作条件为：反应温度324 K,反应时间8 h, H2O2和催化剂用量分别为3.28 mL和0.09 g.由此可见,将RSM法用于苯羟基化制苯酚反应条件优化是可靠的.     

Ni/C催化剂上山梨醇氢解反应中碱对乳酸形成的影响

山梨醇是重要的生物基平台化合物,其选择加氢裂解制备乙二醇和1,2-丙二醇等低碳二元醇,是一个具有重要科学意义和应用前景的催化过程.山梨醇氢解反应涉及C-C键和C-O键等化学键的裂解,裂解选择性尤为关键.通常情况下,添加NaOH,KOH,Ca(OH)2,CaO和Ba(OH)2等碱性物质可增加糖醇转化率和二元醇选择性,但也会生成大量乳酸等副产物.研究乳酸的生成途径,探索抑制乳酸生成的方法,对于提高山梨醇加氢裂解制备低碳二元醇的选择性具有重要意义.本文以Ni/C催化剂上山梨醇加氢裂解反应为模型反应,研究了碱性化合物添加剂类型及其用量对乳酸生成的影响.根据加氢裂解机理分析可知,糖醇氢解主要涉及以下关键步骤:在碱的存在下,多元醇在金属催化剂上发生脱氢反应生成相应的羰基中间体;然后,羰基中间体在碱性介质中通过逆羟醛缩合反应,发生C-C键断裂.因此,在糖醇氢解反应和C-C键断裂中,添加碱性化合物将会不可避免地生成乳酸.结果表明,以NaOH和Ca(OH)2为添加剂时,山梨醇加氢裂解生成乳酸的选择性分别为15.1％和8.9％.而以La(OH)3为添加剂时,生成乳酸的选择性仅为0.1％.以Ca(OH)2和La(OH)3为添加剂时反应具有高活性,山梨醇转化率均可达到99％以上.分别以Ca(OH)2和La(OH)3为添加剂,研究了碱性添加剂用量对山梨醇氢解反应的影响.结果表明,以Ca(OH)2为添加剂时,山梨醇转化率和乳酸选择性均随着Ca(OH)2用量增加而增加;当OH-投料量为11.06 mmol时,乳酸选择性可达11.7％.而以La(OH)3为添加剂时,即使La(OH)3用量仅为0.08 mmol时,山梨醇转化率也可高达99％;继续增加La(OH)3用量,对乳酸的选择性影响不大;当OH-投料量为11.06 mmol时,乳酸选择性也只有0.3％.对山梨醇加氢裂解反应分析可知,与Ca(OH)2相比,La(OH)3添加剂可使C2和C4产物的总选择性从20.0％增加到24.5％.上述结果表明La(OH)3可高效促进山梨醇加氢转化.为了探索Ca(OH)2或La(OH)3为添加剂时山梨醇加氢裂解产物分布不同的本质原因,以Ni/C催化剂催化的丙酮醛加氢转化为探针反应,探讨了乳酸形成的可能路径.结果表明,丙酮醛可能是山梨醇氢解反应的关键中间体之一.在仅以Ni/C催化加氢时,丙酮醛容易被转化为1,2-丙二醇;当只存在碱性添加剂时,丙酮醛可发生重排并被转化为乳酸主产物,这可能是乳酸生成的主要原因.进一步研究表明,以Ca(OH)2为添加剂时,乳酸选择性是以La(OH)3为添加剂时的1.9倍.在Ni/C催化剂和碱性添加剂共存时,由于碱性添加剂的区别,则会得到不同选择性的1,2-丙二醇和乳酸.结果表明,通过丙酮醛催化加氢可得到1,2-丙二醇,也可以通过重排反应生成乳酸;这两类反应是竞争性的.在山梨醇氢解反应中,以Ca(OH)2为添加剂时,加氢反应和重排反应均可发生.而以La(OH)3为添加剂时,丙酮醛加氢反应占主导,仅生成微量乳酸.该研究对提高山梨醇催化加氢裂解选择性具有参考意义.     

甲醇在纳米TiO2作用下进行光催化氧化反应的机理研究

以纳米TiO2为催化剂,以主波长为364 nm的汞灯为光源,用气相色谱法分别考察了0.1 mol/L的甲醇、甲醛和甲酸水溶液进行光催化氧化反应的动力学规律.Langmuir-Hinshelwood方程进行核算结果证明,该组反应均为零级反应.用TEM、 XRD、 SSA和XPS对催化剂进行表征.根据XPS的检测结果提出了甲醇光催化氧化的反应机理.TiO2光激发活化时间约为30～60 min,生成物及剩余反应物浓度随时间变化的曲线表明,该反应速率为HCH2OH相似文献   

通过实验和理论验证Pt0/SrTiO3-δ复合催化剂双反应路径促进CO2还原(英文)

在以H₂O为质子源的光催化二氧化碳还原反应(CO₂RR)过程中,光解H₂O产氢气(H₂)被认为是一个竞争反应.因此,光催化CO₂RR过程需要抑制H₂的产生,以提高碳氢产物的选择性和产率.以CO₂和H₂为反应物的逆水气变换反应(RWGS)是常见的CO₂加氢反应,在较高的温度和催化剂作用下生成CO和H₂O.目前,光催化CO₂RR研究主要聚焦于产物的选择性,而有关光解H₂O产生的还原性气体H₂在光热效应的促进下成为CO₂RR中新的质子源研究较少.光热催化是一种新的高效催化反应方式,在反应过程中需要光照和加热.光照能够促进半导体光生载流子的激发,热效应则能降低反应物分子的活化势垒,并能够促进中间产物的表面迁移以及生成物的脱附.利用光热催化热力学和动力学上的有利条件,为以H₂     

无配体、在空气下Pd(OAc)_2催化的Heck反应研究

研究了无配体、空气下Pd(OAc)2催化的Heck反应.多种芳基碘化物、芳基溴化物可以与烯丙基醋酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯等烯基化合物在Pd(OAc)2催化下发生Heck反应.该反应不需要配体的加入,在空气中就可以进行.讨论了碱、添加剂、溶剂、催化剂等因素对反应产率的影响.该反应的最优化条件是:Pd(OAc)2(5mol%)为催化剂,Ag2CO3(0.6equiv.)为添加剂,以苯或甲苯为溶剂空气中回流12h,芳基碘化物、芳基溴化物可以顺利地与烯丙基醋酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯等烯基化合物发生Heck反应,以较高的产率得到目标产物.     

In situ electrochemical dehydrogenation of ultrathin Co(OH)2 nanosheets for enhanced hydrogen evolution

Transition metal hydroxides/oxyhydroxides have recently emerged as highly active electrocatalysts for oxygen evolution reaction in alkaline water electrolysis, while have not yet been widely investigated for hydrogen evolution electrocatalysts owing to their unfavorable H*-adsorption, making it difficult to construct an overall-water-splitting cell for hydrogen production. In this work, we proposed a straightforward and effective approach to develop an efficient in-plane heterostructured CoOOH/Co(OH)₂ catalyst via in-situ electrochemical dehydrogenation method, in which the dehydrogenated –CoOOH and Co(OH)₂ at the surface synergistically boost the hydrogen evolution reaction (HER) kinetics in base as confirmed by high-resolution transmission electron microscope, synchrotron X-ray absorption spectroscopy, and electron energy loss spectroscopy. Due to the in-situ dehydrogenation of ultrathin Co(OH)₂ nanosheets, the catalytic activity of the CoOOH/Co(OH)₂ heterostructures is progressively improved, which exhibit outstanding hydrogen-evolving activity in base requiring a low overpotential of 132 mV to afford 10 mA/cm² with very fast reaction kinetics after 60 h dehydrogenation. The gradually improved catalytic performance for the CoOOH/Co(OH)₂ is probably due to the enhanced H*-adsorption induced by the synergistic effect of heterostructures and better conductivity of CoOOH relative to electrically insulating Co(OH)₂. This work will open the opportunity for a new family of transition metal hydroxides/oxyhydroxides as active HER catalysts, and also highlight the importance of using in situ techniques to construct precious metal-free efficient catalysts for alkaline hydrogen evolution.     

CoOOH Nanosheets with High Mass Activity for Water Oxidation

Endowing transition‐metal oxide electrocatalysts with high water oxidation activity is greatly desired for production of clean and sustainable chemical fuels. Here, we present an atomically thin cobalt oxyhydroxide (γ‐CoOOH) nanosheet as an efficient electrocatalyst for water oxidation. The 1.4 nm thick γ‐CoOOH nanosheet electrocatalyst can effectively oxidize water with extraordinarily large mass activities of 66.6 A g^?1, 20 times higher than that of γ‐CoOOH bulk and 2.4 times higher than that of the benchmarking IrO₂ electrocatalyst. Experimental characterizations and first‐principles calculations provide solid evidence to the half‐metallic nature of the as‐prepared nanosheets with local structure distortion of the surface CoO_6?x octahedron. This greatly enhances the electrophilicity of H₂O and facilitates the interfacial electron transfer between Co ions and adsorbed ‐OOH species to form O₂, resulting in the high electrocatalytic activity of layered CoOOH for water oxidation.     

CeO2修饰Ni3S2纳米片用于高效电催化析氧

电化学水分解制氢作为重要的生产氢能的新能源技术,包括氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER).然而,OER进行的是多步电子转移过程,动力学过程缓慢且过电位高,严重制约了电解水制氢的发展.因此开发低成本、高效稳定的非贵金属催化剂替代贵金属催化剂(RuO2,IrO2)来降低过电位,减少能源消耗十分必要.Ni3S2由于...     

无模板合成微米管状Co3O4基复合材料高效催化电解水析氧反应

电解水制氢因具有清洁高效的优点而被认为是大规模生产氢能最有希望的技术之一.然而,电解水半反应之一的析氧反应(OER)需经历复杂且动力学缓慢的4电子转移过程.加之热力学上的阻碍,OER实际需要的电位远大于1.23 V的理论值,导致其能耗高,限制了电解水的效率和商业化应用.因此,亟待开发高效的OER电催化剂.管状结构具有较高的比表面积、充分暴露的活性位点和丰富的短路径扩散通道,是一种理想的电催化结构.同时,Co3O4基材料因其制备容易、成本低和OER电催化学活性较高等特点,成为近年来电催化材料的研究热点.此外,非金属元素P的掺杂条件温和,并且可以有效改变过渡金属电子结构.因此,本文通过合理设计管状的Co3O4基电催化剂并进行P掺杂,尝试将形貌调控和元素改性的优势发挥到最大.为了解析影响生成管状结构的因素,本文通过控制变量法系统地研究了管状Ni/Co3O4的制备条件,包括阳离子种类和含量、添加剂种类和含量、阴离子种类等对催化剂形貌和性能的影响.表征结果表明,初始的乙酸钴镍氢氧化物棱柱对反应环境较为敏感,从而成为直接影响最终微米管状结构的关键因素.此外,对Ni/Co3O4微米管进行适量的P掺杂,能提高材料的电子传输性能和优化材料的电子结构;而且P的掺杂直接提高了样品中的M3+/M2+比例(M代表Co和Ni),而M3+是M基电催化材料的活性位点,这进一步增加了OER的活性位点进而提高其催化活性.总之,通过结构和成分的优化,得到了OER催化性能显著提高的微米管状P-Ni/Co3O4,其性能甚至超过了商业化RuO2电催化剂.     

用于电化学水氧化的铁、镍、钴金属及其二元金属纳米颗粒比较研究

从环境兼容角度来设计应用于氧析出反应的电催化剂是否有效、耐用和廉价对能源转化过程至关重要. 本文报告了一种快速制备低成本、原料丰富的金属催化剂制备方法。通过一步电化学沉积法在钛金属基材上制备了铁、镍、钴金属及其钴镍、钴铁二元金属纳米颗粒. 采用场发射电子显微镜 (FE-SEM), 能量散射X-射线能谱 (EDX), X-射线衍射光谱 (XRD), X-射线光电子能谱 (XPS)和电化学技术对制备的不同纳米颗粒进行了表征. 电化学结果显示,在合成的五种钛基金属纳米催化剂中, 钛基上沉积钴金属纳米颗粒(Ti/Co)电极在0.l mol·L^-1氢氧化钾溶液中氧析出反应的电催化活性最好,0.70 V(相对于银/氯化银电极)的电流密度为10.0 mA·cm^-2. 经优化后Ti/Co电极的过电位(η)很小,当电流密度为10.0 mA·cm^-2时η为0.43 V,质量活性高达105.7 A·g^-1,逆转频率(TOF)值为1.63×10^-3 s^-1, 这些与当前最好的碳载铂(Pt/C)和氧化钌(RuO₂)电催化剂的性能相当. 此外,通过计时电位技术对优化后Ti/Co电极的耐久性进行了测试, 发现该电极在碱性溶液中氧析出反应的稳定性良好. 本工作制备的钛金属基材上电化学沉积金属钴纳米颗粒具有高催化活性、高稳定性、原料来源丰富、廉价且易于大规模生产,在工业化水分解领域具有潜在的应用前景.     

二氰胺钴、镍调控钒酸铋界面载流子传输及光催化产氧研究（英文）

光催化水分解反应是解决当前世界范围严峻的能源与环境问题的一种有效途径.光催化分解水过程可以分为产氢和产氧两个半反应.产氧反应过程复杂,动力学缓慢,是光催化分解水的限速步骤,因此需要探索性能优异的水氧化催化剂(WOCs)来提高产氧半反应的效率.钒酸铋近年来被广泛研究并应用于光催化产氧领域.钒酸铋拥有合适的带宽(2.4 eV)以及较好的稳定性,但是其应用受到其严重的电子空穴复合率、较低的电荷传输能力以及较差的反应动力学的限制.以往研究表明,通过构建复合光催化体系可以有效促进光生电荷的分离与传输,提高材料的光催化性能.因此,我们提出构建新型的BiVO_4/M(dca)_2(M=Co,Ni)复合体系,其中,BiVO_4作为光敏化剂,M(dca)_2作为水氧化催化剂.红外测试和紫外可见测试的结果表明,M(dca)_2通过物理吸附的方式附着在BiVO_4表面,形成BiVO_4/M(dca)_2复合光催化剂体系.复合体系的产氧活性相较于纯BiVO_4有明显的提升.光催化产氧测试结果表明,BiVO_4/Co(dca)2和BiVO_4/Ni(dca)_2复合体系的产氧活性分别可达508.1和297.7μmol/(h·g),而纯BiVO_4的产氧活性只有252.2μmol/(h·g).进一步的稳定性测试结果表明,BiVO_4/Co(dca)2复合体系在30 h的测试过程中能够保持稳定的活性.ICP-MS和XPS的表征结果证明了催化过程中分子催化剂良好的稳定性,排除了反应过程中生成氧化物进而促进产氧活性的可能.对该复合体系的一系列电化学表征证明,M(dca)_2有效改善了BiVO_4/电解液界面的电荷传输性能,从而促进了光催化产氧性能.其中,莫特-肖特基测试表明,M(dca)_2的加入增大了能带弯曲,提高了空穴传递的驱动力,阻抗谱的测试证明了复合体系具有较低的界面电阻,有利于载流子的迁移.通过对复合体系光生载流子分离和注入效率的表征,可以证明,在BiVO_4/M(dca)_2复合体系中,光生空穴能够有效地从BiVO_4迁移到M(dca)_2,进而参与光催化产氧反应并且光催化活性有明显的提升.其中,由于Co(dca)2能够更加有效地改善BiVO_4/电解质的水氧化反应动力学过程,其活性显著优于BiVO_4/Ni(dca)_2体系和纯BiVO_4.此外,基于实验结果和各项表征,我们进一步提出了BiVO_4/Co(dca)2光催化产氧反应的反应机理:光照条件下,BiVO_4中电子跃迁至导带,进而被牺牲剂消耗,而价带上的空穴则传递至分子催化剂进行化学反应,其中,分子催化的反应机理遵循水亲核攻击的模型.     

Fe/Co‐based Bimetallic MOF‐derived Co3Fe7@NCNTFs Bifunctional Electrocatalyst for High‐Efficiency Overall Water Splitting

Electrocatalytic water splitting to produce hydrogen and oxygen is regarded as one of the most promising methods to generate clean and sustainable energy for replacing fossil fuels. However, the design and development of an efficient bifunctional catalyst for simultaneous generation of hydrogen and oxygen remains extremely challenging yet is critical for the practical implementation of water electrolysis. Here, we report a facile method to fabricate novel N‐doped carbon nanotube frameworks (NCNTFs) by the pyrolysis of a bimetallic metal organic framework (MIL‐88‐Fe/Co). The resultant electrocatalyst, Co₃Fe₇@NCNTFs, exhibits excellent oxygen evolution reaction (OER) activity, achieving 10 mA/cm² at a low overpotential of just 264 mV in 1 M KOH solution, and 197 mV for the hydrogen evolution reaction. The high electrocatalytic activity arises from the synergistic effect between the chemistry of the Co₃Fe₇ and the NCNTs coupled to the novel framework structure. The remarkable electrocatalytic performance of our bifunctional electrocatalyst provides a promising pathway to high‐performance overall water splitting and electrochemical energy devices.     

Co纳米颗粒的微乳法制备及对乙醇阳极氧化的催化性能研究

采用微乳法制备得到Co的纳米颗粒,X射线衍射和透射电镜分析显示产物平均粒径为15 nm,粒度分布均匀。用循环伏安、计时电流和交流阻抗方法测试了制备得到的Co纳米材料的电化学性能。实验结果表明,Co纳米颗粒对常温下碱性介质中乙醇的电化学氧化有显著的催化效果。     

CoP/Co_2P/C纳米材料用于全pH值电催化析氢

在氮气下一步退火含有植酸和钴的前驱体,合成了一种新型的CoP/Co2P/C复合纳米材料作为电催化剂,该催化剂在全pH值范围下表现出优异的电催化析氢活性和稳定性.在0.5mol/L的硫酸中,电流密度为10mA/cm~2时,过电位为135mV.在1mol/L KOH溶液中,CoP/Co_2P/C催化剂需要141 mV的过电位才能使电流密度达到10 mA/cm~2,在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液中,需要155mV的过电位才能使电流密度达到10mA/cm~2.这种优异的析氢活性主要归因于CoP/Co_2P纳米粒子和C层之间的协同作用.     

电化学形成的PtFeNi合金与含缺陷NiFe LDHs载体之间的电荷转移实现高效水分解

氢气是一种能量密度高,可完全燃烧的清洁能源.发展绿色制氢技术对于解决全球环境污染,二氧化碳排放等环境问题具有重要意义.电化学水分解被认为是一种清洁高效的制氢手段,可自恰于可再生能源的波动性,具有效率高、响应快、氢气纯度高等优点.然而,由于电化学反应过电位大及动力学缓慢的原因,驱动电化学水分解的能量消耗巨大.因此,开发高...