介孔TiO2担载Cu（OH）2及其催化炔烃氧化偶联反应

在有序介孔TiO₂中原位担载了高分散的Cu（OH）₂,并将其应用于炔烃的氧化偶联（Glaser）多相催化反应,该催化剂表现出很高的催化活性.Cu（OH）₂为催化剂的主要活性组分,TiO₂的有序介孔和较大的比表面积有利于Cu（OH）₂的分散以及反应物和产物的扩散,具有重要的应用前景.     

超临界二氧化碳中PdCl2-CuCl2体系催化末端炔烃氧化偶联反应

研究了在超临界二氧化碳中实现PdCl₂-CuCl₂体系催化末端炔烃的氧化偶联反应, 研究结果表明: 催化剂、超临界二氧化碳及其共溶剂对反应结果有着重要的影响, 炔烃的取代基会影响末端炔烃在氧化偶联反应中的反应活性.     

Li／La2O3的表面活性氧及其在甲烷氧化偶联中的催化行为

甲烷氧化偶联反应近年来研究十分活跃。Lunsford等报道了载有碱金属的碱土氧化物是对此反应有效的催化剂,并提出晶格取代型活性中心[M~ O~-〕和表面活化、气相偶联的反应机理。Otsuka等系统地研究了稀土氧化物的甲烷氧化偶联活性,本文通过氧化镧中添加锂前后的对比,运用骤冷技术与ESR法研究了催化剂的表面活性氧,以低温TPD法研究了甲烷在催化剂表面上的吸附与活化,以及在甲烷氧化偶联中的催化行为。     

Pd(PPh3)2Cl2-CuCl体系催化有机高价碘杂环化合物与末端炔烃的化学选择性交叉偶联反应

以有机高价碘杂环化合物1,2为底物,在Pd(PPh3)2Cl2-CuCl催化剂存在下与末端炔烃进行交叉偶联反应,实验发现该反应为--化学选择性反应,控制反应体系的物料比、温度及反应时间可以分别得到单偶联或双偶联产物,从而证实了有机高价碘杂环化合物的碘盐在进行交叉偶联反应时的反应活性比sp2的碘化物高.     

光催化氧化还原体系中硝酮与芳香叔胺的自由基偶联反应

通过氮α-位碳自由基构造氮α-位碳-碳键是合成含氮有机化合物的重要方法. 近期, 利用可见光催化氧化芳香叔胺—氮α-位去质子化形成氮α-位碳自由基的原理发展了一系列新颖的自由基加成(偶联)反应, 成为氮α-位碳自由基化学发展的重要方向. 本文应用Ir-催化剂, 实现了光催化氧化还原体系中硝酮与芳香叔胺的自由基偶联反应, 高效地合成β-氨基羟胺化合物. 该反应条件温和、操作简单, 具有较高的原子经济性, 且对于各种链状、环状以及手性硝酮都具有良好的适用性, 产物可方便地转化为重要的邻二胺化合物.     

LiMn_2O_4/TiO_2催化剂上甲烷氧化偶联反应性能的研究

采用固相反应法制备了具有尖晶石结构的LiMn_2O_4/TiO_2系列催化剂,探讨了TiO_2、Li/TiO_2、Mn/TiO_2、LiMn_2O_4及LiMn_2O_4/TiO_2等不同组成催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,采用XRD、XPS、CO_2-TPD和H_2-TPR等表征方法对该系列催化剂进行了分析。结果表明,具有尖晶石结构的LiMn_2O_4化合物具有较高的甲烷氧化偶联催化活性,在775℃、0.1MPa、7200mL/(h·g),CH_4∶O_2(体积比)为2.5的条件下,甲烷转化率可达25.8%,C2选择性可达43.2%。TiO_2的存在不仅进一步提高了甲烷转化率和C2选择性,还有效抑制了甲烷完全氧化形成CO_2的过程。负载8%LiMn_2O_4的LiMn_2O_4/TiO_2催化剂性能达到最优,此时甲烷转化率达到31.6%,C2选择性为52.4%,CO_2选择性降低到26.3%。考察了不同焙烧温度对催化剂活性的影响,850℃为LiMn_2O_4/TiO_2催化剂的最佳焙烧温度。     

La2Zr2O7催化剂结构相变对甲烷氧化偶联反应性能的影响

采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La_2Zr_2O_7催化剂,在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能,并利用XRD、Raman、CO_2-TPD、XPS等表征手段,探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明,随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃,La_2Zr_2O_7催化剂结晶度不断提高,晶相发生明显变化,从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡,最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La_2Zr_2O_7晶相转变过程中,催化剂表面的碱性强度减弱,中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O_2~(2-)和O_2~-的相对含量不断减少,致使催化剂的CH_4转化率和C_(2+)选择性不断降低。其中,无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。     

具有分级纳米结构的In2S3/CdIn2S4在可见光下催化苯甲胺的氧化偶联反应

采用以太阳光为能源、半导体材料为催化剂的催化体系将胺类化合物转化为相应的亚胺类化合物的方法是一种理想的有机合成手段.为了探索这类反应更温和的反应条件及更清晰的反应机理,本工作以NH₂-MIL-68（In）和硫脲为前驱体制备了In₂S₃分级纳米管,并进一步采用热离子交换的方法制备了In₂S₃/CdIn₂S₄纳米管复合材料.采用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、荧光光谱（PL）和电化学阻抗谱（EIS）等分析手段对催化剂的结构、形貌、光电性质等进行了表征.实验结果显示,In₂S₃和CdIn₂S₄间有效异质结降低了In₂S₃/CdIn₂S₄复合材料的光生载流子的复合效率,使In₂S₃/CdIn₂S₄具有较高的催化活性.催化剂的活性测试实验结果证明,In₂S₃和CdIn₂S₄间有效异质结和分级结构间的协同作用使In₂S₃/CdIn₂S₄纳米复合材料可作为一种有效的光催化剂催化氧化苯甲胺的偶联反应.活性物种捕获实验证明该反应是由光生空穴（h⁺）引发的.此外,此研究发现苯甲胺的氧化偶联反应同时可以在氧气或氮气条件下发生,打破了该反应必须要有氧气参与的束缚,拓展了苯甲胺氧化偶联反应的适用范围.循环实验结果显示,催化剂可循环使用五次,证明该催化剂具有较好的稳定性.     

铜催化芳硼酸与亚磷酸酯在空气下的有氧碳-磷氧化偶联反应

在Cu(OAc)2/TMEDA体系催化下,芳硼酸与亚磷酸二乙酯可在室温下以空气为直接氧化剂通过氧化偶联反应生成芳基膦酸酯化合物.该反应使用较为廉价低毒的铜盐为催化剂,不怕水、不怕氧,底物适用范围较广,目标产物选择性高、收率良好.因此,与已知金属催化卤代芳烃的碳-磷偶联反应相比是一种相对温和高效的合成芳基膦酸酯的方法.     

在光催化还原CO2中具有高催化效率的八面体Cu2O修饰的TiO2纳米管

光催化还原CO2生成烃类燃料是一种可同时解决全球变暖和能源危机问题的最有效途径之一。尽管这方面的研究已经取得了一定的进展,但是整体的光催化转换效率还非常低。因此,需要发展更加高效的催化剂。由于半导体材料禁带宽度与太阳光谱相匹配,人们已经对其进行了广泛研究。其中TiO2因具有无毒、强氧化性以及良好的光学和电学性质等而成为最主要的研究对象。但是对于光催化还原CO2反应来说, TiO2仍存在很多不足,如只能吸收太阳光谱中的紫外光,光生载流子会快速结合,以及光生空穴的强氧化能力等,这些都限制了其光催化还原CO2的效率。采用窄禁带宽度半导体修饰TiO2是解决上述不足的有效途径之一。本文采用简单的电化学方法成功制备了一种由窄禁带半导体Cu2O修饰的TiO2纳米管(TNTs)的复合物,并运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)表征了所制备复合物的形貌、化学组成和结晶度。表征结果显示,所制备的TiO2为整齐排列的纳米管阵列结构;复合物中的纳米颗粒为Cu2O;当电化学沉积Cu2O的时间为5 min时,得到的Cu2O纳米颗粒初步呈类八面体结构。随着沉积时间的增加, Cu2O颗粒尺寸增加,具有八面体结构。 XRD和XPS结果表明, TiO2纳米管为锐钛矿,八面体Cu2O纳米颗粒的主要暴露晶面为(111)面。我们还进一步研究了不同量Cu2O纳米颗粒修饰的TiO2纳米管复合物在可见光以及模拟太阳光下光催化还原CO2的能力。在可见光下,由于自身的禁带宽度,纯净的TiO2纳米管没有任何光催化还原CO2的能力;经过Cu2O纳米颗粒的修饰,复合物显现出明显的光催化还原CO2的能力,其中经过30 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在模拟太阳光下,经过15 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在所有光催化还原CO2过程中,主要碳氢产物为甲烷。为了深入地理解该复合体系在还原CO2中的高催化效率,我们对催化剂进行了进一步的表征。紫外-可见漫反射光谱表明, Cu2O八面体纳米颗粒的沉积将TNTs的吸收光谱拓展到了可见光区域,提高了复合物对太阳光的吸收能力。此外,我们还通过测试所制样品的光电流反应、荧光发射光谱以及电化学阻抗谱,研究了催化剂中光生电子和空穴的分离和迁移能力。结果表明,适量的Cu2O沉积提高了复合物对光的吸收能力,增加了光生载流子的数量,从而使更多的光生载流子参与光催化反应。综上,本文首次报道了八面体Cu2O纳米颗粒修饰TNTs复合物的光催化还原CO2的能力。在一定量的Cu2O纳米颗粒修饰下,该复合物在光催化还原CO2生成烃类反应中表现出高效性。经过一系列详细的表征和讨论,我们认为其高效性主要源于三个方面：(1) TNTs的管状结构为反应物的吸附提供了大量的活性位点,同时一维的管状结构更有利于光生载流子的运载,从而提高了电子和空穴的分离;(2) Cu2O纳米颗粒的修饰提高了催化剂对光的吸收,促进催化剂最大程度地利用太阳光;(3) TiO2和Cu2O之间导带以及价带位置的匹配,在减少光生载流子复合的同时也降低了TiO2价带上空穴的氧化能力,从而抑制了CO2还原产物的再氧化过程。     

钠助剂对Fe/SiO_2催化剂结构及其催化甲烷氧化偶联反应性能的影响(英文)

以二氧化硅担载铁氧化物（１ｗｔ％ Ｆｅ／ＳｉＯ２）为探针,结合ＸＲＤ、ＸＡＮＥＳ以及ＥＸＡＦＳ分析结果首次从表面配位几何的观点讨论了钠助剂对Ｆｅ／ＳｉＯ２催化剂结构及其甲烷氧化偶联反应性能所产生的影响。ＸＲＤ分析表明,Ｆｅ／ＳｉＯ２经８００℃焙烧后仍保持无定形特征,添加钠助剂并经８００℃焙烧后,Ｎ２Ｆｅ／ＳｉＯ２已转化为α－方石英结构。Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＥＸＡＦＳ拟合结果显示,铁中心被５个近邻氧环绕,平均Ｆｅ－Ｏ键长为０．１９４ｎｍ。与Ｆｅ／ＳｉＯ２相比,Ｎａ－Ｆｅ／ＳｉＯ２的径向结构函数谱中最强峰的相对强度提高了１／４,表明形成了一个更加密集的Ｆｅ－Ｏ壳层。拟合结果表明围绕中心铁原子０．１８９ｎｍ处平均有４．１个氧近邻。Ｆｅ－Ｋ边ＸＡＮＥＳ谱表明钠的参与使催化剂的活性组分由配位不饱和的八面体位逐渐向四配位四面体位迁移。甲烷氧化偶联反应结果显示,添加钠助剂后甲烷转化率有所下降,但是Ｃ２烃的选择性提高了近４２个百分点,ＣＯｘ的选择性则明显下降。说明钠的引入使催化剂的表面结构发生变化,所形成的多数四面体／少数八面体混合结构有效地抑制了甲烷的深度氧化,乙烯乙烷的选择性明显提高。     

自发氧化还原法制备Co3O4/CeO2纳米复合材料及其CO催化氧化反应结构优化

采用简单的自发氧化还原法合成了Co3O4/CeO2纳米复合材料,采用透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对样品进行了表征,并探究了反应参数对其催化CO氧化反应活性的影响.结果表明,Co/Ce摩尔比、pH值、反应温度和煅烧温度均显著影响Co3O4/CeO2纳米复合材料的催化性能;性能最优的样品用于催化CO氧化反应在140℃时即可实现100%的转化率,并且在循环测试中其催化活性保持不变,显示出良好的稳定性.     

在甲烷氧化偶联反应中碱、碱土、稀土金属氧化物之间的相互作用 Ⅰ.含锂氧化物催化剂表面锂的作用

报导了表面相Li在甲烷氧化偶联反应中的作用。应用XRD,SEM,ESR及IR-PAS等技术对Li-Mn-Mg-O催化剂体系表面相的组成、结构及活性进行了测试,发现C_2产物的生成量同表面相Li的含量有较好的对应关系。同时发现含Li催化剂的失活同表面相Li的流失有密切的关系。表面Li的流失可借助体相Li在适当温度下扩散得到补充,但这种补充也是很有限的。     

MgAl2O4尖晶石的合成及作为甲烷部分氧化反应的良好催化剂载体

γ-Al2O3 has been intensively studied as a catalyst support in alkane conversion due to its large surface area. However, it is susceptible to crystal phase transition and favors catalyst sintering while the operaing temperature is higher than 700℃. Therefore, its application in industrial reactions is limited.     

Co3O4/C催化氧还原反应的活性及机理

采用液相控制沉淀法制备了平均粒径约为10nm的C03O4/C催化剂,运用X射线衍射和透射电镜对催化剂进行了表征,通过循环伏安法和线性扫描伏安法测试了催化剂催化氧还原反应的性能.结果表明,在酸性条件下,C03O4/C对氧还原反应具有电催化活性.利用Koutecky-Levich理论计算得到了交换电流密度为1.1×10-9...     

在甲烷氧化偶联反应中碱、碱土、稀土金属氧化物之间的相互作用 Ⅱ.掺CaO的La_2O_3和掺La_2O_3的CaO催化剂的催化性能

报导了非Li催化剂CaO-La_2O_3和La_2O_3-CaO的催化性能。甲烷氧化偶联反应的活性测试表明:以共沉淀方法制备的CaO-La_2O_3催化剂除了具有较好的C_2选择性外,其活性明显高于其它样品,而且适用于较大的空速条件(100000h~(-1)),是一个有应用前景的催化剂。但这类催化剂表现出明显的热点效应。用XRD,SEM等技术研究了相应催化剂体系的晶胞参数变化规律以及颗粒分散程度,并同其催化性能进行了关联。     

用TiO2，ZnO及Fe2O3纳米粒子光催化氧化庚烷的反应

 制备了三种n－型半导体氧化物TiO2，ZnO和Fe2O3纳米粒子，用X射线衍射和N2吸附技术分别对它们的结构及比表面积进行了表征．考察了三种氧化物粒子对庚烷的气相光催化氧化反应的催化活性．研究表明，对于同种催化剂，随着焙烧温度的升高，催化剂的粒径增大，比表 面积减小，光催化活性下降．三种催化剂纳米粒子的光催化活性顺序为TiO2（锐钛矿）＞ZnO＞Fe2O3，金红石型TiO2粒子的催化活性低于ZnO粒子．结合能带理论探讨了三种催化剂光催化活性差异的原因．     

局部表面等离子体共振可调的MoO3-x-TiO2纳米复合物用于提高可见光下光催化还原CO2的性能(英文)

利用太阳能光催化还原CO₂和H₂O到燃料和化学品是一条极具吸引力但又充满挑战性的转化途径.迄今为止,只有非常有限的光催化剂已经被报道可以在可见光照射下光催化还原CO₂.局部表面等离子体共振(LSPR)现象可以被用作一种有效的开发可见光催化剂的策略.贵金属Au,Ag,Pt等的LSPR现象已经被较为广泛的研究,并应用于光催化、光热、气敏等多种领域.而低价态金属自掺杂的金属氧化物,如MoO_3-x和WO_3-x,也被证明具有LSPR现象,可用于开发更加廉价的可见光催化剂.本文通过简单的溶剂热法成功合成了低价态Mo自掺杂的MoO_3-x纳米片催化剂,并在合成过程中原位加入TiO₂纳米颗粒(TiO₂-NP)和TiO₂纳米棒(TiO₂-NT),构建了MoO_3-x-TiO₂纳米复合物.电镜表征显示,MoO_3-x-TiO