有序介孔石墨相氮化碳的合成及催化Knoevenagel缩合研究

以二氰二胺为前驱体,不同晶化温度的SBA-15为硬模板,用纳米浇铸法合成了一系列比表面和孔体积可调的介孔石墨相氮化碳(CND-SBA15)。通过N2吸-脱附、TEM、小角XRD、XPS、FT IR、CO2-TPD等手段研究了材料的织构、微观形貌、孔结构的有序性、化学组成和碱性质等。在以苯甲醛和丙二腈为底物的Knoevenagel缩合反应中,CND-SBA15材料表现出了很好的催化活性和稳定性。     

介孔类石墨氮化碳的制备及其催化Knoevenagel缩合反应

以氰胺为前驱体,通过胶态纳米氧化硅小球模板法,制备了一系列介孔类石墨氮化碳材料(mpg-C3N4)。通过X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、红外光谱、元素分析等手段对mpg-C3N4的结构和形貌等理化性质进行了表征。结果发现,通过调控硬模板和前驱体的用量可以获得比表面(190～301m2/g)和孔体积(0.65～1.07cm3/g)可调的mpg-C3N4材料。以Knoevenagel缩合为探针反应研究了mpg-C3N4的催化性能,结果显示,在以苯甲醛和丙二腈为底物的缩合反应中,去质子化mpg-C3N4表现出良好的催化性能。经简单分离后催化剂可重复使用5次以上且活性基本保持不变。     

有序介孔Ru-MgZr复合氧化物合成及催化亚油酸异构化性能

筛选高效、高选择性多相催化剂异构化亚油酸是共轭亚油酸(CLA)研究的重点。 本文采用溶剂挥发自组装改进的溶胶-凝胶法,合成有序介孔Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂。 考察了催化剂中不同Mg物质的量对催化剂孔径、比表面积和表面碱性以及Ru等的结构和性能对催化性能的影响。 对比了催化剂的形貌、表面碱性及Ru组分对催化性能的影响程度。 结果表明,n(Zr)∶n(Mg)=3∶1时,Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂具有高度有序的介孔结构和高的比表面积。 而n(Zr)∶n(Mg)=1∶1时, MgO-ZrO₂固体碱催化剂合成CLA产率较高,反应时间4 h,产率达到85%,催化效率为0.099 g(CLA)·L^-1(solvent)·min^-1,并且催化产物主要为具有生物活性的3种共轭亚油酸异构体。 催化剂的强碱性位点和晶格Ru是催化异构化反应的两个活性位点,强碱性位点是提高催化性能的关键。 固体碱复合氧化物催化效率高、制备方法简单、反应产物生物活性高等优点,具有较好的应用前景。     

新型有序介孔磺酸化酚醛树脂FDU-16-SO3H的合成与酸催化性能

通过氯磺酸磺化有序介孔酚醛树脂(FDU-16)制备了新型有序介孔固体酸催化剂FDU-16-SO₃H. X射线衍射(XRD)、氮气吸附以及透射电镜(TEM)等表征结果表明, 经过磺化后的固体酸催化剂依然保持了高度有序性, 大量的磺酸根基团存在于材料的骨架之中. 在酯化反应和酰基化反应中, 这种新型有序介孔固体酸催化剂表现出比工业树脂和磺酸化介孔二氧化硅等材料更高的催化活性, 这主要归因于它具有较大的比表面积、较强的酸性以及骨架的疏水性.     

有机胺修饰稀土金属有机骨架：用于Knoevenagel缩合反应的三种固体碱催化剂

稀土金属有机骨架(Ln-MOFs)是利用有机配体和稀土离子之间配位自组装形成的具有超分子多孔网络结构的类沸石材料,其优点是稳定性好,一般不溶于常规的有机和无机溶剂,并且孔径、孔形及孔表面性质可通过其构建分子的选择或修饰进行灵活设计和制备.稀土离子性能独特,有机配体种类繁多,将稀土离子与有机配体可控组装可获得许多结构多样、性能优异的Ln-MOFs材料.这些功能材料已在气体吸附与分离、发光器件、化学传感以及磁性材料等多方面显示出潜在应用价值.特别是Ln-MOFs材料作为非均相催化剂具有热稳定性高、比表面积大以及稀土离子配位环境多样等优点,近年来受到国内外研究者关注和重视.后合成修饰法(PSM)是利用MOFs骨架中不饱和配位的金属离子或潜在的有机反应基团,通过配位键或共价键方式引入有机或无机分子,制备具有新功能的骨架材料.本文采用PSM策略,将三种不同的有机二胺后合成修饰到具有配位不饱和位点的稀土金属有机骨架[Er(btc)]的孔道中,得到三种固体碱催化剂：Er(btc)(ED)0.75(H2O)0.25(2), Er(btc)(PP)0.55(H2O)0.45(3)和Er(btc)(DABCO)0.15(H2O)0.85(4).其中, btc为1,3,5-均苯三甲酸, ED为乙二胺, PP为哌嗪, DABCO位为三乙烯二胺.单晶结构分析表明,在[Er(btc)(H2O)]·DMF0.7(1)中,铒离子与六个btc配体的六个羧酸氧原子和一个水分子配位,形成变形的五角双锥几何构型.每个btc配体连接六个铒离子构成具有一维开放孔道(0.7 nm′0.7 nm)的三维立体结构.重要的是,孔道中的配位水分子和游离DMF分子可通过真空加热除去而不影响其骨架结构(热稳定性达500 oC),这将有利于对其进行后合成修饰.热重分析(TGA)表明,催化剂2在25–300 oC失去孔道中配位的乙二胺和水分子;催化剂3在250 oC之前失去孔道中的哌嗪和水分子;催化剂4则在100 oC之前失去孔道中配位的三乙烯二胺和水分子.粉末X射线衍射(PXRD)结果显示,后合成修饰过程并没有改变催化剂骨架的稳定性,其稳定性在空气中超过30 d.氮气吸附实验表明, Ln-MOF 1的比表面积和孔体积分别为2000 m2/g和0.75 cm3/g,平均孔尺寸为0.65 nm,与晶体结构分析结果基本一致.相比之下,后合成修饰的催化剂2的比表面积明显降低,为650 m2/g,而催化剂3和4由于后修饰较大体积的二胺分子(哌嗪和三乙烯二胺),表现出可忽略的氮气吸附能力.上述结果表明,催化剂2具有较高的有机胺负载量、较高的热稳定性和多孔性.采用苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应研究了三种固体碱的非均相催化能力.结果表明,在相同反应条件下,催化剂2具有很好的首次催化能力(99%),优于催化剂3(93%)和4(63%).并且,催化剂2循环使用三次后,催化能力几乎没有改变,而催化剂3和4的催化能力则逐渐降低,催化剂4在第三次使用时已无催化能力.滤出实验显示,催化剂2在反应过程中无活性物种离去进入液相体系中,即无乙二胺分子从催化剂骨架孔道中离去,证明其为非均相催化本质.而催化剂3和4则在反应过程中有二胺分子离去,进入反应液相中,从而导致其循环使用催化能力降低.催化剂2的底物择形催化反应结果显示,先是丙二腈分子进入催化剂孔道中,形成碳负离子,然后亲核进攻醛分子生成产物.因此,体积较大的腈衍生物因不能进入孔道而不能发生反应,而体积较大的醛分子则不受影响,能顺利地发生反应.     

氨丙基官能化SBA-15介孔分子筛的合成及催化性能的研究

以氨丙基-三乙氧基硅烷为有机硅源，采用共价接枝法，合成了杂化NH2-CH2-CH2-CH2-SBA-15介孔分子筛，并用于催化苯甲醛与氰乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应．反应结果表明，除个别有机基团负载量较高的样品外，该催化剂对Knoevenagel缩合反应有很高的催化活性，反应75min后，苯甲醛的转化率可以达到80％以上．此外，还考察了反应温度、溶剂、反应物配比和催化剂用量对反应活性的影响，以及催化剂的重复使用情况．结果表明，反应可以在低于75℃的温和条件下进行；有明显的溶剂效应；氰乙酸乙酯／苯甲醛的摩尔比太高不利于反应的进行；反应活性不仅与催化剂上氨丙基活性中心的密度有关，而且与杂化分子筛的比表面积、孔径和孔容大小有关．催化剂在重复使用三次时，苯甲醛的转化率仍可达到60％以上．     

咪唑阴离子型碱性离子液体的合成及其催化Knoevenagel缩合反应

设计合成了由1-丁基-3-甲基咪唑阳离子与咪唑阴离子搭配的[bmim]Im新型碱性离子液体并对其碱性进行研究.[bmim]Im离子液体的碱性与[bmim]OH的碱性接近且强于[bmim]OAc.在水溶液及室温条件下,2%的[bmim]Im离子液体对系列芳香醛与活泼的亚甲基化合物之间的Knoevenagel缩合反应具有较好的催化性能,目标产物的收率达到86%～95%,选择性为100%.同时,该催化剂体系具有良好的循环性能.     

超声辐射下的无溶剂Knoevenagel缩合反应

在无溶剂,无催化剂,超声辐射下芳香醛与丙二腈发生knoevenagel缩合反应,合成了一系列苄叉基化合物,通过熔点的测定,红外光谱、核磁共振及元素分析对产物的结构进行了表征。结果表明,该方法不但化学选择性好,而且产物易处理,对环境污染小,符合绿色化学的要求。     

新型酸性离子液体催化的 Knoevenagel缩合反应

研究了一类新型酸性离子液体催化的Knoevenagel缩合反应, 结果表明, 该催化剂适用于一系列芳香/杂环醛与α-取代活性亚甲基化合物间的反应, 反应可在室温下进行, 反应时间短且收率良好(92% ~98%). 该反应体系操作简单, 产物易分离. 提出了可能的反应机理并对机理进行了验证. 该离子液体重复使用5次后仍具有较高的反应活性.     

碱性氧化铝催化芳醛与丙二腈的Knoevenagel缩合反应

无溶剂下,以碱性氧化铝为催化剂催化芳醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应,合成了一系列的芳基亚甲基丙二腈化合物。实验结果表明,该法具有操作和后处理简单、产率高、催化剂能够循环使用、对环境友好等优点,符合绿色化学的要求。     

Synthesis of Oxynitrided Beta Zeolite and Its Application in Knoevenagel Reactions as Solid Base Catalysts

It is a challenge to explore the possibility of developing various novel oxynitrided zeolites,in which oxygen bridging atoms are substituted to some levels by isoelectronic groups     

Aminated Ordered Mesoporous Carbons: Preparation and Catalytic Performance for Knoevenagel Condensation Reactions

The amine‐ and diamine‐functionalized mesoporous carbons with hexagonal mesostructure have been prepared by a rationally two‐step modification procedure under mild reaction conditions, respectively. The physicochemical properties of the obtained solid basic mesoporous catalysts were characterized by XRD, TEM, N₂ adsorption‐desorption, FT‐IR, EDX and elemental analysis techniques. The results indicated the organic amine groups were successfully introduced inside the channels of mesoporous carbons without destroying the well‐ordered 2D hexagonal mesostructure. A series of Knoevenagel condensation of aldehyde/ketone with active methylene compounds have been carried out over the diamine‐function‐ alized mesoporous carbons, which proved to be efficient heterogeneous basic catalysts and exhibited a similar catalytic activity after sixth cycles. This can be attributed to its hydrophobic framework and hydrophilic diamine groups, which led to amphiphilic properties and offered some advantages for the Knoevenagel condensation reactions.     

氧化硅负载的固体碱上乙醛的气相缩合反应

在氧化硅负载的含碱金属固体碱催化剂上乙醛能有效地缩合生成丁烯醛及丁烯醇,反应具有中等转化率、较好的选择性(约90％)和稳定性.考察了不同反应条件对催化性能的影响,并对可能的反应活性相进行了探讨.     

二甲胺乙基膦酸钡新型固体碱催化剂的研究

首次用二甲胺乙基膦酸与氯化钡在碱性溶液中制得二甲脘乙基膦酸钡载体,用５％ＮａＯＨ溶液处理该载体,制得相应的固体碱,并用元素分析,ＩＲ、ＴＧ、ＤＴＡ、ＤＴＧ对其进行了表征,用指示剂法,测得固体碱碱强度（Ｈ－）为９．３～１５．０;采用苯甲酸滴定法,测定了载体２和固体碱３在水中的游离碱量;讨论了载体制备中,驾流时间对载体２和固体碱３在水中游离碱量的影响。将固体碱用于催化Ｋｏｎｅｖｅｎａｇｅｌ缩合反应,产     

Synthesis of NaX and NaY Zeolites from Tunisian Kaolinite as Base Catalysts: An Investigation of Knoevenagel Condensation

The synthesis of Faujasite‐type zeolites with high purity has been successfully performed from Tunisian kaolinite and the effects of different crystallization parameters on the final products were widely investigated. The alkaline fusion of kaolinite followed by hydrothermal treatment lead to zeolite NaX synthesis whereas the classic hydrothermal transformation of metakaolinite produces NaY zeolite. The results show that an increase in the synthesis temperature and time has improved the crystallization process of the zeolite NaX whereas the SiO₂/Al₂O₃ and the Na₂O/SiO₂ molar ratios were the key parameters to obtain a pure zeolite NaY. The highest specific surface areas obtained with the optimal crystallization conditions were 554 m2 g^?1 and 592 m2 g^?1 for respectively NaX and NaY zeolites. The basic properties of NaX and NaY zeolites were explored in the Knoevenagel condensation of benzaldehyde with ethyl cyanoacetate at 140 °C as a test reaction in the absence of solvent. The influence of ion exchange with cesium cation on the catalytic activity of prepared catalysts was also investigated. It was found that the NaX provided higher activity than that of NaY catalyst due to its lower Si/Al ratio whereas a cesium exchange conferred higher basicity to the prepared Na‐faujasite.     

固体碱催化剂

综述了最近30年来固体碱催化剂的研究现状，包括固体碱催化剂的种类、优缺点以及各类催化剂中影响其催化性能的因素。重点探讨了碱性前驱体和载体对负载型无机固化碱碱强度的影响，展望了未来固体碱剂的发展方向。     

Bifunctional Gyroidal MOFs: Highly Efficient Lewis Base and Lewis Acid Catalysts

A family of gyroidal metal–organic frameworks (STUs) composited with transition metal ions and bi‐imidazolate ligands (BIm) were prepared and applied as both Lewis base and acid catalysts. Benefiting from the intrinsic basicity of the ligands and the Lewis acidic sites of the open metal centres, the STUs materials show excellent catalytic activities as Lewis base for the Knoevenagel condensation reaction between various aldehydes and malononitrile, and as Lewis acid for cyanosilylation reactions. Among these STUs, STU‐4 (Ni(BIm)) shows the best catalytic efficiency (conversions >99 %) in both Knoevenagel condensation and cyanosilylation reactions under mild conditions, providing thus an advanced material for both Lewis base and Lewis acid catalysis.     

介孔交联蒙脱土固体酸催化剂的结构与性能

采用溶胶凝胶法制备介孔钛交联蒙脱土，再采用SO₄^2-和CeO₂进行两次改性，然后以之为载体，制备铜基交联蒙脱土介孔固体酸催化剂。 催化剂的结构通过BET、XRD、TPR、Py-IR、FTIR、XPS和SEM等手段进行表征，并研究了它们在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化性能。结果表明，钛交联剂能很好地撑开蒙脱土的土层，形成良好的介孔结构，其孔径分布集中在3～7 nm，并且使制得的交联蒙脱土载体的比表面积明显增大；SO₄     

Co-hydrolysis and Seed-Induced Synthesis of Basic Mesoporous ZSM-5 Zeolites with Enhanced Catalytic Performance

For zeolite catalysts, the regulation of active site and pore structure plays an important role in the enhancement of their catalytic performance. In this work, a one-pot and organic template-free co-regulation route is proposed to straightforwardly synthesize basic mesoporous ZSM-5 zeolites with adjustable alkaline-earth metal species. The synthesis pathway combines two decisive strategies: 1) the seed-induced interface assembly growth method and 2) the acidic co-hydrolysis/condensation of aluminosilicate species and alkaline-earth metal (e.g., Mg, Ca, Sr, or Ba) sources. It is interesting that the mesoporous structure was self-evolved through particle-attached seed-interfacial crystallization without the assistance of any template. Meanwhile, the incorporation of alkaline-earth metals species is homogeneous and highly dispersed in the solid products during the whole crystallization process, and finally generate the superior basicity. Catalysis tests of the as-synthesized samples displayed their novel performance in the typical base reaction of Knoevenagel condensation, even for bulky substrates owing to the enhanced diffusion arising from the meso/microporous network. This finding opens new possibilities for facile, cost-effective, and environmentally friendly synthesis of mesoporous high-silica zeolites with tunable acid/base properties, and deepens our understanding of the particle-attached crystallization.