硫酸根促进的纯硅MCM-41催化假性紫罗兰酮环化合成紫罗兰酮的性能

 分别采用硫酸和硫酸铵溶液作为促进剂,对MCM-41进行表面硫酸根促进,并在不同温度下焙烧制得一系列硫酸根促进的纯硅MCM-41样品SM和ASM. 采用氮吸附-脱附、吸附氨的程序升温脱附(NH3-TPD)、 热重分析(TG-DTG)、 元素分析和红外光谱(FT-IR)等表征方法对两类样品的介孔结构、硫酸根促进过程和表面酸性进行了考察,并通过环化合成紫罗兰酮这一典型的液体酸催化反应评价其催化活性. 结果表明,经450 ℃焙烧的样品(SM-450和ASM-450)中促进剂完全分解,不存在作为原始促进剂或分解中间产物的游离硫酸分子,硫酸根以双齿螯合配位结构存在于SiO2表面. 原位吡啶吸附红外光谱显示ASM-450表面同时存在L酸和B酸中心, NH3-TPD测试结果表明其酸强度较弱. SM-450和ASM-450具有与商品化氢型酸性树脂Amberlyst-15相当的催化性能,其催化作用来源于一般被认为不具备酸活性的SO2-4/SiO2表面螯合结构. 在较低反应温度下, ASM-450具有优于Amberlyst-15的催化性能,并在循环使用5次后仍保持较高的催化活性.     

具有碱催化活性的有序氮氧化硅MCM-41介孔分子筛的制备与性能研究

以介孔氧化硅MCM-41为氮化前驱体, 以纯的氨气为氮源, 通过调节氮化工艺参数, 制备出了氮含量高达23.01 wt%、比表面积高达665.4 m²•g^－1、平均孔径为2.5 nm的氮氧化硅有序介孔分子筛材料. 采用CNH元素分析、N₂吸附- 脱附分析、小角XRD、高分辨透射电镜(HRTEM)、红外光谱以及²⁹Si 固体核磁共振谱(MAS NMR)等技术对材料的结构进行系统的研究. 并且通过苯甲醛和丙二腈的缩合反应研究了该类材料的碱催化活性. 研究表明, 在30 ℃反应3 h后苯甲醛的转化率达到99.9%.     

苄基磺酸接枝MCM-41介孔分子筛的合成与表征

在采用溶胶-凝胶法合成纯硅MCM-41基础上，经过两步后合成处理，在纯硅MCM-41上接枝苄基磺酸，并通过X射线衍射、低温氮气吸附、红外光谱、元素分析、热重分析和酸度滴定，对所得样品进行了表征。结果表明，经过苯甲醇、氯磺酸两步接枝处理，苄基及磺酸成功地接入MCM-41上，并保持MCM-41的介孔结构，接枝后的磺酸型MCM-41比表面积和孔容均减小，分别为 976 m²·g^-1和0.42 cm³·g^-1，酸量为4.2 mmol·g^-1。     

BF3*Et2O/MCM-41固体酸催化剂及其催化性能的研究

MCM-41因其具有规整的六方一维孔道、高比表面积及可作为催化剂或催化剂载体的优良性能而备受关注[1]. 但由于铝取代的MCM-41具弱酸性, 将其作为酸催化剂的研究尚不多见. 为此, 对MCM-41进行表面改性或负载酸性物质是行之有效的方法. 本文以BF3*Et2O对MCM-41分子筛进行表面改性, 并采用XRD和原位FTIR技术对BF3*Et2O/MCM-41催化剂进行表征; 探讨了催化剂制备条件对环氧氯丙烷与异丁醇的缩合反应性能的影响.     

Synthesis and Catalytic Activity of Cu-Incorporated MCM-41 with Spheres-within-a-Sphere Hollow Structure

Cu-incorporated ordered hexagonal mesoporous silicates （Cu-MCM-41） with spheres-within-a-sphere hollow structure have been synthesized using thermoreversible polymer hydrogel methylcellulose （MC） and cationic surfactant as co-templates, which have been characterized by scanning electron micrograph （SEM）, X-ray diffraction （XRD）, transmission electron micrograph （TEM）, and N2 adsorption-desorption isotherms. The obtained results indicate that the morphology of Cu-incorporated MCM-41 materials is ＂spheres-within-a-sphere＂ hollow structure, which is very similar to that of the alveolus. In benzene hydroxylation with H2O2, the hollow spheres show much higher catalytic activity than particles of Cu-MCM-41.     

高氮含量MCM-41的制备及其对Knoevenagal缩合反应的催化性能

 采用二次合成法制备了含氮MCM-41分子筛,系统考察了氨气流速、氮化温度和氮化时间等因素对分子筛氮含量的影响,并通过X射线衍射、 N2吸附、透射电镜、 X射线光电子能谱和 29Si MAS NMR等方法探测了氮化后分子筛的物理化学特性. 结果表明,氨气流速和氮化温度是影响分子筛氮含量的主要因素. 氨气流速为400 ml/min时, 950 ℃下经12 h氮化后的MCM-41分子筛氮含量(质量分数)可达26.0%, 并较好地保持了原有分子筛的骨架结构. 由于氮化温度相对较低,对分子筛的结构破坏较小,而氮含量高、氮化后的MCM-41分子筛对Knoevenagal缩合反应具有很高的碱催化活性.     

新戊基钛在MCM-41表面的接枝反应及产物性质

采用原位红外光谱法在真空系统中考察了MCM-41分子筛表面与四新戊基钛Ti(CH2CMe3)4的反应,发现这个反应可在室温下定量进行,得到表面新戊基钛(≡Si－O)2Ti(CH2CMe3)2. 这种表面新戊基钛很容易与CH3OH、H2O和O2进一步发生反应分别得到(≡Si－O)2Ti(OCH3)2、(≡Si－O)2Ti(OH)2和(≡Si－O)2Ti(OCH2CMe3)2等表面化合物.在氧气中焙烧由(≡Si－O)2Ti(CH2CMe3)2水解所得的(≡Si－O)2Ti(OH)2可制得表面含钛MCM-41介孔分子筛（Ti-MCM-41）.元素分析、低温N2吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱、X射线粉末衍射和FTIR等表征结果表明,接枝反应和后续的处理不破坏分子筛的介孔结构; Ti-MCM-41的比表面积和孔直径较MCM-41略有降低; Ti原子在Ti-MCM-41表面以TiO4四面体配位状态分散,并对乙烯氧化有较明显的光催化活性.论文还通过对Ti-MCM-41与水热合成骨架含钛[Ti]-MCM-41结构和光催化活性的比较,对分子筛类材料光催化作用机制进行了分析探讨.     

TiO2-CdS-MCM-41复合纳米材料的合成和表征

利用γ-巯丙基三甲氧基硅烷及表面预吸附水解技术在MCM-41介孔分子筛孔道内部以化学键合的形式依次引入了CdS和TiO2纳米粒子.紫外-可见吸收光谱结果表明,借助于巯基的络合能力,MCM-41能有效地从反胶束中萃取CdS纳米粒子.利用小角XRD谱图成功地跟踪观察到了MCM-41介孔分子筛随纳米粒子的引入而产生的孔径变化.     

新型MCM-41固载化铌酸催化氧化环戊烯制备戊二醛

通过可溶的草酸配合物将铌酸固载到中孔分子筛MCM-41上,得到含催化氧化活性中心的Nb₂O₅/MCM-41负载型催化剂,并用XBD,BET,N₂吸附等手段进行了表征.该催化剂在环戊烯催化氧化制备戊二醛的反应中表现出优良的催化性能,环戊烯的转化率高达100%,戊二醛收率达到50%,展现了良好的应用前景.     

分散法制备的CuCl/MCM-41上C3H6选择催化还原NO反应的研究

研究了由分散法制备的两种CuCl/MCM-41催化剂上丙烯在过量氧存在下选择催化还原NO反应, 发现所制备的CuCl/AlMCM-41催化剂的反应活性明显高于CuCl/SiMCM-41. XRD, IR, TPR及ESR的研究结果表明, CuCl/AlMCM-41催化剂上的主要活性中心是与骨架铝配位的铜离子(Cu2+/Cu+).     

嫁接型席夫碱配合物的制备及其催化性能

应用超声波技术在温和条件下以氯丙基三甲氧基硅烷为偶联剂, 制得了嫁接过渡金属Zn, Cu, Fe和Co的N,N-双水杨醛缩二乙烯三胺席夫碱配合物[SiO₂-M(NNOO)], 并与传统加热搅拌法制得的样品的物性和催化性能做了比较. 应用IR和UV-Vis谱学技术对其进行了初步表征, 结果表明, 两种方法制得的嫁接型配合物的红外光谱均呈现出胺基和席夫碱相应基团的特征吸收, 配体和配合物红外和紫外光谱之间的差别表明配合物结构的存在. 将所制得的样品在苯乙烯选择氧化制苯甲醛反应中进行了催化性能的测试, 考察了反应时间和催化剂对苯乙烯转化率和选择性的影响, 结果表明苯乙烯转化率均在90%以上, 苯甲醛选择性最高可达93.5%, 产物选择性与反应时间和催化剂中过渡金属的类型均有关系.     

减压蒸馏生物油与乙醇在ZSM-5/MCM-41上共催化裂化

采用减压蒸馏生物油为原料,与无水乙醇2:3(质量比)混合,在固定床中ZSM-5/MCM-41分子筛上共催化裂化,考查了反应温度和质量空速(WHSV)对裂化产物的影响。对ZSM-5/MCM-41进行了NH₃-TPD、BET、N₂吸附-脱附等表征,对裂化气体产物通过气相色谱仪分析,减压蒸馏生物油和精制生物油采用气相色谱-质谱联用仪进行定量分析。结果表明,反应温度500 ℃、WHSV 3.75 h^-1为反应优化工况。此反应条件下,精制生物油酸类物质从减压蒸馏生物油中的25.6%降至反应后的0.1%,效果显著,且精制生物油产率为46.8%,气体产物中CO₂和CO的浓度共9.5%。     

PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂的丙烷脱氢催化性能

用微型催化反应装置评价,并结合X射线粉末衍射(XRD)、表面积和孔结构测试、程序升温还原(TPR)、氢化学吸附和热重分析等方法研究了负载型PtSn/γ-Al2O3,PtSn/MCM-41和PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂的丙烷脱氢反应催化性能.发现PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂具有较PtSn/MCM-41催化剂高的丙烷脱氢反应活性和较PtSn/γ-Al2O3催化剂高的反应稳定性.实验结果表明,纯硅MCM-41载体表面的锡物种因与载体相互作用较弱故易被还原,导致铂金属分散度和催化剂的丙烷脱氢活性较低.用Al2O3修饰MCM-41可以增强Sn物种与Al2O3/MCM-41载体之间的相互作用,提高PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂铂金属分散度和丙烷脱氢催化活性.并且,积炭后的PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂具有较高的铂金属表面裸露度,故具有较高的丙烷脱氢反应稳定性.PtSn/Al2O3/MCM-41催化剂优良的丙烷脱氢催化性能町能不仅与Sn-载体Al2O3/MCM-41较强的相互作用有关,而且与Al2O3/MCM-41载体的介孔结构有关.     

基于纳米二氧化硅与MCM-41的两种多相钯催化剂的合成及其在Suzuki反应中的应用

含氮膦配体的钯配合物被负载于纳米二氧化硅和MCM-41表面。由此得到的两种新型多相钯催化剂SiO2@PNPPdCl2（1）和MCM-41@PNPPdCl2（2）均通过SEM（EDX）、TEM（SAED）、XRD、FT-IR、ICP-MS和TGA等手段进行全面表征。微观结构表明,这两种纳米颗粒具有完全不同的结构,1为不规则球体,2具有蜂窝孔状结构。本文进一步研究了纳米粒子1和2在Suzuki偶联反应中以乙醇和水为溶剂的温和条件下的催化性能。研究显示两种催化剂均具有较好的基团耐受性,循环利用四次的平均产率分别为81%(1)和89%(2)。它们的催化性能也略有不同,催化剂1的催化速率高于2,催化剂2具有较好的循环利用性能。     

PdCl2/ O-MCM-41催化剂制备及其在苯酚氧化羰化反应中的应用

Hybrid mesoporous silica MCM-41 (O-MCM-41) was prepared using γ-aminopropyltriethoxysilane (APTES) as spacer, tetraethoxysilane as precursor and 2-acetylpyridine as organic moiety. The heterogeneous palladium catalyst (PdCl₂/ O-MCM-41) was then prepared by reaction of the hybrid MCM-41 with PdCl₂(PhCN)₂. The products were characterized by means of IR, XRD, XPS and N₂ adsorption-desorption isotherms. The catalytic properties of the supported catalyst in the oxidative carbonylation of phenol to diphenyl carbonate (DPC) were investigated. The yield of DPC and turnover number (TON) reached 5.8% and 29 mol DPC·mol Pd^-1, and Pd loss was only 2.7% at 110 ℃, 4.4 MPa for catalytic reaction of 5 h with 4.2wt% Pd loading, and molar ratio of phenol to Pd being 1000 in the presence of Cu₂O and terahydrofuran (THF).     

NaAlO2改性AlMCM-41：铝分布、酸量及催化性能的有效调控

以NaAlO2为改性剂是调控沸石骨架铝原子数量较常用且有效的方法.如杨春等[1]报道了用NaAlO2溶液对脱铝β沸石进行补铝,并通过XRD、吡啶吸附态红外光谱表征了铝化样品的特性;再者,谢在库[2]等以NaAlO2溶液对β沸石进行了改性,研究了β沸石酸性位及β沸石的补铝过程,并比较了铝化前后β沸石的催化活性.目前为止,虽以NaAlO2为改性剂铝化纯硅介孔材料的工作也有报道[3],但铝化步骤通常在低温(＜60℃)下进行,且对AlMCM-41的改性尚未涉及.     

金属有机化学气相沉积法制备SnO2/MCM-41半导体传感器及其性能研究

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法制备了SnO2/MCM-41半导体传感器, 考察了沉积时间和沉积温度对SnO2/MCM-41半导体传感器的SnO2沉积量、比表面积和孔径的影响; 研究发现, 随着SnO2沉积量的增加, 孔径有规律地下降, 说明SnO2较均匀地沉积在介孔分子筛MCM-41的孔道之中. SnO2/MCM-41半导体传感器对CO和H2具有较高的传感性能, 其传感性能的大小与CO和H2的浓度成正比.     

高钴含量MCM-41合成、催化性能及钴形态的化学分析方法

加入还原剂抗坏血酸合成了一系列高钴含量Co-MCM-41,通过XRD、低温氮吸附-脱附等方法对其介孔结构进行了详细表征。采用以稀硫酸溶解骨架外钴氧化物、再以浓硫酸处理骨架内钴物种,经化学分析方法成功确定了骨架内外钴离子含量和价态,并辅以H₂-TPR和ICP方法加以评估。还原剂的加入能够增加Co-MCM-41介孔结构规整度并大幅度提高其在苯羟基化制备苯酚反应中的催化性能。     

Preparation and Photocatalytic Activity of TiO2 Films on Silica Glass Substrates by Assembly Technique

Nanostructured TiO₂ coating films on silica glass substrates were prepared by the assembly technique. TiO₂ colloids were synthesized employing the sol‐gel method using TiCl₄ as a precursor. The effect on the surface structures which was caused by the polyethylene glycol (PEG) added to the precursor solution and the photocatalytic activity were studied. The experimental results showed that the cobble‐like TiO₂ coating films were synthesized at 500 °C. On the surface of the samples, TiO₂ films exhibited uniform shape and a narrow size distribution. The result of proper PEG added to the precursor solution led to the decreasing of the size of TiO₂ particles and the increasing of the surface area of the samples. The photocatalytic activity of TiO₂ films with PEG was higher than that of samples without PEG.     

Synthesis,Characterization, and Catalytic Activity of Metallo Octamethylcalix (4) Pyridino Complexes Encapsulated in MCM-41

The synthesis and encapsulation of M⁺ⁿ-octamethylcalix(4)pyridino complexes using acetone and pyridine in H-MCM-41 have been achieved and presented. These hybrid catalysts are characterized by x-ray diffraction, infrared, thermal analysis, Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area, and scanning electron microscopy and tested for catalytic activity. They are active in the liquid-phase oxidation of p-xylene using H₂O₂ as oxidant and acetic acid as solvent in the temperature range of 30–100 °C. The variation of central transition-metal cation and the heterocyclic ring in the metallomacrocycle influence the catalytic activity.

[Supplementary materials are available for this article. Go to the publisher's online edition of Synthetic Communications® for the following free supplemental resource(s): Full experimental and spectral details.]