原子分散Ru-P-Ru催化剂的制备及其在多类加氢中的高效应用（英文）

单原子催化剂以最大化的金属原子利用率和较好的选择性,成为近年来催化研究领域的热点,但在选择性加氢应用中常常由于缺电子的金属中心对底物/氢气的活化能力较弱导致其催化活性较低.因此,如何保持最大原子利用率和高选择性的同时,进一步提高活性对于升级单原子催化剂具有重要意义.本文通过浸渍-再分散策略,制备出原子分散的Ru-P-Ru催化剂.球差扫描透射电镜、X射线吸收精细结构谱等表征和理论计算结果表明,其金属活性位点为P桥连的Ru-P-Ru结构.制备了不同还原温度的对照催化剂,结合X射线光电子能谱(XPS)和原位程序升温还原联用质谱(H₂-TPR-MS)对催化剂的形成过程进行了详细研究.XPS结果表明,随着还原温度的升高, P掺杂介孔碳表面的高氧化态P物种被还原为具有强配位能力的C-P物种,为金属的再分散提供了合适的配位环境,同时, H₂-TPR-MS检测到载体表面部分P物种被还原为具有强Lewis碱性的PH₃, PH₃与金属原子通过强Lewis酸碱相互作用可促进金属的再分散形成Ru-P-Ru结构.在邻苯二甲酸...     

NaBH4/MCl x 体系对液体端羧基氟橡胶的还原及还原机理

以液体端羧基氟橡胶(LTCFs)为原料, 硼氢化钠与金属氯化物(NaBH₄/MCl _x )为还原体系, 采用一锅法成功将LTCFs还原为液体端羟基氟橡胶(LTHFs). 研究了多种稀土金属氯化物(LaCl₃, CeCl₃, NdCl₃和SmCl₃）和过渡金属氯化物(MnCl₂, NiCl₂, CoCl₂和CuCl₂)对LTCFs还原效果的影响及变化规律. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 核磁共振氢谱(¹H NMR)、 核磁共振氟谱(¹⁹F NMR)和化学滴定法对原料和产物的分子链结构和官能团含量进行了表征. 结果表明, 稀土金属MCl _x 还原体系对LTCFs的还原效果均高于过渡金属MCl _x 还原体系, LTCFs中的—C=C—和—COOH均可以被还原为—C—C—和—OH, 其中NaBH₄/SmCl₃还原体系还原效率最高, 达到92%. 机理研究表明, NaBH₄/MCl _x 对—COOH的还原性能与MCl _x 中金属阳离子和羰基氧间的结合力有关, 结合力越大越有利于—COOH的还原.     

CuZn/Al2O3催化γ-戊内酯加氢制1,4-戊二醇

生物质利用是缓解能源及环境危机的有效途径。 本文利用共沉积法制备了一系列CuZn/Al₂O₃催化剂,通过电感耦合等离子光谱(ICP)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)等表征技术对催化剂的结构及性质进行了表征。 重点讨论了还原温度对CuZn/Al₂O₃催化γ-戊内酯加氢反应催化性能的影响,研究发现还原温度显著影响催化剂的活性和选择性。 高温还原有利于γ-戊内酯加氢生成1,4-戊二醇,440 ℃还原的CuZn/Al₂O₃催化剂对1,4-戊二醇的选择性可高可达98%;而200 ℃还原的催化剂,在相似的转化率下1,4-戊二醇选择性仅为71%。 结合催化剂的结构分析,高温有利于ZnO的还原,促使催化剂表面生成新的活性位点,并改变了催化剂表面的酸碱性,促进了1,4-戊二醇的生成。     

含钼(钨)锡键的四元金属有机杂环化合物的合成与反应研究

通过三苯基锡基-双(3,5-二甲基吡唑)甲烷与羰基钼的反应合成了钼锡键合的四元金属杂环化合物CH(3,5- Me₂Pz)₂Mo(CO)₃SnPh₃ (Pz＝1-吡唑基). 当用叔丁基异腈处理该化合物及其钨类似物时, 伴随着有机锡结构单元的丢失, 金属钼(钨)上发生还原消除并分解得到化合物CH₂(3,5-Me₂Pz)₂M(CO)₃(CNBu-t) (M为Mo或W). 另外, 该化合物与三苯基膦或亚磷酸甲酯及异丙酯反应时, 只发生羰基取代反应得到化合物CH(3,5-Me₂Pz)₂Mo(CO)₂(PR₃)SnPh₃ (R为苯基、甲氧基及异丙氧基). 而用亚磷酸苯酯与之反应, 除得到羰基取代产物外, 还伴随着P-O/C键的交换, 得到金属钼上还原消除的产物(PhO)₂PCH(3,5-Me₂Pz)₂Mo(CO)₃.     

氮掺杂碳纳米管包覆Fe0.64Ni0.36@Fe3NiN核壳结构用于高稳定锌-空气电池

可逆锌-空气电池因其高功率密度和环境友好性而得到了广泛研究。然而,氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的缓慢动力学限制了其实际应用。迄今为止,二氧化铱和二氧化钌被认为是氧还原反应的最佳电催化剂,同时铂碳被认为是最有效的氧还原反应的电催化剂。然而,由于Pt、Ir和Ru的天然丰度低、成本高的原因,它们在ZABs中的实际应用严格受限。因此,探索低成本和高性能的双功能催化剂对促进可充电锌-空气电池的发展至关重要。具有高导电性、低氧还原反应能垒的过渡金属合金可作为有潜力的氧还原电催化剂。然而,为提高过渡金属合金催化剂的双功能催化活性,可构筑过渡金属合金@过渡金属氮化物的核壳结构。在此,我们设计了一种氮掺杂碳纳米管包覆Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN核壳结构(Fe_0.64Ni_0.36@Fe₃NiN/NCNT)的双功能电催化剂,其具有高效的双功能催化活性。核壳结构可以为ORR/OER产生更多的活性点。Fe_0.64Ni_0.36<...     

柠檬酸对负载型磷化镍催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂-Al₂O₃复合载体,以柠檬酸(CA)为络合剂采用浸渍法制备了Ni₂P负载的TiO₂-Al₂O₃复合载体催化剂,并用 X 射线衍射(XRD)、N₂吸附比表面积(BET)测定、热重-差热分析(TG-DTA)、程序升温氢还原(H₂-TPR)和透射电子显微镜(TEM)技术对催化剂的结构和性质进行了表征,考察了加入CA对Ni₂P/TiO₂-Al₂O₃催化剂二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)性能的影响。结果表明,适量的CA可以丰富催化剂的孔道,提高催化剂的比表面积,使催化剂具有更好的孔结构、更高的金属活性组分分散度和更均一的活性组分尺寸。CA的引入可以减弱金属与载体之间的相互作用,显著降低Ni和P前驱体的还原温度,促进Ni-P-O活性相前驱态的生成。在360℃、3.0 MPa、氢油比500(体积比)、液时体积空速2.0 h^-1的条件下,反应4 h时二苯并噻吩转化率达到99.5%。在48 h内二苯并噻吩转化率可稳定在95.0%左右。     

钼改性页硅酸镍催化剂催化顺酐加氢性能

通过蒸氨法合成了一系列钼改性的页硅酸镍催化剂, 考察了钼含量对催化剂结构及其催化顺酐液相加氢性能的影响. 采用氮气物理吸附-脱附、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和原位X射线光子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和形貌等进行了表征. 结果表明, 助剂Mo的引入对催化剂结构形貌及其催化性能影响显著. Mo的引入提高了活性金属Ni的还原度, 增加了催化剂表面金属Ni⁰的数量, 金属Ni在还原过程产生氢溢流, 溢流氢将部分MoO₃还原为具有酸性的MoO_x物种, 由于金属Ni⁰与具有Lewis酸(L酸)特性的MoO_x及Ni^σ+的协同效应, 显著提高了催化剂对顺酐C≡C和C≡O的加氢活性. 当Mo含量(质量分数)为3%时, 其催化活性最高, 在160 ℃和5 MPa H₂气条件下, 反应3 h顺酐的转化率为100%, 产物γ-丁内酯的选择性为27%.     

酞菁钴及其衍生物修饰电极对分子氧的电催化还原

在玻碳电极上采用吸附法制备了四溴代酞菁钴(CoPcBr₄)、酞菁钴(CoPc)和四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁钴(CoPc(OC₈H₁₇)₄)修饰电极。利用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了修饰电极在酸性介质中对分子氧的电催化还原,比较了不同取代基的酞菁钴对电催化性质的影响。结果表明,它们对分子氧还原均具有良好的电催化活性,其中酞菁钴和四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁钴对O₂的催化是2电子还原生成H₂O₂,与裸电极相比,O₂的还原峰电位分别向正方向移动了0.33和0.48 V。而四溴代酞菁钴修饰电极在-0.1和-0.7 V附近产生的2个还原峰,说明它催化O₂到H₂O₂的还原以后还可以促进H₂O₂继续还原到H₂O,最终实现O₂的4电子还原。     

Pt-CeO2/ZSM-22催化正庚烷异构化反应性能研究

结合浸渍法和物理混合法调控金属活性中心Pt的位点，使其单独落位到ZSM-22分子筛或氧化铈载体上，从而分别得到金属-酸双中心位点的间距达到原子级接触的Pt-ZSM-22/CeO₂催化剂和保持纳米级间距的Pt-CeO₂/ZSM-22催化剂。利用球差电镜、XRD、BET、H₂-TPR和XPS等手段，表征了两种催化剂的物化性质，并对其正庚烷异构化反应性能进行了研究。另外，考察了不同还原温度下Pt-CeO₂/ZSM-22催化剂的物化性质和反应性能变化。结果显示，金属-酸中心保持纳米级间距Pt-CeO₂/ZSM-22催化剂具有更高的正庚烷异构化活性和异构烃收率，这是由于Pt在CeO₂载体上呈原子级分散的原因。在Pt-CeO₂/ZSM-22催化剂还原过程中，CeO₂载体释放更多的氧空位有助于延缓金属Pt的聚集且有利于庚烷分子的吸附。当还原预处理温度为300℃时，庚烷转化率和庚烷异构烃收率分别为79.2%和75.4%，异构化选...     

碳纳米管负载四硝基金属酞菁-MnO2双催化剂催化氧还原性能

过渡金属酞菁具有很高的氧还原催化活性, MnO₂对氧还原反应有催化作用,但是将过渡金属酞菁和MnO₂作为氧还原反应的双催化剂的研究较少。 本文采用苯酐-尿素法合成了碳纳米管(CNT)负载四硝基金属酞菁(TNMPc)组装体,联合γ-MnO₂作为氧还原反应的双催化剂。 借助循环伏安法对双催化剂的配比进行优化,得到二者的最佳比例。 研究了四硝基金属酞菁的中心金属离子对最佳比例双催化剂催化性能的影响和双催化剂的抗甲醇性能,结果表明,双催化剂对氧还原反应的催化能力主要受到金属离子本性的影响,双催化剂对氧还原反应的催化效率顺序为CNT/TNFePc-MnO₂>CNT/TNCoPc-MnO₂>CNT/TNNiPc-MnO₂>CNT/TNCuPc-MnO₂;4种双催化剂均具有较好的抗甲醇中毒性能。     

催化剂表面Cu0含量对二氧化碳加氢合成C2+醇性能的影响

通过在空气气氛下焙烧Cu@Fe-MIL-88B MOF材料制备了CuFe组分均匀分散的催化剂前驱物, 该前驱物经过不同温度下的预还原制得表面具有不同Cu和Fe价态分布的系列催化剂. 将所制备的催化剂用于固定床反应器上CO₂加氢合成C₂₊醇的性能研究, 并结合催化剂的X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氮气吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM) 和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征结果发现, 较高的还原温度增加了催化剂表面低价态的Cu和Fe的含量; 当还原温度为350 ℃时, 催化剂表面Cu⁰/(Cu⁺+Cu⁰)摩尔比为73.9%, 单质Fe摩尔分数为0.40%, 催化效果最好, CO₂转化率达到6.82%, 总醇选择性为39.4%, 其中C₂₊醇的摩尔比达到95.1%.     

Fe/Co和Ni/Co镍黄铁矿型析氢反应电催化剂

作为析氢反应的电催化剂,富金属的过渡金属硫化物因能克服富硫金属催化剂所存在的如导电性有限和缺乏必要的纳米结构等不足,近年来受到越来越多的关注.本文介绍了具有镍黄铁矿型结构的三元富金属硫化物复合材料FexCo9-xS8和Ni_yCo_9-yS₈(x=y=0-4.5)的合成、表征及其电催化研究.首先,研究了二元钴化合物Co₉S₈中Co逐步被Fe或Ni取代直至4.5当量的变化过程.硫镍铁矿复合物中组分的变化有助于不同温度下酸性介质中的质子还原.其次,在还原电催化条件下,复合物中元素化学计量变化对其电化学活化/失活行为有决定性的影响.与Co₉S₈相比,Co缺陷复合材料表现出了更高的HER性能.Ni/Co化合物通常表现出比类似结构Fe/Co化合物更高的电催化析氢活性.     

Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为及Dy-Ni金属间化合物的选择性制备

采用循环伏安、方波伏安和开路计时电位等电化学方法研究了Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl 共晶盐中的电化学行为及Dy-Ni 合金形成的电化学机理. 循环伏安和方波伏安法研究表明, Dy(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三个电子转移的一步反应. 与惰性W电极相比, Dy(Ⅲ) 离子在Ni 电极上的循环伏安曲线多出了三对氧化还原峰,是由于Dy与Ni 形成了合金化合物, 导致Dy(Ⅲ)离子在活性Ni 电极发生了欠电位沉积. 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对恒电位(-1.6, -1.8 和-2.0 V)电解制备的Dy-Ni 合金进行分析, 分别获得了DyNi₅, Dy₂Ni₇和DyNi₂金属间化合物. 实验结果表明, 通过控制电位进行恒电位电解可以有选择性地制备不同的金属间化合物.     

Ca掺杂的CeO2模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO2分子的相互作用

利用扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和同步辐射光电子能谱研究了CeO₂(111),部分还原的CeO_2-x(111) (0＜x＜0.5)以及Ca掺杂的CeO₂模型催化剂的形貌、电子结构以及它们与CO₂分子间的相互作用。CeO₂(111)和部分还原的CeO_2-x(111)薄膜外延生长于Cu(111)单晶表面。不同Ca掺杂的CeO₂薄膜是通过在CeO₂(111)薄膜表面室温物理沉积金属Ca及随后真空退火到不同温度而得到的。不同的制备过程导致样品具有不同的表面组成,化学态和结构。CO₂吸附到CeO₂和部分还原的CeO_2-x表面后导致表面羧酸盐的形成。此外,相比于CeO₂表面,羧酸盐物种更易在部分还原的CeO_2-x表面生成,而且更加稳定。而在Ca掺杂的氧化铈薄膜表面,Ca²⁺离子的存在有利于CO₂的吸附,且探测到碳酸盐物种的形成。     

镁铝混合氧化物负载镍催化剂的制备及在液化石油气低温重整反应中的催化性能

采用共沉淀-浸渍法制备了不同Ni 含量的 Ni/Mg(Al)O 催化剂并用于液化石油气(LPG)的低温水蒸气重整反应. X 射线衍射和程序升温还原结果表明, 在 800 ℃焙烧的 Ni/Mg(Al)O 催化剂中, NiO 与 MgO 反应生成 Mg-Ni-O 固溶体, 还原后形成金属 Ni 纳米颗粒. 详细研究了 Ni 含量(质量分数)、反应温度和水/碳摩尔比(n_H2O/n_C) 等对催化剂性能的影响. 实验结果表明, 15%Ni/Mg(Al)O 催化剂对 LPG 低温重整反应具有最佳的催化性能. 提高反应温度能显著提高 Ni/Mg(Al)O 催化剂的催化性能. 当n_H2O/n_C=2时, 在400~500 ℃的温度范围使LPG完全转化的最大反应空速从 28900 mL·h^-1·g^-1Cat提高到 86800 mL·h^-1·g^-1Cat. 适当增大水/碳摩尔比有利于 LPG 转化为小分子气体, 但在 LPG 摩尔流量不变的情况下, 反应气中水含量过高会导致 LPG 转化率降低. 反应后催化剂的X射线衍射谱(XRD)和热重分析(TG)结果表明, Ni/Mg(Al)O催化剂优良的催化活性和反应稳定性可归因于催化剂表面Ni晶粒较高的稳定性和抗积炭性能.     

基于零价铝的氧化/还原技术在水处理中的应用

利用零价金属(ZVMs)处理环境污染物一直是环境治理领域的研究热点,其中以零价铁(ZVI)的研究最为广泛。近年来,零价铝(ZVAl)因其具有比ZVI更低的氧化还原电位(E⁰(Al³⁺/Al⁰)=-1.662 V, E⁰(Fe²⁺/Fe⁰)=-0.44 V)及其两性性质(反应pH可以拓展到碱性)而开始受到关注。目前环境领域关于ZVAl的研究主要集中于两类:以零价铝/氧/酸(ZVAl/O₂/H⁺)体系为核心的氧化体系和以零价铝/无氧(ZVAl/anaerobic)体系为核心的还原体系,其中前者因原位产生过氧化氢构成类Fenton氧化体系而备受关注。研究已发现,基于ZVAl的氧化/还原技术可有效去除酚类、偶氮染料、有机卤化物等有机污染物和Cr(Ⅵ)、As(Ⅲ)等无机污染物,且超声、微波、外加多金属氧酸盐(POM)、Fe²⁺等辅助手段对该技术有一定辅助效果。本文分别就基于ZVAl的氧化体系和还原体系,对其反应机理及去除水中污染物的国内外最新研究进展进行了综述和展望,以期促进ZVAl水处理技术的发展。铝作为地壳中最丰富的金属元素,ZVAl不存在像ZVI高pH值时产生沉淀的问题,相信随着ZVAl表面氧化膜这一制约因素的逐渐解决,其在水处理领域将有更广泛的应用。     

锰取代Keggin型杂多酸[ZnW11O39Mn(H2O)]8-在化学修饰玻碳电极上的多层组装及电催化性能研究

在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极上制备了过渡金属取代杂多酸[ZnW₁₁O₃₉Mn(H₂O)]^8-(ZnW₁₁Mn)多层膜.各层的循环伏安行为证明膜的增长均匀,峰电流随层数的增加而增加.与其在溶液中的氧化还原行为相比,多层膜中的ZnW₁₁Mn显示出一些特殊的性质.还讨论了pH对其氧化还原行为的影响.该多层膜对BrO₃^-和H₂O₂的还原及抗坏血酸的氧化具有较好的电催化性能.     

多重响应性超支化星形聚合物的合成与组装以及控制释放研究

含二硫键的自引发单体与2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯(MEO₂MA)进行自缩合乙烯基共聚合得到超支化PMEO₂MA(H-PMEO₂MA). 以它作大分子引发剂, 引发二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)进行原子转移自由基聚合, 合成了具有温度、pH以及氧化还原多重响应性的超支化星形聚合物H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA. 证明了H-PMEO₂MA有低临界溶液温度(LCST); 研究了PDMAEMA 链段的长度和溶液的pH值对超支化星形聚合物的LCST的影响. 当H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA水溶液温度从2 ℃升高至室温, H-PMEO₂MA变成疏水性而发生聚集, 形成以H-PMEO₂MA为核, PDMAEMA为壳的胶束. 在胶束形成过程中, 将尼罗红装载到这种聚合物胶束中, 形成释药系统, 研究了pH、氧化还原响应性释药性能.     

氯化钽在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中电化学行为

采用循环伏安法,研究了0.25 mol/L TaCl₅在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF₆)中的电化学行为。 实验结果表明,电沉积钽是受扩散控制、两步骤的不可逆电极反应过程,首先是Ta(Ⅴ)还原为Ta(Ⅲ),其次是Ta(Ⅲ)还原为金属钽和形成其它低价钽氯化物。 Ta(Ⅴ)/Ta(Ⅲ)和Ta(Ⅲ)/Ta在离子液体[Bmim]PF₆中的阴极传递系数分别为0.155和0.406。 Ta(Ⅴ)在离子液体[Bmim]PF₆中的扩散系数为1.629×10^-9 cm²/s。 在100 ℃和-1.25 V条件下,采用恒电势法在铂片上电沉积钽,扫描电子显微镜照片和EDS分析表明,沉积物为钽和钽的低价氯化物。     

四(对－硝基)苯基卟啉锰配合物的光谱电化学性质

应用循环伏安、现场紫外可见光谱和红外光谱电化学技术确认了四(对-硝基)苯基卟啉锰配合物产生不同氧化态锰卟啉的电位及其电子光谱和振动光谱特征,发现卟啉周环上硝基的还原发生在Mn²⁺还原之后,金属价态变化敏感带出现在1597、1523、1207、825和806cm^-1附近。