金属离子在液相氧化中的催化作用——Ⅲ.金属离子,特别是铈离子在叔-丁基过氧化氢分解中的催化作用

本文研究了金属离子,特别是铈离子在叔-丁基过氧化氢分解反应中的催化性能。实验结果表明,金属离子对过氧化氢的分解能力不仅与金属离子的氯化还原电位有关,而且与金属离子的催化活性有密切的关系。根据在铈离子存在下的叔-丁基过氧化氢分解动力学的研究,提出如下机理: [Ce~(3 )ROOH)_3]→Ce~(4 )(ROOH)(OH~-) RO~* Ce~(4 )(ROOH)(OH~-)→Ce~(4 ) H_2O RO_2~*反应可能是通过电子转移而完成的,并伴随着金属离子的价态变化。这一看法已为紫外可见光谱的结果所证实。     

氢还原下铁钼催化剂的表面性质

用XPS对H_2还原下的铁钼催化剂的表面性质进行了研究。实验表明:H_2还原使表面钼离子由Mo~(6+)还原为Mo~(5+)和Mo~(4+),并与Fe~(3+)作用氧化为Mo~(6+);Fe~(3+)则由于与Mo~(5+)和Mo~(4+)作用以及H_2还原而变为Fe~(2+),从而形成了一个没有O_2存在,仅有H_2作用下的Mars-Krevelen氧化还原循环过程。在催化剂表面上生成的FeMoO_4,其Mo~(6+)的3d3/2和3d5/2的结合能值比Fe_2(MoO_4)_3中的Mo~(6+)的3d能级结合能值低。Mo(或Mo和Fe)离子键合的O~(2-)与H_2作用生成的Mo(Fe)-OH,其Os结合能的测定值低于键合于Mo(Fe)离子中的O~(2-)的Os结合能值,并且该结合能峰由于-OH间的相互作用结合成的水的脱附而消失。此外.给出了还原过程中H_2与催化剂表面O~(2-)相互作用的反应图式。     

硫化的MoO_3/γ—Al_2O_3催化剂的表面结构和价态的研究

本文应用XPS、ESR和TEM等手段研究了硫化的MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂样品,在不同钼含量、不同硫化条件以及进行甲烷反应前后,其表面结构和价态的变化规律。观察到硫化时Mo~( 6)。还原为Mo~( 5)和Mo~( 4)的变化过程。硫化除了生成S~(-2)价态外,还有硫的高价中间态生成。证明了经甲烷化反应后,表面上的MoS_2晶粒明显长大。     

硫化的MoO3/γ—Al2O3催化剂的表面结构和价态的研究

本文应用XPS、ESR和TEM等手段研究了硫化的MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂样品, 在不同钼含量、不同硫化条件以及进行甲烷反应前后, 其表面结构和价态的变化规律。观察到硫化时Mo~(+6)。还原为Mo~(+5)和Mo~(+4)的变化过程。硫化除了生成S~(-2)价态外, 还有硫的高价中间态生成。证明了经甲烷化反应后, 表面上的MoS_2晶粒明显长大。     

甲苯选择性氧化制苯甲醛—焙烧对铁钼系催化剂的物化性质和催化性能的影响

采用XRD、UVDRS、XPS、SEM和比表面积测量等技术,考察了250、500和650℃焙烧温度对Fe/Mo=0.29的催化剂样品的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂中物相的颗粒增大,比表面积减小,650℃焙烧时,生成了Mo~(5+)离子和少量的MoO_(2_80)物相,这些Mo~(5+)的存在,使反应向完全氧化的方向进行,苯甲醛的选择性降低。     

致癌性卤代醌与有机氢过氧化物不依赖金属分解的分子机制及其潜在生物学意义

卤代醌是一类具有致癌活性的化合物.最近,它们作为氯代消毒副产物在饮用水中被检测到.有机氢过氧化物(ROOH)可通过自由基和酶促反应氧化多不饱和脂肪酸产生.先前的研究表明,ROOH可被过渡金属催化分解产生烷氧自由基,从而启动脂质过氧化或进一步分解生成α,β-不饱和醛.然而,目前还不清楚卤代醌能否不依赖过渡金属离子与ROOH以类似方式生成烷氧自由基.综合采用电子自旋共振-自旋捕获、高分辨液相色谱质谱联用及其他分析方法,结果发现,2,5-二氯-1,4-苯醌(DCBQ)可显著增强典型的有机氢过氧化物叔丁基过氧化氢(t-BuO OH)分解,以不依赖金属离子的方式生成叔丁氧自由基.在以上发现的基础上,我们检测和鉴定出一类新型的以碳为中心的醌酮自由基,其是我们之前推测的以氧为中心的醌氧自由基的自旋异构体.我们进而将研究扩展到更具生理意义的内源性脂质氢过氧化物13-过氧羟基-9,11-十八碳二烯酸(13-HPODE)中,发现DCBQ也可以显著增加13-HPODE的分解,产生脂质烷基自由基和具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛.其他卤代醌也具有类似作用.研究表明,致癌性卤代醌能通过一类新型的不依赖于金属离子的亲核取代和均裂分解的机制,促进有机氢过氧化物分解并生成具有较强反应活性的烷氧、醌酮和脂质烷基自由基,及具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛.以上研究结果可部分解释卤代醌及其酚类前驱物为何具有潜在的基因毒性和致癌性.     

含La耐硫水煤气变换催化剂的研究

CoMoK/Al_2O_3耐硫水煤气变换催化剂中加入La_2O_3后其活性与含量和处理温度有关。含有0.5—1.0％La_2O_3的催化剂和载体经600℃处理活性和耐热性最高。在500℃进行强化反应后La助化的催化剂活性下降～50％,而无La的下降～70％。以H_2S/H_2重新处理减活后的催化剂可以使活性逐渐恢复,但含La的比不含La的恢复得快。由催化剂的硫化过程和程序升温还原及吡啶吸附实验未能发现两种催化剂有明显的区别。XPS测定结果发现La助化的催化剂在反应时,其Mo可以保持较好的分散和较少形成Mo~(6 ),而Mo~(6 )对反应是无活性的。     

XPS study of potassium-promoted molybdenum carbides for mixed alcohols synthesis via CO hydrogenation

The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to investigate the surface characteristic of potassium-promoted or un-promoted both β-Mo_2C and α-MoC_(1-x) pretreated by syngas at different temperatures, and the promotional effect of potassium on the catalytic performance was also studied. XPS results revealed that the content of surface Mo and its valence distribution between β-Mo_2C and α-MoC_(1-x) were quite different. Promoted by potassium, the remarkable changes were observed for surface composition and valence of Mo distribution over β-Mo_2C. Potassium had strong electronic effect on β-Mo_2C, which led to a higher Mo~(4+) content. On the contrary, potassium had little electronic effect on α-MoC_(1-x), and K-Mo interaction was weak. Therefore, Mo~0 and Mo~(2+) became the dominant species on the catalyst surface, and the Mo~(4+) content showed almost no increase as the pretreatment temperature enhanced. In terms of catalytic performance of molybdenum carbides, the increase in Mo~0 most likely explained the increase in hydrocarbon selectivity, yet Mo~(4+) might be responsible for the alcohols synthesis.     

钼过氧配合物与HSO 在酸性溶液中的反应动力学和机理

用载流法研究了Mo~4O~12(O~2) [简作Mo~4(O~2)~2] 与HSO 在酸性条件(4×10^-3～0.5mol·dm^-3)下的反应动力学,并提出了反应机理.反应经历下列历程:Mo~4(O~2)~2+H~2O Mo~4(O~2)(OOH)(k~1,k~-1) Mo~4(O~2)(OOH)+HSO Mo~4(O~2)OOSO~2+H~2O(k~2,k~-2) Mo~4(O~2)OOSO~2+H~2O Mo~4(O~2)+H~2SO~4(k~1,k~-1)中间产物Mo~4(O~2)再以相同机理继续与HSO 反应.由机理,得到了[S(IV)/k~观察与[H^+],[S(IV)]之间的线性关系式以及20℃时的动力学参数:K~1=7.4±0.3dm^3·mol^-1·S^-1,k~-1/k~2=(5.8±0.5)×10^-2和k~-2/k~3=(1.4×0.8)×10^-4.配合物Mo~4(O~2)~2中(O~2)基质子化是决定反应速度的关键步骤.用此机理讨论了Thompson研究的 MoO(O~2)~2与HSO 的反应结果.     

钼过氧配合物与HSO 在酸性溶液中的反应动力学和机理

用载流法研究了Mo~4O~12(O~2) [简作Mo~4(O~2)~2] 与HSO 在酸性条件(4×10^-3～0.5mol·dm^-3)下的反应动力学,并提出了反应机理.反应经历下列历程:Mo~4(O~2)~2+H~2O Mo~4(O~2)(OOH)(k~1,k~-1) Mo~4(O~2)(OOH)+HSO Mo~4(O~2)OOSO~2+H~2O(k~2,k~-2) Mo~4(O~2)OOSO~2+H~2O Mo~4(O~2)+H~2SO~4(k~1,k~-1)中间产物Mo~4(O~2)再以相同机理继续与HSO 反应.由机理,得到了[S(IV)/k~观察与[H^+],[S(IV)]之间的线性关系式以及20℃时的动力学参数:K~1=7.4±0.3dm^3·mol^-1·S^-1,k~-1/k~2=(5.8±0.5)×10^-2和k~-2/k~3=(1.4×0.8)×10^-4.配合物Mo~4(O~2)~2中(O~2)基质子化是决定反应速度的关键步骤.用此机理讨论了Thompson研究的 MoO(O~2)~2与HSO 的反应结果.     

高分散隔离活性位催化剂中过渡金属离子结构对丙烷选择氧化反应性能的影响

考察了碱金属K修饰的SiO2负载极低含量过渡金属的高分散隔离活性位系列催化剂(K-M/SiO2(n(K)∶n(M)∶n(Si)=10∶1∶1000),M=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的丙烷选择氧化催化性能,并运用UV-Raman和CO2-TPD等方法,对该系列催化剂进行了结构和物化性能表征,探讨了催化剂的表面离子结构与催化反应性能之间的关系。 发现钾修饰的SiO2负载过渡金属高分散隔离活性位催化剂上过渡金属离子的组态结构,对丙烷选择氧化反应性能有重要影响。相对稳定的全充满或无d电子的表面离子结构有利于选择氧化反应进行,而存在多种价态的相对不稳定的离子结构有利于深度氧化的进行。 这一离子结构与丙烷选择氧化催化性能的关系与前期乙烷选择氧化规律相似,进一步说明在高分散隔离活性位催化剂中,过渡金属离子的电子组态结构是影响低碳烷烃选择氧化反应性能的最重要因素。     

金属离子水热法掺杂δ-MnO2及其催化氧化氯苯性能

采用水热法制备出不同金属离子M~(n+)(M~(n+)=Co~(2+),Cu~(2+),Fe~(3+),Al~(3+),Ce~(4+))掺杂的δ-MnO_2催化剂,简称MMn,用于氯苯催化氧化。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H_2-TPR)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,相同反应条件下,对氯苯的催化效率比较结果为:AlMnFeMnCeMnCuMnδ-MnO_2CoMn。Al改性δ-MnO_2催化剂较高的比表面积,较低的可还原温度和较多的表面活性氧O_(sur)是具有较高催化活性的重要因素。     

CO在铜基催化剂上活化及助催剂作用本质的量子化学研究

提出了CO在助促和非助促的铜基催化剂上吸附活化的两种活性中心原子族模型Cu_5和Cu_4M~(n+)O。应用电荷自洽离散变分X_a近似计算方法对CO在这两种模型上活化本质,并对过渡金属助催剂离子M~(n+)(从ⅣA—ⅧA族中各选一个V~(3+),Ti~(3+),Fe~(3+),Mn~(2+),Mo~(4+))与合成甲醇铜基催化剂上金属铜原子相互作用的本质及其对CO活化的效应进行量子化学研究。计算表明CO是以碳端吸附在活性中心模型Cu_4M~(n+)O中的Cu(1)原子上,并向助催剂M~(n+)离子倾斜45°。从吸附态CO—Cu_5和CO—Cu_4M~(n+)O的原子簇轨道,态密度以及C—O间重选集居数的计算结果指出,CO分子受到活化。助催剂与催化剂中铜原子间相互作用影响了铜原子的价态,改变体系E_f能级,改善了前线轨道HOMO与CO 2π~*轨道的匹配,从而增加d电子的反馈,降低CO间的重选集居数,促进了CO的活化。     

Bi-Mo-Nb复合氧化物的结构与对丙烯氧化的催化活性

本文用XRD, IR, Raman, SEM和ESR等方法研究了系列氧化物Bi~2Mo~3-3XNb~2xO~12-4X(X=0.00, 0.02, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25) 的结构和对丙烯氧化的催化活性。结果表明, 在X<0.25范围内, 催化剂基本保持典型的α-Bi~2Mo~3O~12结构, 少量Nb^5+的掺杂, 可取代晶格中的Mo^6+, 产生氧空位,无序分布的氧空位的浓度先随X值的增加而增加, 当X=0.15时达到最大值, 催化剂对丙烯氧化的催化活性与这种氧空位的浓度成正比, 反应遵循Redox机理。     

十六烷的辐射氧化

十六烷在120°,Co~(60)能源的辐射条件下,氧化的主要生成物是过氧化物。当氧化温度为120°,剂量率每分钟940拉特时,P值为340,G值为490,较高的G值说明氧化是以链锁方式进行。文中研究了氧化时间,氧化温度对于过氧化物生成量的影响。氧化在二至九小时之间,过氧化物的生成与氧化时间接近正比关系,更长的氧化时间使过氧化物的速率降低。在90—135°氧化温度间,过氧化物的生成对温度有依赖关系,低于120°过氧化物的生成量很少。文中对于十六烷辐射氧化产物中过氧化物进行了高真空蒸馏以及吸附层析的分离研究,层析分离方法可以从氧化混合物中获取浓度约为98％的过氧化物。分子量测定、元素分析以及红外光谱分析证明十六烷辐射氧化过程中生成的过氧化物具ROOH的结构。     

合成气制混合醇硫化钼基催化剂的谱学表征

利用XRD、XPS和TPD等谱学方法对合成气制混合醇硫化钼基催化剂活性相作了表征研究。实验结果表明,碱助的MoS_x-K~+/SiO_2催化剂工作表面生成了Mo-S-K新相,很可能是催化活性相;表面钼物种主要是Mo~(4+),硫除了以S~(2-)作为主要硫物种之外,还观测到低价硫阴离子物种S~-或[s—s]~(2-)。随着碱性钾盐助剂添加量的增加,[s—s]~(2-)物种的浓度下降,H_2吸附量相应减少,这同催化剂的选择性由烃向醇的转变有着密切的联系。     

稀土改性MoO3／SiO2催化剂上丙烯的歧化

本文系统考察了镧系14种稀土氧化物对烯烃歧化催化剂MoO_3/SiO_2的影响,发现其中多数均可使催化剂的寿命延长,并以Tb及Pr的效果最佳,其稳定时间可达未改性时的1.6倍。主要原因是稀土添加剂有抑制积炭的能力和缩短催化剂的增活期(为未改性的40％～75％)。通过ESR表征,从本质上阐明了Tb_4O_7的作用在于促进了歧化活性中心——挠动四棱锥结构的Mo~(5 )值的增长。在增活期过程中,活性物种前体的减少服从一级反应力学规律。     

VmTi和KnV0.04Ti担载氧化物催化剂的表征与催化燃烧柴油炭黑的性能

用FTIR和UV-Vis研究了2个系列不同V和K负载量的VOx/TiO2和K-VOx/TiO2催化剂结构的变化;并使用程序升温氧化反应技术对这两种催化剂催化柴油炭黑燃烧活性进行了考察.结果表明,当VOx/TiO2催化剂中n(V)∶n(Ti)=0.04时,催化剂活性最好(tm=389℃).添加K能显著改善VOx/TiO2催化剂活性,n(K)∶n(V)∶n(Ti)=0.04∶0.04∶1时,炭黑燃烧的反应温度最低(tm=343℃).FTIR和UV-Vis结果表明,当VOx/TiO2催化剂n(V)∶n(Ti)>0.04∶1时,催化剂表面有V2O5形成,由于V2O5氧化能力较弱,因而催化剂的活性反而降低.而当K-VOx/TiO2催化剂中n(K)∶n(V)达到1∶1时,由于形成的KVO3物种与TiO2载体有很好的协同作用,所以催化剂活性最好.     

谷胱甘肽过氧化物酶模拟物的合成及其催化机理研究

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px。ECl。11。1。9)是一种含硒蛋白质,由4个相同的亚基构成,它以还原型谷胱甘肽为底物,催化还原H_2O_2和ROOH。 GSH-Px催化还原氢过氧化物的机理为乒乓机理,催化过程包括两个循环,其中B循环慢于A循环。Reich和Jasperse提出的关于有机硒模拟物的催化机理与天然酶的催化反应不同,反应过程中有氮原子的参与,本文合成的有机硒化合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ为季铵盐型,氮原子无法参与催化反应过程中的成键及断键。因此,必须寻求新的反应机理。     

Mo~2S~4[S~2CNC~4H~8]~2的合成、结构表征及其与Cu^+,Ni^2+的反应

由(NH~4)~2Mo~2S~12H~2O和(NH~4)(S~2CNC~4H~8)在PPh~3参与反应下,获得Mo~2S~4(S~2CNC~4H~8)~2化合物,对此二核钼簇合物进行了红外、电子光谱、电化学及单晶X射线结构表征,并尝试与多种金属化合物进行[2+1]反应,从反应产物的晶体结构分析发现了包括金属夺取端基S^2-形成Mo~2O~2S~2(S~2CNC~4H~8)~2化合物,Cu^+被氧化并夺取配体(S~2CNC~4H~8)^-形成Cu(S~2CNC~4H~8)~2以及Mo(V)还原为Mo(IV),S^2-氧化为(S~2)^2-而形成Mo~3(μ~3-S)(μ-S~2)~3[S~2CNC~4H~8]~3.