磷化镍/介孔TiO_2催化剂的制备及其催化加氢脱硫性能

以介孔TiO2(m-TiO2)为载体,采用程序升温还原法制备了Ni2P/m-TiO2催化剂,考察了不同起始Ni/P摩尔比及活性组分负载量对该催化剂结构及其催化加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明,当Ni/P摩尔比为1.25时,活性组分以Ni2P为主,催化剂的最佳Ni负载量为10%.采用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、场发射扫描电镜和程序升温还原等技术表征了m-TiO2及其它不同载体负载的Ni2P催化剂.结果表明,高结晶度m-TiO2载体使Ni和P物种的还原温度大幅度降低,在450～600oC还原制得的Ni2P/m-TiO2催化剂的结构参数基本一致,比表面积均为90m2/g左右,具有很高的热稳定性和对二苯并噻吩的HDS催化性能.在相同的反应条件下,m-TiO2负载的Ni2P催化剂HDS性能最好,各载体负载的Ni2P催化剂活性大小顺序为Ni2P/m-TiO2Ni2P/SiO2Ni2P/P25.     

有序介孔碳基金属复合材料的制备及催化应用

有序介孔碳基金属复合材料具有较大的比表面积、规整的孔道结构、良好的热稳定性及化学稳定性、活性金属组分分散度高以及粒径尺寸小等特点,广泛应用于非均相催化领域。常用的合成方法包括浸渍法、“一锅”法以及金属组分转移法等。本文综述了近年来有序介孔碳基金属复合材料的制备及其在非均相催化领域中的应用研究进展,重点阐述了介孔碳载体的介观结构调控、表面性质控制及限域效应等对所负载的活性金属组分的分散性、粒径大小,以及对反应物和产物扩散的影响,探讨了其在气相反应、液相反应和光电催化等领域的应用,并对有序介孔碳基复合材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

杂原子HMS介孔分子筛的催化脱氢和加氢脱硫性能

ＭＣＭ４１［１］和ＨＭＳ［２］等介孔分子筛对大分子的扩散阻力较小且具有良好的热稳定性,特别是在合成中可以直接将各种杂原子引入骨架,从而调变其催化性能,因此目前介孔分子筛在催化中的应用引起了各国研究者的广泛兴趣．Ｔｉ,Ｚｒ,Ｖ,Ｃｒ,Ｍｎ,Ｃｕ和Ｆｅ...     

一种新型有机-无机杂化介孔碱性催化材料的合成与表征

通过直接合成方法, 制备了胺基功能化的HMS型有机无机杂化介孔碱性催化材料(Amx-HMS).采用粉末X射线衍射分析、透射电镜、氮气吸附-脱附、29Si固体核磁共振、 红外光谱和元素分析等方法对合成材料进行了表征. 通过典型的2'-羟基苯基甲基酮和苯甲醛缩合制备黄烷酮的反应对其碱催化活性中心进行了表征.     

WxC/SBA-16催化剂的制备、表征及催化加氢脱硫性能

以正硅酸乙酯为硅源, 仲钨酸铵为钨源, P123和F127为混合模板剂,采用水热晶化法一步合成了不同钨含量(以n(Si):n(W)表示)的WO3/SBA-16, 然后经甲烷/氢气(V(CH4)/V(H2)=1/4)混和气体程序升温还原碳化(TPC), 制备出了WxC/SBA-16(x=1, 2)催化剂. 采用XRD、N2-吸附/脱附、TEM和FTIR等分析测试技术对样品的结构进行了表征, 并以噻吩作为模型化合物, 对WxC/SBA-16催化剂的加氢脱硫催化活性进行了评价. 结果表明, 在一定钨含量的条件下, WO3/SBA-16和WxC/SBA-16样品仍然保持立方笼状介孔结构, 当n(Si):n(W)为30-10时, 碳化钨的物相为W2C; n(Si):n(W)为7.5时, 碳化钨的物相为W2C和WC. WxC/SBA-16催化剂表现出了良好的加氢脱硫催化性能.     

含锡介孔分子筛MCM-48的合成、表征及催化性能

自M41S问世以来[1],其在吸附、催化及催化剂载体等领域的应用成为人们研究的热点。但纯硅M41S本身不具有催化活性中心,不能直接应用于催化反应中,将具有催化活性的金属掺杂在分子筛骨架中是赋予M41S系列介孔分子筛催化性能的重要手段。文献[2,3]已报道了一些金属掺杂在MCM-41中     

Al-Ni2P/SBA-15催化剂的制备、表征及加氢脱硫催化性能

以磷酸氢二铵为磷源,硝酸镍为镍源,硝酸铝为助剂铝源,制备了n_P/n_Ni=0.8,Al含量为1.06wt%~6.35wt%的一系列Al-Ni₂P/SBA-15催化剂。采用XRD、TEM和N₂吸脱附等技术对催化剂的结构进行了表征研究,以二苯并噻吩(DBT)作为模型化合物,在微型固定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价。结果表明,Al修饰的Al-Ni₂P/SBA-15催化剂仍然保持介孔结构,当Al含量低于5.29wt%时,催化剂的物相主要是Ni₂P,当Al含量在5.29wt%-6.35wt%之间时,催化剂的物相为Ni₂P和Ni₁₂P₅。Al含量为4.24wt%的3-Al-Ni₂P/SBA-15催化剂具有最好的二苯并噻吩加氢脱硫催化活性,在反应温度为360 ℃,反应压力为3.0 MP的条件下,3-Al-Ni₂P/SBA-15催化剂对二苯并噻吩的转化率可达99.0%。     

介孔分子筛Ti-AlKIT-1的制备、表征与催化性能

分别采用直接(ds)和后合成法(ps)合成含铝的介孔分子筛Al(ds or ps)KIT-1。 以钛酸四丁酯Ti（OEt）4为钛源,将钛嫁接在AlKIT-1表面制备出Ti-AlKIT-1样品。 用傅里叶变换红外光谱、X射线粉末衍射、固体核磁共振(MAS NMR)、固体紫外 可见漫反射光谱（DRS）、能谱(EDS)和N2吸附-脱附对样品进行了表征,并以双氧水氧化环己醇为探针考察了样品的催化活性。 实验结果表明,分子筛Ti-AlKIT-1具有规整的介孔孔道结构,钛进入介孔分子筛骨架而成为四配位的骨架钛,铝的存在形式与样品AlKIT-1的预处理有关,经铵溶液洗涤的Al(ds)KIT-1中没有非骨架铝。 Ti-AlKIT-1在催化双氧水氧化环己醇反应中铝和钛存在明显的协同作用。 样品Ti-Al(ds)KIT-1表现出更高的催化作用,这与其具有较高的比表面积、较大的孔容和较高钛铝比有关,80 ℃反应48 h,重复使用3次后,环己醇的转化率降低至51.3%,仅下降4.31%。     

含Co纳米介孔分子筛的制备与表征

用两步水热法合成出了含Co介孔分子筛,采用XRD,FT-IR,TPR,AFM,BET,B JH等方法对样品的物化性能进行了表征.结果表明合成出了纳米级具有介孔结构的CoMCM-41.样品在550℃焙烧可以将模板剂有效去除而不影响孔结构.所得CoMCM-41比表面积大于500 m2/g,平均孔径分布为3.57 nm,粒径分布在20~40 nm范围内.     

Mo-Ni2P/SBA-15催化剂的制备、表征及加氢脱硫催化性能

以介孔分子筛SBA-15 为载体, 通过分步浸渍硝酸镍、磷酸氢二铵、钼酸铵, 然后在H₂气流下程序升温还原(H₂-TPR), 制备了一系列不同Mo 含量的Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂. 采用X 射线衍射(XRD)、氮气吸脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构进行了表征, 评价了催化剂对二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫(HDS)活性. 结果表明, Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂仍然保留有介孔结构, 催化剂的物相主要是Ni₂P. 催化剂表面的Ni 以Ni^δ+和Ni²⁺形式存在; P以P^δ-和P⁵⁺形式存在; Mo以Mo^δ+和Mo⁶⁺形式存在. Mo能促进催化性能的提高, 其中Mo含量为1% (w, 质量分数)的Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂具有最好的二苯并噻吩加氢脱硫催化活性, 在反应温度为380 ℃, 反应压力为3.0 MPa的条件下, 二苯并噻吩的转化率可达99.03%, 所有考察的Mo-Ni₂P/SBA-15都以直接加氢脱硫(DDS)途径为主.     

一步法制备含W介孔碳材料及其氧化脱硫性能研究

以钨酸钠为钨源,以乙二胺四乙酸二钠为碳源经过高温煅烧制备了含W的介孔碳材料,采用XRD、SEM、FT-IR、BET对含钨的介孔碳材料进行表征。结果表明,煅烧后介孔碳材料的表面形成了粒状含有结晶水的氧化钨(WO_3·H_2O)。相比于纯的介孔碳材料,含钨介孔碳材料的总比表面积减小。以含W介孔碳材料为催化剂,H_2O_2作为氧化剂,1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM][BF_4])离子液体作为萃取剂,组成萃取-催化氧化脱硫体系(ECODS)并研究其对模拟油中二苯并噻吩脱除效果。考察了氧化钨负载量、反应温度、H_2O_2加入量、催化剂用量、离子液体用量以及不同类型硫化物对二苯并噻吩脱除的影响。在最佳反应条件下,催化剂对二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)、苯并噻吩(BT)、噻吩(TH)和真实汽油的脱除率分别达到98.6%、65.6%、61.2%、57.8%和64.3%。催化剂回收利用五次之后脱硫率略有降低,仍高达95.2%。     

One-step synthesis of Ti-MSU and its catalytic performance on phenol hydroxylation

In this study, high-quality Ti-MSU was synthesized by a convenient one-step hydrothermal synthesis procedure. This is the first detailed study on the role of addition time of a Ti source. We found that the addition time of the Ti source can effectively influence the structure and morphology of the product by adjusting the balance of hydrolysis-polymerization and nucleation-aggregation in different self-assembly steps. The optimum synthesized Ti-SMU sample showed a good catalytic performance on the phenol hydroxylation.     

P-HZSM-5分子筛的一步法直接合成及其MTP催化性能的研究

以正硅酸乙酯、偏铝酸钠、磷酸、四丙基氢氧化铵为原料,采用水热法,一步直接合成了P-HZSM-5分子筛,着重考察了磷酸对其结构、酸性、粒径和甲醇转化制烯烃(MTO)催化性能的影响。结果表明,随着磷酸用量的增加,其晶体对称性由正交晶系转变为单斜晶系,合成的P-HZSM-5分子筛的结晶度降低;同时,进入分子筛骨架的铝含量减小,分子筛酸性降低,粒径逐渐变大,形貌由球形变为长条形。这些变化显著影响甲醇转化制烯烃反应的选择性。n(H3PO4)/n(Al2O3)投料比分别为2和4时,乙烯与丙烯总的收率相近(分别为52.30%和52.63%);然而产物的丙烯/乙烯比(P/E)有明显差异(分别为7.02和4.12);通过调节磷酸用量,可以调控丙烯(或乙烯)的选择性。     

三维有序介孔二氧化锰制备及其甲醛催化氧化性能

空气中的甲醛主要来源于化工、建材、涂料、装潢材料以及机动车尾气.甲醛具有光化学活性,对人体具有致癌致畸作用.高浓度甲醛对人体健康和空气环境危害极大,室内低浓度甲醛对人体也有很大伤害.因此,消除室内、机动车尾气以及工业生产过程中的甲醛非常必要.目前,去除甲醛的方法主要有吸附法、光催化法和催化燃烧法.其中,催化燃烧法具有去除效率高、起燃温度低、适用范围广、设备操作简单以及无二次污染等优点,因而非常适用于去除高浓度和低浓度甲醛.该方法的核心是催化剂的制备和筛选.近年来,用于甲醛催化燃烧的催化剂主要是负载型贵金属和金属氧化物.由于贵金属催化剂成本较高,所以金属氧化物催化剂备受关注.MnO2种类繁多,既包括人工合成的棒状、线状、管状、球状和孔状等形貌,还包括自然界存在的α,β,γ和δ等类型.其中,介孔MnO2因具有较大的比表面积和特殊的孔道而应用于乙醇、甲苯、苯等挥发性有机物的催化氧化反应.目前,尚未见三维(3D)有序介孔MnO2催化氧化甲醛的报道.本文以合成的3D有序介孔KIT-6分子筛为硬模板剂,采用纳米浇筑法制备出3D有序介孔MnO2材料.为了比较,采用水热法合成了α-MnO2和p-MnO2纳米棒.采用X射线粉末衍射、N2吸附-脱附、透射电子显微镜和X射线能谱(XPS)等方法对催化剂进行了表征.在微型固定床石英管反应器上评价了催化剂催化甲醛氧化活性,采用气相色谱(GC)联接热导检测器(TCD)和质谱检测器(MSD)检测产物和反应物的含量.表征结果表明,3D-MnO2复制了KIT-6硬模板的三维有序立方对称介孔结构(ia3d),且具有金红石型β-MnO2晶相,属软锰矿,具有较大的比表面积和双孔分布介孔结构,最大孔径分别位于3.7和11.4nm处.3D-MnO2样品具有清晰的孔道结构,而α-MnO2和p-MnO2纳米棒为无孔的一维纳米单晶材料.另外,3D-MnO2表面暴露了较多的(110)晶面,有利于增加表面Mn4+离子.XPS结果证实3D-MnO2表面存在较多的Mn4+离子,这些Mn4+离子为甲醛催化反应提供了丰富的活性位,有利于提高甲醛氧化活性.评价结果表明,3D-MnO2具有良好的低温催化性能,于130℃即可将甲醛完全转化成CO2和H2O;而在同样条件下,α-MnO2纳米棒和β-MnO2纳米棒分别在140和180℃才能完全转化甲醛.3D-MnO2具有良好的甲醛催化性能主要归因于特殊的介孔结构、较大的比表面积和较多的表面Mn4+离子.     

镁功能化炭材料的制备及酯交换催化性能研究

利用溶胶-凝胶法一步合成了镁功能化的介孔炭材料,并考察了其在碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换反应中的催化性能.利用碱性溶液预处理的介孔Mg-NC材料表现出了优异的催化性能和高稳定性.并通过N_2吸附-脱附、XRD、CO_2-TPD以及NH_3-TPD对材料进行了结构以及表面理化性质的表征.结果表明材料表面的弱酸弱碱中心的协同作用对催化性能的提高起到至关重要的作用.     

铈基介孔金属有机骨架固定化酶的构建及催化性能

金属有机骨架(MOF)材料由于其孔隙率高、比表面积大以及具有发达的内联通孔道结构等优点,可以作为优良的生物分子固定化载体。通过表面活性自组装策略制备了铈基介孔MOF(Ce-MOF-F),表征结果表明,该材料有大的比表面积和呈辐射状的介孔孔道结构。以其为载体、南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)为模型酶,通过物理吸附法制备了生物催化剂CALB@Ce-MOF-F,对该固定化酶的酶载量和催化性能进行了研究。在优化条件下,CALB的负载量为162.0mg/g载体,水解活性为899.1U/g蛋白。与游离CALB相比,CALB@Ce-MOF-F表现出对高温、酸碱和有机溶剂等有更强的耐受性;将Ce-MOF-F用于多种酶的固定化,研究其作为载体的普适性,结果表明,介孔Ce-MOF-F对洋葱伯克氏菌脂肪酶(BCL)和漆酶有良好的固定效果,可以作为良好载体,并能对酶起到较好的保护作用。     

One-step preparation of thiol-modified mesoporous silica spheres with various functionalization levels and different pore structures

A wide range of mercaptopropyl-functionalized silica spherical particles of MCM-41 and MCM-48 (M41S family) have been prepared by co-condensation of mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTMS) or mercaptopropyl triethoxysilane (MPTES) and tetraethoxysilane (TEOS) precursors in hydroalcoholic medium in the presence of a cationic surfactant as templating agent and ammonia as catalyst. It was possible to control the mesostructure type (hexagonal or cubic) by monitoring the water-to-ethanol ratio and the type of organoalkoxysilane precursor employed. Materials displaying various functionalization levels were obtained by varying the MPTMS or MPTES contents from 3 to 50% in the co-condensation synthesis medium. This gave rise to a wide range of porous solids with approximately the same particle size and morphology but featuring different functionalization levels and various degrees of structural order. They were characterized by X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption-desorption isotherms and BET analysis, scanning and transmission electron microscopy, ²⁹Si and ¹³C solid state nuclear magnetic resonance (NMR), particle size distribution measurements, and elemental chemical analysis. Mercaptopropyl groups were readily incorporated with high yields (>90%) by the co-condensation route. All samples exhibited spherical morphology with similar particle size but both the level of ordering and porosity of solids obtained by co-condensation were found to decrease when increasing the amount of organo-functional groups.     

Preparation of mesoporous ferrisilicate with high content of framework iron by pH-modification method and its catalytic performance

The mesoporous ferrisilicates (MFS) with high iron content were synthesized by pH-modification method, and the iron content could be up to 10.5 wt.% (Si/Fe=8). The pH was kept less than 2 at pre-hydrothermal synthesis step and was adjusted to 11 during hydrothermal step. The samples were characterized by XRD, HRTEM, N(2)-sorption, XRF, FTIR, DRUV-vis, Fe K-edge EXAFS, EPR, and DSC. The results suggested that the MFS materials were ordered 2D hexagonal mesophase of MCM-41, and the iron atoms were tetrahedral coordinated in the silica framework. This material could efficiently catalyze the hydroxylation of phenol in water medium using H(2)O(2) as an oxidant, and the phenol conversion could be up to 52% under the optimal experimental conditions.     

Zeolite nanocrystals inside mesoporous TUD-1: a high-performance catalytic composite

A hierarchically structured composite material with interconnecting meso- and micropores has been developed with the aim to optimize zeolite performance. A general synthetic method has been developed that, in a controlled manner, allows for various types of nanosized zeolite to be incorporated into a three-dimensional mesoporous matrix. Nanosized zeolite Beta was used to exemplify this new approach, resulting in a system in which zeolite Beta shows a higher cracking activity per gram of zeolite than pure nanosized zeolite Beta for the model feed n-hexane. Additionally, FTIR studies of CO and NH3 adsorption revealed that the nature of the acid sites in the nanozeolite has been partially modified due to the interactions with the mesoporous matrix, TUD-1.