杂多酸离子液体催化燃油萃取氧化脱硫性能研究（英文）

本文首次将一系列含有不同酸性咪唑阳离子和不同杂多酸阴离子的杂多酸离子液体[C4mim]3PW12O40、[COOH-Cmim]3PW12O40、[SO3H-C3mim]3PW12O40、[SO3H-C3mim]3PMo12O40和[SO3H-C3mim]4SiW 12O40作为催化剂,乙腈为萃取剂,H2O2为氧化剂,用于催化含二苯并噻吩、苯并噻吩及噻吩模型油的萃取氧化脱硫研究中。实验结果显示,杂多酸离子液体催化燃油脱硫性能不仅与阳离子的酸性强弱有关,而且与阴离子结构密切相关。阳离子的催化活性顺序为:[SO3H-C3mim]+[COOH-Cmim]+[C4mim]+;阴离子的催化活性顺序为PW3-12O3-40PMo12O40SiW 12O4-40。其中[SO3H-C3mim]3PW12O40催化活性最高,在60℃反应40min的条件下,二苯并噻吩的转化率约为100%,催化不同硫化物的转化率为:二苯并噻吩苯并噻吩噻吩。此外,该杂多酸离子液体循环使用5次催化活性仅略有下降。     

杂多酸离子液体催化燃油萃取氧化脱硫性能研究

本文首次将一系列含有不同酸性咪唑阳离子和不同杂多酸阴离子的杂多酸离子液体[C4mim]3PW12O40、[COOH-Cmim] 3PW12O40、[SO3H-C3mim]3PW12O40、[SO3H-C3mim]3PMo12O40和[SO3H-C3mim]4 SiW12O40作为催化剂,乙腈为萃取剂,H2O2为氧化剂,用于催化含二苯并噻吩、苯并噻吩及噻吩模型油的萃取氧化脱硫研究中.实验结果显示,杂多酸离子液体催化燃油脱硫性能不仅与阳离子的酸性强弱有关,而且与阴离子结构密切相关.阳离子的催化活性顺序为:[SO3H-C3mim]+＞[COOH-Cmim]+＞[C4mim]+;阴离子的催化活性顺序为PW12O403-＞ PMo12O403-＞ SiW12O404-.其中[SO3H-C3 mim]3 PW12O40催化活性最高,在60℃反应40min的条件下,二苯并噻吩的转化率约为100％,催化不同硫化物的转化率为:二苯并噻吩＞苯并噻吩＞噻吩.此外,该杂多酸离子液体循环使用5次催化活性仅略有下降.     

H_3[PMo_(12)O_(40)]·nH_2O/SiO_2催化剂的制备及其催化性能

采用浸渍法制备了一系列H3[PMo12O40]·nH2O/SiO2催化剂(Catω),其结构和性能经XRD,N2-BET和NH3-TPD表征。以甘油脱水制备烯丙醇为探针反应,考察了Catω的催化性能。结果表明:H3[PMo12O40]·nH2O负载量为1.0%(ω=1%)的催化剂(Cat1)具有最佳的催化性能,甘油转化率,烯丙醇选择性和时空收率分别为100%,35.9%,3.2 mmol·g-1·h-1;催化剂的催化性能与H3[PMo12O40]·nH2O负载量有很好的相关性。     

Ni/SiO_2催化剂的合成及其甘油氢解制1,2-丙二醇性能

以硝酸镍和偏硅酸钠为原料,采用并流共沉淀和氢气还原-钝化的方法制备了Ni/Si O2催化剂,通过BET、XRD、H2-TPD、NH3-TPD、HRTEM、XPS等手段对催化剂的理化性质进行了表征,发现合成得到的Ni/Si O2催化剂具有良好的织构性质、极高的金属分散度和活性比表面积,并且对甘油氢解生成1,2-丙二醇的反应表现出良好的活性和选择性.研究还考察了催化剂的镍硅比、反应停留时间、反应压力、甘油浓度对甘油氢解性能的影响,发现在镍硅比为0.5,反应停留时间为2 h,反应压力为5.5 MPa,甘油浓度为10%的条件下,甘油的单程转化率达78.8%,1,2-丙二醇的选择性高达92.9%.     

氨基酸功能化磷钨酸盐的制备及其催化氧化脱硫性能

以L-丙氨酸和磷钨酸为原料,合成氨基酸功能化磷钨杂多酸盐([Ala]3PW),并采用XRD、FT-IR对其结构进行表征。以[Ala]3PW为催化剂,过氧化氢作为氧化剂,甲基咪唑四氟硼酸盐([HMIM]BF4)为萃取剂氧化萃取一体法脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、催化剂加入量、O/S物质的量比、萃取剂加入量、硫化物类型等因素对脱硫效率的影响。结果表明,在模拟油为10mL、[Ala]3PW=0.04g、O和S的物质的量比为6、V([HMIM]BF4)/V(oil)=0.6、反应温度50℃、反应时间180min的条件下,DBT的转化率可达到98.2%。催化剂循环使用4次活性没有明显的降低。     

缺位类型磷钨酸盐催化的烯烃环氧化反应

主要合成了两种杂多磷钨酸盐环氧化催化剂,分别是由单缺位Keggin类型磷钨酸阴离子或者饱和结构的磷钨酸阴离子与十六烷基三甲基季铵盐阳离子构成,即[n-C16H33N(CH3)3]4Na3PW11O39(PW11)以及[n-C16H33N(CH3)3]3PW12O40(PW12),将其与低毒性的乙酸乙酯、30%的双氧水、烯烃构成催化环氧化反应体系,以环辛烯的环氧化反应为模型反应,着重探讨了PW11与PW12的催化性能产生明显差异的原因,并通过傅里叶变换-红外光谱,核磁共振谱以及催化剂溶解性实验给出了合理的解释.首先,在进行环辛烯的环氧化反应的动力学研究中,我们发现相同的反应条件下,PW11的催化活性明显高于PW12的催化活性,当反应进行至10min,以PW11为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率已达到89%,而相应的采用PW12为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率仅仅为11%.通过核磁磷谱(31PNMR)表征证明:当PW11和PW12与双氧水反应10min时PW11已降解产生大量的活性物种,而PW12的31PNMR谱并没有显示降解产物的谱峰.溶解性实验则更近一步说明,两个催化剂在双氧水的作用下均可降解形成小分子的物...     

碱性离子液体催化甘油合成1,2-甘油碳酸酯(英)

以离子液体为催化剂,在无溶剂体系中,考察了生物质平台化合物甘油转化1,2-甘油碳酸酯的反应.与酸性离子液体和常用无机碱性催化剂相比,碱性离子液体咪唑基1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Im)、氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)、咪唑基1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Im)、氢氧化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]OH)在甘油与碳酸二甲酯的酯交换反应中表现出优异的活性.其中,以[Bmim]Im离子液体为催化剂时甘油转化率为98.4%和甘油碳酸酯选择性接近100%.另外,该离子液体可以回收重复利用3次后甘油转化率仍可达92%,甘油碳酸酯选择性可近100%.此碱性离子液体催化方法具有反应结果较好、产物分离简单、条件温和以及环境友好等特点.     

1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐的制备及其对酯化反应的催化性能

以溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐([bmim]Br)和磷钨酸(H3PW12O40)为原料制备了1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐([bmim]3PW12O40)催化剂,并用傅里叶变换红外光谱、热重分析-差示扫描量热法、正丁胺电位滴定及元素分析等技术对催化剂进行了表征,考察了催化剂对乙醇与乙酸酯化合成乙酸乙酯反应的催化活性.结果表明,[bmim]3PW12O40中有3个结晶水,并保持有H3PW12O40的Keggin结构和酸强度,[bmim]3PW12O40的酸量明显少于H3PW12O40的酸量.在乙醇与乙酸酯化合成乙酸乙酯反应中,[bmim]3PW12O40催化剂具有较高的催化活性和较好的重复使用性能.     

介孔氧化钨担载Pt催化剂上甘油氢解制备1,3-丙二醇

采用蒸发诱导自组装法制备了介孔氧化钨(m-WO3),担载Pt后应用于催化甘油氢解制1,3-丙二醇.结果表明,与商业氧化钨(c-WO3)相比,m-WO3具有高比表面积和易还原的优点,从而使得Pt纳米粒子高度分散于其上.在180oC和5.5MPaH2下反应12h,Pt/m-WO3催化剂上甘油转化率和1,3-丙二醇的选择性分别为18.0%和39.2%,明显高于Pt/c-WO3催化剂.     

负载Pt-WOx催化剂上甘油选择氢解合成1, 3-丙二醇

甘油是重要的生物质基平台分子,可以从生物柴油生产过程中作为副产物大量获得。本文采用等容浸渍法,在氧化钛、三氧化二铝和氧化锆载体上制备一系列具有不同WO₃表面密度的负载Pt-WO_x催化剂,研究了它们在甘油选择氢解合成1, 3-丙二醇反应中的催化性能。实验结果表明,WO₃的表面密度显著影响这些催化剂的活性和1, 3-丙二醇选择性,它们均在1.5–2.0 W∙nm⁻²表面密度时表现出最优性能,表明分散的WO_x物种是影响Pt-WO_x催化剂性能的关键因素。通过原位红外CO吸附表征等方法发现Pt粒子与WO_x物种之间存在电荷转移和强相互作用,进而提高Pt-WO_x催化剂的甘油氢解转化为1, 3-丙二醇的活性。进一步比较甘油、1, 2-丙二醇和1, 3-丙二醇的氢解反应发现,1, 3-丙二醇的氢解速率常数低于甘油和1, 2-丙二醇,表明在Pt-WO_x催化剂上1, 3-丙二醇具有更高的反应稳定性,这跟Pt-WO_x催化剂具有较高的1, 3-丙二醇选择性相一致。结合氢气分压对甘油氢解活性表现出的火山型影响结果和在D₂/D₂O存在下,观察到的1, 3-丙二醇产物中仲碳与伯碳上的H原子数的比例(~1 : 2),我们推测在甘油氢解合成1, 3-丙二醇反应中,甘油首先在Pt-WO_x催化剂上脱氢生成甘油醛中间体,然后甘油醛进一步脱水和加氢转化为1, 3-丙二醇。     

SiO_2负载磷钨钒杂多酸杂化材料的制备及其氧化脱硫性能的研究

利用磷酸氢二钠、偏钒酸纳和钨酸钠为原料,合成了具有Keggin结构的磷钨钒杂多化合物(H5PW10V2O40),并与1-丁基-3-甲基咪唑溴(BmimBr)离子液体反应生成一种杂多酸杂化材料([Bmim]5PW10V2O40)。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)对所合成的杂多酸杂化材料进行表征。结果表明,[Bmim]5PW10V2O40具有咪唑阳离子基团和Keggin型杂多阴离子基团的结构特征,并且两种基团之间存在相互作用。以SiO_2为载体制备负载型的杂多酸杂化材料催化剂[Bmim]5PW10V2O40/SiO_2,以H2O_2作为氧化剂,考察该催化剂对模拟油中DBT的氧化性能,并优化氧化反应条件,在反应温度40℃,O/S物质的量比为3.0的条件下,反应50min,模拟油品中的DBT的转化率可以达到100%。催化剂可以通过离心法分离,经过干燥之后,可以循环使用至少七次,而对DBT的氧化活性没有降低。     

氨基醇杂多酸类离子液体催化环酮的Baeyer-Villiger氧化反应

合成了一系列氨基醇杂多酸类离子液体, 并将其用于催化环酮的Baeyer-Villiger氧化反应. 以2-庚基环戊酮为模板底物, H₂O₂为氧化剂, 探究了此类氨基醇杂多酸类离子液体的催化活性, 筛选出催化活性最高的催化剂为[Pro-ps]H₂PW₁₂O₄₀, 最佳反应条件: n(2-庚基环戊酮)∶n(催化剂)∶n(H₂O₂)=1∶0.03∶4, 反应温度40 ℃, 反应时间8 h, 无溶剂. 在最佳条件下, 2-庚基环戊酮的转化率为98.19%, 产物δ-十二内酯的选择性可达82.84%. 水相中的离子液体[Pro-ps]H₂PW₁₂O₄₀经干燥后可以重复使用. 经过5次循环使用后催化活性未见明显下降. [Pro-ps]H₂PW₁₂O₄₀还可用于催化其它多种环酮的Baeyer-Villiger氧化反应, 结果表明, 该催化剂具有良好的重复使用性和底物普适性.     

Hydrothermal Synthesis of H3PW12O40/TiO2 Nanometer Photocatalyst and Its Catalytic Performance for Methyl Orange

H3PW12O40/TiO2 nanometer photocatalyst was prepared by one step hydrothermal synthesis from H3PW12O40′nH2O and Ti(OBu)4,simultaneously realizing the load and modification of H3PW12O40.The catalyst was ...     

微波液相法一步合成H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用微波液相法一步合成了固载型H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂. 通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、 场发射扫描电子显微镜(SEM)、 表面积及孔隙度(BET)测定、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和X射线衍射(XRD)对所合成催化剂的结构和性质进行了考察, 并以吡啶浓度为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价. 结果表明, 与传统浸渍固载法相比, 微波液相一步法不仅能高效合成H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂, 且所合成的催化剂能被低能量的光激发. 固载H₃PW₁₂O₄₀不但能提高Bi₂WO₆纳米颗粒的表面酸量, 还能通过改变Bi₂WO₆前驱液的酸强度来调控催化剂形貌. 在H₃PW₁₂O₄₀固载量为15%(质量分数), 微波功率为800 W, 反应时间为90 min条件下得到的H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆的光催化脱氮活性最高, 在催化剂与模拟油质量比为1/300, 500 W氙灯光照60 min的最佳光催化反应条件下, 模拟油脱氮率达到92.63%.     

新型Brnsted-Lewis酸性催化剂LaPW_(12)O_(40)/SiO_2制备及其在催化酯化反应合成生物柴油中的应用

以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H_3PW_(12)O_(40))为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW_(12)O_(40)、B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2和C-LaPW_(12)O_(40)。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成Si O2网络,进而Si O2网络中的硅醇键与H_3PW_(12)O_(40)中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在Si O2表面的吸附而堵塞了H_3PW_(12)O_(40)的孔道结构,抑制了H_3PW_(12)O_(40)颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。Si O2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂中,由于Si O2凝胶的高比表面积而使B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有了较大的比表面积,从H_3PW_(12)O_(40)的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2为Br9nsted-Lewis酸型固体酸,由于Br9nsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW_(12)O_(40)/Si O2。     

杂多酸/离子液体杂化材料催化苯的高选择性羟基化

制备了V取代的磷钼酸H_3+xPMo_12-xV_xO₄₀（x=0,1,2）及1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体（[C₄mim]Br）,并采用离子交换的方法制备了系列杂化材料（[C₄mim]3+xPMo_12-xV_xO₄₀,x=0,1,2）;采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对所制备样品进行了表征;以H₂O₂为氧化剂,考察了所得样品催化苯羟基化制苯酚的活性。结果表明,和相应的离子液体及杂多酸相比,杂化材料的催化活性得到了很大的提高,尤其是催化剂[C₄mim]₅PMo₁₀V₂O₄₀,在优化后的条件下,苯的转化率可达到21%,苯酚的选择性在99%以上。而且,该催化剂具有很好的可重复使用性,连续使用五次后,苯的转化率和苯酚的选择性没有明显降低。     

Ca/Al物质的量比对Ni/CaO-Al_2O_3结构及其催化重整性能的影响

合成兼具催化、吸附性能的复合催化剂是实现CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢过程的关键。研究采用共沉淀法制备了一系列具有类水滑石结构前驱体的Ni/Ca O-Al_2O_3复合催化剂,考察了制备过程中Ca/Al物质的量比对复合催化剂结构及性能的影响。结果表明,Ca/Al物质的量比可调控活性组分Ni与载体之间的相互作用力,进而调变复合催化剂的比表面积和活性组分Ni的分散度。当Ca/Al物质的量比为3时,Ni与载体之间相互作用力适宜,复合催化剂具有最大的比表面积(12.9 m~2/g)和最高的Ni分散度(1.07%);该复合催化剂在CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢过程中可得到95%的H_2浓度和88%的CH_4转化率,循环10次后,H2浓度仍能保持在93%以上。     

石墨相氮化碳负载磷钨酸杂化材料的制备及其氧化脱硫催化性能

以1-丁基-3-甲基咪唑溴离子液体([Bmim]Br)、磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40))和g-C_3N_4为原料,采用原位沉淀法合成了负载型[Bmim]_3PW_(12)O_(40)/g-C_3N_4催化剂(BPWO/g-C_3N_4)。通过XRD、FT-IR、UV-vis、氮气吸附、TEM和XPS等手段对催化剂的形貌和结构进行了表征,并以二苯并噻吩(DBT)的正庚烷溶液为模拟油、过氧化氢为氧化剂,考察了各组分负载量、催化剂用量、氧/硫物质的量比(O/S)和反应温度变量等对其氧化脱硫效果的影响。结果表明,BPWO/g-C_3N_4具有Keggin型杂多阴离子结构特征,BPWO (20%)/g-C_3N_4催化剂具有最优的对DBT的氧化脱硫性能,在50℃、O/S物质的量比为6.0的条件下反应180 min,可以完全氧化浓度为800μg/g的含DBT模拟油。同时,该BPWO/g-C_3N_4催化剂具有良好的重复使用性能,循环使用八次后其对DBT的氧化活性没有明显降低。     

Hydrothermal Syntheses and Characterization of Two 1D Chain Complexes and Tetra-capped Keggin Clusters

Two new compounds, [Ni(en)₂]{[Ni(en)₂]₂[Mo^VI₆Mo^V₂V^IV₈O₄₀(SiO₄)]}[(NH₂)₂(C₂H₄)₂NH]·2H₂O(1) and [Ni(en)₂]{[Ni(en)₂]₂[Mo^VI₅Mo^V₃V^IV₈O₄₀(VO₄)]}(en)·H₂O(2)(en=ethylenediamine), have been hydrothermally synthesized and characterized by elemental analysis, infrared(IR), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), electron spin-resonance(ESR) and thermogravimetric(TG) analysis and single-crystal X-ray diffraction(XRD) analysis. Both the compounds exhibit a 1D chain composed of bi-supporting tetra-capped Keggin clusters and nickle coordination fragments. The 1D chains are further assembled into a 3D supramolecular network with different packing modes via hydrogen bonds. The magnetic susceptibility of compound 1 demonstrates the presence of antiferromagnetic interactions.