小麦粉衍生中孔氮掺杂颗粒炭负载金催化剂用于乙炔氢氯化反应（英文）

聚氯乙烯是五大工程塑料之一,在国民经济中占有重要的地位.基于中国富煤少油缺气的能源格局,我国主要采用基于煤化工的电石法氯乙烯生产工艺,但该工艺必须采用氯化汞催化剂,受到国际限汞公约的影响,无汞催化剂的开发迫在眉睫.其中炭负载金催化剂在该反应中活性最高,近几年来取得了较大进展,有望实现产业化.氮掺杂的炭材料在诸多反应中展现了较好的性能,其负载金属催化剂可以有效提高金属的分散度及稳定性,成为近几年多相催化领域的一个研究热点.最近我们课题组报道了一种氮掺杂中孔成型的制备方法:以小麦粉为原料,通过直接炭化法制备了氮掺杂中孔成型炭,这种氮掺杂中孔成型炭作为无汞催化剂在乙炔氢氯化反应中显示出了优异的催化性能.小麦粉衍生的氮掺杂中孔成型炭具有成型容易.原料价廉易得、易于放大生产等优点,是优选的工业化催化剂的载体.本文以这种氮掺杂的成型炭为载体制备了负载型金催化剂,研究其催化乙炔氢氯化性能.结果表明,氮的掺杂使得中孔炭负载金(Au/N-MC)催化剂上乙炔氢氯化活性明显提高.在氯化氢/乙炔比例1.1、反应温度180℃、乙炔空速600 h~(-1)的条件下,Au/N-MC上的乙炔转化率为50%,是Au/MC催化剂活性的2倍.通过对催化剂的表征发现,氮的掺杂能有效地锚定Au/N-MC催化剂中活性组分Au~(3+),抑制催化剂制备过程中Au~(3+)还原为Au~0,从而提高催化剂活性和稳定性.小麦粉衍生的氮掺杂中孔炭的原料廉价易得,生产工艺简单,易成型,也容易实现工业化生产,是负载型金属催化剂的优良载体,其负载的无汞催化剂性能优越,有望取代电石法氯乙烯产业的汞催化剂,成为新一代无汞催化剂.     

原位掺杂法制备氮掺杂中孔炭及乙炔氢氯化反应性能（英文）

聚氯乙烯(PVC)是世界五大工程塑料之一,在工业、农业、建筑、电力及通信等领域有着非常广泛的应用.氯乙烯(VCM)作为合成PVC的单体,其生产工艺以源于煤化工路线的乙炔氢氯化法工艺为主,但是该工艺目前采用的是氯化汞催化剂,存在较为严重的环境污染问题.开发新型无汞催化剂成为电石法生产VCM亟待解决的问题.氮掺杂炭基非金属催化剂成本低廉,制备简单,在诸多反应中展现了较好的性能,成为近几年多相催化领域的一个研究热点,在乙炔氢氯化反应中也具有较好的活性,但是对活性中心的鉴别及制备方法的研究还有待深入.本文报道了一种一步原位尿素掺杂氮的中孔炭的制备方法,采用氮气吸附-脱附、高分辨透射电子显微镜、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了氮掺杂中孔炭的结构、氮含量及存在形式,并与两步尿素改性方法做了对比,探究了氮掺杂形式与中孔炭乙炔氢氯化反应性能之间的关系,同时考察了尿素用量对氮掺杂中孔炭的氮含量和存在形式的影响.元素分析结果表明,原位合成法能有效地将氮掺杂进骨架中,随着制备过程中尿素用量增加,得到的氮掺杂中孔炭中的氮含量增加,可达3.6wt%.后处理法的掺氮效果较差,材料氮含量仅为0.2wt%.XPS测试进一步表明,一步法原位法可以得到石墨型氮占据主导地位的氮掺杂中孔炭,石墨型氮约占70%左右,后处理制备的氮掺杂中孔炭中石墨氮、吡啶氮和吡咯氮三种形式含量相差不大.对不同方法合成的氮掺杂介孔炭的乙炔氢氯化反应催化性能进行了评价,结果显示,无论是原位合成还是后处理制备的氮掺杂中孔炭,其活性均比中孔炭得到一定提升.氮的引入能有效提高材料的乙炔氢氯化反应性能.原位合成法制备的氮掺杂中孔炭在乙炔氢氯化反应中的催化性能远高于后处理法.对于原位合成的氮掺杂中孔炭,在一定范围内,随着氮含量的增加,催化活性提高,但当尿素用量过高时,虽然氮含量增加,催化活性却有所下降,这归因于孔结构坍塌和比表面积下降.     

用于乙炔氢氯化反应的活性炭负载铋无汞催化剂

采用浸渍法制备了活性炭负载铋无汞催化剂,并通过X射线衍射、氮气物理吸附、透射电镜、扫描电镜和X射线电子能谱等方法对催化剂进行了表征。对催化剂进行了催化乙炔氢氯化反应性能的研究,结果表明,催化剂对乙炔氢氯化反应具有良好的催化性能,活性组分主要以BiOCl的形式存在于催化剂表面。反应过程中积碳的产生使得催化剂活性有所降低。     

用于乙炔氢氯化反应的活性炭负载铋无汞催化剂(英文)

采用浸渍法制备了活性炭负载铋无汞催化剂,并通过X射线衍射、氮气物理吸附、透射电镜、扫描电镜和X射线电子能谱等方法对催化剂进行了表征。对催化剂进行了催化乙炔氢氯化反应性能的研究,结果表明,催化剂对乙炔氢氯化反应具有良好的催化性能,活性组分主要以BiOCl的形式存在于催化剂表面。反应过程中积碳的产生使得催化剂活性有所降低。     

SnCl2-ZnCl2/C无汞乙炔氢氯化催化剂的制备与优化

利用超声波制备了SnCl2-ZnCl2/C无汞乙炔氢氯化催化剂,同时加入稀土化合物以稳定催化剂的性能。通过黄金分割法与抛物线法确定了活性组分SnCl2与ZnCl2的最优质量比为2∶1。优选制备工艺,发现在反应温度140℃,乙炔空速300 h-1,V(HCl)/V(C2H2)=1.10时,由0.67 g SnCl2、0.33 g ZnCl2、0.05 g Tb4O7以及4 g焙烧过的活性炭组成的催化剂,其乙炔平均转化率最高,为67.70%。实验表明,载体的处理方式是影响催化剂性能的重要因素。     

采用配位稳定策略制备的炭负载钌催化剂乙炔氢氯化反应性能（英文）

聚氯乙烯(PVC)广泛用于建材、电器、日常用具等各个领域,全球使用量在高分子材料中位居第二,其中有70%左右的产能来自中国.基于我国"富煤、贫油、少气"的资源特征,以汞催化剂催化的乙炔氢氯化生产氯乙烯单体的工艺在我国占主导地位.随着环保需求的提高和2017年8月国际限汞公约在中国正式生效,无汞催化剂的开发迫在眉睫.在无汞催化剂中,钌催化剂制备成本低,具有优异的乙炔氢氯化性能,是非常有竞争潜力的无汞催化剂体系之一.由于乙炔氢氯化反应是路易斯酸催化的反应,无论是汞催化剂还是非汞体系的金属催化剂的活性组分均为氯化物.如果活性中心的酸性太强,会引起乙炔的裂解或聚合造成催化剂积炭失活.因此对负载氯化物的酸性中心结构调控是研发的重点.本文通过配体(硫脲、菲咯啉和L-乳酸)与钌配位来调控钌催化剂的电子结构,研究催化剂活性中心的电子结构对催化剂活性及稳定性的影响.采用氮气吸附、X射线衍射、高分辨透射电镜等对配体修饰的Ru/C催化剂结构进行了表征,结果显示,催化剂的比表面积没有明显下降,且没有发现堵孔现象,也未检测到钌纳米粒子的形成,说明钌物种高度分散.其中以硫脲为配体制备的Ru-Thi/AC催化剂在乙...     

Cu/HY催化剂在乙炔氢氯化反应中的性能及其失活原因

采用等体积浸渍法制备了以分子筛为载体的铜基无汞催化剂(Cu/HY),在固定床反应器中,考察了Cu/HY催化剂用于乙炔氢氯化反应制取氯乙烯的催化性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电感耦合等离子光谱(ICP-AES)、氮气吸脱附(BET)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征手段对反应前后的催化剂进行了表征和分析。 结果表明,反应温度为160 ℃,常压,空速为120 h^-1,V(HCl)/V(C₂H₂)=1.25,Cu的负载质量分数为15%时,Cu/HY催化剂的乙炔氢氯化性能最佳,乙炔转化率可达84%,氯乙烯选择性始终大于95%,且具有较好的稳定性;通过表征分析,认为催化剂表面形成积碳,铜活性物种的还原、团聚和流失是导致Cu/HY催化剂活性下降的主要原因。     

乙炔氢氯化反应铜系催化剂的反应机理

以电石乙炔法制备氯乙烯的非汞催化反应体系为研究对象,用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了以Cu基催化剂为代表的非汞催化剂的反应机理.模拟了以石墨烯为载体的乙炔氢氯化反应在Cu基催化剂作用下的两条反应路径及其过渡态.将该反应机理应用到不同金属氯化物催化剂中,通过计算相应的活化自由能和反应速率常数讨论了不同金属氯化物的活性顺序,与实验结果相比较印证了反应机理的合理性.讨论了Cu基催化剂的失活原因以及在载体中掺杂氮原子或磷原子对反应活性的影响.为非贵金属无汞催化剂的研究提供了一定的理论指导.     

氮掺杂多孔炭材料的制备及在多相催化中的应用

氮掺杂多孔炭材料,不仅具有多孔炭材料的较高的比表面积、丰富的孔结构、良好的稳定性及耐高温耐酸碱性等优点,同时氮原子的引入使材料表现出优异的导电性能及电子传输能力,使得炭材料具有了一定的碱性及催化性能,是目前多相催化及材料领域的一个研究热点。本文综述了氮掺杂多孔炭的制备方法及在多相催化中的应用,并指出了该领域未来研发的重点及应用前景。     

One-pot synthesis of nitrogen and sulfur co-doped activated carbon supported AuCl3 as efficient catalysts for acetylene hydrochlorination

Commercialization of acetylene hydrochlorination using AuCl₃ catalysts has been impeded by its poor stability. We have been studying that nitrogen-modified Au/NAC catalyst delivered a stable performance which can improve acetylene hydrochlorination activity and has resistance to catalytic deactivation. Here we show that nitrogen and sulfur co-doped activated carbon supported AuCl₃ catalyst worked as efficient catalysts for the hydrochlorination of acetylene to vinyl chloride. Au/NSAC catalyst demonstrated high activity comparative to Au/AC catalyst. Furthermore, it also delivered stable performance within the selectivity of acetylene, reaching more than 99.5%, and there was only a 3.3% C₂H₂ conversion loss after running for 12 h under the reaction conditions of a temperature of 180℃ and a C₂H₂ hourly space velocity of 1480 h 1. The presence of the sulfur atoms may serve to immobilize/anchor the Au and also help prevent reduction and sintering of the Au and hence improve the catalytic activity and stability. The excellent catalytic performance of the Au/NSAC catalyst demonstrated its potential as an alternative to mercury chloride catalysts for acetylene hydrochlorination.     

Active carbon supported S-promoted Bi catalysts for acetylene hydrochlorination reaction

We synthesized a S doped Bi/AC catalyst for acetylene hydrochlorination. The addition of H₂SO₄ changes the structure of the Bi atoms in the catalyst, resulting in the improvement of the specific surface areas and catalytic efficiency of the Bi-based catalyst under reaction conditions.     

Improvement of the stability of Hg/AC catalysts by CsCl for the high-temperature hydrochlorination of acetylene

Activated carbon-supported mercuric chloride(HgCl_2) is used as an industrial catalyst for acetylene hydrochlorination. However, the characteristic of easy sublimation of HgCl_2 leads to the deactivation o the catalyst. Here, we showed that the thermal stability of the Hg/AC catalyst can be evidently improved when Cs Cl is added into the Hg/AC catalyst. Compared with the pure Hg/AC catalyst, the sublimation rate of HgCl_2 from the Hg–Cs/AC catalyst decreased significantly and the Hg–Cs/AC catalyst showed bette catalytic activity and stability in the reaction. This promoting effect is related to the existence of cesium mercuric chlorides(Cs_xHg_yCl_(x+2y)) highlighted by XRD, HR-TEM and EDX analyses. Thus, reacting HgCl_2 with alkali chlorides to form alkali-mercuric chlorides may be a key to design highly efficient and thermally stable mercuric chloride catalyst for hydrochlorination reactions.     

Direct vinylation of glucose derivatives with acetylene

Vinyl ethers, promising chiral carbohydrate synthons, have been synthesized by the addition of glucose acetals (1,2:5,6-di-O-isopropylidene-α-d-glucofuranose, methyl 4,6-O-benzylidene-α-d-glucopyranoside, 1,2-O-cyclohexylidene-α-d-glucofuranose, methyl α-d-glucopyranoside) to acetylene under atmospheric and elevated pressures in an autoclave in the presence of superbase catalytic systems (KOH-DMSO, t-BuOK-DMSO). The complete vinylation of 1,2:5,6-di-O-isopropylidene-α-d-glucofuranose and methyl α-d-glucopyranoside has been realized under elevated pressure of acetylene in the system KOH-THF as well.     

金催化制备氯乙烯单体进展

本文综述了Au用于乙炔氢氯化反应的研究历史、最新研究进展及商业化进程。讨论了使用不同前驱体和添加第二金属助剂等方法对催化剂性能的改进,探讨了活性金物种的性质。尽管HgCl2会导致环境污染等问题,但全球大量聚氯乙烯(PVC)的生产仍采用HgCl2作为催化剂。由于中国计划未来几年内将不再使用Hg生产PVC,因此急需探索替代催化剂。数十年来人们普遍认为Au是该过程的最佳替代催化剂,这主要是因为与其他金属相比,金催化剂的选择性更高。     

Carbon-supported binary Li-Sn catalyst for acetylene hydrochlorination

The study of a novel catalyst containing LiCl and SnCl₂ (LiSn/AC) for acetylene hydrochlorination has been reported in this paper. Furthermore, the performance of both high activity (98.3%) and selectivity (>98.0%) are achieved by LiSn/AC catalysts under the reaction temperature of 200 °C and C₂H₂ hourly space velocity of 30 h^?1. The structural characteristics of the Sn based catalysts were deeply researched via BET, XRD, TEM, TPR, C₂H₂-TPD, XPS and TG techniques. According to these characteristic results, we proposed that the presence of Sn²⁺ exhibited better activity and stability than that of Sn⁴⁺ in Sn based catalysts. Additionally, LiCl additives not only can restrain the oxidation of Sn²⁺ and the loss of Sn⁴⁺ in fresh Sn based catalysts but also make the Sn^δ+ (δ = 2,4) species dispersed well on the surface of support. Therefore, the adsorption capacity of C₂H₂ and HCl was enhanced in LiSn/AC, which exhibited the better catalytic performance than that of Sn based catalyst.     

Catalyst-free hydrochlorination protocol for terminal arylalkynes with hydrogen chloride

We present a simple and straightforward protocol for hydrochlorination of terminal arylalkynes to vinyl chlorides using hydrogen chloride under mild reaction conditions.This protocol does not involve any metal catalysts or additives.It is simple,inexpensive,and easy to prepare,and exhibits good reaction activity.The hydrochlorination proceeds smoothly to yield unique regioselective products via the Markovnikov addition rule.     

超高比表面积氮掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

以蔗糖为碳源、尿素为氮源、草酸钾为活化剂,通过简单的研磨和高温碳化制备了具有超高比表面积(大于3 000 m²·g^-1)的氮掺杂多孔碳材料。采用多种手段对多孔碳材料的微观形貌、比表面积、孔结构和表面氮物种进行了表征,探究了不同温度下草酸钾和尿素对碳材料的比表面积、氮含量和超级电容性能的影响。结果表明,仅使用草酸钾作为活化剂制备的碳材料KC-800的比表面积为1 114 m²·g^-1,而同时使用草酸钾和尿素制备的样品KNC-800的比表面积高达3 033 m²·g^-1。在以6.0mol·L^-1 KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^-1时,KNC-800的比电容为405 F·g^-1,而KC-800的比电容仅为248 F·g^-1。这表明草酸钾和尿素的加入显著提高了多孔碳材料的比表面积和超级电容性能。电容贡献分析表明,KNC-800的双电层电容值和赝电容值均...