杂多酸的固载化─关于制备负载型酸催化剂的一般原理

杂多酸同时具有酸和氧化－还原的催化特性，有着很广泛的应用前景．这类化合物在一系列精细合成中取代硫酸作为催化剂以满足环保的要求，显示出了很大的潜力．杂多酸固载化后，不仅能在液相氧化和酸催化反应中把催化剂从反应介质中很方便地分离出来，而且还为这类均相催化反应的多相化，甚至利用催化蒸馏新工艺等创造了应有的条件，可以使生产工艺大大简化，获得更广泛的应用．本文以很好表征过的多种孔性材料，包括氧化物，如Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、硅藻土、膨润土和来源不同的活性炭为载体，考察了负载杂多酸催化剂的催化活性．在大量前期工作的基础上，通过总结载体对固载杂多酸催化活性的影响等，探讨载体的内在性质在杂多酸固载、吸附和催化反应中的作用本质，为由吸附法制备各种负载型固体酸催化剂在液相中的应用提供可资参考的模型．     

钼钒砷三元杂多酸氧化还原性能研究

杂多酸应用十分广泛 ,作为催化剂是迄今为止的一项最广泛、最重要、最具前途的应用。已经用杂多化合物作为催化剂实现工业化的大型项目有八个[1] ,创造了良好的经济效益和社会效益。杂多酸具有酸性和氧化性 ,作为酸型、氧化型或双功能催化剂 ,应用于许多均相和多相催化反应中。其中 ,具有 Keggin结构的杂多酸显示出良好的催化活性 ,是被广泛应用的酸种之一。杂多酸组成元素众多 ,可以通过调变元素的组成和比例来调变其氧化还原性 ,以适应各种不同的催化需要 ,这对于开发新型催化剂具有重要意义。本文合成了四种钼钒砷三元杂多酸 ,经表征确…     

丙烯选择氧化制丙烯酸杂多酸催化剂的探索

丙烯选择氧化制丙烯酸是丙烯有效利用的途径之一 .目前工业上采用两步法生产 ,即丙烯先被氧化为丙烯醛 ,丙烯醛再被氧化为丙烯酸 .两步法中所使用的催化剂多为复合氧化物[1 ] .杂多酸催化剂由于富含晶格氧 ,有可能使丙烯一步被氧化为丙烯酸 [2 ] .其中具有 Keggin结构的杂多酸易于制备 ,化学稳定性及热稳定性好 ,被广泛用作多相选择氧化反应的催化剂 .我们选取 Keggin结构的杂多酸催化剂 ,调变其阴阳离子组成 ,用于丙烯一步氧化制丙烯酸 ,并对反应条件进行了考察 .1实验部分1 .1催化剂制备含铜、铬的杂多酸催化剂的制备方法见文献[3] .将三…     

微孔多酸CsxH5-xPW10V2O40/SiO2的制备及氧化催化作用

Keggin结构杂多酸在固相体系中的催化作用引起了人们的极大兴趣[1～3].性能稳定的杂多酸铯盐催化剂在非均相催化体系中已有广泛的应用,然而由于其在液固体系中通常呈现牛奶状,难以分离和重新使用,尽管化学家们以各种材料作为这些催化剂的载体进行了许多固载化尝试[4～6],但至今尚未从根本上解决这一难题.因此,开发高比表面的耐水微孔固体杂多酸催化剂是多酸催化化学领域中具有理论和实际意义的课题.本文采用Sol-Gel技术,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,水解产生的具有网络结构的SiO2凝胶为载体,在钒取代型Keggin结构杂多酸CsxH5-xPW10V2O40存在下,制得通式为CsxH5-xPW10V2O40/SiO2的固体双功能微孔杂多酸; 以30%H2O2为氧化剂,以苯甲醇氧化为模型反应,研究其液-固体系中的催化作用.     

二氧化硅包覆的杂多酸在双氧水存在条件下催化氧化甘油

催化剂的酸性和氧化还原性在催化生物质平台分子转化过程中起着非常重要的作用,杂多酸具有较强的酸性以及优良的氧化还原性,因而杂多酸在生物质催化转化领域备受关注。本文利用溶胶-凝胶法和硅烷化方法将杂多酸催化剂封装在二氧化硅载体内部,随后以傅立叶红外光谱、X-射线衍射仪、热重分析仪、透射电子显微镜、扫描电镜等手段对合成的材料进行了表征。红外光谱表明杂多酸在催化剂中保持了其完整结构,X-射线衍射表明杂多酸高度分散在二氧化硅载体上,电镜表征显示催化剂呈球形纳米颗粒形貌。基于以上表征结果,我们将包覆的杂多酸催化剂应用于甘油氧化,在以过氧化氢为氧化剂,温和反应条件下,合成的材料对甘油氧化具有良好的催化活性,其中对甲酸的选择性大约为70%,对乙醇酸的选择性大约为27%。硅烷化过程对于催化剂循环起着重要的作用,单纯二氧化硅的比表面积为287 m²·g^-1,二氧化硅包覆杂多酸经过硅烷化后,其比表面积降为245 m²·g^-1,而且孔径也有所降低。单纯二氧化硅与水的接触角为0°,而二氧化硅包覆的杂多酸在硅烷化之后的催化剂具有很强的疏水性,与水的接触角为137°。根据这些催化剂表征数据说明硅烷化过程不仅可以显著提高催化剂的疏水性,而且同时限制了载体孔径,阻止杂多酸流失到反应体系中,与传统的浸渍法将杂多酸负载在二氧化硅载体上得到的催化剂相比,催化剂的循环利用性显著提高。反应后的催化剂结构与新鲜催化剂相比,并没有发生明显变化。催化剂经过一次循环后,表面暴露了更多的活性中心,活性稍有提高。催化剂在反应体系中加入强质子酸可以显著提高反应的催化性能,揭示了Bronsted酸在甘油氧化过程中对甘油分子的活化起着重要的作用。     

二氧化硅包覆的杂多酸在双氧水存在条件下催化氧化甘油（英文）

催化剂的酸性和氧化还原性在催化生物质平台分子转化过程中起着非常重要的作用,杂多酸具有较强的酸性以及优良的氧化还原性,因而杂多酸在生物质催化转化领域备受关注。本文利用溶胶-凝胶法和硅烷化方法将杂多酸催化剂封装在二氧化硅载体内部,随后以傅立叶红外光谱、X-射线衍射仪、热重分析仪、透射电子显微镜、扫描电镜等手段对合成的材料进行了表征。红外光谱表明杂多酸在催化剂中保持了其完整结构,X-射线衍射表明杂多酸高度分散在二氧化硅载体上,电镜表征显示催化剂呈球形纳米颗粒形貌。基于以上表征结果,我们将包覆的杂多酸催化剂应用于甘油氧化,在以过氧化氢为氧化剂,温和反应条件下,合成的材料对甘油氧化具有良好的催化活性,其中对甲酸的选择性大约为70%,对乙醇酸的选择性大约为27%。硅烷化过程对于催化剂循环起着重要的作用,单纯二氧化硅的比表面积为287m~2·g~(-1),二氧化硅包覆杂多酸经过硅烷化后,其比表面积降为245 m~2·g~(-1),而且孔径也有所降低。单纯二氧化硅与水的接触角为0°,而二氧化硅包覆的杂多酸在硅烷化之后的催化剂具有很强的疏水性,与水的接触角为137°。根据这些催化剂表征数据说明硅烷化过程不仅可以显著提高催化剂的疏水性,而且同时限制了载体孔径,阻止杂多酸流失到反应体系中,与传统的浸渍法将杂多酸负载在二氧化硅载体上得到的催化剂相比,催化剂的循环利用性显著提高。反应后的催化剂结构与新鲜催化剂相比,并没有发生明显变化。催化剂经过一次循环后,表面暴露了更多的活性中心,活性稍有提高。催化剂在反应体系中加入强质子酸可以显著提高反应的催化性能,揭示了Bronsted酸在甘油氧化过程中对甘油分子的活化起着重要的作用。     

反应萃取法合成戊二醛中H3PMoxW12—xO40的催化作用

杂多酸Ｈ３ＰＭｏｘＷ１２－ｘＯ４０是通过其适宜的酸性,氧化性的双功能的配合催化,使Ｈ２Ｏ２氧化环戊烯为戊二醛,液－液相转移反应萃取氧化过程是杂多酸与相转移催化剂形成油溶性配合物,此配合物在相界面被Ｈ２Ｏ２氧化为过氧化杂多酸配合物,过氧化杂多酸配合物在有机相可能机理是Ｈ２Ｏ２氧化杂多酸为过氧化杂多酸。     

磷钨钒杂多酸相转移催化剂的制备及其深度氧化脱硫性能

以钒原子取代的Keggin型磷钨杂多酸与不同的季铵类阳离子表面活性剂反应合成了一系列磷钨钒杂多酸相转移催化剂,采用红外和X射线衍射对催化剂进行了表征。以H_2O_2为氧化剂,对模型柴油的氧化脱硫反应进行了研究,考察了季胺类表面活性剂种类、不同季胺盐含量、催化剂用量、氧硫比、反应温度等参数对反应的影响。结果表明,所制备的杂多酸相转移催化剂保留有杂多酸阴离子和季铵盐阳离子的结构特征。[(C_(16)H_(33)(CH_3)_3) N]_3H[PW_(11)VO_(40)]催化剂具有最佳的氧化脱硫性能和重复使用性能,在n(催化剂)/n(模型柴油)=1∶80,n(H_2O_2)/n(模型柴油)=8∶1,反应温度50℃,反应时间3 h的反应条件下,二苯并噻吩的转化率可达到100%;催化剂重复使用五次后,转化率为99.7%。反应过程中,该催化剂与反应物形成微乳体系,如同一个均相混合物,而反应结束体系静置一段时间后,催化剂和产物又形成两相,通过离心法就可以快速分离和回收催化剂。     

杂多化合物催化丙烷的选择性氧化

杂多化合物由杂多阴离子和阳离子组成,杂多阴离子具有一定的空间结构,多种不同结合强度的晶格氧能够在氧化-还原反应中起传递电子和氧的作用。杂多化合物具有很强的酸性,可用作双功能催化剂。本文以磷、钼、钒杂多酸中掺杂过渡金属离子Cs^2 、Cu^2 、Fe^3 为催化剂,对丙烷氧化反应进行了研究。     

异丁烷与丁烯在炭化树脂负载PW12催化剂上的烷基化(1)炭化树脂负载杂多酸催化剂的制备、表征与催化活性

研究了炭化树脂负载杂多酸催化剂的制备方法，利用IR，SEM等测试方法对催化剂进行了表征，并以异丁烷与丁烯的烷基化作为目标反应，测定了催化剂的活性，初步实验结果表明，该催化剂具有机械强度好，活性组分溶脱量少，能保持基材球状，酸强度大且活性组分分布均一及对目标反应具有较高活性等特点，是一种具有较好应用前景的新型负载杂多酸催化剂。     

用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

 将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.     

杂多酸催化研究新进展

杂多酸催化剂泛指杂多酸及其盐 ,是一类由中心原子 (即杂原子 ,如 P、 Si等 )和配位原子 (即多原子 ,如 Mo、 W等 )通过氧原子桥联方式进行空间组合的多氧簇金属配合物 (polyoxometalate) ,作为催化材料广泛应用于均相与多相催化反应体系 .近年来 ,杂多酸在催化领域中受到越来越多关注 ,主要原因是 :1 .随着石油化工与精细化工的发展 ,催化材料的多功能性成为研究的新目标 .杂多酸是一种酸碱性与氧化还原性兼具的双功能型催化剂 ,对于新催化过程的研究具有重要意义 ;2 .随着分子“剪裁”技术的迅速兴起 ,新型催化材料层出不穷 .杂多酸的阴…     

固载化阳离子金属卟啉/杂多阴离子复合催化剂在分子氧氧化乙苯过程中的催化特性

以交联聚苯乙烯微球(CPS)为基质载体, 采用同步合成与固载的方法, 简捷地制得了固载化阳离子苯基卟啉, 继而通过与钴盐的配合反应, 制备了固载化阳离子钴卟啉. 在此基础上, 以Keggin 型杂多酸磷钨酸(HPW)及磷钼酸(HPMo)为试剂, 凭借阳离子钴卟啉(CoP)与杂多阴离子之间的静电相互作用, 制备与表征了固载化的由阳离子钴卟啉与杂多阴离子复合而成的固体催化剂CoPPW-CPS和CoPPMo-CPS. 将两种复合催化剂用于分子氧氧化乙苯的氧化反应, 考察研究了催化特性. 结果表明: 在分子氧氧化乙苯的氧化反应中, 复合催化剂具有很高的催化活性, 可使乙苯高选择性地转化为苯乙酮, 反应12 h, 苯乙酮的产率达30.1%; 复合催化剂的催化活性比单纯的固载化钴卟啉高75%; CoPPW-CPS的催化活性高于CoPPMo-CPS. 在复合催化剂结构组分中, 固载化的杂多阴离子并无催化活性, 起催化作用的组分是钴卟啉; 但是, 杂多阴离子可有效保护钴卟啉, 使其免于被氧化失活, 从而使其保持稳定的高催化活性. 复合催化剂具有最适宜的投加量, 过量催化剂的加入, 会抑制钴卟啉的催化活性. 复合催化剂还具有良好的循环使用性能.     

Synthesis of Maleic Anhydride by Oxidizing Furfural over Phosphorusmolybdenumic Acid Supported on Silica Gel

采用浸渍法制备负载型磷钼杂多酸催化剂,分析了催化剂的比表面积、分散性、结构特征、稳定性以及再生温度等性质.通过固定床微反应器考察杂多酸催化剂催化氧化糠醛生成顺丁烯二酸酐的催化性能.研究了焙烧温度、负载量对催化剂性能的影响,以及反应温度对顺丁烯二酸酐收率的影响.结果表明：通过浸渍制备的杂多酸催化剂具有杂多酸催化剂的Keggin结构,具有较好的稳定性和酸性;活性组分能较好的分布于载体SiO2上;催化剂的再生温度和活化温度均为400℃;在钼磷原子比为0.85,负载量为48.6%时催化性能较好,催化剂的表面酸量为0.646 mmol/g;反应温度控制在365℃附近时,顺丁烯二酸酐收率可达到57.2%,选择性为62.7%.     

基于多金属氧酸盐的介孔离子催化剂催化苯一步氧化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的有机化工原料,工业上主要采用合成路线长、原子利用率低、能耗高、环境污染严重的异丙苯法生产.当前,随着绿色化学的普及,H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚受到越来越多的关注.在研究的众多催化剂中,钒取代杂多酸被认为是该反应最有效的催化剂之一.然而,纯杂多酸易溶于H_2O_2催化的苯羟基化反应体系,导致污染严重、后处理和分离困难.为了获得可回收的固体杂多酸催化剂,通常将其负载于多孔载体上,但这种方法常伴随着活性组分易溶脱,反应速率慢等缺点.因此,在H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚体系中获得高效、可重复使用的杂多酸基固体催化剂仍然是一个挑战.采用有机单元修饰杂多酸是制备杂多酸基固体催化剂的有效方法.研究表明,有机基团的引入可以有效调控杂多酸的溶解性和氧化还原性.另一方面,催化剂中的疏水微环境也能有效促进非极性底物与催化活性中心的相互作用,提高反应速率,改善催化活性.因此,我们通过离子交换法将对二甲苯型双核咪唑离子液体阳离子与含钒杂多阴离子结合,研究制备了一种具有疏水微环境的介孔杂多酸基离子固体催化剂.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行全面分析.结果表明,该催化剂是一种具有较高比表面积的半无定形疏水有机杂多酸盐.在H_2O_2催化的苯一步氧化制苯酚反应中引导了液-固两相催化体系,在反应时间1 h,反应温度70 oC,苯酚产率可达到28.9%,与均相纯杂多酸的催化活性基本相当,且催化剂重复使用性能良好.催化剂构效关系和反应动力学研究表明,高比表面积和疏水微环境的构建加快了苯与催化活性中心的相互作用,提高了催化反应速率和产物选择性.同时,咪唑基离子液体阳离子通过分子内的电子相互作用改善了杂多阴离子的氧化还原能力,也赋予固体催化剂更高的催化活性.该研究为H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚反应提供了一种制备简单,经济高效,可重复使用的杂多酸基固体催化剂.     

硅胶负载磷钼杂多酸催化氧化糠醛制顺丁烯二酸酐

采用浸渍法制备负载型磷钼杂多酸催化剂,分析了催化剂的比表面积、分散性、结构特征、稳定性以及再生温度等性质.通过固定床微反应器考察杂多酸催化剂催化氧化糠醛生成顺丁烯二酸酐的催化性能.研究了焙烧温度、负载量对催化剂性能的影响,以及反应温度对顺丁烯二酸酐收率的影响.结果表明:通过浸渍制备的杂多酸催化剂具有杂多酸催化剂的Keggin结构,具有较好的稳定性和酸性;活性组分能较好的分布于载体SiO2上;催化剂的再生温度和活化温度均为400℃;在钼磷原子比为0.85,负载量为48.6%时催化性能较好,催化剂的表面酸量为0.646 mmol/g;反应温度控制在365℃附近时,顺丁烯二酸酐收率可达到57.2%,选择性为62.7%.     

TS-1分子筛酸性的固体核磁表征

钛硅分子筛是一种具有广泛用途的环境友好催化剂 .它的开发和应用 ,使分子筛由酸催化作用扩展到了催化氧化过程 .TS- 1作为氧化催化剂 ,在以双氧水为氧化剂的烯烃环氧化、芳烃环的羟基化、环己酮的肟化、醇以及饱和烃的氧化等反应中显示出优良的催化性能 ,因而倍受关注 [1～ 4 ] .然而 ,尽管钛以四配位的形式进入分子筛的骨架 ,但仍然存在弱酸中心 ,这种弱酸中心在一些催化氧化反应中起着一定的作用[5] .人们对分子筛的酸性进行了长期研究 ,从最初的化学滴定法到量热法以及 NH3- TPD,尽管可得到分子筛酸性位的一些信息 ,但无法区分酸的种…     

杂多酸催化剂在烷基化反应中的研究进展

介绍了杂多酸的结构性能,着重综述了近年来负载型杂多酸催化剂在烷基化反应中的应用和研究进展,并提出了几点展望.     

杂多蓝研究的进展

杂多酸及其盐类以其特有的结构和物理化学性质,已经成为一类有广阔应用前景的酸型和氧化还原型催化剂,在催化领域越来越引人关注。杂多蓝是杂多酸及其盐的还原产物,由于杂多酸及其盐被还原后,大多数呈现深蓝色,所以习惯上称为“杂多蓝”(Heteropoly     

杂多酸(HPA)催化制取环缩酮和缩醛

本文在文[1—4]的基础上,报导以杂多酸为催化剂制取环缩酮和缩醛。杂多酸是一种固体酸,是近年来国内外学者广泛关注的多功能催化剂,可作为固体酸催化剂进行酯化、醇脱水、烯烃水合制醇、烯烃加醇制醚以及付克烷基化反应等;也可作为氧化