过渡金属改性MCM—41的结构及对苯催化氧化的研究

制备了Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ改性的ＭＣＭ－４１,采用ＸＲＤ、低温Ｎ２吸附及ＴＰＤ手段研究了改性ＭＣＭ－４１的结构特征和表面性质。过渡金属可同晶取代骨架Ｓｉ,同晶取代的能力与过渡金属离子半径有关,过渡金属改性ＭＣＭ－４１均具有较好的长程有序结构、均一的孔径分布和较高的比表面积,引入不同的过渡金属可以改变ＭＣＭ－４１表面酸性和亲水／增水性和亲水考察了改ＭＣＭ－４１对苯氧化的催化性能。     

Pd/MCM-41催化碘苯Ullmann偶合制备联苯

联苯是一种重要的有机合成中间体,广泛应用于超分子、高性能染料和药物活性剂以及有机导体和半导体的生产中。目前,联苯的合成方法主要有Ullmann偶合反应、Stille反应、Heek反应、Suzuk反应和Sonogashira反应等。其中,Ullmann偶合反应由于成本低且简单易操作而倍受青睐。最早采用Cu-基催化剂,但需要在高温下进行,反应条件相当苛刻。采用Pd-基均相催化剂可大大降低反应温度,     

高Cu含量MCM-41在苯直接羟基化反应中的催化性能

 考察了高铜含量(最高达26.0%)且铜原子主要处于中孔骨架的Cu-MCM-41在苯/过氧化氢直接羟基化制备苯酚反应中的催化性能,研究了铜含量、催化剂用量、溶剂种类、反应物摩尔比、温度以及时间等对催化剂活性的影响. 结果表明,该催化剂在苯直接羟基化反应中具有良好的催化活性,在最佳反应条件下,可使苯转化率达52.9%, 苯酚选择性达58.9%, 苯酚收率达31.2%, 优于文献报道的低铜含量中孔分子筛的催化结果. 另外,从反应机理对影响反应的因素进行了初步探讨.     

疏水改性MCM-41对甲草胺缓释性能的影响

采用浸渍法将甲草胺吸附到纯硅MCM-41(M41)介孔材料中, 以六甲基二硅氮烷(HMDS)为表面改性剂, 通过气-固反应对吸附了甲草胺的M41材料(Ach/M41)进行疏水改性, 得到了既具有高载药性又能有效延缓甲草胺释放的缓释体系Ach/TMS-M41. XRD、低温N₂吸附/脱附、FT-IR和TG等分析结果表明, 甲草胺在M41中的吸附量高达0.381 g·g^-1(质量分数为27.6%), 此时M41仍保持原有的孔道结构, 且甲草胺能完全分散于M41孔道中. 分别对Ach/M41和Ach/TMS-M41在水中的缓释性能进行了测试, 甲草胺释放率分别为62%和38.1%, 表明疏水改性对延缓甲草胺释放有较好的效果. 而且, 介孔材料孔壁对甲草胺具有明显的紫外屏蔽保护作用.     

茂锆金属配合物在介孔分子筛MCM-41上的接枝研究

茂锆金属配合物在介孔分子筛MCM-41上共价接技的合成和表征研究，以纯硅的MCM-41为载体，首先用四氯化硅与之反应在MCM-41的表面生成一定量的Cl：Si-OSi(O—Si≡)3基团，然后再用过量的三甲基氯硅烷保护分子筛表面剩余的硅羟基，接下来再让所得材料依次和环戊二烯基钠、正丁基锂、四氯化锆反应，从而通过在同一个反应瓶中经过五步连续合成的方法，得到了二氯二茂锆共价接枝于介孔分子筛MCM-41表面的有机无机复合材料．用XRD、^29Si和^13C MAS NMR、氮气吸附-脱附孔径分析、IR光谱等手段对所得样品进行了表征，并与用担载方法获得的二氯二茂锆固载化于MCM-41之中的样品进行了对比分析研究．     

高纯度中孔分子筛MCM-41的合成与表征

用不同pH值的混合物制备了不同孔径的全硅MCM-41和不同金属离子取代的M-MCM-41(M=Al,Mn,Fe和V)分子筛.这些试样均呈现MCM-41的X射线粉末衍射特征峰和Ⅳ型氮气吸附等温线,但混有不同含量的无定形氧化硅.样品中MCM-41晶体的含量与溶胶的pH值和所用表面活性剂的碳链链长有关.骨架硅的金属离子取代降低了MCM-41的有序度,并且(100)面衍射峰强度从Al到V依次减弱.     

介孔分子筛MCM-41的硅烷化改性及吸附性能研究

高硅分子筛MCM-41具有均匀的中孔孔径分布、较大的比表面积(>900m2/g)[1-2],应用前景广阔.已在硅基分子筛的基础上合成了各种含有杂原子分子筛、金属氧化物分子筛、有机官能团分子筛[3-8].改变介孔MCM-41分子筛的表面组成可以较好地调节其吸附性能[9].本文以直接反应的方法用三甲基氯硅烷来修饰MCM-41.通过XRD、红外吸收光谱和比表面和孔隙率测定对样品进行了表征,并分别对改性前后样品进行了水与苯的吸附性能研究.     

苯官能化MCM-41的合成、表征、磺酰化及与二胺的反应

以三乙氧基硅基苯((C₂H₅O)₃Si-Ph，（(triethoxysilyl)benzene，TESB)以及正硅酸乙酯（TEOS）的混合液为硅源，以溴代十六烷基吡啶(CPBr)为模板剂，在HCl介质中合成了苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛MCM-41。对合成的分子筛用FT-IR、PXRD、TEM、N₂吸附-脱附等手段进行了表征。结果表明，合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛具有良好的介孔孔道结构。用三甲基氯硅烷对分子筛表面的Si-OH进行了封端处理，用氯磺酸对合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛进行了磺酰化，并与各种二胺进行了反应。     

MCM-41表面氧化铜的分散研究

金属离子修饰的M41S介孔分子筛催化剂体系是当前多相催化剂研究的热点.虽然有关介孔分子筛金属离子修饰的方法有多种[1],但均存在着负载的金属粒子在载体表面负载量低或分散不均匀等缺点;采用本课题组的有机官能团化法[2]可以得到高分散度和高负载量的介孔分子筛负载金属氧化物     

MCM-41负载甲基三氧化铼的制备及其对环氧化反应的催化性能

通过多步接枝法将双吡啶-甲基三氧化铼配合物负载到MCM-41上,获得多相化的甲基三氧化铼催化剂.通过傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、元素分析、原子吸收、X-光射线衍射以及氮气吸附等方法对负载催化剂进行了表征.将其用于过氧化氢、尿素过氧化氢络合物环氧化环己烯、苯乙烯以及1-辛烯的催化剂,显示很高的催化活性和环氧化物选择性,但循环使用性能较差.     

Benzene Adsorption Isotherms on MCM-41 and their Use for Pore Size Analysis

This work is focused on the elaboration of methodology for adsorption characterization of porous silicas by using benzene adsorption isotherms measured on good quality MCM-41 materials. Three MCM-41 samples were synthesized by using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as silica source and surfactants, octyltrimethylammonium (C8), decyltrimethylammonium (C10) and cetyltrimethylammonium (C16) bromides as templates. A characteristic feature of this synthesis was relatively long hydrothermal treatment (5 days) at 373 K, which gave well ordered samples as evidenced by powder XRD analysis. Benzene adsorption isotherms measured on these MCM-41 samples were used to evaluate such standard quantities as the BET specific surface area, total pore volume, external surface area and the volume of ordered mesopores, and to obtain the statistical film thickness (t-curve) as well as the Kelvin-type relation, which describes the dependence between pore width and condensation pressure for benzene on silica at 298 K. The latter relations were incorporated into the Barrett-Joyner-Halenda algorithm to extend its applicability to calculate the pore size distributions from benzene adsorption data.     

助剂种类对Cu-MCM-41在苯羟基化反应中催化性能的影响

研究了苯过氧化氢直接羟基化制备苯酚反应中不同种类助剂对高铜含量(最高达26.0%)MCM-41催化性能的影响.结果表明,掺杂酸性助剂B和Al可使苯酚的选择性达到100%,氧化还原性助剂V和Cr可适当提高苯转化率,而Zr和Ti等元素对Cu-MCM-41的催化性能有抑制作用.根据自由基反应机理对不同助剂产生的影响进行了初步分析.     

MCM-41分子筛的改性、表面结构与吸附性质的研究

用三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、四氯化硅与甲基碘改性高硅MCM-41中孔分子筛。XRD,^2^9SiMASNMR,^1^3CMASNMR,以及N~2、水与环己烷吸附的表征,显示改性不同程度地改变了分子筛的表面组成与结构,减小孔径,增加孔壁厚度,因而影响吸附行为,减小吸附容量。硅烷化减少了MCM-41的表面硅羟基含量,增加其疏水性。用CH~3I改性使孔径减小1.4nm,而硅羟基含量并未显著减少。硅烷化以及用CH~3I改性可提高MCM-41分子筛的热稳定性。SiCl~4的改性作用相对不明显。样品的水及环己烷吸附容量与其表面硅羟基含量呈现不同的线性关系,揭示高硅MCM-41分子筛表面吸附中心的本性。     

单金属双中心Ti-MCM-41分子筛催化剂的光催化性能

 制备了单金属双中心Ti－MCM－41分子筛催化剂，通过XRD、低温N2吸附－脱附、XPS及原子吸收光谱等对催化剂进行了表征．结果表明，单金属双中心Ti－MCM－41分子筛催化剂具有良好的长程有序结构和孔结构，其比表面积大于1000m2／g，孔径分布窄，最可几孔径为2．7nm；Ti的电子结合能为458．6eV，介于骨架Ti（选择性氧化活性中心）和非骨架Ti（光催化活性中心）之间．以H2O2和·OH的生成量为基准，考察了Ti－MCM－41对苯羟化反应的催化性能随光照时间、催化剂用量、加水量、反应温度和空气流速等条件的变化，得出了光催化反应的最佳条件．在无外加氧化剂的情况下，单金属双中心Ti－MCM－41上苯的转化率为0．2％，表明其确实具有一定的光催化性能，可实现光催化－选择性氧化的反应－反应耦合．与骨架取代Ti－MCM－41和MCM－41负载TiO2催化剂相比，单金属双中心Ti－MCM－41的催化活性最高．这主要是由于它既具有光催化活性中心，又具有选择性氧化活性中心．     

介孔MCM-41分子筛载钯配合物催化Heck反应的性能

以MCM 41分子筛作为固载材料 ,经氨基功能化后与各种钯化合物形成MCM 41载钯配合物。采用XRD、XPS等技术对其结构及表面性能进行了表征 ,并研究了催化剂的制备条件等因素对催化Heck芳基化反应性能的影响 ;同时 ,以共轭烯烃和各种芳基碘的Heck芳基化反应考察了MCM NH2 ·Pd(0 ,Ⅱ )配合物的催化性能。结果表明 ,MCM NH2 固载钯配合物具有高的催化活性和立体选择性 ,高得率地生成了一系列取代的反式产物。     

磷酸修饰MCM-49分子筛的结构、酸性及苯与丙烯液相烷基化反应催化性能

在10 L反应釜中用动态水热法合成了MCM-49分子筛, 采用浸渍方法制备了磷酸修饰MCM-49分子筛, 并用XRD, 氮气吸附-脱附, NH3-TPD, FTIR和27Al MAS-NMR等方法进行了表征. 考察了磷酸修饰MCM-49分子筛在苯与丙烯液相烷基化反应中的催化性能. NH3-TPD和FTIR表征结果说明, 磷酸修饰处理使MCM-49分子筛的BrΦnsted酸和Lewis酸的酸量降低, 强酸中心酸量略有降低. 27Al MAS-NMR结果表明磷酸修饰使MCM-49分子筛骨架部分脱铝, 脱除的铝与磷酸作用生成了磷铝酸盐. 在实验条件下, MCM-49分子筛的丙烯转化率为99.6%, 异丙苯选择性为75.3%. 磷酸修饰处理提高了苯与丙烯液相烷基化反应产物中异丙苯的选择性. 磷负载质量分数为2.0%的MCM-49的丙烯转化率和烷基化产物的总选择性(包括异丙苯、二异丙苯和三异丙苯 )与MCM-49相当, 而异丙苯的选择性提高了7.2%.     

A Surprising Drop of the Diffusivities of Benzene in a Mesoporous Material of Type MCM-41 at Medium Pore Filling Factors

Pulsed Field Gradient (PFG) NMR is applied to study molecular diffusion of benzene in a commercial sample of MCM-41. Over a very small concentration range at medium pore filling factors the diffusivity is found to sharply drop by up to one order of magnitude, while it remains essentially constant over the total remaining range from vanishing concentrations up to over-saturation. Similarly extreme deviations from monotonous concentration patterns have so far not been described in the literature. The observed effect may be rationalised as a consequence of the onset of capillary condensation in the transport pores in the hyper-structure of the MCM-41 particles under study.     

Modified MCM-41 as a drug delivery system for acetylsalicylic acid

The modification of prepared MCM-41 by different groups (amino, chloro and oxo) was studied. Prepared materials were treated by acetylsalicylic acid and hybrid materials were characterized, compared from the point of view of immobilized amount of active substance. The highest amount of acetylsalicylic acid was detected using methyl-tert- butyl ether as a solvent and MCM-41 without modification after 1 h (0.35 g per 1 g of the support) or MCM modified by amino group after 5 h (0.37 g per 1 g of the support) as a support. Using amino modified MCM, the longer treatment by acetylsalicylic acid converged to the equilibrium and after 24 h the immobilized amount was 0.3 g per 1 g. A dissolution in vitro study was carried out, comparing the stability of formed interactions. The slowest dissolution was detected using non-modified MCM-41 and oxo modified material.     

MCM-41介孔材料负载金属的一步法合成及其对酯化反应的催化作用

以增溶了茂金属的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)胶束为模板, 采用一步法合成了介孔表面负载有金属(铁、钛和锆)的介孔材料MCM-41, 通过等离子体电感耦合发射光谱仪(ICP-AES)测定铁、钛和锆负载量(质量分数)分别为1.71%、0.95%和0.81%. 通过X射线衍射(XRD)图谱和N₂吸脱附等温线可知, 负载金属的介孔材料M-MCM-41(T) 仍具有较高的比表面以及规整的六方有序孔道结构, 去除模板剂的焙烧温度对孔道结构有一定影响. 由一步法合成的金属负载介孔材料对乙酸正丁酯的酯化反应具有很高的催化活性, 其中Fe-MCM-41在单位时间单位金属催化生成的产物量(TOF)为55643 g·h^-1·g^-1, 而Zr-MCM-41的TOF高达125320 g·h^-1·g^-1. 与纯茂金属相比, 由茂金属合成的金属负载介孔材料可显著提高酯化反应的催化活性.