肾上腺素氧化反应的研究——氧化反应动力学和机理以及自由基中间体

用紫外吸收光谱法结合计算机模拟研究了肾上腺素(Adjn)在Cu(Ⅱ)离子催化下,用H_2O_2氧化产生肾上腺素红(Adom)的反应动力学,考查了反应的速率随体系中肾上腺素的初始浓度,Cu(Ⅱ)离子浓度和H_2O_2浓度的变化情况。在流动法或添加自由基稳定剂的条件下,利用顺磁共振法检测丁肾上腺素自氧化,光氧化和Cu(Ⅱ)离子催化H_2O_2氧化产生的半醌自由基。考查了Cu(Ⅱ)离子催化下自由基的相对浓度随反应条件的变化情况。在反应动力学和顺磁共振实验的基础上所提出的可能的反应机理,半定量地解释此反应动力学实验结果和顺磁共振实验中的自由基行为。     

肾上腺素氧化反应的研究——氧化反应动力学和机理以及自由及中间体

用紫外吸收光谱法结合计算机模拟研究了肾上腺素(Adjn)在Cu(Ⅱ)离子催化下, 用H_2O_2氧化产生肾上腺素红(Adom)的反应动力学, 考查了反应的速率随体系中肾上腺素的初始浓度, Cu(Ⅱ)离子浓度和H_2O_2浓度的变化情况。在流动法或添加自由基稳定剂的条件下, 利用顺磁共振法检测丁肾上腺素自氧化, 光氧化和Cu(Ⅱ)离子催化H_2O_2氧化产生的半醌自由基。考查了Cu(Ⅱ)离子催化下自由基的相对浓度随反应条件的变化情况。在反应动力学和顺磁共振实验的基础上所提出的可能的反应机理, 半定量地解释此反应动力学实验结果和顺磁共振实验中的自由基行为。     

Au单晶电极上H2O2的氧化反应研究

本文利用旋转圆盘电极系统研究了酸性介质中H₂O₂在Au(100)和Au(111)电极表面的电化学行为. 实验发现在Au电极上H₂O₂难以发生还原,但是当电位稍微正于H₂O₂氧化为O₂的平衡电势时即可发生氧化. 在Au(111)上H₂O₂氧化的起始电位比在Au(100)正0.1 V左右. Au(100)上的双桥位位点能增强反应中间体*OOH的吸附,可能是导致Au(100)上H₂O₂氧化反应超电势比Au(111)低的主要原因. 在较正电位区(E>1.2 V), 当电极表面被氧物种覆盖时,H₂O₂在两个电极上的氧化都会受到一定程度的抑制,这种影响在Au(111)上比Au(100)上更加明显,这与Au(111)上氧物种的生成与逆向还原可逆性差的趋势一致. 最后还将Au与Pt单晶电极上H₂O₂氧化的行为进行了对比分析.     

H2在Cu/ZnO/Al2O3型低变催化剂上的TPD研究

采用TPD法研究了H₂在Cu/ZnO/Al₂O₃上的脱附动力学,结果表明在350℃以内,Cu/ZnO/Al₂O₃对H₂显示出具有不同能量特征的两个活泼部位(Ⅰ)、(Ⅱ),借助于脱附速率等温线法对(Ⅰ)、(Ⅱ)进行解析,建立了相应的脱附速率方程,并发现Cu/ZnO/Al₂O₃对H₂的有效表面为非理想表面,(Ⅰ)、(Ⅱ)对有效表面积的贡献分别为27.6%及72.4%。     

过渡金属修饰Fe2O3/Al2O3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H₂-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂和O₂的反应性能。实验发现,在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H₂的反应性都有提高,但是当在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。     

程序升温脱附法对低变反应体系的吸-脱附研究

本文采用程序升温脱附法(TPD)研究了低变反应各组分CO、H₂O、CO₂和H₂在Cu/ZnO/A1₂O₃型低变催化剂上的吸-脱附行为,并对与Cu/ZnO/A1₂O₃具有可此相对组成的六种样品进行了类似的讨论,通过对所得TPD谱图的定性分析发现:构成Cu/ZnO/A1₂O₃型低变催化剂的各个组元对低变反应各组分的吸-脱附作用互不相同,且不同的组元具有各自的吸-脱附特征。     

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.     

双氧水对于单核铜分子筛催化甲烷直接氧化制甲醇反应性能的利弊（英文）

直接催化甲烷(CH₄)氧化转化制备甲醇(DMTM)是具有较高绿色化学原子经济性的反应过程,且可在常温下进行,是潜在的实现CH₄转化升级的重要过程.作为“圣杯反应”, DMTM性能通常显著受氧化剂影响,使用氧气(O₂)作为氧化剂一步实现DMTM仍然极具挑战性.至今,双氧水(H₂O₂)仍是被报道最多的具有较高CH₄转化速率和甲醇(CH₃OH)选择性的绿色氧化剂.为了深入理解氧化剂如何影响DMTM反应性能,本文基于密度泛函理论计算和微观动力学分析研究了在Cu-ZSM-5, Cu-MOR和Cu-SSZ-13三种具有不同微孔尺寸的单核铜分子筛上DMTM反应机理,以确定H₂O₂作为氧化剂在DMTM反应中的优势和局限性.通过理论计算对比在反应条件下O2和H₂O₂的O–O键活化以及CH₄的C–H键活化过程,发现在单核Cu分子筛中, H     

过氧化氢调控藜芦醇介导木素过氧化物酶催化氧化邻苯三酚红研究

木素过氧化物酶(LiP)催化H₂O₂氧化邻苯三酚红(PR)反应的氧化产物受H₂O₂与PR的摩尔比控制, H₂O₂与PR的摩尔比不同, 所得降解产物不一样. 分析表明, H₂O₂在LiP催化氧化PR过程中的双重作用(即低浓度的H₂O₂是LiP的激活剂, 高浓度的H₂O₂是LiP的抑制剂)是导致上述现象的根本原因. 藜芦醇(VA)对LiP催化氧化PR的反应有促进作用, 尤其是当H₂O₂与PR的摩尔比较高时这种促进作用更为明显; 然而PR对LiP催化氧化VA的反应却有抑制作用. 后者可以用来解释为什么在用白腐菌降解染料时在培养液中常常检测不到LiP的藜芦醇活力. 分析表明, VA的存在不但促进了LiP酶中间体LiP(II)和/或LiP(III)向LiP的转化, 使LiP的催化循环加速, VA生成的VA^＋·也间接氧化了染料PR, 从而使PR的氧化速率提高.     

铜配合物修饰的Dawson型钨磷酸盐的合成、晶体结构和催化性能

在水热条件下,Cu(Ⅱ)-H₂biim配合物与Dawson型钨磷酸盐构筑了1个无机-有机杂化化合物[Cu(H₂biim)₂(H₂O)][{Cu(H₂biim)₂}₂(P₂W₁₈O₆₂)]·11H₂O(1)(H₂biim=2,2'-联咪唑)。 通过单晶X射线衍射、红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、元素分析、电化学分析等技术手段对其进行了表征。 结构分析表明,在化合物1分子中,[P₂W₁₈O₆₂]^6-单元作为双齿配体与2个Cu²⁺离子配位形成双支撑的杂多阴离子[{Cu(H₂biim)₂}₂(P₂W₁₈O₆₂)]^2-,在其外部有1个游离的[Cu(H₂biim)₂(H₂O)]²⁺ 和11个H₂O分子。 H₂biim分子与杂多阴离子/H₂O分子间存在氢键,通过氢键、静电和π-π堆积作用,进一步构成具有3D结构的晶体材料。 该晶体化合物对H₂O₂和NaNO₂的还原具有良好的电催化作用;同时,作为酸催化剂用于合成环己酮乙二醇缩酮反应,催化活性高,可重复使用。     

模拟油品氧化脱硫及反应动力学研究

在H₂O₂/WO₃/ZrO₂氧化体系中对以甲苯为溶剂、二苯并噻吩(DBT)为模型含硫化合物的模拟油品(硫的质量分数为1540×10^-6)进行了氧化脱硫研究,考察了反应温度、反应时间、氧化剂加入量、催化剂用量对DBT转化率的影响。实验结果表明,在反应温度50℃,反应时间90min,氧化剂加入量油/H₂O₂的体积比为20∶1和催化剂用量0.02g/mL的适宜氧化脱硫条件下,96%以上的DBT氧化为容易分离脱除的二苯并噻吩砜(DBTOs);同时研究了DBT氧化反应动力学,得知DBT氧化反应为一级反应,表观活化能E_a为55.37kJ/mol,指前因子A为3.35×10⁷min^-1。     

自然水体生物膜体系中过氧化氢浓度的影响因素

以过氧化氢(H₂O₂)为自然水体生物膜产生的活性氧(ROS)的代表, 通过模拟实验, 研究了水-自然水体生物膜体系中光/暗变化、 生物膜的避光预处理与数量、 有机配体和pH值对体系中H₂O₂浓度的影响. 结果表明, 光照可快速增加体系中H₂O₂浓度, 光照转为无光时体系H₂O₂浓度下降(约为光照时的2/3); 避光预处理会显著降低体系中H₂O₂的产生速率和浓度; 生物膜数量的增减会导致体系H₂O₂浓度的相应增减; 有机配体的存在会使体系内H₂O₂浓度下降(约1/2~1/3); pH=7和5的体系中H₂O₂的浓度高于pH=9的体系(高出约1.5倍). 上述各因素主要通过影响生物膜生产H₂O₂、 H₂O₂自然分解和生物膜去除H₂O₂ 3种作用来影响体系H₂O₂浓度.     

几种光催化反应体系中羟基自由基表观生成率的实验研究

采用邻二氮啡-Fe(Ⅱ)(橙红色)分光光度法间接测定了Fenton、UV/Fenton、UV/草酸铁/H₂O₂、UV/TiO₂4种体系中在不同条件下·OH的表观生成率,初步探讨了体系中各影响因子的作用机制.结果分析表明:对于Fenton体系、UV/Fenton、UV/草酸铁/H₂O₂而言,其最佳反应条件为pH=4.0、m(H₂O₂)/m(Fe)=1/25、铁离子的质量浓度以25 mg/L左右为宜;TiO₂光催化体系催化产生的·OH尽管受环境pH的影响相对较小,但在同等条件下·OH的表观生成率最低;4种体系中以UV/草酸铁/H₂O₂体系中·OH表观生成率最高,而且以线性的规律递增.     

沉积于含硼金属有机框架的Pt(Ⅱ)通过抑制分解来增强光催化H2O2的产生(英文)

H₂O₂作为一种重要的化工资源越来越受到关注,它不仅是环境友好的氧化剂,而且是很有应用前景的新型液体燃料.目前生产H₂O₂主要采用蒽醌法,该方法存在能耗高、副产物有毒等缺点.光催化合成H₂O₂因对环境友好而受到广泛关注,该合成反应中同时发生H₂O₂的生成和分解.目前光催化合成H₂O₂相关研究主要集中在H₂O₂的生成,而有关H₂O₂分解的研究较少.研究发现Pt作为助催化剂在提高光催化活性方面发挥着重要作用,但Pt价态对光催化活性的影响,特别是对H₂O₂的生成和分解的影响,尚未进行详细研究.本文将不同价态的Pt沉积在含硼金属有机骨架(UiO-67-B)上,详细研究了Pt(0),Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)在光催化产H₂O     

溶解有机质对光照自然水体生物膜体系中H2O2生成的影响

通过模拟实验研究了生物膜胞外聚合物(EPS)和乙二胺四乙酸(EDTA) 2种典型溶解有机质(DOM)成分对自然水体生物膜体系中过氧化氢(H₂O₂)生成特征的影响, 并研究了体系初始pH值、 DOM浓度、 溶解氧(DO)等因素的影响. 结果表明, DOM的存在对自然水体生物膜体系中H₂O₂的生成有明显影响. 光照能促使EPS产生H₂O₂, 而EPS的存在对生物膜产生H₂O₂的直接影响不显著, EPS与生物膜共存体系中的H₂O₂由二者共同产生; EDTA本身不产生H₂O₂, 且对H₂O₂分解影响很小, 但会显著抑制生物膜产生H₂O₂, 且浓度越高抑制作用越明显. 体系pH值、 DOM浓度和DO均能不同程度影响EPS产生H₂O₂及EDTA抑制生物膜产生H₂O₂的作用.     

示波指示技术在动力学分析中的应用——交流示波双电位催化动力学法测定Mo和Cu

本文利用Mo(Ⅵ)对H₂O₂氧化KI、Cu(Ⅱ)对K₂S₂O₈氧化KI的作用分别测定了Mo(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)。结果表明,此法具有直观、简便、仪器简单和快速等特点,测定灵敏度也有所提高,Mo(Ⅵ)可达10^-8(mol/L)数量级,Cu(Ⅱ)可达5×10^-7mol/L数量级。'     

以城市污泥基氧化石墨烯为模拟酶比色传感检测H2O2

本研究构建了以城市污泥基氧化石墨烯(GO)为模拟酶的比色传感器用于定量检测H₂O₂。以城市污泥为基质利用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用GO具有过氧化物模拟酶的特性，能够催化H₂O₂与3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)的显色反应定量检测H₂O₂。结果显示，在最佳检测条件HAc-NaAc缓冲溶液pH 4.8、TMB溶液浓度30 mmol·L^-1和城市污泥基GO浓度460μg·mL^-1时，H₂O₂浓度在0.1～2μmol·L^-1和10～150μmol·L^-1范围内，与体系吸光度呈良好的线性关系，最低检测限为0.01μmol·L^-1。此方法对实际水样中H₂O₂含量进行检测，回收率在99%～103.77%之间。研究表明，城市污泥基GO具有与传统G...     

耐硫甲烷化中H2S浓度对MoO3/Al2O3和CoO-MoO3/Al2O3催化剂的影响

在0 到12 mL·L^-1 (体积分数φ=0.00%-1.20%) 范围内考察了不同H₂S 浓度对25% (质量分数, w)MoO₃/Al₂O₃和5% (w) CoO-25%MoO₃/Al₂O₃催化剂甲烷化性能的影响. 结果表明, 5%CoO-25%MoO₃/Al₂O₃的甲烷化活性随H₂S浓度的增加单调上升, 而25%MoO₃/Al₂O₃对H₂S浓度并不敏感. 对比这两种催化剂发现, 只有在H₂S浓度高于0.40% (φ) 时, 在25%MoO₃/Al₂O₃中添加Co助剂才会有促进作用; H₂S浓度低于0.40% (φ)时, Co助剂会抑制25%MoO₃/Al₂O₃催化剂的甲烷化活性. 分别对反应前后的催化剂表征发现, H₂S浓度的改变不会对两种催化剂的物理结构产生明显的影响, 而是通过影响催化剂表面的金属硫化物活性位来影响催化剂的甲烷化性能. 耐硫甲烷化反应体系中较高的硫含量下Co助剂才表现出对25%MoO₃/Al₂O₃催化剂的促进作用. 该研究明确了在MoO₃/Al₂O₃催化剂中添加Co助剂的硫化氢浓度范围, 为工业上选择合适的催化剂提供了依据.     

氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的晶粒尺寸效应的研究

采用水热合成法,制备了不同晶粒尺寸的La₂O₃催化剂。运用XRD、原位拉曼光谱、原位红外漫反射光谱、H₂-TPR和O₂-TPD等表征手段研究了不同晶粒尺寸La₂O₃催化剂的OCM反应性能和催化剂之间的构效关系。结果表明,La₂O₃催化剂的La-O键会随着温度的升高出现明显的伸长,从而影响La₂O₃对O₂的吸附和动态储存。当晶粒尺寸增大至57.4 nm时,La₂O₃催化剂的储氧能力开始下降,同时伴随着表面氧物种,特别是超氧物种在催化剂表面富集,导致CH₄和产物的过度氧化,降低OCM反应的选择性。晶粒尺寸为52.3 nm的L-La₂O₃催化剂在750℃时,表面氧物种含量适宜,储氧能力强。在CH₄/O₂...     

抗坏血酸提高稀土复合材料催化降解染料性能研究

本文以β-环糊精(CD)为载体,通过负载Fe₃O₄和稀土铈(Ce),制备了稀土复合材料Ce-Fe-CD,形成了可有效降解有机物的非均相芬顿反应Ce-Fe-CD/H₂O₂体系。为提高催化降解效果,本文用两种方式引入还原剂抗坏血酸(AA):(1)在非均相芬顿反应过程中直接投加AA,形成AA/Ce-Fe-CD/H₂O₂体系;(2)利用AA活化稀土复合材料,获得AA-Ce-Fe-CD复合材料,形成AA-Ce-Fe-CD/H₂O₂体系。实验结果表明,AA-Ce-Fe-CD/H₂O₂和AA/Ce-Fe-CD/H₂O₂对染料的降解率分别为86.9%和83.0%,比未使用AA时分别提高了34.4%和30.5%,且AA-Ce-Fe-CD/H₂O₂体系有更高的H₂O₂