金属-有机骨架材料在催化氧化反应中的应用

本文综述了近几年金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料在催化氧化反应中的研究进展。由于MOFs材料在结构上常具有特殊活性位点、孔隙率高、比表面积大且孔尺寸与性质可调等特点,在催化上有极大的应用潜力。本文主要介绍了MOFs材料自身作为催化剂和其作为载体负载具有催化活性组分的催化氧化反应。其中,着重介绍了具有配位不饱和金属位点的MOFs和MOFs做为载体负载金属纳米颗粒、多金属氧酸盐和金属卟啉用于催化的氧化反应,包括一些有机分子如烷烃、苄基化合物、烯烃、醇、酚、硫化物和无机小分子CO、水的催化氧化,也介绍了相关仿生催化和有机染料的催化氧化。MOFs和MOFs载体的催化性能主要从稳定性、非均相性、尺寸选择性及活性位的析出四个方面进行了评价。同时,对MOFs材料在催化应用中的发展趋势作了展望。     

多金属氧酸盐催化的水氧化研究进展

氢气以其清洁无污染、燃烧值高等优点成为未来最具潜力的可再生能源之一,而清洁生产氢气的最佳选择之一即为裂解水. 利用太阳能模拟光合作用实现水的全分解产生氢气和氧气是目前最为理想的能源转化方式,并且已经引起了众多研究者的关注. 水分解的半反应之一--水氧化反应由于其过程复杂,一直是制约水分解的瓶颈. 所以寻找高效、稳定的水氧化催化剂便成为了突破该瓶颈的关键. 多金属氧酸盐是一类以前过渡金属氧簇为基本单元形成的多金属氧簇化合物. 由于多金属氧酸盐在物理、化学性质方面具有无法比拟的特性,使得其在催化、药物、纳米科技和材料科学等方面已被广泛地应用. 多金属氧酸盐的全无机配体可很好地抵御水氧化反应的强氧化性环境,故将其作为水氧化催化剂越来越引起研究者们的注意,并且已有多种多金属氧酸盐被设计为水氧化催化剂. 本文详细介绍了各种不同过渡金属取代的多金属氧酸盐水氧化催化剂的研究进展.     

基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的研究进展

基于多金属氧酸盐和贵金属纳米粒子的纳米复合材料,既具有多金属氧酸盐(POMs)可调控的多样结构、丰富的组成、高的电荷密度及可逆的氧化还原性,又具有贵金属纳米材料良好的生物相容性、高的光学活性和催化活性等特性,这些性质使基于POMs和贵金属纳米的复合材料能够应用于催化、生物医药、生物传感等领域.本文作者主要论述近年来基于多金属氧酸盐和贵金属的纳米复合材料的合成、性质及应用的研究现状,并对其前景进行展望.     

1-己烯环氧化合成1,2-环氧己烷研究进展

1,2-环氧己烷是一种具有高附加值的有机化工中间体,广泛应用于聚醚多元醇、非离子表面活性剂和破乳剂等的合成。本文比较了不同氧化体系下1-己烯合成1,2-环氧己烷的反应历程及优缺点,重点介绍了近年来不同1-己烯环氧化催化体系方面的研究进展,包括钛硅分子筛、金属配合物、多金属氧酸盐、金属氧化物、光催化剂、生物催化剂等。指出以过氧化氢/烷基过氧化物为氧化剂的环氧化反应路线是目前最具工业化应用前景的环境友好路线,开发高效稳定的催化剂是未来研究的重点。     

多金属氧酸盐纳米材料的研究进展

多金属氧酸盐纳米材料是一类新型功能材料,由于其具有多酸的强氧化性和强酸性等优异性能,又具有纳米材料的功能特点,在催化合成和药物抗菌等方面具有重要意义。本文综述了近年来多酸纳米材料的合成与应用方面的进展,并对其化学合成的未来及应用进行了展望。     

铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化烯烃环氧化

近年来,含有过渡金属配合物和多金属氧酸盐的三维超分子化合物的合成与性能研究受到广泛关注.利用过渡金属配合物优良的可裁剪性和修饰性,可以对多金属氧酸盐化合物的结构和性质进行有效调控,进而构造出具有独特空间结构和性质的新型功能材料.这类材料往往具有多金属氧酸盐与过渡金属配合物两者结合的优点,在医学、光学、磁性材料、气体吸附材料及催化等领域显示出重要的学术研究价值和潜在的应用前景.然而,相比于在化合物合成及结构研究领域中的快速发展,过渡金属配合物修饰的多金属氧酸盐基化合物在催化领域中应用较少.本文采用水热合成法,以4,4′-联吡啶(bipy)或1,4′-双咪唑-1-甲基苯(bix)为氮杂环配体,合成了两个铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化剂,分别记为[Cu(bipy)]4[Mo15O47]·2H2O (1)和[Cu(bix)][(Cubix)(δ-Mo8O26)0.5](2).催化剂1中包含一个由铜的4,4′-联吡啶有机链修饰的钼氧簇链,催化剂2是由1,4′-双咪唑-1-甲基苯有机配体、铜离子和八钼酸盐构筑的具有自穿插结构的超分子化合物.通过以叔丁基过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化催化反应,考察了两种催化剂的催化性能.结果表明,催化剂1和2对环辛烯或1-辛烯环氧化反应表现出较高的催化活性,性能均明显优于未引入铜配合物的超分子化合物(H2bix)[(Hbix)2(γ-Mo8O26)]2·H2O (3);在相同反应条件下,催化剂1表现出更高的催化活性;溶剂种类显著影响催化剂的催化性能,以乙腈为溶剂时,苯乙烯环氧化反应主产物为苯甲醛(仅有很少量的环氧化合物),而以氯仿为溶剂时,环氧化合物选择性显著提高;中断实验和循环测试结果表明,催化剂1和2在1-辛烯环氧化反应中均表现出良好的稳定性和循环使用性. FT-IR和XRD表征结果证实,经多次循环使用后催化剂结构基本保持不变,表明催化剂具有良好的结构稳定性. XPS表征结果表明,催化剂1中钼的正电性高于催化剂2,这是由于配体类型不同及钼氧簇结构不同所致.拥有较高正电性的钼物种通常会表现出更高的催化烯烃环氧化反应能力,这可能是催化剂1的催化活性优于催化剂2的主要原因.此外,通过结构分析可以看出,催化剂1具有更开放的框架结构,这更有利于反应物扩散,继而使催化剂表现出更高的催化活性.需要指出的是,催化剂1和2中存在的铜配合物也可能直接作为新的活性中心参与对氧化剂的活化,继而对催化剂性能(活性和选择性)产生影响;此外,铜配合物与钼氧簇之间较强的相互作用使所形成的超分子化合物具有良好的结构稳定性,继而使这类超分子化合物催化剂表现出较为优异的稳定性和循环使用性.     

催化氧化降解木质素的研究进展

本文从所用催化剂、反应条件、反应机理等几个方面综述了木质素催化氧化降解方面的研究,着重介绍了以O_2和H_2O_2为氧化剂的金属为催化中心的氧化降解,例如,金属有机催化氧化、金属/溴化物催化氧化、金属配合物催化氧化、金属复合氧化体系和钛矿型复合氧化物催化氧化、金属/分子筛催化氧化和以自身为氧化剂的催化氧化等,以及无金属催化氧化降解、微波辅助氧化降解、光催化氧化降解和电化学氧化降解。     

铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化烯烃环氧化（英文）

近年来,含有过渡金属配合物和多金属氧酸盐的三维超分子化合物的合成与性能研究受到广泛关注.利用过渡金属配合物优良的可裁剪性和修饰性,可以对多金属氧酸盐化合物的结构和性质进行有效调控,进而构造出具有独特空间结构和性质的新型功能材料.这类材料往往具有多金属氧酸盐与过渡金属配合物两者结合的优点,在医学、光学、磁性材料、气体吸附材料及催化等领域显示出重要的学术研究价值和潜在的应用前景.然而,相比于在化合物合成及结构研究领域中的快速发展,过渡金属配合物修饰的多金属氧酸盐基化合物在催化领域中应用较少.本文采用水热合成法,以4,4′-联吡啶(bipy)或1,4′-双咪唑-1-甲基苯(bix)为氮杂环配体,合成了两个铜配合物修饰的钼氧簇超分子化合物催化剂,分别记为[Cu(bipy)]4[Mo15O47]·2H2O(1)和[Cu(bix)][(Cubix)(δ-Mo8O26)0.5](2).催化剂1中包含一个由铜的4,4′-联吡啶有机链修饰的钼氧簇链,催化剂2是由1,4′-双咪唑-1-甲基苯有机配体、铜离子和八钼酸盐构筑的具有自穿插结构的超分子化合物.通过以叔丁基过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化催化反应,考察了两种催化剂的催化性能.结果表明,催化剂1和2对环辛烯或1-辛烯环氧化反应表现出较高的催化活性,性能均明显优于未引入铜配合物的超分子化合物(H2bix)[(Hbix)2(γ-Mo8O26)]2·H2O(3);在相同反应条件下,催化剂1表现出更高的催化活性;溶剂种类显著影响催化剂的催化性能,以乙腈为溶剂时,苯乙烯环氧化反应主产物为苯甲醛(仅有很少量的环氧化合物),而以氯仿为溶剂时,环氧化合物选择性显著提高;中断实验和循环测试结果表明,催化剂1和2在1-辛烯环氧化反应中均表现出良好的稳定性和循环使用性.FT-IR和XRD表征结果证实,经多次循环使用后催化剂结构基本保持不变,表明催化剂具有良好的结构稳定性.XPS表征结果表明,催化剂1中钼的正电性高于催化剂2,这是由于配体类型不同及钼氧簇结构不同所致.拥有较高正电性的钼物种通常会表现出更高的催化烯烃环氧化反应能力,这可能是催化剂1的催化活性优于催化剂2的主要原因.此外,通过结构分析可以看出,催化剂1具有更开放的框架结构,这更有利于反应物扩散,继而使催化剂表现出更高的催化活性.需要指出的是,催化剂1和2中存在的铜配合物也可能直接作为新的活性中心参与对氧化剂的活化,继而对催化剂性能(活性和选择性)产生影响;此外,铜配合物与钼氧簇之间较强的相互作用使所形成的超分子化合物具有良好的结构稳定性,继而使这类超分子化合物催化剂表现出较为优异的稳定性和循环使用性.     

有机官能化的多金属氧酸盐研究进展

多金属氧酸盐化学是无机化学的一个重要研究领域,至今已有一百多年的历史.由于具有新奇的结构和性质,使其在许多领域都有着广泛的应用.近年来在催化化学、药物化学及材料化学等方面的应用研究表明,多金属氧酸盐具有十分广阔的应用前景,其结构的发展已经引起了人们的极大关注.总结并评述了有机官能化多金属氧酸盐杂化材料领域的研究进展.     

过渡金属催化的区域选择性芳烃C—H键氧化生成C—O键（英文）

近年来过渡金属催化的芳烃直接C—H氧化反应取得了重要进展,该策略被用于多种酚类化合物的制备.反应体系使用的过渡金属催化剂包括钯、铜、钌、铱等;氧化剂包括高价碘化合物、过硫酸盐、氧气等.此前已有多篇综述就特定的过渡金属或氧化剂参与的C—H氧化反应进行了详尽的讨论.本综述着重探讨过渡金属催化的邻、间、对位选择性的芳烃C—H氧化反应,并试图阐释上述区域选择性的产生机制,其中包括导向基团的螯合辅助作用、配体控制、底物自身因素等.在讨论部分提出了过渡金属催化的芳烃C—H氧化反应中存在的问题以及影响该策略发展应用的可能限制因素.     

Fourier transform Raman spectroscopic studies of a novel wood pulp bleaching system

The use of near-infrared (NIR) Fourier transform (FT) Raman spectroscopy for the study of lignocellulosic materials is discussed. An application utilizing NIR FT-Raman spectroscopy to study a novel chlorine-free process for the bleaching of wood pulps is presented in detail. The new process, still under development, entails the oxidation of residual lignin in wood pulps by vanadium-substituted polyoxometalates, and reoxidation of the reduced polyoxometalates by chlorine-free oxidants such as air, dioxygen, peroxides or ozone. Results from FT-Raman measurements of polyoxometalate-treated pulps are compared with those from chemical, spectroscopic and optical techniques commonly used in the pulp and paper industry.     

烯丙位氧化的几种方法

综述了近年来烯丙位氧化的研究进展，详细讨论了过渡金属及其络合物、硒化 合物在烯丙位氧化中的应用，并简述了丁基锂方法、固相催化方法、生物氧化方法 和次氯酸钠氧化方法在烯丙位氧化中的应用．     

多金属氧簇催化研究进展

多金属氧簇由于其组成和结构易于调控、具有酸性、氧化还原性、低毒性和低腐蚀性等优点,作为工业催化剂具有广阔的应用前景,是多酸化学领域的研究热点之一。本文综述了近5年来多金属氧簇在催化领域中研究的新进展,主要包括多金属氧簇的酸催化、氧化催化、双功能催化、加氢和活化二氧化碳合成碳酸酯等催化反应以及多金属氧簇的工业化应用等,并对未来发展趋势进行了展望。     

Polyoxometalates based compounds for green synthesis of aldehydes and ketones

Molecular oxygen within Polyoxometalates(POMs) based compounds are ideal oxidants with high atom economy and its use results in the production of water as the only byproduct. Significant progress has been made in the development of catalytic methods for aerobic alcohol oxidation to have aldehydes and ketones with POMs based compounds. They are alternative to the use of traditional hypervalent iodine catalyst systems which are with molecular oxygen as a terminal oxidant. Further, POMs based catal...     

Palladium oxidase catalysis: selective oxidation of organic chemicals by direct dioxygen-coupled turnover

Selective aerobic oxidation of organic molecules is a fundamental and practical challenge in modern chemistry. Effective solutions to this problem must overcome the intrinsic reactivity and selectivity challenges posed by the chemistry of molecular oxygen, and they must find application in diverse classes of oxidation reactions. Palladium oxidase catalysis combines the versatility of Pd(II)-mediated oxidation of organic substrates with dioxygen-coupled oxidation of the reduced palladium catalyst to enable a broad range of selective aerobic oxidation reactions. Recent developments revealed that cocatalysts (e.g. Cu(II), polyoxometalates, and benzoquinone) are not essential for efficient oxidation of Pd(0) by molecular oxygen. Oxidatively stable ligands play an important role in these reactions by minimizing catalyst decomposition, promoting the direct reaction between palladium and dioxygen, modulating organic substrate reactivity and permitting asymmetric catalysis.     

氧化锰八面体分子筛(OMS-2)在有机分子清洁合成中的催化氧化应用

氧化锰八面体分子筛具有优异的氧化性、离子交换性和导电性等性能,被广泛应用于环保、半导体、有机合成等诸多领域。由于体相存在混合价态Mnn+和丰富的表面缺陷空位,使该分子筛同O2或H2O2等绿色氧化剂之间容易发生快速电子转移,活化绿色氧化剂,近年来作为非均相催化剂和功能性载体应用于有机分子的清洁合成中,表现出优异的催化活性、反应选择性和结构稳定性。本文综述了近年来OMS-2催化剂在有机分子清洁氧化合成中,及作为具有电子转移介质性能的载体材料的研究进展,并对未来发展提出了展望。     

环境友好催化氧化研究进展

综述了近来使用H₂O₂或O₂作为清洁的氧化剂催化氧化反应的研究进展,重点介绍了杂多酸盐催化剂、金属配合物催化剂及NHPI等催化剂的组成和催化效率,并探讨了各种催化剂的优缺点.     

固相混合氧化物催化剂用于温和条件下醇液相氧化的研究

在氧化反应的研究过程中, 利用清洁的氧化剂, 借助于可循环使用的固相材料为催化剂, 使用对环境友好的溶剂体系, 是绿色氧化反应的一个研究方向. 本工作以混合氧化物Ru-Mn-Fe-Cu-O为催化剂, 分子氧为氧化剂, 甲苯为溶剂, 各类醇均可在温和的条件下迅速地转化成相应的羰基化合物. 发现在有表面活性剂存在情况下, 以水为溶剂该催化剂也可将各类醇实现有效氧化转化, 阳离子表面活性剂比其他类型表面活性剂更可促进催化剂-水-表面活性剂所组成的催化氧化性能.     

Metal and Non-metal Based Catalysts for Oxidation of Organic Compounds

The oxidation of organic compounds is of extreme importance in synthetic chemistry. The catalysts provide high selectivity towards the oxidation products employing with the oxidants. This review is not intended to give a complete survey of all oxidation catalysis reactions by different catalysts but rather to give a summary of some important catalytic oxidation reactions by different metal and non-metal based catalysts.     

过渡金属催化醇氧化反应的研究进展

氧化醇为相应的羰基化合物在有机化学基础研究及其工业应用中占有非常重要的地位.在众多关于醇氧化反应的研究中,如何使用对环境友好的氧化剂替代传统的氧化剂,选择具有高性能、廉价、清洁、可回收的催化剂,一直是化学工作者研究的一个热点.综述了近年来该研究领域中的一些重要过渡金属催化体系,并简要介绍了各类催化氧化体系的催化效果.