介绍一种有机氧化还原反应的配平法

有机氧化还原反应方程式的配平,对于研究和定量计算有机反应是很重要的。但由于有机氧化还原反应比无机反应更为复杂,因此,用直观或氧化数法直接配平整个反应方程式就更加困难。本文介绍一种利用氧化还原反应中相互联系、不可分割的氧化与还原两个半反应,以配平有机氧化还原反应方程式的方法。这种所谓的半反应法比较简便,又易于掌握。为了理解和掌握半反应法,首先应当弄清有机化学中的氧化还原概念。在有机化学中,氧化反应一般是指有机物脱氢或得氧的过程,而还原反应是指加氢或失氧的过程。因此,烃转变为醇、醇转变为醛、醛转变为酸是氧化反应,其逆过程是还原反应;而烷转变为烯、烯转变为炔是氧化反应,其逆过程是还原反应:     

UBI-QEP法研究氧化钴上的催化还原脱硫反应

应用UBI QEP能学方法,研究了氧化钴表面上的催化还原脱硫反应. 发现在CO还原SO2的过程中,低温条件下,反应遵循氧化还原（Redox）机理,即CO先与晶格氧反应在表面产生氧缺位,然后SO2在氧阴离子空穴上被还原;在高温条件下,COS中间态确实存在,反应为Redox机理和COS中间态机理共同作用.中间产物SO是极不稳定的,即能很快被CO继续还原,又可以为表面氧物种所氧化.COS可抑制表面氧物种,因此能起到间接控制该反应的作用.     

Ni/Al2O3催化剂表面状态对CH4氧化反应的影响

采用瞬变响应技术研究了常压700℃条件下气相O2、Ni/Al2O3催化剂表面上可逆吸附氧物种及催化剂的表面状态对CH4吸附、反应以及CH4部分氧化反应的影响,同时也对CH4部分氧化制合成气反应过程中催化剂表面所处的状态进行了研究.结果表明,如果催化剂表面处于氧化态,CH4不能吸附分解,只能通过RidealEley机理与催化剂表面的吸附氧进行非选择性氧化反应,这将严重影响CH4的转化和目的产物H2、CO的选择性.只有在还原的催化剂上,CH4部分氧化制合成气反应才能高转化、高选择性地进行.在CH4部分氧化制合成气反应过程中,催化剂表面处于还原态,不存在多余的中间氧物种NiO,但存在少量的碳物种,这有利于保持催化剂的还原态和抑制CO2的生成.     

钼镍负载催化剂表面组份及其活性的研究

利用X光光电子能谱(XPS)，激光拉曼光谱(LRS)和程序升温还原(TRP)等技术，研究了高载钼量的负载钼镍催化剂的表面组份形式．结果表明，催化剂在氧化态、还原态、硫化态时表面的主要组份分别以类似NiMoO_4结构的NiMo_xO_y多种价态钼酸盐及金属镍，氧硫钼镍及硫化钼形式存在．三种化学态的加氢脱硫活性顺序为硫化态，还原态>>氧化态．还原态表面检测到金属镍，据此提出了金属镍所产生的氢溢流效应是还原态活性明显增加的一个原因．文中由硫化态、还原态表面组份与反应活性之间的关联结果支持了Kwart提出的多点催化反应机理．     

烃类晶格氧选择氧化

用催化剂的晶格氧作为烃类选择氧化的氧化剂, 按还原-氧化(Redox) 模式,采用循环流化床提升管反应器, 将烃原料和空气分开进料, 在提升管反应器中烃分子与催化剂的晶格氧反应生成氧化产物, 失去晶格氧的催化剂被输送到再生器中用空气氧化到初始高价态, 然后送入提升管反应器完成还原-再氧化循环。这种新工艺是在没有气相氧分子的条件下进行反应, 可避免气相和减少表面的深度氧化反应, 大幅度提高烃类选择氧化的选择性, 而且因不受爆炸极限的限制可提高原料浓度, 使反应产物容易分离回收, 是控制深度氧化、节约资源和保护环境的有效催化新技术。本文试图对晶格氧选择氧化的研究现状, 面临的主要挑战和应用前景进行简要评述。     

CeO_2/LaFeO_3用于甲烷化学链重整制取合成气反应性能研究

甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢。利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO_2/LaFeO_3,通过X射线粉末衍射和程序升温还原等材料表征方法分析该载氧体的结构特点以及供氧能力,借助于固定床反应实验探讨了组分比例、反应温度对该载氧体反应性能的影响。实验结果表明,CeO_2的含量对该载氧体的供氧能力有着显著影响,合适的反应温度不仅有利于甲烷活化,而且能够促进载氧体中晶格氧的迁移,从而提高载氧体的选择性。当CeO_2的添加量为10%,反应温度为850℃时,该载氧体的反应性能最优,甲烷转化率可以达到94%,H_2选择性和CO选择性分别可以达到90%、83%。在连续的氧化-还原循环中保持稳定的反应性能和结构。     

组织学生探究有机氧化还原反应

氧化还原反应是中学化学中的重点,也是教与学的难点。在初中化学中,从得氧失氧的角度来认识氧化还原,在高中化学中从化合价升降和电子转移(得失或偏移)角度进一步揭示氧化还原反应的实质和规律,从而使学生形成了完整的氧化还原反应的概念,即：     

非质子介质中氧电还原的研究：Ⅲ.金属卟啉电催化氧还原及反应的研究

金属卟啉化合物在生物领域中的作用引起了人们的广泛注意.尤其是其催化作用以及电子转移方面已有很多报道.在催化方面大多数是利用氧化剂把中心离子氧化成高价态,而利用卟啉低价态进行催化方面的研究报道还很少。在这一方面我们已经做了一些工作,氧电还原产生的超氧离子[O_2~÷]虽能参与许多有机反应,如亲核取代,环氧化,氧     

聚苯胺葡萄糖氧化酶电极的催化过程

用电化学方法固定在直径为0.5mm铂丝上的聚苯胺(PANI)葡萄糖(GOD)电极对葡萄糖有催化氧化作用.在0～-0.6V(vs.SCE)的电极范围内,在电极的循环伏安曲线上观察到与葡萄糖浓度有关的氧的还原峰和GOD还原态的氧化峰,用此GOD还原态的氧化峰电流可定量检测葡萄糖的浓度。本文提出在PANI电极上存在着酶反应氧化还原电荷直接传递的可能性。     

表面氧浓度对负载型金属催化剂活化甲烷反应性能的影响

 利用脉冲－质谱在线分析技术考察了无气相氧条件下负载型金属催化剂上脉冲CH4的反应结果表明，对于Rh／SiO2催化剂，不管是氧化态还是还原态，除第1次脉冲生成较多的CO2外，从第2次脉冲开始，只有CO生成；对于Ru／SiO2催化剂，无论是氧化态还是还原态，每次脉冲均有一定量的CO2生成．这可能是由于Rh和Ru两种金属对氧的亲合力不同所致．甲烷在负载型催化剂表面的活化以及产物的选择性主要受催化剂表面活性氧物种覆盖度的影响．     

钙钛矿型氧化物负载纳米金属催化剂结构的动态调变及其催化氧化CO反应性能

研究了钛酸钡和钛酸钙担载的Ag和Pt纳米催化剂的表面结构随氧化-还原处理过程的动态变化及其对CO完全氧化反应性能的影响.发现氧化物担载的Ag催化剂在氧化处理后其催化活性较还原处理的高; X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,氧化处理能够提高载体表面Ag颗粒的分散度,而还原处理导致Ag颗粒的聚集,从而降低了催化氧化CO反应的活性.氧化-还原处理改变了担载Ag纳米粒子的尺寸并影响其CO氧化反应活性.与此相反,氧化物担载的Pt催化剂在还原处理后所表现出的CO氧化反应活性较氧化处理的高; 对比研究发现,氧化和还原处理后Pt纳米粒子的尺寸基本相同,但是氧化处理的样品中Pt表面物种以氧化态为主,而还原处理后Pt表面物种主要为金属态.Pt纳米粒子表面化学状态随氧化-还原处理的调变是导致表面催化活性差异的主要原因.     

甲烷部分氧化制合成气:铑基催化剂活性位的研究

采用小体积（４０μｌ）脉冲反应技术研究了ＣＨ４和ＣＨ４／Ｏ２（２／１）在氧化态、还原态和不同还原程度的负载型铑基催化剂上的反应情况。当ＣＨ４与还原态催化剂反应时间，ＣＯ为主要产物，其选择性〉７０％；当ＣＨ４与氧化态催化剂反应时，无目标产物ＣＯ生成。通过脉冲不同时的Ｈ２，对完全氧化态催化性能。这一结果不仅进一步证实了还原态铑是反应的活性位，而且说明操作条件（如物料比，不还条件等）对反应性能的影响不当     

Pt/TiO_2催化剂上的氢—氧作用——Ⅱ. 程序升温还原和程序升温氧化研究

本文采用TPR、TPO技术分别考察了氧处理Pt/TiO_2上氧物种的还原行为和氢还原样品的氧化过程.TPR结果表明,表面含有活泼氧物种的Pt/TiO_2样品对氢很活泼,室温条件下可以吸附大量氢,并且这些吸附氢又可以在TPR过程中脱附.表面活泼氧物种与氢的反应温度在500—673K之间,当大于673K时,Pt/TiO_2继续耗氢,可能是氢与还原产生的表面Ti~(3+)离子进一步反应生成钛—氢物种,并向TiO_2体相扩散与TiO_2体相晶格氧发生反应.对于773K还原的Pt/TiO_2作品,室温吸附氧在TPD过程中可以与表面吸附氢反应;473K氧化处理可以消除表面的吸附氢,但并不能完全去除体相储氢;573K氧化处理则基本上恢复了原样品的氧化状态.不同温度氢还原处理的Pt/TiO_2样品在动态氧化过程(TPO)中,在300-600K温区,气相氧与样品上表面吸附氢和表面氧空位反应;在大于600K温区,氧主要与表面钛—氢物种发生反应,并向体相扩散,与体相氢发生反应.文中描述了气相氢、氧分别与Pt/TiO_2催化剂存在的氧或氢物种作用的形式.     

Pt掺杂氧化石墨烯在酸性介质中催化氧还原反应DFT研究

目前Pt基催化剂被公认为是最高效的氧还原催化剂.我们采用了密度泛函理论研究了Pt掺杂5种不同氧化石墨烯和完美石墨烯在酸性环境中的氧还原反应机理,计算了氧还原反应中间体O₂、O、OOH、OH、H₂O和H₂O₂在不同掺杂石墨烯上的吸附性能、反应步骤与反应相对能量变化.结果表明,氧化石墨烯在O₂的活化、中间体吸附、掺杂难度（缺陷形成能）、能带带隙以及在反应中相对能量的降低都优于完美石墨烯,我们的工作将有助于为将来在实验中选择和合成氧还原催化剂提供一定的理论指导意义.     

无机氧化还原反应的专题复习

氧化还原反应知识是一条贯穿高中化学始终的“动脉” ,其重要性不言而喻 ,有必要进行专题复习。1　概念体系在氧化还原反应中 ,氧化剂表现氧化性、还原剂表现还原性。2　反应类型为了研究的方便 ,可以把氧化还原反应按不同的标准分类 ,如 :3　反应规律3.1　表现性质规律 :元素处于最高价时只具有氧化性、处于最低价时只具有还原性、处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。3.2　性质强弱规律 :在“氧化剂 +还原剂→还原产物 +氧化产物”中 ,氧化性 :氧化剂 >氧化产物 ;还原性 :还原剂 >还原产物。3.3　正易逆难规律 :若“氧化剂 +e- →还…     

汽油制氢反应催化剂制备方法研究

对汽油氧化重整制氢反应催化剂制备方法进行了实验 ,研究了双金M N/Al2 O3 预还原与否对汽油制氢反应的活性、生成氢气的选择性及催化剂的稳定性。实验结果表明 ,催化剂的制备方法不同 ,在汽油氧化重制氢反应中催化剂活性、生成氢的选择性不同 ,还原态的好于非还原态的双金属催化剂 ;还原与否对该双金属催化剂的稳定性影响不大。     

用 G°-N 图求氧化还原反应平衡常数的讨论

G°-N 图可直观、简明地说明多价态元素不同氧化态个体(以下简称为不同个体)的氧化还原性和稳定性,方便地判断由三个不同个体所发生的氧化还原反应的方向及求算其平衡常     

竹红菌甲素光敏氧化反应机制

本文报道了在竹红菌甲素的光敏氧化反应中,原初反应产生了~1O_2、O_2~-和H_2O_2,在一些还原性底物(5-羟基色氨酸、色氨酸、组氨酸、蛋氨酸和赖氨酸等)的存在下,体系中形成的O_2~-量大大增加。证明了体系中的~1O_2是通过三重态的竹红菌甲素和基态氧进行能量传递形成的,O_2~-是体系中的竹红菌甲素负离子自由基和基态氧进行单电子转移的结果,H_2O_2是体系中存在的竹红菌甲素二价负离子还原基态氧的产物。在一些底物存在下,次级反应产生了·OH。我们也发现竹红菌甲素具有弱的抽氢能力而生成一些有机自由基,这些有机自由基的形成促进了各种活泼态氧的相互转化,因此我们认为竹红菌甲素的光敏氧化是各种活泼态氧和一些有机自由基综合反应的结果。     

加氢脱硫催化剂的研究 Ⅳ.TiO_2改性的CoO-MoO_3/γ-Al_2O_3加氢脱硫催化剂活化条件与催化性质的关系

通过反应活性评价、X射线衍射、程序升温还原、动态氧吸附等实验手段,考察了灼烧温度、预还原温度、硫化温度、氧化处理等活化条件对Co-Mo-Ti/Al_2O_3加氢脱硫催化剂性质的影响。实验表明,灼烧温度主要影响活性组分在载体表面的分散态,硫化温度既影响活性中心的数目也影响其性质,预还原温度和氧化处理主要影响催化剂的活性中心的数目。     

丙烯在Fe-Sb-W-O/SiO2催化剂上氧化机理的研究Ⅰ.氧和丙烯的吸附

通过氧和丙烯在铁锑氧化物催化剂上吸附的研究,认为丙烯在铁锑氧化物催化剂上的氧化是在表面活性晶格氧参与下的还原-再氧化循环过程,弱结合的晶格氧的活性比强结合的高,优先参加反应。通过催化剂表面还原和再氧化速度的研究,并和钼系催化剂相比较,证明铁锑氧化物催化剂不仅易被还原,而且还原表面上的产物较难脱附,故认为在选择氧化反应中铁锑氧化物催化剂上的积炭可能是由表面还原引起的。