棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄ 表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄ 担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

棒状结构Pt/PbWO_4微米晶的合成、表征及其高光催化性能（英文）

Pb WO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等.Pb WO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决Pb WO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的Pb WO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来,Pb WO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现,Pb WO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中,PbW O4微米球表现了极高的光催化活性.此外,Pb WO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbW O4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状Pb WO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbW O4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbW O4和Pt/Pb WO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbW O24和Pt/Pb WO4的比表面积很小(1.5–1.9 m/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态.UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外,PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbW O4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明Pb WO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbW O4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外,Pt/Pb WO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性.Pt/Pb WO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.     

钯纳米粒子的形貌可控合成与催化性能（英文）

借助于一种全新的表面活性剂N,N-dimethyloctadecylammonium bromide acetate sodium(OTAB-Na),成功实现了对小尺寸钯纳米粒子微结构的控制。通过对合成条件的微扰,高度均匀且分散性良好的枝化结构和凹面体结构的钯纳米粒子被成功地制备。催化测试(利用氨硼烷作为氢化试剂来还原4-硝基苯酚为4-胺基苯酚)发现,钯纳米粒子的催化活性与其微观纳米结构相关,其中枝化结构的钯纳米粒子表现出了更为突出的催化性能。     

钴催化芳香族烯烃的脱氢硅化反应（英文）

描述了一种钴催化的高化学、区域、立体选择性的芳香族烯烃的脱氢硅化反应.亚胺吡啶咪唑啉的钴络合物可以有效促进该反应,并能显著提高该反应的化学选择性.该方法利用地球丰产过渡金属、廉价易得的烯烃和硅烷来构建具有高附加值的烯基硅烷.文中同时描述了该反应可放大到克级规模制备及可能的反应机理.     

离子型共价有机框架材料的合成及其催化性能（英文）

共价有机框架(COFs)材料是在拓扑学基础上发展起来的一类新型有机晶体多孔聚合物.由于COFs材料具有较高的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、可设计的孔结构以及容易修饰改性的特点,目前广泛用作催化剂或催化剂载体.COFs的构筑单体为有机小分子,其来源广泛且种类繁多,使得构筑单体多样化,便于通过构筑单体来调控目标材料的结构和功能.近年来对COFs的研究已经引起人们广泛关注.离子框架材料在气体分子的吸附与分离领域展示了良好性能,通过简单的离子交换过程,可以容易地将具有特定尺寸和功能的反离子引入到框架结构中来调控孔的尺寸大小,从而实现混合气体的有效分离.然而,在催化领域目前尚未见将具有特定催化功能的反离子基团引入到框架之中,研究离子框架材料的催化性能.本文设计合成了一种负电荷为骨架结构的离子型COFs材料.我们首先选取一种化学结构稳定的COF作为骨架前驱体,其中的单体具有可反应的活性基团酚羟基,然后通过与1,3-丙烷磺酸内酯进行开环反应,将烷基磺酸引入到孔中,经过弱碱处理后得到阴离子型COFs(I-COFs),然后通过简单的离子交换过程将具有催化活性的Mn2+以及[Mn(bpy)2]2+配位阳离子分别引入到COFs框架中,得到具有催化功能的新材料.我们考察了两种I-COFs对烯烃氧化制环氧化合物的催化性能,发现所得离子COFs对不同的反应底物均展示了较高的环氧化催化性能.结果证实了离子I-COF催化反应为多相催化,还表现出I-COFs催化剂具有较高的稳定性以及循环使用性能.我们认为,通过简单的离子交换过程,能够赋予I-COFs材料各种不同的功能,从而实现COFs在不同领域的应用.这为多孔材料的功能化设计提供了新的化学平台.     

二氧化碳和胺催化合成甲酰胺反应研究（英文）

二氧化碳是碳资源利用的最终形式,也是一种绿色的碳一资源。通过催化化学的方法将二氧化碳转化为高附加值精细化学品是二氧化碳循环利用的有效途径。酰胺类化合物是一类重要的化工原料和溶剂,广泛应用于医药、农药、日用化学品及石油化工等众多领域且需求量巨大。因此,以二氧化碳为羰源,通过高效催化体系的建立实现二氧化碳与胺反应合成甲酰胺具有重要意义。本文分别从催化体系、还原剂和反应机理等角度综述了这一领域近年来的主要研究成果。其中,催化体系可分为贵金属催化剂如Ir、Pd、Pt、Ru、Rh,非贵金属催化剂如Ni、Mo、Cu、Fe、Co、Zn、Al,有机分子催化剂和无催化剂体系,常用的还原剂为H2,硅烷和硼烷。在此基础上,对不同催化体系的典型反应机理进行了讨论。     

4-磺酰胺-L-脯氨酸衍生物的合成及其水相中不对称催化Aldol反应的性能（英文）

以4-羟基-L-脯氨酸为原料合成了4-对甲基苯磺酰胺-L-脯氨酸催化剂1a-b,通过IR,1~H NMR和HR MS对其结构进行了表征,并考察了其水相中对不对称Aldol反应的催化性能.结果表明两种催化剂在水相中均能很好的催化Aldol反应,仅用5mol%的催化剂即可得到很好的催化效果,产率高达93%,非对映选择性高达94∶6,而对映选择性高达99%.     

吗啉催化的串联反应合成多取代环己酮（英文）

本文以吗啉为催化剂,活泼亚甲基化合物与芳香醛发生串联反应,以最高90%的产率得到了系列多取代的环己酮。反应经历了Knoevenagel缩合、Michael加成、Aldol反应等系列过程。吗啉作为有机分子催化剂,在串联过程中通过亚胺离子活化及烯胺活化羰基化合物而发挥重要作用。合成的环己酮可通过已知方法进一步转化为2-环己烯酮。本方法具有简便、易操作和绿色的特点。     

PtSnNa/SUZ-4:丙烷脱氢反应的高效催化剂（英文）

丙烷脱氢制丙烯是优化利用炼厂气和油田伴生气资源的一条重要途径.随着丙烯需求量的逐步增加,丙烷脱氢制丙烯日益受到重视.负载型PtSn/γ-Al_2O_3催化剂具有优良的丙烷脱氢活性和选择性,但在高温、低氢压的反应条件下,催化剂易积炭而失活.近年来,选用了微孔分子筛如ZSM-5和介孔分子筛如SBA-15和MCM-41作为PtSn催化剂的载体,结果表明,具有规整孔道结构的负载型PtSn/分子筛催化剂的丙烷脱氢反应稳定性明显优于PtSn/γ-Al_2O_3催化剂.SUZ-4分子筛与ZSM-5分子筛结构相似且孔径相当,所不同的是ZSM-5由十元环交叉孔道组成,而SUZ-4由十元环和八元环孔道垂直相交组成.我们用微型催化反应装置结合XRD、BET比表面积和孔体积测试、NH_3吸附-程序升温脱附(NH_3-TPD)、氢化学吸附、热重分析(TG)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和程序升温氧化(TPO)等多种物理化学手段研究了负载型PtSnNa/SUZ-4和PtSnNa/ZSM-5催化剂的结构和丙烷脱氢反应性能,以及这两种催化剂在丙烷脱氢反应中催化性能差异的原因.实验结果显示,在丙烷脱氢反应中,负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂上丙烯选择性和反应稳定性明显优于PtSnNa/ZSM-5催化剂,说明载体一定程度上会影响催化剂上丙烷脱氢反应性能.XRD,BET比表面积和孔体积测试等表征手段结果表明,SUZ-4和ZSM-5的孔体积和比表面积比较接近,载体的结构又类似,且两者的积碳量也相近,故载体的基本性质和积碳量的差异不是引起催化剂性能差异的原因.NH_3-TPD结果表明,H-SUZ-4的酸强度明显强于H-ZSM-5.由于浸渍法制备负载型PtSn催化剂所用前体为具有强酸性的混合溶液(H_2PtCl_6+SnCl_4),存在于SUZ-4分子筛孔道内表面的强酸中心不利于上述前体与SUZ-4分子筛孔道内表面结合.ZSM-5分子筛孔道内表面比较弱的强酸中心,促进了催化剂前体在ZSM-5分子筛孔道内表面的分散与结合.和ZSM-5为载体的催化剂相比,PtSnNa/SUZ-4上Pt粒子大部分分散在载体的外表面,从而金属上的积碳不易引起催化剂的失活.故多孔材料上Pt的分布是影响催化活性差异的主要原因.为进一步证明多孔材料上Pt的分布是影响催化活性差异的主要原因,我们通过二苯并噻吩预处理催化剂的手段证明Pt粒子在分子筛孔内外的分布情况.由于二苯并噻吩的尺寸比较大(0.8 nm)不能进入到分子筛的孔道内(SUZ-4:0.56 nm,ZSM-5:0.56 nm),所以载体孔道外的部分Pt会被二苯并噻吩预处理而失去活性,而孔道内的Pt不会因为预处理仍具有催化活性.实验结果表明,PtSnNa/SUZ-4经过二苯并噻吩预处理后,催化活性大大降低;而PtSnNa/ZSM-5经过二苯并噻吩预处理后,催化活性几乎没有变化.说明PtSnNa/SUZ-4上Pt粒子大部分分散在载体的外表面,从而金属上的积碳不易引起催化剂的失活.     

可见光催化有氧脱氢合成2,3-二氢-4-吡啶酮与4-喹诺酮（英文）

报道了一种可见光促进4-哌啶酮及2,3-二氢-4-喹诺酮的有氧脱氢化方法.研究中通过使用一种二腈基哌嗪化合物(dicyanopyrazine-derived chromophore,DPZ)为光催化剂,能够以令人满意的分离产率(最高75%)分别合成出2,3-二氢-4-吡啶酮与4-喹诺酮.本反应为这两类重要含氮杂环化合物提供了一种直接的、可持续的以及高原子经济性的合成途径.     

Ce-Beta分子筛的制备及其催化性能（英文）

采用简单、易重现的两步后合成法成功制备了Ce-Beta分子筛.制备过程中,H-Beta分子筛首先经过脱铝处理得到Si-Beta分子筛,然后再以异丙醇铈为前驱体,通过干法浸渍的途径向Si-Beta分子筛引入Ce(IV).利用XRD,FT-IR,UV-Vis和1H MAS NMR等对其结构进行了表征,结果表明,Ce(IV)物种以四配位的形式成功引入Beta分子筛的骨架,Ce原子进入分子筛骨架的机理通过DRIFT光谱得以证实.通过环氧化合物水合制备1,2-二醇反应对所制的Ce-Beta催化剂进行了催化性能评价.     

反蛋白石结构的g-C_3N_4可控合成及其优异的光催化产氢性能（英文）

日渐严重的能源短缺和环境失衡问题已经阻碍了人类社会的进一步和长远可持续发展。能够将太阳能转化为可储存化学能的半导体基光催化技术被广泛的理解为一种经济和清洁的解决方式,比如光催化分解水。虽然被认为是有前途的光催化剂,g-C_3N_4低的比表面积极大地限制了其光催化性能。大孔-介孔结构可以为物质的传输和光的充分利用提供有效通道,从而提高光催化反应效率。本文中,具有反蛋白石(IO)结构的g-C_3N_4合理地通过紧密堆积的SiO_2作为模板来制备得到。并且显示出超高比表面积(450.2 m~2·g~(-1)),表现出更好的光催化产氢速率(21.22μmol·h~(-1)),约为体相g-C_3N_4 (3.65μmol·h~(-1))的六倍。相对于体相g-C_3N_4,IO g-C_3N_4表现了更好的可见光吸收能力,这得益于3D多孔结构的多重光散射效应。同时,较低的荧光强度、更长的荧光寿命、更小的Nyquist半圆环和更强的光电流响应协同地抑制了光生载流子的复合,降低了界面电荷传输的电阻,促进了光生电子的形成。此外,氮空位的存在能够增强局部电子密度,氮气吸-脱附测试揭示了IO g-C_3N_4中存在丰富的中孔和大孔,高比表面积暴露更多的活性边界和催化中心。正如光学性质、电子顺磁共振和电化学表征结果所揭示的那样,那些有利因素,包括增强的光利用率、提高的光生电荷的分离、延长的荧光寿命都赋予具有反蛋白石结构的IO g-C_3N_4优越的光催化性能。这项工作为结构设计和光催化性能调制做出了重要贡献。     

重构法合成Cu-SAPO-34及其NH_3-SCR催化性能 （英文）

氨选择催化还原NO_x(NH_3-SCR)是重要的柴油车尾气脱硝技术.发展高效且稳定的催化剂是提升该技术指标、应对严苛排放标准的关键.近年来,以Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34为代表的金属离子负载分子筛催化剂材料因其较宽的活性温度窗口和高水热稳定性受到研究者的广泛关注.Cu-SSZ-13分子筛催化剂已被BASF公司商业应用.相较Cu-SSZ-13,Cu-SAPO-34具有更优的低温活性与高温水热稳定性,且合成成本低廉.但Cu-SAPO-34的低温耐水性差,当采用传统的金属离子负载过程进行反复多次离子交换时,存在分子筛结晶度下降(部分骨架结构塌陷)的风险.使用铜四乙烯五胺络合物(Cu-TEPA)作为模板剂和铜源一步合成Cu-SAPO-34可以避免反复的离子交换过程,但由于Cu-TEPA的模板导向能力过强,Cu负载量难以控制,而降低Cu-TEPA的投料量则会损失产品收率.同时,该方法合成的Cu-SAPO-34中含有大量硅岛,分子筛催化剂的水热稳定性显著降低.针对这些问题,本文提出利用一步合成的高铜含量Cu-SAPO-34作为前驱体与铜源合成Cu-SAPO-34的方法(命名为重构法).该方法不仅产品收率高,而且Cu和Si的含量/分布可控,合成样品的NH_3-SCR催化性能和水热稳定性也明显提升.EDX结果显示,焙烧后的Cu-SAPO-34中铜分布均匀,说明前驱体充分参与了Cu-SAPO-34的重构.~(13)C NMR和元素分析结果显示,相较一步法合成的Cu-SAPO-34,重构的Cu-SAPO-34中的四乙烯五胺在模板剂中的比例明显下降.Cu-TEPA限域在前驱体的CHA笼中,有效抑制其结构导向剂的作用.Cu引入量由前驱体加入量决定.~(29)Si NMR结果显示,Cu-SAPO-34中的硅主要呈Si(4Al)分布,这有利于Cu-SAPO-34保持良好的高温水热稳定性.NH_3-SCR反应结果显示,相较一步法合成的Cu-SAPO-34,重构的Cu-SAPO-34表现出良好的NH_3-SCR反应活性和更优异的高温水热稳定性.不同硅含量的重构Cu-SAPO-34的NH_3-SCR反应结果显示:在低温段,低硅含量的Cu-SAPO-34具有更高的反应活性;在高温段,高硅含量的Cu-SAPO-34具有更高的反应活性.通过NH_3-TPD和原位红外漫反射分析发现,低硅含量的Cu-SAPO-34具有相对较弱的酸性,使得吸附的氨具有较高的反应性,催化剂的低温活性较高.     

等级孔分子筛的可控合成、扩散研究及催化应用（英文）

等级孔分子筛是一类具有两种或多种以特定形式排布的孔结构的分子筛材料.多层等级的孔结构使得分子筛孔道内的分子扩散得到显著改善,进而提升了其在吸附和非均相催化等领域的应用性能.等级孔分子筛的制备策略通常有两种,即"自上而下"后处理法(如对母样分子筛进行脱铝、脱硅产生介孔)和"自下而上"合成法(如软模板、硬模板法).本文主要对近20年来等级孔分子筛的合成方法进行了梳理,并着重介绍了具有较高应用潜力的"自上而下"制备法.鉴于合成等级孔分子筛的主要目的是提高分子的晶内扩散,对近年来客体分子在等级孔分子筛内扩散的实验研究也进行了简要综述.此外,本文还综合评述了等级孔分子筛与传统分子筛在催化应用中的对比,以展示前者在提升催化性能方面(如活性、选择性等)的独特优势.     

环己烯可控选择性催化氧化的最新进展（英文）

环己烯是一种价格低廉易得的大宗化工原料,通常由苯选择性加氢来合成.该化合物虽然分子结构简单,但却有两个不同的反应位点.随着反应所发生的位点与反应深度的不同,环己烯的氧化反应可生成一系列不同氧化程度与官能团的产物的混合物.环己烯双键的氧化反应,可生成环氧环己烷,而环氧环己烷进一步水解,则生成1,2-环己二醇,其中,随着使用不同催化剂导致的反应机理差异,产物可分别为顺式或反式结构.在强氧化剂作用下,环己烯双键充分氧化,可生成己二酸.环己烯烯丙基C-H键氧化,则可随着反应深度的不同分别生成2-环己烯醇与2-环己烯酮.上述环己烯氧化产物都是重要的有机化工中间体.其中,环氧环己烷是农药杀螨剂的主要原料,也用作合成表面活性剂、橡胶助剂等有用产品;1,2-环己二醇可用于合成化工中间体邻苯二酚;环己烯醇与环己烯酮是生产除草剂、香水、药物的原料;己二酸则是合成重要产品尼龙-6,6的原料.因此,随着市场需求的变化,对环己烯氧化反应进行选择性控制,提高其中某种产物的选择性,是重要的化工合成技术,有着巨大的应用潜力;从而控制反应历程与深度是有机化工合成工艺研究中最具有挑战性的研究课题之一,有很好的科学意义.目前,人们对环己烯的选择性控制氧化反应已进行了广泛的研究.该反应可使用金属催化剂,包括铁、钴、镍、锰、铬、钒、钨、铜、钛、金、银、铋、锇、钼、镉等;也可以使用无金属催化剂如磺酸、2,2,2-三氟苯乙酮、类石墨相碳化氮(g-C3N4)等.反应可使用化学氧化剂,如间氯过氧苯甲酸、醋酸碘苯、过氧叔丁醇等,也可使用更加清洁的过氧化氢、分子氧.研究表明,催化剂的种类、用量,以及反应溶剂、温度、氧化剂等一系列外在条件,可以影响环己烯氧化反应的选择性.本文以反应所使用的氧化剂归类,总结了该课题的最新研究进展,以期对从事环己烯可控选择性氧化的学术与工业研究人员有所帮助.     

油分散性核壳Fe3O4@MnO纳米复合材料的合成及其对氧化环化反应的催化性能（英文）

采用两相种子介导法以锰油酸为前驱体制备了一种新型油溶性核壳结构Fe3O4@MnO纳米复合材料,直径约为15 nm。所制备的具有核壳结构的纳米复合材料是单分散且均匀的。该产物对2-羟基苯乙酮和1,2-二氨基苯的氧化环化反应表现出高且可循环的催化活性。与在环化反应中使用的其他报道的催化剂相比,所制备的Fe3O4@MnO纳米复合材料绿色、廉价且更适合于大规模工业应用。     

油分散性核壳Fe_3O_4@MnO纳米复合材料的合成及其对氧化环化反应的催化性能（英文）

采用两相种子介导法以锰油酸为前驱体制备了一种新型油溶性核壳结构Fe_3O_4@MnO纳米复合材料,直径约为15 nm。所制备的具有核壳结构的纳米复合材料是单分散且均匀的。该产物对2-羟基苯乙酮和1,2-二氨基苯的氧化环化反应表现出高且可循环的催化活性。与在环化反应中使用的其他报道的催化剂相比,所制备的Fe_3O_4@MnO纳米复合材料绿色、廉价且更适合于大规模工业应用。     

环境友好型离子液体催化环氧丙烷反应合成丙二醇醚（英文）

丙二醇醚类化合物是性能优良的精细化学品,也是环保型高级溶剂.该类化合物具有两个强溶解性功能基团—醚键和羟基,前者具有亲油性,可溶解疏水性物质,后者具有亲水性,可溶解亲水性物质,因而丙二醇醚具有很强的溶解能力,素有"万能溶剂"之称,可广泛应用于涂料、油墨、油漆、印刷、电子化学品、染料、净洗和纺织等行业.丙二醇醚类化合物目前主要由环氧丙烷和低级脂肪醇反应合成,然而,由于环氧丙烷的位阻效应,使其在酸或碱的条件下开环的位置会不同,从而得到不同的醇醚产物.由于碱催化的醇醚产物更加环境友好,因而越来越被人们所关注.工业上丙二醇醚合成多采用传统的强碱性催化剂醇钠以及氢氧化钠,腐蚀性强,产生的废液量大.本文采用环境友好的非卤素离子液体作为催化剂,研究了其催化环氧丙烷醚化合成丙二醇醚的反应特性.本文采用两步法合成了一系列环境友好的醋酸类碱性功能化离子液体,并在温和的条件下将其用于催化环氧丙烷与醇反应合成丙二醇醚.结果表明,该类离子液体可以高效催化该反应的进行.利用紫外-可见光谱测定Hammett指数来表征实验中所用离子液体的碱强度,并构建了离子液体碱性与催化活性之间的关系.结果表明,离子液体的催化性能和其碱性密切相关,随着离子液体碱性的增加,催化活性增强,其中咪唑醋酸类离子液体碱性强于季胺类,表现出优异的催化性能.离子液体的碱性明显弱于NaOH,但却呈现出更优异的催化性能.相同反应条件下,EmimOAc离子液体作为催化剂,PO的转化率分别较NaOH高出20%–30%,选择性略高于NaOH,这可能是由于二者催化机理不同造成的.传统NaOH催化机理的关键步骤是醇在碱性催化剂的作用下去质子化形成电子供体烷氧根离子,促进环氧丙烷的开环加成.而本文提出了离子液体亲电亲核双活化作用机理,即离子液体在阴阳离子之间的氢键和电荷相互作用的共同作用下,促进环氧丙烷开环和醇的去质子化,形成相应的反应中间体.通过电喷雾质谱分析手段检测到了阴阳离子通过协同作用亲电亲核催化过程中的反应中间体,证明了该假设机理的可行性.此外,还考察了催化剂浓度、醇比、反应温度以及醇的空间位阻效应对反应的影响.以EmimOAc催化合成丙二醇丁醚为例,反应的转化率随催化剂浓度的增加而增大,在催化剂添加量1%(催化剂与PO的摩尔比)时,PO转化率达到最大值为98.2%,1-丁氧基-2-丙醇的选择性为86.4%.当正丁醇与环氧丙烷的摩尔比为3时,转化率最高为88.6%,选择性高达94%.该反应为放热反应,最适反应温度约为140 oC,此时转化率高达96.5%.在环氧丙烷和不同的低碳醇合成丙二醇醚的反应中,反应物醇的碳链越短,支链越少,催化反应效率越高     

棒状结构Pt/PbWO4微米晶的合成、表征及其高光催化性能

PbWO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等. PbWO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决PbWO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的PbWO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来, PbWO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现, PbWO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中, PbWO4微米球表现了极高的光催化活性.此外, PbWO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbWO4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状PbWO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbWO4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbWO4和Pt/PbWO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbWO4和Pt/PbWO4的比表面积很小(1.5–1.9 m2/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态. UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外, PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbWO4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明PbWO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbWO4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外, Pt/PbWO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性. Pt/PbWO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.