氟离子与磺化反应改性多壁纳米碳管催化剂的制备、表征及催化酯化反应合成油酸甲酯性能

通过高温浸渍法,对多壁纳米碳管进行了氟离子与浓硫酸磺化反应修饰改性处理,制备了一种新型Lewis酸型催化剂F^--SO₄^2-/MWCNTs,并通过透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射和NH₃程序升温脱附等表征手段对其的物理化学性能进行了表征分析,进而对多壁纳米碳管经F-与浓硫酸磺化反应修饰改性后所出现的结构与催化性能变化的内在影响规律进行了探索。以F^--SO₄^2-/MWCNTs为催化剂,以甲醇和油酸为原料,对其在应用于催化酯化反应合成油酸甲酯过程中的活性进行了研究。结果表明：当反应温度为65℃、醇油物质的量之比为12：1、催化剂质量占反应物总质量的0.9%、反应时间为6 h,油酸的转化率最高,达到了90%。高催化活性可归因于随着氟元素的加入,提高了SO₄^2-的插层作用效果,从而增加了酸性活性位的数量;此外,S=O键具有电子诱导效应,而F-有强负电性,两者之间发生强烈的相互作用后形成了F-S键,使S=O的吸电子效应大幅度增强,从而加剧了F^--SO₄^2-/MWCNTs催化剂的体系电荷不平衡趋势,导致催化剂中的正电荷过剩,使催化剂中的酸性活性位以Lewis酸为主,有效的避免了单纯磺化反应作用所生成的催化剂的酸性活性位以Brönsted酸型为主,而易在富含水的反应介质中发生水合作用而降低,甚至失去催化活性的现象发生。     

磺化苯膦酸锆的制备及其催化酯化反应研究

以苯和三氯化磷等小分子化合物为原料,合成制备了固体酸催化剂磺化苯膦酸锆,用红外光谱、Ｘ－射线衍射方法对其结构表征,并研究其在酯化应中的催化活性。实验结果表明：磺化苯膦酸锆是一种具有层状结构的活性较高的固体酸催化剂,乙酸丁酯,氯乙酸丁酯反应温度控制在１１０～１２０℃,产物收率在８０％以上,催化剂重复使用多次后用稀酸浸泡可恢复活性。     

新型Lewis固体酸Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs制备及催化酯化反应合成生物柴油性能研究

采用高温浸渍法,通过Ce~(3+)、Ti~(4+)和浓硫酸磺化反应对多壁纳米碳管进行了改性处理,制备了Lewis酸型固体酸催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs,并采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱和NH_3程序升温脱附等多种测试技术对催化剂的物理化学特性和结构特征进行了表征。以Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs为油酸与甲醇经酯化反应合成生物柴油的催化剂,对其催化性能进行了研究。结果表明,当醇油物质的量比为12∶1,催化剂与反应物质量比为1%,反应温度为65℃,反应5 h,油酸转化率为93.4%。催化剂Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs在重复使用八次后,油酸的转化率仍为80.8%,由此表明其具有较高的催化活性和稳定性。高催化活性和稳定性是因为,纳米碳管的C 1s结合能较一般炭材料低,使得电子在其管状结构中的流动和逃逸非常容易,从而有助于负载于纳米碳管之上的活性组分之间发生强烈的相互作用,最终促使Ce~(3+)和Ti~(4+)分别与SO_4~(2-)形成稳定的配位键,增大催化剂的晶化程度,并使SO_4~(2-)与纳米碳管结合的更加牢固,增强了催化剂的稳定性,减少了催化剂中活性组分的流失。最后,由于SO_4~(2-)与Ce~(3+)的强相互作用,在不增加纳米碳管表面缺陷的情况下,改变了Ti~(4+)-SO_4~(2-)中表面原子的化学状态,使得S~(6+)离子和Ti~(4+)离子的吸电子能力增加,使催化剂以Lewis酸性活性位为主,避免了SO_4~(2-)/MWCNTs因为以Brnsted酸位为主,而在富含水的反应介质中,由于水合反应而降低其催化活性的现象发生。     

磁性纳米复合氧化物固体酸催化剂的制备及酯化性能

固体酸催化剂的无腐蚀、环境友好和可循环使用等特点使其成为无机液体酸的最佳替代物.磁性纳米固体酸具有优于常规固体酸催化剂的催化活性及分离简单的特性.用共沉淀法分别合成了一系列三组分TiO2-Al2O3-Fe3O4(TAF)和CeO2-Al2O3-Fe3O4(CAF)及四组分ZrO2--Al2O3-Fe3O4(ZACF)磁性纳米复合氧化物固体酸催化剂,通过电感耦合等离子体原子发射光谱、比表面积测定、X射线衍射、透射电镜、热重分析和红外光谱等对其进行了表征,并利用酯化反应作为探针反应评价了其催化性能.结果表明,合成的磁性纳米固体酸催化剂在酯化反应中表现出很好的催化活性.     

固体酸催化剂催化酯化反应研究：Ⅰ.催化剂的制备及性能

酯化反应是基本有机化学中的一个重要反应,传统上使用的浓H_2SO_4催化剂常常引起一些严重问题.如:设备腐蚀严重,引起副反应及产生大量难以处理的含酸残液等.近年来,采用各种分子筛,氧化物及超强酸等作为该过程的催化剂的研究工作多见报道,这些工作无疑具有重要意义,但主要问题在于低温催化活性不高.     

磺化聚苯乙烯的无溶剂制备及其催化性能研究

本文以聚苯乙烯为底物,发烟硫酸为磺化剂,在无溶剂和无催化剂条件下制得了磺化聚苯乙烯,对其酸度和结构性能进行了表征,并详细研究了其催化肉桂酸与正丁醇酯化反应的性能。在醇酸摩尔比为15∶1、环己烷作带水剂的条件下,分别考察了催化剂用量、回流温度、回流时间对酯化反应的影响,优化了反应条件,并在优化条件下,探究了其重复催化使用性能,结果表明,该催化剂重复使用15次,产率基本保持不变,仍可达到69.6%。该催化剂对肉桂酸与其他低级脂肪醇的酯化反应也具有良好的催化效果,是一种环境友好型具有潜在应用价值的固体酸催化剂。     

稻壳炭基固体酸催化剂的制备及其催化酯化反应性能

以热解稻壳炭为原料, 浓硫酸为磺化剂制备了固体酸催化剂. 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、元素分析、孔结构分析和热重-质谱联用等手段对其进行了表征. 以油酸和甲醇的酯化为探针反应, 考察了磺化温度和时间对催化剂活性的影响, 探讨了反应条件对油酸转化率的影响, 并对所制催化剂的稳定性进行了研究. 结果表明, 制备该催化剂的适宜磺化温度和时间分别为90℃和0.25 h, 在该条件下制得的催化剂为无定形碳结构, 磺酸基密度为0.7 mmol/g. 该催化剂表现出较高的催化酯化反应活性, 在催化剂用量为5%、甲醇/油酸摩尔比为4、酯化温度和时间分别为110℃和2 h的条件下, 油酸的酯化率可达98.7%. 该催化剂具有较好的稳定性, 经7次连续反应后, 油酸的酯化率仍可达96.0%.     

磁性纳米固体酸SO4^2ˉ-TiO2-Fe3O4催化剂的合成、表征及催化性能的研究

首先研究制备了Fe3O4和SO4^2ˉ-TiO2固体酸催化剂，在此基础上采用共沉淀和浸渍的方法制备了磁性和超细SO4^2ˉ-TiO2-Fe3O4固体酸催化剂。利用XRD，TEM和FT—IR等分析测试手段对催化剂的结构和性能进行了表征。测定结果证实该催化剂具有较小的粒度，较高的磁性表现。在乙酸丁酯合成反应中SO4^2ˉ-TiO2-Fe3O4展示了很高的催化活性（酯化率可达82．7％），而且利用Fe3O4的磁性可对催化剂进行分离和回收．     

固体杂多酸盐的催化性能Ⅲ．钼磷、钼硅杂多酸碱金属盐的合成、表征和催化酯化反应

合成了Ｈ３ＰＭｏ１２、Ｈ４ＳｉＭｏ１２杂多酸的一系列铯盐：ＣｓｘＨ３－ｘＰＭｏ１２Ｏ４０·ｍＨ２Ｏ（ｘ＝０￣３，ｍ＝４￣７），ＣｓｘＨ４－ｘＳｉＭｏ１２Ｏ４０·ｍＨ２Ｏ（ｘ＝０￣４，ｍ＝４￣７）。测定了它们的酸强度、ｐＨ滴定曲线、ＮＨ３－ＴＰＤ、ＩＲ光谱和比表面积。以乙酸和正丁醇的酯化为探针反应，考察了催化剂的酸催化活性。实验结果表明，杂多酸铯盐对乙酸和正丁醇的催化酯化活性只与总酸量有关，与表面积     

CaO@SiO_2纳米固体碱的制备、表征及其大豆油酯交换反应催化性能

采用溶胶-凝胶法合成Ca O@Si O_2固体碱催化剂,以聚苯乙烯有机聚合物为硬模板剂和以P123为软模板剂对Ca O的微观形貌进行调控。并将其应用于大豆油与甲醇的酯交换制备生物柴油的反应体系中。通过对Ca O@Si O_2纳米固体碱催化剂进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、CO_2-TPD及N_2的吸附-脱附(BET)表征发现,不仅制备得到了形貌归整的纳米固体颗粒,而且得到了Ca O包裹在Si O_2表面的核壳结构。进一步考察了不同的硅钙质量比、反应温度、催化剂的用量以及油醇物质的量比对生物柴油收率的影响,生物柴油的收率最高可以达到95.6%。     

Preparation and Catalytic Performance of Carbon Nanotube Supported Palladium Catalyst

Two carbon nanotube supported palladium catalysts were prepared using a chemical reduction technique (Pd/CR‐CNT) and a conventional impregnation method (Pd/CNT) respectively, and their catalytic performances for Heck reaction were investigated. The catalysts were characterized by TEM and XPS techniques and the products were characterized by ¹H NMR. Research results showed that the (Pd/CR‐CNT) catalyst showed a better catalytic activity than the (Pd/CNT) catalyst, owing to better dispersion of palladium nanoparticles and stronger interaction between the active palladium species and carbon nanotube. Meanwhile, the product yield maintained 99.93% of its initial value at five‐times re‐use, compared with that at the first time use. The catalyst prepared with the chemical reduction method represented a better reusing performance.     

Preparation and Characterization of Carbon Nanotubes-Coated Cordierite for Catalyst Supports

The carbon nanotubes-coated cordierite (CNTs-cordierite) was fabricated by pyrolysis of ethine on cordierite with iron catalyst, which was penetrated into the cordierite substrate by vacuum impregnation. The cordierite substrate, carbon naontubes, and CNTs-cordierite were characterized by SEM. TEM/HREM. BET, and TGA. The results show that the carbon nanotubes were distributed uniformly on the surface of cordierite. A significant increase in BET surface area and pore volume was observed, and a suitable pore-size distribution was obtained. On the CNTs-cordierite, carbon nanotubes penetrated into the cordierite substrate, which led to a remarkable stability of the CNTs against ultrasound maltreatment. Growth time is an important factor for thermostability and texture of the sample. The mass increased but the purity decreased with the growth time, which caused the exothermic peak shift to low temperature, and the corresponding full width half maximum (FWHM) of the peak in DTG increased.     

水热条件下碳纳米管/硫氧镁化合物纳米复合材料的制备和表征

碳纳米管(CNT)因其完美的结构,优良的力学性能以及低的密度[1~3]而将会成为一种新型的结构复合材料增强剂。可是,研究发现,碳纳米管几乎不溶于所有的溶剂,而且,在结构复合材料中,碳纳米管与基体没有很好的连接性[4]。这些都很大的阻碍了碳纳米管在结构复合材料中的应用。为了解     

通过溴代烷烃和羧基的酯化反应制备烷基改性的多壁碳纳米管

以1,8-二氮-二环[5,4,0]-7-十一烯(1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene, DBU)作为催化剂, 通过溴代烷烃和羧基的酯化反应制备了烷基改性的碳纳米管. 分别采用1,6-二溴己烷、溴代正辛烷、溴代正十二烷和溴代正十六烷与硝酸氧化处理的碳纳米管反应, 在碳纳米管表面共价接枝了不同长度的烷基链. 实验结果表明, 烷基改性的碳纳米管能够很好地分散在二氯甲烷、氯仿等有机溶剂中; 并且随着接枝的烷基链碳数的增加, 碳纳米管在有机溶剂中的分散性也越好.     

New Rh—ZnO／Carbon Nanotubes Catalyst for Methanol Synthesis

A new catalyst for methanol synthesis,ZnO-promoted rhodium supported on carbon nanotubes,was developed.It was found that the Rh-ZnO/CNTs catalyst had high activity of 411.4mg CH3OH/g/cat/h and selectivity of 96.7% for methanol at 1 MPa and 523 K.The activity of this catalyst is much higher than that of NC 207 catalyst at the same reaction conditions.It was suggested that the multi-walled strueture CNTs favored both the couple transfer of the proton and clectron over the surface of the catalyst and the uptake of hydrogen which was favorable to methanol synthesis.     

生物柴油催化剂KF/Zn-Al固体碱的制备及表征

采用共沉淀、高温焙烧及KF掺杂Zn-Al类水滑石的方法制备了KF/Zn-Al固体碱催化剂。 通过正交试验考察了制备条件对KF/Zn-Al固体碱催化活性的影响,得到的优化条件为：陈化温度353 K、陈化时间16 h、焙烧温度823 K、焙烧时间6 h及m(KF)/m(Zn-Al)=1。 以优化条件下制备的KF/Zn-Al固体碱为催化剂,在n(醇)/n(油)=9、m(催化剂)/m(油)=0.04、反应温度338 K、反应时间0.5 h的条件下,菜籽油转化率可达97.75%。 采用TG DTG、BET、XRD、SEM技术及Hammett指示剂法对催化剂及其前驱体进行了表征。 对催化剂结构及表面性质与其活性之间的关系进行了讨论。     

MgO负载Fe基催化剂选择性合成单/双/多壁碳纳米管

通过浸渍及水热处理获得MgO负载的Fe基催化剂,并将其用于化学气相沉积过程裂解甲烷获得碳纳米管.结果表明,单/双/多壁碳纳米管可选择性地生长在Fe负载量不同的Fe/MgO催化剂上.当Fe负载量仅为0.5%时,铁原子在载体表面烧结为0.8～1.2nm的铁颗粒,碳在这种小颗粒上以表面扩散为主,导致单壁碳纳米管形成,并且单壁碳纳米管的选择性高达90%.当Fe负载量提高到3%时,铁原子聚集成约2.0nm的颗粒,在化学气相沉积中生长碳纳米管时,碳在Fe催化剂颗粒中的体相扩散的贡献增大,在表相扩散和体相扩散的共同作用下,双壁碳纳米管的选择性显著增高.当进一步增加Fe负载量时,铁原子烧结形成1～8nm的颗粒,经过化学气相沉积,在催化剂上生长了单、双、多壁碳纳米管.随着Fe在MgO载体上负载量的增加,管径、管壁数以及半导体管的含量都增加.本研究提供了一种适合大批量选择性生长单/双/多壁碳纳米管的方法.     

多壁碳纳米管负载铂的甲苯加氢脱芳催化剂

以多壁碳纳米管(CNTs)为载体制备了负载型Pt催化剂Pt/CNTs并将其用于催化甲苯加氢脱芳(HDA)反应.结果表明,在1.0%Pt/CNTs催化剂上,在0.4MPa,373K,PhCH3/H2摩尔比=6/94和GHSV=120L/(h.g)的反应条件下,甲苯转化率可达100%,比反应速率为0.0523mmol/(s.m2),分别是γ-Al2O3和AC负载各自最佳Pt负载量催化剂1.4%Pt/γ-Al2O3和2.4%Pt/AC上相应值的1.17和1.18倍.甲苯加氢产物全部为甲基环己烷,其他可能的加氢产物均在气相色谱检测限以下.催化剂的表征研究揭示,用CNTs代替γ-Al2O3或AC作为载体并不会引起所负载Pt催化剂上甲苯HDA反应的表观活化能发生明显变化.与γ-Al2O3或AC负载的相应催化剂相比,一方面,CNTs负载的Pt催化剂易于在较低温度下还原活化,并且其工作态催化剂表面催化活性Pt物种(Pt0)所占表面Pt摩尔分率有所提高;另一方面,CNTs负载的Pt催化剂对H2具有较高的吸附/活化和储存能力.这些促进效应对催化剂HDA活性的提高都有重要贡献.     

Pd/MWCNTs(多壁碳纳米管)催化剂的制备及其Heck反应催化活性

以浓硝酸处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,通过微波辅助法简单而快速地制备了高度分散、粒径均一的Pd/MWCNTs催化剂。利用XRD、HRTEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。考察了Pd/MWCNTs催化剂对Heck反应的催化活性,并优化了反应温度、碱的种类和用量等反应条件。结果表明,Pd/MWCNTs在Heck反应中具有良好的催化活性。