水滑石基磁性Co/Al2O3催化剂在乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯反应中的应用

γ-戊内酯广泛应用于食品添加剂、燃料添加剂、溶剂、汽油、柴油以及多种化工中间体的合成,由于其上游原料乙酰丙酸是重要的生物质基平台化合物已实现了工业化生产,因此发展其高效、可循环使用的催化合成新体系是近年来生物质催化转化的研究热点之一.目前使用的多相催化剂体系主要是浸渍法制备的负载型金属纳米颗粒催化剂,活性金属主要有Ru, Pd, Pt, Au, Cu, Ni等.由于乙酰丙酸制备γ-戊内酯反应是一个酸性的含水体系,在高温、高压条件下,使用浸渍法得到的催化剂特别是非贵金属催化剂容易发生活性金属的聚集、流失,从而使得催化剂重复使用的效果不佳.从非贵金属替代贵金属和提高催化剂稳定性这两点入手,本论文以水滑石为合成催化剂的单一前驱体,将非贵金属(Cu, Ni, Fe, Co)掺入到水滑石的结构骨架中,通过直接氢气焙烧还原制得了高负载量的负载型金属纳米颗粒多相催化剂.将制得的催化剂应用于乙酰丙酸加氢反应,其催化活性顺序为： Co>Ni>Cu>Fe.制备出了5种不同Co/Al比的Co基催化剂,其中4Co/Al2O3催化剂在H2(5 MPa)、180 oC条件下,显示出了类似贵金属钌催化剂的活性和选择性,乙酰丙酸在3 h内完全转化,γ-戊内酯的选择性高达99%.为了进一步了解催化剂的结构与其活性和稳定性之间的关系,我们采用X射线粉末衍射仪(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR), X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)等表征手段研究了催化剂的形貌和结构. TEM结果表明,以水滑石为前驱体制备的Co催化剂中负载的Co纳米颗粒的平均粒径在25–30 nm,而用浸渍法制备的相同负载量的Co催化剂的Co纳米颗粒粒径大于150 nm.相应的催化反应结果表明,前者的催化活性要远好于后者.水滑石前驱体的H2-TPR实验结果表明,随着Co/Al比增加,其还原峰向低温方向位移.这是由于Al含量的减少,导致金属Co离子周围键合的Al离子数量减少,从而使得Co与Al之间的作用力减弱, Co更加容易被还原.表现在还原温度上,即为还原温度降低,说明了Co纳米颗粒与载体之间具有一种强相互作用.结合TEM测试结果,正是这种强相互作用限制了Co纳米颗粒的长大,使其要远小于用浸渍法制得的Co纳米颗粒. HRTEM测试结果显示在4Co/Al2O3催化剂结构中, Co金属纳米颗粒与载体Al2O3之间存在一种核壳结构的关系, Co纳米颗粒被包埋于载体Al2O3中形成核壳结构.这种结构同样也保证了活性金属与载体之间较强的相互作用,有效地避免Co纳米颗粒在强水热、酸性条件下的聚集和流失,从而使该催化剂在循环使用四次时仍能保持优异的活性和选择性.我们进一步研究了该核壳结构形成的原因.发现催化剂在制备过程中如果先用空气高温焙烧,再用氢气还原,得到的催化剂中则没有明显的核壳结构,且Co纳米颗粒粒径在55 nm左右.相应的催化反应结果也要差于直接氢气焙烧还原得到的4Co/Al2O3催化剂.这也从侧面说明了以水滑石为前驱体制备负载型金属纳米颗粒催化剂时,其原位的限制效应在控制金属纳米颗粒的大小、稳定性方面的优越性.此外,由于该Co催化剂具有磁性特征,很容易通过磁性回收实现催化剂与反应液的分离,大大简化了催化剂的回收及产物分离过程.     

铜离子配位甲烷氧化菌素功能化纳米金模拟过氧化物酶的研究

合成了纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜配合物,该配合物可以作为模拟过氧化物酶用于催化过氧化氢氧化对苯二酚的反应.通过紫外光谱、荧光光谱、红外光谱对纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜进行了表征.利用紫外-可见分光光度法研究了配合物催化过氧化氢氧化对苯二酚的动力学.考察了体系p H、体系温度及过氧化氢/催化剂摩尔比对催化反应速率的影响.结果表明纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜配合物符合生物催化剂条件影响的一般规律,但比生物酶具有更高的热稳定性.     

基于对荧光铜纳米簇合成的抑制检测三聚氰胺

三聚氰胺能与铜离子(Cu2+)形成配合物,对荧光铜纳米簇的合成有明显抑制作用,且其抑制程度与三聚氰胺浓度在一定范围内呈线性关系.基于此构建了一种简单、快速检测三聚氰胺的方法.以聚T单链DNA为模板合成的铜纳米簇作为荧光探针,当三聚氰胺存在时,Cu2+与三聚氰胺生成配合物,阻碍铜纳米簇的合成,导致荧光强度降低.在优化的实验条件下,三聚氰胺浓度在5~120 μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.5 μmol/L,牛奶样品中三聚氰胺加标回收率为96.3%~104.4%.与传统纳米金/银、量子点等方法相比,本方法具有简单、快速、灵敏等优点.     

茶叶中咖啡因的提取实验装置的改进与探索

"茶叶中咖啡因的提取"是有机化学实验的一个经典实验,本文对该实验所用的原索氏提取器进行改进,得到内通气集热式索氏提取器并用于实验教学。通过对照实验,对改进索氏提取器和原索氏提取器的提取效果进行比较。结果表明,改进装置具有原装置的功能和特点,且提取时间更短、提取温度和提取率更高,可在高校推广使用。     

钯-膦-酸体系催化烯烃氢酯基化反应研究进展

烯烃氢酯基化反应是羰基合成领域的重要分支之一,长期以来一直备受关注。目前已发展了钯基、铑基、钴基、钌基等众多催化体系,其中钯-膦-酸催化体系因具有反应条件温和、底物普适性良好、催化性能优异等优点而得到最广泛、最深入的研究。因此,我们对均相、非均相的钯-膦-酸催化体系在烯烃氢酯基化反应中的研究应用进行了简要综述,并对催化机理、催化剂组成和性能进行讨论,最后指出稳定性高、可回收性好的非均相钯-膦-酸催化体系将是该领域的研究重点。     

TiB2增强Al2O3陶瓷刀具高速干切削摩擦磨损性能

采用TiB2增强Al2O3陶瓷刀具对淬硬钢进行高速干切削试验,利用切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现Al2O3/TiB2陶瓷刀具的自润滑.结果表明:低速干切削时,Al2O3/TiB2陶瓷刀具的磨损机制主要表现为粘着磨损和磨料磨损;而在高速干切削时,刀具的磨损机制主要表现为氧化磨损,刀具表面经由氧化反应生成具有润滑作用的反应膜而起到固体润滑作用,从而使刀具的耐磨性能提高,随着TiB2含量和切削速度的增加,反应膜的减摩抗磨作用增强;而在切削区通入氮气时,由于刀具表面氧化膜形成受阻,刀具的抗磨能力有所降低.     

高比能LiFePO4的制备及性能研究

应用液相沉淀法-固相烧结法制备高密度的LiFePO4/C及纯相LiFePO4.X射线衍射、扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、电化学性能测试表明:该样品具有单一的橄榄石结构和3.4 V左右的放电平台,掺碳的LiFe-PO4具有更优良的性能,粒度较小粒径分布均匀,振实密度达1.46 g/cm3,0.1C首次放电比容量为144.6mAh/g,循环20次后容量保持率为93.2%,1C倍率首次放电比容量为133.5 mAh/g,循环20次后容量下降8.76%.     

一种用于混合物分析的一维双选择性全相关谱核磁共振方法

以一维同核全相关谱(1D TOCSY)技术为编辑模块,构建了一维双选择性全相关谱激发(1D TOCSY-TOCSY)核磁共振(NMR)方法。以监控化学品硫二甘醇(Thiodiglycol, TDG)为模型化合物,将1D TOCSY-TOCSY方法应用于复杂混合样品中TDG的筛查与鉴定。在TDG的¹H谱信号被300～2000倍的背景完全掩盖的样品条件下,1D TOCSY-TOCSY谱完全去除了背景信号,只显示TDG信号。在20 min采集时间内累加256次,TDG的检出限为5μg/mL; 12 h采集时间内累加8000次的检出限可达到100 ng/mL。与传统的1D TOCSY、 1D NOESY选择性激发以及化学位移选择性滤波(CSSF)技术相比,1D TOCSY-TOCSY方法显示突出的选择性检测能力,检测灵敏度比现有的1D STEP-NOESY技术提高了20倍。本方法为复杂基质样品中痕量监控化学品的筛查鉴定提供了一种新的分析手段,并可应用于其它类型的混合物分析。     

抛物线的分解

抛物线的分解夏新桥（广州市第４４中学５１０６５５）从抛物线的方程ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ以及图象的叠加原理我们可以知道：一条直线和一条抛物线，或者两条抛物线，都可以“合成”一条新的抛物线；反过来，对一条抛物线也可以做相应的“分解”．在解题时巧用抛物线的分...     

用Laurent级数展开法化有理分式为部分分式

将函数Laurent展开定理及留数概念应用于有理分式得到将有理分式化为部分分式的一种行之有效的方法.