短10元环孔道片状垂直交错ZSM-5分子筛合成

分子筛酸性位位于其亚纳米孔道中,赋予其独特的择型催化特性,在烃类催化转化中有重要应用.但传统分子筛的晶体尺寸通常在微米尺度,因此狭长的孔道结构使得分子与活性位的接触受到扩散限制.通过控制分子筛晶体生长习性,选择性暴露分子筛孔道开口晶面,截短分子筛孔道长度,可以有效解决扩散问题.例如通过控制ZSM-5分子筛沿b轴的生长,合成了具有单晶胞层厚度(2 nm)的二维片层状分子筛,有效的促进了分子扩散、大大提高了其在甲醇转化中的寿命.但这类ZSM-5分子筛的合成需要使用特殊的多头季铵盐模版剂,且一般SiO2/Al2O3比大于100,不利于其实际应用推广.本文开发了一种使用简单有机胺模版剂(TEDA)合成片状垂直交错结构ZSM-5的新方法,并采用电子显微分析对所制ZSM-5分子筛晶体生长方向进行了表征,测试了其催化甲醇制汽油反应性能.结果表明,所得ZSM-5具有良好的结晶性和典型微孔分子筛吸附特征,微孔表面积和微孔体积分别为251 m2/g和0.12 cm3/g.电镜结果表明,其晶体结构特征为:一簇平行子片垂直生长于一个母片上的交错结构,母片呈现异于常见六边形MFI的八边形结构,大小约3-5μm,子片大小约1-2μm,子片和母片的厚度均约为100-200 nm.母片平行于MFI晶体的(010)平面,因此母片表面暴露直孔道开口,且其直孔道长度约100-200 nm.子片与母片连接处的选区电子衍射(电子束沿[010]方向入射)与母片的选区电子衍射完全一致,子片垂直于[100]方向,且子片相互间以平行方式排列,这些证据均说明子片在母片上的生长方式很可能是外延生长,而非粒子堆积机理.因此,子片平行于MFI的(100)晶面,表面暴露之字形孔道开口,且之字形孔道长度约100-200 nm.进一步通过表征不同水热晶化时间的样品,研究了其可能的生长机制.结果表明,水热晶化72 h后,XRD图出现微弱的MFI晶体特征衍射峰,SEM显示有少量片状晶体生成,但无交错结构;晶化96 h后,XRD衍射峰增强,片状结构比例增加,且有交错结构出现;晶化120 h后,XRD呈现完美的MFI晶体衍射结构,SEM图显示均匀的交错片状结构.72和96 h的样品均为无定形物和片状(或交错片状)物共存,说明片状(或交错片状)结构的形成不是同步进行的;样品从开始结晶到完成结晶所需的时间较长,不同于分子筛结晶中常见的自催化结晶方式.我们推测,交错片状ZSM-5的形成发生在无定形物与溶液相界面处,遵循匀相成核机理.该方法得到的ZSM-5分子筛SiO2/Al2O3约为40,且固体核磁表明,ZSM-5中Al主要以骨架四配位形式存在,HZSM-5催化剂上四配位Al的比例高达95%以上,因此其骨架有丰富的酸性位.甲醇制汽油反应性能显示,在363oC,0.4 MPa条件下,甲醇转化量240 g时催化剂仍未失活,表现出典型纳米ZSM-5分子筛的高稳定性特征,这可能归结于片状ZSM-5具有短的(100-200 nm)直孔道或之字形孔道,可以有效促进反应物和产物的扩散,抑制积碳的生成.     

利用双模板剂的多级孔ZSM-11分子筛的合成、表征和催化性能（英文）

ZSM-11与ZSM-5分子筛具有相似的孔道结构,通常表现出相似的催化性能,但近年来的研究发现,ZSM-11分子筛在某些反应过程具有明显优于ZSM-5的催化性能,因而逐渐引起科研界和工业界的广泛重视.但受其微孔尺寸的限制,在使用过程中往往容易积碳,并导致快速失活.为此,向微孔体系引入介孔制备多级孔ZSM-11分子筛是一种规避上述问题的有效方式.我们研究组前期已对分子筛进行碱处理脱硅及在该体系中加入CTAB制备多级孔分子筛进行了系统研究.在此基础上本文通过改变介孔模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和微孔模板剂四丁基溴化铵(TBABr)的摩尔比(R),采用一步法制备了一系列多级孔ZSM-11分子筛材料,并通过多种表征手段对材料的性质进行了系统研究.随着R值的增加,广角XRD测试结果表明,产物的结晶度逐渐下降,同时小角XRD测试结果表明产物中逐渐产生有序介孔相;XRF测试结果表明,产物的总包硅铝比呈上升趋势;SEM表征结果表明,首先棒状纳米晶团聚体形貌的ZSM-11分子筛的晶粒尺寸逐渐降低,随后晶粒之间插入无定形样品,直至最终产物几乎完全为无定形材料构成;TEM图片与上述表征结果一致,样品初始晶格条纹清晰且晶粒边缘规整,随后晶粒边缘开始弯曲不平,接着晶体样品中开始产生有序介孔材料,最终几乎完全变为有序介孔材料.综合上述表征结果和相关文献可推测,该有序介孔材料为类MCM-41材料.另外,我们采用N_2物理吸附对材料的织构性质进行了考察,发现随着R值增大,产物的微孔减少,介孔增多.然而TEM结果表明,在类MCM-41产生之前,样品中介孔的增多并非来源于晶内孔,而是来源于晶粒之间的堆积孔,这是由于在合成过程中CTAB胶束嵌入ZSM-11的晶粒之间所导致.合成体系的碱度对产物的物化性质和织构性质也起了非常重要的作用.我们将这个体系与NaOH+CTAB对分子筛进行脱硅后处理体系进行了对比,发现虽然前者只能产生晶间孔而后者可产生晶内孔,但碱度对两者的作用相似,即降低碱度均可导致类MCM-41有序介孔相的产生.此外,还通过NH_3-TPD和Py-IR技术对材料的酸性进行了考察.基于上述研究结果,提出了多级孔ZSM-11分子筛的形成机理.随着R值的变化,CTAB分别起了覆盖效应、胶束效应和模板效应.这些效应在合成多级孔ZSM-11分子筛过程中相互协同,同时又与TBABr的结构导向效应相互竞争,进而影响合成产物的孔结构、形貌、酸性以及用于二甲醚和苯烷基化的催化性能.     

高结晶度硼酸镍纳米棒的制备及其电催化析氧性能研究

氢能被视为21世纪最具发展潜力的能源. 电解水制氢具有诸多优点,如原料来源广泛、操作简便、产品纯度高、无污染,已成为最具有应用前景的方法之一,但其阳极氧析出反应动力学缓慢,严重制约电解水制氢的效率. 因此,发展氧析出电催化剂尤为重要. 本文利用高温煅烧法制备了硼酸镍纳米棒,长度约为2 μm,直径约为200 nm. 与文献报道的低结晶度或无定型硼酸盐析氧催化剂不同,硼酸镍纳米棒的结晶度较高,并且具有较好的OER催化活性和稳定性. 其催化活性可以通过与其他导电材料复合或进一步减小其尺寸等方式提升.     

Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例

以“单电子原子薛定谔方程”为例介绍了综合理论演示、科学符号推导和数据可视化多种功能的开源Web平台Jupyter在结构化学教学中的应用。借助于多样Python程序库学生能够交互式地学习理论概念、推导数学公式和理解波函数性质,可增强结构化学教学过程的参与度和互动性,也培养学生运用编程解决科学问题的能力。     

氟氮共掺杂多孔碳纳米片的制备及其储钾性能研究

钾离子电容器是一种新型的电化学储能器件,碳基材料被认为是最有前途的储钾候选材料之一.然而,K+半径较大使得迁移速率缓慢,脱嵌过程中材料的结构易破坏,导致性能显著下降.因此,开发出低成本的碳材料来适应K+扩散的热力学与动力学需求,已成为当前发展的瓶颈.煤沥青是煤焦油经蒸馏提取液体馏分后得到的残余物,它的组成主要为稠环芳烃,具有高的含碳量、可塑性好、资源集中、价格低廉等显著优点,是一种优质的碳基材料前驱体.鉴于此,本工作采用煤沥青作为碳源、聚四氟乙烯为氟源,氯化钠为模板剂,通过直接高温碳化的策略制备了氟氮共掺杂的多孔碳纳米片(FNCPC).研究表明,纳米片层的结构设计有效缩短了离子的传输路径, F、N共掺杂拓宽了碳的层间距,缓解了体积膨胀问题,并且形成更多的表面缺陷,可为K+的存储提供更多的反应活性位点.此外,电化学动力学分析和密度泛函理论(DFT)表明,FNCPC具备显著的赝电容特性和强的对K吸附能.得益于结构和化学性质的协同优化,FNCPC负极展现出优异的储钾能力(2 A·g^–1电流密度下具有212.8 mAh·g^–1的比容量)和循环稳定性....     

用于高效电催化甘油氧化的CuCoN0.6/CP催化剂(英文)

随着人口的不断增长和经济的高速发展,化石燃料(煤、石油和天然气等)的使用量急剧增加,能源短缺、温室效应、环境污染等问题日益严重.因此,发展可再生的清洁能源以取代化石燃料对人类社会的可持续发展至关重.由于氢气具有能量密度高、来源丰富、清洁无毒等优点,有望成为替代化石燃料的最有前景的可再生能源.然而,目前氢气主要来自化石燃料的蒸汽重整,该过程需要高温高压,而且产生的氢气杂质含量高、纯化过程复杂,不能满足绿色化学生产的要求.利用可再生电力电解水制氢是一种绿色高效的制氢方式,但其实际应用受限于动力学过程缓慢的阳极析氧反应(OER).因此,采用动力学过程更快的有机小分子(甲醇、乙二醇、甘油等)氧化反应来替代OER,不仅可以降低制氢能耗,还能在制氢的同时获得高附加值氧化产物.本文采用水热结合高温焙烧法制备了负载于导电碳纸上CuCoN_0.6(CuCoN_0.6/CP)纳米线催化剂.采用扫描电子显微镜与透射电子显微镜等对催化剂形貌进行表征.结果表明,表面粗糙的CuCoN_0.6纳米线组成的纳米小球与碳纸紧密结合.X射线光电子能谱结果表明,C...     

用小波变换确定电位滴定终点

将小波变换在信号和图象处理过程中边缘检取的思想方法引入到化学中，以确定电位滴定的终点，能直接对测量的数据进行处理，不会引入人为的误差因素。计算精度可达实验精度的下限，且处理结果的判断非常简便，用本方法对实验数据进行处理，获得满意的结果。     

金属有机电荷转移盐(CpFeBz)n[M(L)2](L=mnt或dmit)的合成及其三阶非线性光学性质

合成了两种类型共九个新的金属有机电荷转移盐(CpFeBz)n[M(mnt)2]和(CpFeBz)n[M.(dmit)2](M=Ni, Pd, Pt,Cu, Co; Cp代表环戊二烯基; Bz代表苯; 通过元素分析、IR和1H NMR对化合物进行了鉴定。用简并四波混频的方法首次研究了金属有机电荷转移盐的三阶非线性光学性质。结果表明, 这类金属有机电荷转移有较大的近共振三阶非线性光学响应。     

取代苯基呋喃甲酸长链烷基酯的合成及生物活性

取代苯基呋喃甲酸长链烷基酯的合成及生物活性司宗兴＊孙亚秋汪海涛（中国农业大学应用化学系北京１０００９４）关键词苯基呋喃甲酸酯，合成，杀菌活性１９９６－０６－１７收稿，１９９６－１２－０５修回取代芳基呋喃甲酸是一类很好的活性基团，它的酯在医学上用做镇痛...     

甲基叔丁基醚(MTBE)的合成

介绍了甲醇、异丁烯合成甲基叔丁基醚的催化剂、热力学、动力学。综述了合成ＭＴＢＥ的主要原料异丁烯的生产过程，并总结了甲醇、异丁醇和甲醇、叔丁醇合成ＭＴＢＥ的研究开发进展。参考文献１６篇。