Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料的设计合成及其光催化产氢性能

随着社会经济的快速发展,能源危机和环境污染问题成为世界各国关注的焦点.通过光催化剂将太阳能用于污染物降解、分解水产氢、CO2还原及有机物合成等领域,是解决上述问题的理想途径.过渡金属氧化物TiO2因其稳定性高、催化活性好、制备简单等优点,被认为是最理想的光催化材料.然而,TiO2带隙较宽、光响应范围窄、光量子效率低等缺点限制了其实际应用.将碳或Cr2O3与TiO2结合形成复合结构已被证明可以有效提升其光催化性能.另一方面,金属离子的掺杂可以有效提高氧化钛的可见光响应.本文利用具有高比表面积的金属有机骨架材料MIL-101(Cr)纳米材料作为模板、镉源和碳源,首先在MIL-101(Cr)表面可控生长TiO2纳米颗粒,获得MIL-101(Cr)@TiO2复合结构;然后在氮气保护下碳化形成Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料.碳化后,制备的复合材料具有模板的八面体形貌和高比表面积,MIL-101(Cr)中的Cr元素一部分会形成Cr2O3,一部分会掺杂到TiO2中,使得TiO2的吸收边红移.此外,Cr2O3/C@TiO2中的C有利于光的吸收和载流子的分离.这种独特的纳米结构赋予Cr2O3/C@TiO2复合材料优异的光催化性能.在300 W氙灯照射下,该复合材料光解水产氢的速率为446μmol h?1 g?1,约为纯TiO2的4倍.在可见光照射下,Cr2O3/C@TiO2分解水产氢的速率为25.5μmol h?1 g?1.将获得的粉体催化剂制备成光电极发现,Cr2O3/C@TiO2在全幅光照射下的光电流密度在0.4 V(vs.Ag/AgCl)下达到2.3 mA/cm2,约为纯TiO2的3.5倍.Cr2O3/C@TiO2光催化产氢活性的提高一方面是由于Cr掺杂到TiO2中使得其具有可见光响应,另一方面MIL-101碳化获得的Cr2O3/C有效促进了光生载流子的分离.     

MIL-53(Al)衍生的Rh单原子催化剂在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中的应用

卤代苯胺是化学工业中重要的中间体,主要用于制造药物、聚合物、染料等含氮化学品,用多相金属催化剂催化卤代硝基芳烃加氢制备卤代苯胺是一种高效,绿色和可持续发展的生产工艺.该过程需要选择性加氢硝基基团,同时避免卤素基团的脱卤副反应发生.然而,化学选择性加氢存在巨大的挑战,难点在于催化剂的精准设计,一方面要求具备对硝基基团合适的加氢能力,另一方面要阻止对卤素基团的脱卤副反应发生.基于此,研制高效多相金属催化剂用于卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应引起了高度关注.近年来,单原子金属催化剂受到越来越多的关注,并在卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应中显现出极大的潜力.本文通过在金属有机骨架材料MIL-53(Al)自组装的过程中将金属Rh原位嫁接其骨架结构中,继而通过限域热解的方法制备了Rh@Al2O3@C单原子催化剂,其在间氯硝基苯(m-CNB)加氢制间氯苯胺(m-CAN)反应中显现了高效催化选择性.球差校正高角度环形暗场模式的透射电镜,CO作为探针分子的红外光谱和X射线光电子能谱等结果发现,Rh是以单原子的形式均匀的分布在Al2O3上并被无定型碳包覆,且Rh化学价态呈正价.而27Al固体核磁共振与密度泛函理论计算的结果则进一步确定Al2O3@C载体中存在的五配位的Al物种(AlV)是锚定Rh单原子的主要位点,AlV的不饱和的配位结构可以有效地稳定Rh单原子,对形成Rh位点的单原子分散至关重要.在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中,与等体积浸渍法制备的Rh/C和Rh/γ-Al2O3纳米催化剂相比,Rh@Al2O3@C单原子催化剂表现出优异催化性能:其在313 K,氢气压力为20 bar的温和条件下转换频率(TOF)高达2317 molm-CNB·molRh-1·h-1,优于已报道的多相金属催化剂,是目前的最高值.此外,该催化剂展现出极佳的稳定性能,经过五次循环后,该催化剂对m-CAN的选择性仍旧保持在98％左右.Rh@Al2O3@C单原子催化剂的优异催化性能源自于金属单原子结构的形成对于金属位点电子结构的有效调节,进而调控催化剂加氢性能并实现对加氢脱卤副反应的抑制;与此同时,Rh@Al2O3@C催化剂增进了酸位点的可及性,从而促进了其串联步骤中包含的脱水反应的发生,进而有效提高催化剂的反应活性.     

TS-1分子筛催化双氧水氧化环己烷(英文)

系统地研究了ＴＳ－１分子筛催化双氧水氧化环己烷的反应。制备了三种ＴＳ－１分子筛,它们具有窄的粒径分布,在６０℃表现出高的活性和选择性。考察了溶剂、催化剂、反应温度、反应时间、ＴＳ－１中Ｔｉ含量及Ｈ２Ｏ７用量对氧化反应的影响。对具有完好晶型的ＴＳ－１分子筛役有必要进行预处理。最佳反应温度为８０～１１０℃,丙酮为最佳溶剂。环己酮的选择性与ＴＳ－１粒子大小有关,而Ｈ２Ｏ２选择性与ＴＳ－１用量无关。实验结果显示．溶剂在反应中间体的形成中起重要作用,Ｔｉ与丙酮配体的过氧配合物具有活化环己烷的活性。关键词 ＴＳ－１ 环己烷 催化氧化 Ｈ２Ｏ２     

4-羟基苯甲酰肼的红外光谱研究

基于密度泛函理论(Density functional theory,DFT)B3LYP/6-311+G(d,p)及二级微扰理论(Second-order Mller-Plesset,MP2)MP2/6-311+G(d,p)对4-羟基苯甲酰肼分子进行了构型优化,得到了该分子的稳定几何构型,在此基础上对其频率进行了计算和指认,与4-羟基苯甲酰肼的实验谱图比较分析发现,真空分子的羟基、胺基及CH的特征振动频率与实验值相差较大。因此在单晶数据的基础上,增加一个氨气分子,模拟相邻分子对该分子的影响,MP2的计算结果表明,羟基的振动频率与实验值吻合很好,说明相邻分子之间的相互作用不能忽略以及MP2理论在解释该类分子的振动光谱方面具有较高的可靠性。     

支载液膜双有机相萃取分离氧氟沙星外消旋体

基于化学热力学原理, 采用逆流分级萃取和中空纤维支载液膜技术研究了氧氟沙星外消旋体在手性环境中的萃取分离. 膜内外两相辛醇溶液中分别含有L-二苯甲酰酒石酸和D-二苯甲酰酒石酸手性选择体, 其中膜内相辛醇溶液中含有氧氟沙星外消旋体. 中空纤维膜用含有溴化十六烷基三甲胺的磷酸氢二钠/磷酸缓冲液(pH = 6.86)浸泡48 h. 改性的液膜允许氧氟沙星对映体穿过, 而手性选择体和有机溶剂不能穿过. 对中空纤维膜分级手性萃取理论, 传质性能及立体选择性进行了研究; 并建立了氧氟沙星外消旋体在中空纤维支载液膜手性分离的数学模型R/S=0.976 e^0.03NTU. 使用11个22 cm长膜器串联(传质单元数为78)逆流分级萃取, 产品光学纯度达90%以上.     

海藻多糖的组成及结构光谱分析

海藻多糖具有抗凝血等多种生物活性,其活性与多糖的组成结构有关。本文对近年来红藻、褐藻及少量绿藻多糖的单糖组成及含量研究以及FT-IR和12^C NMR两种主要光谱手段对多糖结构研究的结果进行了介绍。     

甲酸作直接甲醇燃料电池替代燃料

甲酸作直接甲醇燃料电池替代燃料;甲醇;甲酸;直接甲醇燃料电池;Pt-Ru/C催化剂     

液态低沸点气体的表面张力

利用双毛细管法测定了液氮沸点温度下液氮的表面张力。用非线性方程γ=γ0(1-T/TC)n描述了液态N2、O2、Ar、Xe、H2、Ne、He、F2和Kr的表面张力与温度的关系,并采用一元线性回归的方法拟合了上述各流体的参数γ0和n,准确度高于文献值,说明方程能正确表达表面张力与温度的关系。这些数据有利于对上述低沸点气体进行准确的热力学计算。     

双相识别手性萃取佐匹克隆对映体动力学研究

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)和L-酒石酸异丁酯(L-IBTA)分别为水相和有机相中手性选择体构成双相识别手性萃取体系, 研究其对佐匹克隆(ZPC)对映体的萃取动力学. 分别考察了搅拌速度、两相接触面积、水相中ZPC对映体浓度、水相及有机相中手性选择体浓度以及水相pH值对ZPC对映体萃取动力学的影响. 结果表明, L-IBTA萃取ZPC对映体的反应为“快反应”|对ZPC对映体反应是一级反应, 对L-IBTA反应是二级反应|对R-ZPC和S-ZPC反应速率常数分别为31.25×10^－5和48.74×10^－5 mol^－2•m⁶•s^－1. 萃取速率随HP-β-CD浓度的增加而降低. 以上研究结果将为手性萃取的工程设计提供参考.     

磷钨酸对甲酸在碳载Pd催化剂上电氧化的促进作用

利用X射线能量色散(EDS)谱、X射线衍射(XRD)谱和电化学等技术研究了电解液中磷钨酸(PWA)对直接甲酸燃料电池(DFAFC)中甲酸在碳载Pd(Pd/C)催化剂上电氧化的促进作用. 研究结果发现, 因吸附的PWA能促进甲酸在Pd/C催化剂上的脱氢而加速了甲酸的电氧化. 这种促进作用与PWA的浓度有关, 当PWA的浓度低于0.15 mg/mL时, 该促进作用随PWA的浓度的增加而增加; 当PWA的浓度高于0.15 mg/mL时, 过多吸附的PWA会覆盖过多Pd/C催化剂的活性点而使其电催化性能随PWA的浓度增大而降低. 因此, 当电解液中PWA的浓度为0.15 mg/mL时, Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能最好.