焙烧温度对1,4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响

在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10%NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N_2吸附-脱附、TEM和NH_3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96m~2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。     

NiFe双金属催化剂用于月桂酸甲酯加氢的研究

负载型Ni Fe/γ-Al_2O_3双金属催化剂的物理化学性质明显受还原温度的影响,进而影响月桂酸甲酯的加氢活性和产物选择性。金属Ni活性中心主要促进脱羰/脱羧(DOC)反应,Fe的加入能促进月桂酸甲酯发生加氢脱氧反应,促进C_(12)烷烃化合物生成。H_2-TPR、XRD、H_2-TPD和BET结果表明,高的还原温度有利于金属或合金活性中心形成,NiFe双金属催化剂的加氢活性取决于金属Ni、Fe和NiFe合金的含量;NiFe双金属催化剂吸附与活化H_2分子的能力明显受还原温度的影响。在研究的温度范围内,Ni活性中心具有优异的加氢和裂解性能,Fe物种的引入能有效抑制裂解性能。双金属催化剂的加氢活性顺序:NF420NF360NF450NF300,在420℃下经H_2还原制得的NF420催化剂具有最佳的月桂酸甲酯加氢性能,在反应温度为380℃时,月桂酸甲酯加氢转化率和烷烃化合物选择性分别高达93.3%和90.0%。     

电沉积制备MnO2催化剂及其在微生物燃料电池中的应用

通过电沉积的方法获得了一种具有均匀孔隙结构的海绵状二氧化锰催化剂,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了所制备材料的表面形貌、结构及元素构成和赋存价态,采用线性伏安扫描(LSV)法对电沉积材料的电化学性能进行分析,考察其催化氧还原反应的活性,最后以合成的材料为阴极催化剂,构建微生物燃料电池系统,考察其在微生物燃料电池中的应用效果。结果表明,以电沉积二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度为975.6 mW/m~2,是以商业二氧化锰为阴极催化剂的电池的1.7倍;这表明作为一种经济、高效、环境友好的阴极氧还原催化剂,电沉积法制备的二氧化锰为实现阴极催化剂的低成本制备以及微生物燃料电池放大化推进提供了新的研究途径。     

磷改性Cr2O3/Al2O3催化4-乙基酚转化制轻质芳烃

以烷基酚转化为轻质芳烃(苯和甲苯)为目标,制备了Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂,并以4-乙基酚为模型化合物研究了其加氢反应性能。体积空速、氢油比、反应压力和温度升高时,脱烷基率、芳烃总选择性、轻质芳烃选择性呈先增大后减小的趋势,反应温度对转化率影响较大。以不同浓度磷酸对Cr_2O_3/Al_2O_3进行改性,随着磷酸用量的增大,催化剂酸量总体增大,主要是弱酸和中强酸,酸强度先增加后降低,磷酸用量较高时,弱酸增加幅度较大。与未改性相比,质量分数8%磷酸改性Cr_2O_3/Al_2O_3上4-乙基酚转化率99.5%,脱烷基率提升9.4%,达74.4%,轻质芳烃选择性提高4.0%,达到57.0%,以较高选择性实现了转化制轻质芳烃,同时,芳烃总选择性高达80.4%,较高程度保持了芳环不被破坏。提出了Cr_2O_3/Al_2O_3上4-乙基酚加氢反应的路径并对反应机理进行了研究。     

溶剂诱导翻转Pickering乳液用于原位循环使用酶催化剂

Separation and recycling of catalysts are crucial for realizing the objectives of sustainable and green chemistry but remain a great challenge, especially for enzyme biocatalysts. In this work, we report a new solvent-induced reversible inversion of Pickering emulsions stabilized by Janus mesosilica nanosheets (JMSNs), which is then utilized as a strategy for the in situ separation and recycling of enzymes. The interfacial active solid particle JMSNs is carefully characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), nitrogen sorption experiments, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and thermogravimetric analysis (TGA).The JMSNs are demonstrated to show order-oriented mesochannels with a large specific surface area, and the hydrophobic octylgroup is selectively modified on one side of the nanosheets. Furthermore, the inversion is found to be a fast process that is strongly dependent on the interfacial activity of the solid emulsifier JMSNs. Such a phase inversion is also a general process that can be realized in various oil/water phasic systems, including ethyl acetate-water, octane-water, and cyclohexane-water systems. By carefully analyzing the capacity of JMSNs with different surface wettabilities for phase inversion, a triphase contact angle (θ) close to 90° and a critical oil-water ratio of 1 : 2 are identified as the key factors to achieve solvent-induced phase inversion via a catastrophic phase inversion mechanism. Importantly, this reversible phase inversion is suitable for the separation and recycling of enzyme biocatalysts that are sensitive to changes in the reaction medium. Specifically, during the reaction, the organic substrates are dissolved in the oil droplets and the water-soluble catalysts are dispersed in the water phase, while a majority of the product is released into the upper oil phase and the enzyme catalyst is confined inside the water droplets in the bottom layer after phase inversion. The perpendicular mesochannels of JMSNs provide a highly accessible reaction interface, and their excellent interfacial activity allows for more than 10 rounds of consecutive phase inversions by simply adjusting the ratio of oil to water in the system. Using the enzymatic hydrolysis kinetic resolution of racemic acetate as an example, our Pickering emulsion system shows not only a 3-fold enhanced activity but also excellent recyclability. Because no sensitive chemical reagents are used in this phase inversion process, the intrinsic activities of the catalysts can be preserved even after seven cycles. The current study provides an alternative strategy for the separation and recycling of enzymes, in addition to revealing a new innovative application for Janus-type nanoparticles.     

C.I.颜料红177中间体的制备工艺改进

本文较为系统地研究了铜粉催化剂加入方式对C.I.颜料红177中间体4,4'-二氨基-1,1'-二蒽醌-3,3'-二磺酸(DAS)合成过程中的乌尔曼偶联反应速率的影响规律。 研究结果表明,在55 ℃较佳反应温度下,先加入与溴氨酸钠质量比为2:5的铜粉,反应一段时间后再加入与溴氨酸钠的质量比为1:5的铜粉,与一次性加入与溴氨酸钠的质量比为3:5的铜粉相比较,综合反应时间可节省2~3 h。 另外,对于DAS中混有的铜盐,采取在制备过程中加入柠檬酸的方法予以去除,此举可提高DAS的纯度。 当铜粉与柠檬酸的质量比为6:1时,可使DAS中铜盐的含量小于0.001%。 此外还探究了蒸馏后滤液的剩余量对DAS收率的影响,结果表明,滤液的剩余量在20 mL时,DAS的收率在95%以上。 基于本文的研究结果提出,欲进一步提高该反应的收率,需要寻找更高效的催化剂。     

凹凸棒石在烟气SCR脱硝催化反应中的应用研究进展

选择性催化还原脱硝技术作为当前去除NOx的主要手段,该手段的最主要部分为催化剂。在诸多催化剂载体中,凹凸棒石以其独特的天然一维结构、丰富的表面官能团、热稳定性及成型性好等优势脱颖而出。我们综述了近年来以凹凸棒石为载体在SCR脱硝催化剂制备中的应用,并且论述了影响催化剂SCR脱硝性能的主要因素,同时分析了使此类催化剂失活的原因以及失活催化剂的再生方法,并揭示了此类催化剂可能遵循的SCR反应机理,最后对催化剂未来的研究方向进行了展望.     

SAPO系磷铝分子筛的晶化及其复合催化剂对CO加氢的影响

探索了机械搅拌、配料组成、晶化参数等因素对SAPO-34和SAPO-5磷铝分子筛水热合成的影响,考察了混粒（颗粒混合）工艺和研粉（粉体研磨）工艺对“磷铝分子筛/尖晶石”复合催化剂制备的影响。与SAPO-34分子筛相比,SAPO-5分子筛晶体对机械作用的耐受性较强。用XRD、N2物理吸附、FESEM、EDS研究了材料的结构和织构特征。对比了四种复合催化剂的CO催化加氢性能。能够使复合催化剂更能抑制C–C偶合、从而更富产低碳烃的物相次序为：SAPO-34 > SAPO-5 > “ZnAlCrO4”尖晶石相。能够使复合催化剂具有更高CO加氢活性（即CO转化率）的物相次序为：“ZnAlCrO4”尖晶石相 > SAPO-34 > SAPO-5。     

手性环丙烯构建策略用于对映选择性合成偕二氟亚甲基三元环化合物

作为最小的不饱和环状分子,环丙烯独特的刚性结构和多变的反应活性吸引了化学家的研究兴趣.自1922年Demjanov[1]报道了环丙烯化合物的首例合成以来,现已发展了一系列环丙烯的合成方法.手性环丙烯的合成是通过炔烃和重氮化合物的[2+1]不对称环加成反应.根据底物的不同,这些不对称环加成反应可以分为四类:(a)末端炔烃和单取代重氮化合物的反应,(b)末端炔烃和双取代重氮化合物的反应,(c)非末端炔烃和双取代重氮化合物的反应,(d)非末端炔烃和单取代重氮化合物的反应.在这四类反应中,末端炔烃和单取代重氮化合物的不对称反应相对容易进行.1992年,Doyle和Müller等[2]报道了手性铑催化剂[Rh2(5R-MEPY)4]促进的末端炔烃和重氮醋酸酯之间的不对称环丙烯基化反应(Scheme 1a).随后各种手性催化剂包括[Rh2(OAc)-(DPTI)3][3]、Ir(salen)衍生物[4]和[Co(3,5-diMes-Chen-Phyrin)][5]等被先后报道用于末端炔烃和单取代重氮化合物的不对称[2+1]环加成反应.     

钯铂核壳纳米催化剂颗粒中的原子扩散

铂原子单层的核壳结构催化剂因其高效的铂原子利用率和优异铂质量活性而广泛应用于燃料电池领域.在该系列材料中,钯@铂核壳催化剂具有更优于纯铂的氧还原(ORR)催化活性,因而拥有较好的应用前景.但由于钯原子在热力学上更倾向于富集到材料表面,钯@铂核壳催化剂的催化稳定性及原子扩散的途径需要更深入的研究.本文探究了热处理条件对钯@铂核壳结构稳定性的破坏,并确定了原子扩散对催化活性的影响.原位扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)证明了在250 oC的氩气氛围中,钯@铂纳米颗粒中原本清晰可见的1–2原子铂壳层已经消失,并伴随着颗粒表面钯铂合金化的形成.因钯金属可以吸收氢气而导致晶格间距的展宽,钯@铂核壳结构的破坏也可以通过氢气氛围中的原位X射线衍射谱中(111)衍射峰的展宽和位移进行判断.对钯@铂核壳纳米催化剂进行一系列温度的热处理结果显示,核壳结构的破坏在200 oC左右开始,并于200–300 oC之间急剧发生.一氧化碳电化学氧化脱附实验表明,热处理之后的核壳催化剂表面的一氧化碳氧化峰位置发生了明显的正移,也证明了热处理之后催化剂表面电子结构的变化.核壳结构改变对催化活性的影响也通过旋转圆盘电极进行了测量.相比于未经处理的样品, 200 oC处理之后的钯@铂核壳催化剂在0.9 V电位处的质量活性损失了约37%.进一步提高热处理温度至300 oC之后,钯@铂核壳催化剂的质量活性只有初始状态的44%.本文揭示核壳结构中因热处理而导致的原子扩散现象,并为燃料电池中核壳催化剂的应用及膜电极的制备工艺条件提供了参考.