纳米铜修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的催化氧化

在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)的分散作用下,通过恒电位还原CuSO4在玻碳电极上沉积Cu,得到纳米Cu修饰玻碳电极(nano-Cu-GCE),该修饰电极对葡萄糖(Glu)的氧化具有明显的催化作用,利用该催化作用对Glu进行检测,通过研究沉积电位、沉积时间以及检测电位对电流信号的影响,优化了电极的制备条件和Glu的检测条件。沉积电位为-100mV,沉积时间8min。在检测电位400mV下,Glu在1.0×10-6~3.9×10-4mol/L范围内Glu电流与空白溶液电流值之差与其浓度呈线性关系,检出限为2.6×10-7mol/L(S/N=3),线性回归方程Δi(μA)=-1.02-125674.54C(mol/L),r=0.9981。抗坏血酸(AA)、对乙酰氨基酚(AP)和L-半胱氨酸(Cys)对Glu信号几乎无干扰。     

铜镍双金属催化剂上糠醛水相选择性偶联加氢-重排制环戊酮

生物质资源高效催化转化制备高附加值化学品具有重要的科学意义与工业应用潜力.生物质基糠醛催化加氢-重排制备环戊酮是一条具有吸引力的"非石油"制备路线,但该过程面临副产物多、环戊酮选择性难以提高等难题,除糠醛外,中间物种也很容易发生多种聚合副反应.因此,探索中间物种聚合副反应的条件和作用机制,是提高目标产物环戊酮的选择性和收率的关键.本文制备了CuNi/Al-MCM-41双金属纳米过渡金属催化剂,通过精确调控介质水的pH值和原料浓度,实现了糠醛加氢-重排耦合制备环戊酮的高选择性和高收率.在2.0 MPa H2,160oC和近中性条件下反应5 h,糠醛的转化率为99.0％,环戊酮的选择性达到97.7％;其催化性能远远高于单组份铜或镍催化剂以及其它分子筛载体(MCM-41,SBA-15,HY,ZSM-5)负载的CuNi双金属催化剂.研究结果表明,高度分散在MCM-41上的少量Al组分,有利于Cu,Ni金属组分相互均匀分散.XPS结果表明,双金属催化剂CuNi/Al-MCM-41中Cu和Ni具有明显的电子结合能偏移,表明Ni向Cu转移电子;耦合催化反应性能的提高可能与CuNi双金属协同作用及电荷转移效应有关.傅立叶变换红外光谱和质谱结果表明,聚合副反应对反应体系的pH值敏感.在酸性条件下,中间产物糠醇在反应体系中容易发生聚合,导致糠醇重排生成3-羟基环戊烯酮的选择性降低;在碱性条件下,3-羟基环戊烯酮转化为4-羟基-环戊-2-烯酮后,容易进一步发生聚合副反应.在近中性条件下可有效避免中间体的聚合,提高加氢重排生成环戊酮的选择性.此外,降低原料糠醛的初始浓度,有利于降低聚合等副反应,能够进一步提高目标产物环戊酮的收率.本文为研制双金属纳米过渡金属催化剂以及利用双金属协同作用等方面提供新的启示,为解决生物质原料转化过程中普遍存在的聚合副反应和碳平衡降低等问题提供了新思路.