催化学报

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Pt/WO3/ZrO2 催化甘油选择性脱羟基制 1,3-丙二醇反应的溶剂效应

龚磊峰, 吕元, 丁云杰, 林荣和, 李经伟, 董文达, 王涛, 陈维苗

2009, 30 (12): 1189-1191.

摘要 ( 2413 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(322KB) ( 1301 )

考察了不同溶剂中 Pt/WO3/ZrO2 催化剂催化甘油加氢制 1,3-丙二醇的反应性能. 结果表明, 质子溶剂乙醇和水有利于甘油转化为 1,3-丙二醇. 含有乙醇或水的二元混合溶剂表现出明显的溶剂组分协同效应, 使用混合溶剂时 1,3-丙二醇选择性超过使用单一溶剂, 而且混合溶剂的组成对反应性能影响很大.

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水/有机两相体系 1-癸烯氢氨甲基化反应中 TPPTS 和TPPDS 的协同效应

毛卉;付海燕;陈华;李瑞祥;李贤均

2009, 30 (12): 1192-1196.

摘要 ( 2509 ) [Full Text(HTML)] ()

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在 RhCl(CO)(TPPTS)2-TPPTS[P(m-C6H4SO3Na)3]/TPPDS[C6H5P(m-C6H4 SO3Na)2]-CTAB (十六烷基三甲基溴化铵) 水-有机两相催化体系中, 系统考察了 TPPTS/TPPDS 摩尔比、反应压力、阳离子表面活性剂结构及其浓度对 1-癸烯氢氨甲基化反应区域选择性的影响. 结果表明, TPPDS 的加入对生成胺的区域选择性的影响非常大. 当 TPPTS/TPPDS 摩尔比为 4 时, 直链胺和支链胺之比由不加 TPPDS 时的 8.2 增加到 21.0. 可见, TPPTS 和 TPPDS 存在着明显的协同效应. 阳离子表面活性剂的结构对生成胺的区域选择性影响也很大, 加入双长链阳离子表面活性剂时区域选择性远低于单长链阳离子表面活性剂, 且形成的聚集体越紧密, 越有利于提高产物正/异比.

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介孔丝光沸石的制备及其对重芳烃转化反应的催化性能

祁晓岚;陈雪梅;孔德金;郑均林;袁晓红;杨德琴

2009, 30 (12): 1197-1202.

摘要 ( 2344 ) [Full Text(HTML)] ()

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用不同浓度的 NaOH 溶液对丝光沸石进行处理制备了具有复合孔道结构的介孔丝光沸石, 并采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和 N2 吸附-脱附等方法对其进行了表征. 结果表明, 随着 NaOH 溶液浓度的升高, 介孔丝光沸石的粒径逐渐变小, 分子筛表面的介孔逐渐丰富, 孔径分布逐渐变宽, 介孔体积逐渐增大呈线性关系. 当 NaOH 浓度为 0.50 mol/L 时, 介孔丝光沸石的形貌变为空心沸石微囊或微囊壁. 介孔的增加产生扩散效应, 适当的 NaOH 溶液处理有利于提高丝光沸石对 C9 和 C10 芳烃的转化能力.

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生物质炭基固体酸催化剂的制备

乌日娜;王同华;修志龙;郭峰;潘艳秋;银建中

2009, 30 (12): 1203-1208.

摘要 ( 2735 ) [Full Text(HTML)] ()

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以生物质木粉为原料, 采用炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂, 并用于油酸与甲醇的酯化反应, 考察了制备条件对炭基固体酸催化剂活性的影响. 采用 X 射线衍射、红外光谱、热重分析、高分辨透射电子显微镜及元素分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 由生物质木粉制备的炭基固体酸催化剂具有较高催化酯化反应活性, 在 400 oC 下炭化 0.5 h, 135 oC 下磺化 1 h 制备的炭基固体酸催化剂在精馏分水连续酯化装置中催化油酸与甲醇的酯化反应 2 h 时, 酯化转化率达到 96%. 采用炭化-磺化法制备的生物质炭基固体酸催化剂具有蠕虫状的无序乱层炭结构, 磺酸基 (－SO3H) 含量高达 13.25%, 并且在 220 oC 以下时具有良好的热稳定性.

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O2 和 CO 在 Co2B2/TiO2 和 Co2B2Pt/TiO2 表面吸附的密度泛函研究

曾庆松;陈文凯;戴文新;李奕;丁开宁

2009, 30 (12): 1209-1214.

摘要 ( 2199 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用密度泛函理论探讨了 TiO2 表面负载 Co2B2 和 Co2B2Pt 合金簇可能的负载构型. 结果表明, Co2B2 和 Co2B2Pt 合金簇倾向于以两个 Co 的形式负载在两个氧上. 态密度分析发现, 负载后, Co2B2 合金簇中部分 Co 原子和 B 原子成键加强, Co2B2Pt 合金簇中 Pt 原子和 B 原子成键也加强, 形成新的轨道. CO 和 O2 在 Co2B2/TiO2 和 Co2B2Pt/TiO2 表面吸附的结果表明, Co2B2Pt/TiO2 催化氧化 CO 性能的提高是由于 Pt 原子提高了 Co2B2 合金簇吸附 CO 和 O2 的能力.

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超临界二氧化碳中功能化聚乙二醇稳定的钯纳米粒子催化醇的选择氧化反应

汪向锐;冯博;杨汉民;侯震山;赵秀阁;胡玉;乔云香;李欢;潘珍燕

2009, 30 (12): 1215-1221.

摘要 ( 2154 ) [Full Text(HTML)] ()

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以超临界二氧化碳 (scCO2)/聚乙二醇 (PEG) 两相为反应介质, 双齿氮配体功能化聚乙二醇稳定的 Pd 纳米颗粒作为催化剂, 进行了醇的需氧氧化反应. 系统研究了催化剂制备条件和反应条件对苯甲醇需氧氧化反应的影响. 结果表明, 以氢气为还原剂制备的 Pd 纳米粒子的催化活性最高. 反应结束后, 可以利用 scCO2 直接进行原位萃取得到产物, 实现了催化剂与产物的有效分离和催化剂的循环使用. 反应中没有检测到钯的流失. 催化剂经过 5 次循环利用后转化率仍可达 98%.

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磷钼杂多酸离子液体催化氧化脱硫

安莹;陆亮;李才猛;程时富;高国华

2009, 30 (12): 1222-1226.

摘要 ( 2741 ) [Full Text(HTML)] ()

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合成了新型的磷钼杂多酸离子液体 [hmim]3PMo12O40, 并将其用于室温离子液体 1-甲基咪唑四氟硼酸盐 ([hmim]BF4) 为溶剂的模拟油品氧化脱硫反应. 结果表明, 在温和的反应条件下, 过氧化氢与硫摩尔比为 4:1 时, 二苯并噻吩脱硫率为 90%, 二苯硫醚、苯甲硫醚和二乙硫醚的脱除率可达 100%. 离子液体催化体系循环使用 4 次后, 脱硫率没有明显下降.

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用化学镀法制备 Pd/Ag 膜时膜厚和组成的控制

曾高峰;史蕾;徐恒泳

2009, 30 (12): 1227-1232.

摘要 ( 2009 ) [Full Text(HTML)] ()

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研究了不同 Pd2+含量的镀液在多孔陶瓷载体上的化学沉积规律, 发现当 Pd 沉积层厚度达到约 5 μm 后, 即使镀液中反应物的消耗比例很小, 膜厚增长也明显变缓, 沉积反应主要受膜层表面的催化活性位控制; 当镀液中 Pd2+含量只能沉积形成小于 4 μm 的 Pd 膜时, 在 323 K 化学镀 180 min 后, 镀液中 Pd2+的转化率高于 90%. 与之相似, 当 Ag 镀液中的 Ag+含量等于 0.5~2 μm 的 Ag 膜层所需量时, 在 333 K 化学镀 120 min 后, Ag+的转化率可达 95%. Ag+的高转化率与 Ag 颗粒的择向生长特性有关. 根据 Pd 和 Ag 的化学镀沉积规律, 通过调节镀液中金属离子的含量能够预先设计和精确控制超薄 Pd/Ag 膜的膜厚和组成.

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钙铝石涂层对整体型钙钛矿氧化物催化剂活性和热稳定性的影响

陈银飞;王占龙;张泽凯

2009, 30 (12): 1233-1237.

摘要 ( 2539 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用固相反应法合成了钙铝石材料 12SrO•7Al2O3, 并以此作为涂层制备了堇青石蜂窝陶瓷型 La0.8Sr0.2MnO3 整体催化剂, 在不同温度 (850~1 050 oC) 下对该催化剂进行了热处理, 并采用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射和扫描电镜等手段对其进行了表征, 考察了其催化甲基丙烯酸甲酯燃烧反应的活性. 结果表明, 12SrO•7Al2O3 作为涂层明显改善了整体催化剂的热稳定性, 在 850 oC 下焙烧 6 h 后, 含有 12SrO•7Al2O3 涂层的整体催化剂在 260 oC 即可将甲基丙烯酸甲酯完全转化. 12SrO•7Al2O3 涂层可避免 La0.8Sr0.2MnO3 活性组分与堇青石的接触, 减轻了活性组分在催化剂表面的烧结, 有利于保持 La0.8Sr0.2MnO3 活性组分的晶体结构和分散度, 提高整体催化剂的活性和热稳定性.

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用于丙烯环氧化的 Ti/HMS 催化剂的失活与再生

金国杰;高焕新;杨洪云;陈璐;丁琳;康陈军;谢在库

2009, 30 (12): 1238-1242.

摘要 ( 2162 ) [Full Text(HTML)] ()

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研究了以异丙苯过氧化氢为氧化剂选择氧化丙烯制环氧丙烷的 Ti/HMS 催化剂的失活原因. 采用 XRD (X 射线衍射), FT-IR (傅里叶变换红外光谱), UV-Vis (紫外-可见光谱) 和 TG (热重分析) 等技术表征了催化剂失活前后的结构和化学组成. 结果表明, 催化剂的失活主要是由于反应过程中所产生的重组分在催化剂表面吸附, 覆盖了活性中心所致; 并不是由于四配位的活性钛物种转化为六配位、八配位或者锐钛矿 TiO2 所致. 采用热异丙苯溶剂洗涤的方法可以部分恢复失活催化剂的活性, 但不能恢复到新鲜催化剂的水平; 采用低温烧炭方法能够使催化剂的活性恢复到新鲜催化剂的水平. 因此, Ti/HMS 催化剂的失活是可逆的, 采用合适的再生方法可以恢复其催化活性.

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双氮席夫碱配体对甲基三氧化铼催化烯烃环氧化反应的影响

高宇;张月成;赵继全

2009, 30 (12): 1243-1247.

摘要 ( 2363 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用 2-吡啶甲醛、6-甲基-2-吡啶甲醛或 6-异丙基-2-吡啶甲醛与对甲基苯胺缩合制得双氮席夫碱配体, 考察了席夫碱配体以及溶剂和温度对甲基三氧化铼 (MTO) 催化不同结构烯烃环氧化反应的影响. 结果表明, 这些席夫碱配体与 MTO 构成的催化剂体系在甲醇溶剂中的催化性能最好, 双氮配体能显著提高环氧化反应的选择性. 当以甲醇为溶剂, 环己烯为底物, 在 –10 oC 反应 12 h 时, 环己烯转化率和环氧化物选择性均可达 100%. 席夫碱的配位能力越强, 越有利于提高环氧化物选择性, 而其配位能力取决于吡啶环中 6-位取代基的电子和立体结构. 给电子能力较强和空间位阻较小的烷基对应的配体的配位能力较强.

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氟改性对纳米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯的影响

郭强胜;毛东森;劳嫣萍;卢冠忠

2009, 30 (12): 1248-1254.

摘要 ( 2109 ) [Full Text(HTML)] ()

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在比较了纳米和微米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯反应性能的基础上, 对纳米 HZSM-5 分子筛进行了氟改性. 利用透射电镜、N2 吸附、X 射线衍射、氨程序升温脱附和吡啶吸附-红外光谱技术对改性前后的样品进行了表征, 并在常压、500 oC 和甲醇空速 (WHSV) 为 1.0 h–1 的反应条件下, 在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化甲醇制丙烯的性能. 结果表明, 当氟含量<10% 时, 随氟含量的增加, 改性纳米 HZSM-5 分子筛的酸量减少, 酸强度降低, 从而使丙烯选择性和催化剂稳定性不断提高. 但过量 (15%) 氟的改性使纳米 HZSM-5 分子筛的酸量、比表面积和孔容均明显减小, 致使其稳定性反而降低. 在适量 (10%) 氟改性的纳米 HZSM-5 分子筛上, 丙烯选择性和维持甲醇完全转化的反应时间分别由原来的 30.1% 和 75 h 增加到 46.7% 和 145 h.

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金鸡纳碱季铵盐促进的 CO2 与环氧化合物的不对称环加成反应

张素玲;宋莹莹;景欢旺;闫鹏;蔡强

2009, 30 (12): 1255-1260.

摘要 ( 2732 ) [Full Text(HTML)] ()

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开发了钴配合物/金鸡纳碱季铵盐催化剂体系用于催化 CO2 与环氧化合物的不对称环加成反应, 考察了催化剂和助催化剂中阴离子对反应的影响. 结果表明, 该反应可在 667 kPa CO2 压力和室温下进行. 催化剂中不同阴离子的活性次序为 2-硝基苯氧基 > 2,4,6-三硝基苯氧基 > NO3? > OAc? > 三氟乙酸根 ≈ B ? > Cl? >对甲苯磺酸根. 当助催化剂阴离子为 Cl?时反应的 ee 值较高, 而为 Br? 时反应速度较快. 当以 (S,S)-1,2-环己二胺缩 (N,N-双 (3,5-二-叔丁基水杨醛) 钴 (III) 乙酸盐 ((S,S)-A) 结合 N,O-二苄基氯化奎宁 (1a) 作助催化剂时, 得到了 ee 值为 73% 的手性丙烯环碳酸酯.

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克雷伯氏菌和伯克霍尔德氏菌复合菌群催化三硝基甲苯降解

郭晓洁;辛宝平;马兴泰;夏云婷;陈实;杨业鹏

2009, 30 (12): 1261-1268.

摘要 ( 2555 ) [Full Text(HTML)] ()

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通过摇瓶实验研究了克雷伯氏菌 (S1) 和伯克霍尔德氏菌 (S2) 复合菌群 (简称 S) 降解三硝基甲苯 (TNT) 的特性和机理. 结果表明, 在外加碳源和氮源时, 100 mg/L TNT 在 16 h 内可被菌群 S 完全去除. 只外加碳源时, TNT 的最高去除率为 80%; 只加入氮源时, 仍可除去 12% 的 TNT. 在 S1 催化体系中检测到较高活性硝基还原酶的存在, 该酶催化 TNT 转化为缩合中间产物二硝基双偶氮甲苯, 其分子量为 326. 但是只有 S1 和 S2 共存才能产生高活性的甲苯双加氧酶和邻苯二酚 2,3-双加氧酶, 两类酶共同催化中间产物的开环分解. 伴随着二硝基双偶氮甲苯的开环分解, 硝基脱落生成 NO2–, 后者进一步氧化生成 NO3–. 通过 S1 和 S2 的协同作用, 实现了 TNT 的好氧开环和硝基脱落, 该结果表明在 TNT 生物催化降解中复合菌群比单一菌株更具优势和潜力.

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甲烷在清洁 Pd(111) 及氧改性的 Pd(111) 表面解离的密度泛函理论研究

吕存琴, 凌开成, 王贵昌

2009, 30 (12): 1269-1275.

摘要 ( 2497 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(22434KB) ( 726 )

采用广义梯度近似 (GGA) 的密度泛函理论 (DFT) 并结合平板模型, 研究了 CH4 在清洁 Pd(111) 及 O 改性的 Pd(111) 表面发生 C朒键断裂的反应历程. 优化了裂解过程中反应物、过渡态和产物的几何构型, 获得了反应路径上各物种的吸附能及反应的活化能. 结果表明, CH4 采用一个 H 原子指向表面的构型在 Pd(111) 表面的顶位吸附, CH3 的最稳定的吸附位置为顶位, OH, O 和 H 的最稳定吸附位置均为面心立方. CH4 在清洁 Pd(111) 表面裂解的活化能为 0.97 eV, 低于它在 O 原子改性 (O 没有参与反应) 的 Pd(111) 表面的活化能 1.42 eV, 说明表面氧原子抑制了 CH4 中 C朒键的断裂. 当亚表面 O 原子和表面 O 原子 (O 参与反应) 共同存在时, C朒键断裂的活化能为 0.72 eV, 低于只有表层氧存在时的活化能 (1.43 eV), 说明亚表面的 O 原子对 CH4 分子的活化具有促进作用. CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面裂解生成 CH3 和 H, 以及生成 CH3 和 OH 的反应活化能分别为 1.42 和 1.43 eV, 说明 CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面发生这两种反应的难易程度相当.

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近平滑假丝酵母细胞催化乙酰基三甲基硅烷不对称还原反应

娄文勇;郭强;郁惠蕾;宗敏华

2009, 30 (12): 1276-1280.

摘要 ( 2250 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用近平滑假丝酵母细胞用于催化乙酰基三甲基硅烷不对称还原反应, 可高选择性地生成 (R)-1-三甲基硅乙醇. 结果表明, 固定化于海藻酸钙的细胞催化该反应的产物收率比游离细胞的高. 不同辅底物对该反应的影响显著, 以葡萄糖为辅底物时, 反应的初速率较快, 产物收率较高. 该反应的最适条件为: 辅底物 (葡萄糖) 浓度 110 mmol/L, 振荡速度 180 r/min, 缓冲液 pH 值 6.0, 反应温度 30 oC, 底物浓度 20 mmol/L. 在此反应条件下反应的初速率、产物收率和产物的 ee 值分别为 11.4 μmol/h, 96.5% 和 99.9%.

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贵金属对 NM/WO3-ZrO2 (NM = Ru, Rh 和 Pd) 催化乙烯直接氧化制乙酸反应的影响

王丽霞;徐庶亮;楚文玲;杨维慎

2009, 30 (12): 1281-1286.

摘要 ( 2214 ) [Full Text(HTML)] ()

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研究了负载 Ru, Rh 和 Pd 的 WO3-ZrO2 催化剂在乙烯直接氧化制乙酸反应中的催化性能. 结果显示, 负载的贵金属对催化剂的催化性能有非常重要的影响. Rh/WO3-ZrO2 催化剂具有最高的乙烯转化率, 而 Ru/WO3-ZrO2 催化剂对反应几乎没有活性. H2 化学吸附结果显示, 高的催化性能来源于高的金属分散度. Pd/WO3-ZrO2 催化剂显示了最高的乙酸选择性 (75%), 而其它两个催化剂的乙酸选择性都非常低 (~10%). 程序升温氧化和程序升温还原结果显示, 贵金属–O 键的键强对产物的选择性具有重要的影响. 弱的贵金属–O 键可以通过将氧插入到乙烯和/或乙醛中而有利于乙酸的生成, 而强的贵金属–O 键会导致乙烯完全氧化为 COx.

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铁、钴或镍助剂促进的 Ag/SiO2 催化剂上气相催化合成 3-甲基吲哚

吕文辉, 刘兴海, 刘冬妍, 石雷, 孙琪

2009, 30 (12): 1287-1290.

摘要 ( 2294 ) [Full Text(HTML)] ()

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将铁、钴或镍促进的 Ag/SiO2 催化剂用于苯胺和 1,2-丙二醇气相催化合成 3-甲基吲哚的反应中, 并采用 X 射线衍射、H2-程序升温还原和热重分析等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 铁或镍助剂的加入有助于提高 Ag/SiO2 催化剂的选择性. 其中, 铁的加入能增强活性组分银与载体间相互作用, 大大促进了银在载体表面上的分散, 使催化剂的初活性显著提高. 而钴或镍的加入虽然能略微减少反应过程中 Ag/SiO2 催化剂表面的积炭, 但加剧了银在反应过程中的烧结, 导致催化剂稳定性下降.

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