催化学报

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含 TiO2(B) 介孔氧化钛材料的制备、特性和应用

陈闪山;朱银华;李伟;刘维佳;李力成;杨祝红;刘畅;姚文俊;陆小华;冯新

2010, 31 (6): 605-614.

摘要 ( 4496 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(968KB) ( 1970 )

综述了近年来本课题组依据材料化学工程研究思想, 对含 TiO2(B)(一种比金红石和锐钛矿相结构更松散的氧化钛晶型) 介孔氧化钛材料在制备、结构和性能方面所取得的研究进展. 该介孔材料由二钛酸钾经水合、离子交换和热处理得到, 具有良好原子尺度晶格匹配界面特征的锐钛矿和 TiO2(B) 核壳结构. 研究表明, 该介孔材料在兼备高比表面积、高晶化孔壁和高热稳定性的同时, 还表现出良好的纳米颗粒担载稳定性, 在光催化、油品加氢精制、药物载体、固体酸催化和电化学电容器等方面已凸显出良好的应用潜力和推广价值. 目前该新型含 TiO2(B) 介孔氧化钛材料已经实现低成本、规模化制备.

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无溶剂条件下锰 (Ⅲ)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化醇

Hamid GOLCHOUBIAN;*;Seyyed Ebrahim BABAEI

2010, 31 (6): 615-618.

摘要 ( 2203 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(72KB) ( 1014 )

Aliphatic and aromatic alcohols are efficiently oxidized to ketones or carboxylic acids using aqueous hydrogen peroxide as an oxidant in the presence of a Mn(III) Schiff-base complex as a catalyst under solvent-free conditions. The oxidation of alcohols occurred at 50 °C to give the corresponding ketones or carboxylic acids with a yield higher than 60%.

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不同形貌的 CeO2 催化 1,4-丁二醇选择性脱水合成 3-丁烯-1-醇

贺永艺;李奇飚;王永钊;赵永祥

2010, 31 (6): 619-622.

摘要 ( 2225 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(411KB) ( 1578 )

以 Ce(NO3)3•6H2O 为铈源, 采用不同沉淀剂制备了 CeO2 催化剂. 运用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射、高分辨透射电镜和 H2程序升温还原等技术对催化剂进行了表征, 并评价了其对 1,4-丁二醇选择性脱水合成 3-丁烯-1-醇反应的催化性能. 结果表明, 以不同沉淀剂制得的 CeO2 样品形貌不同, 其中以 Na2CO3 为沉淀剂制备的 CeO2 呈边缘清晰的长方体形貌, 晶粒尺寸较大, 结晶较完整, 优先暴露的 (111) 晶面较多, 在 1,4-丁二醇选择性脱水反应中表现出较高的催化活性和选择性, 3-丁烯-1-醇收率可达 59.7%.

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用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

周长江;葛汉青;冷炎;王军

2010, 31 (6): 623-625.

摘要 ( 2264 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(308KB) ( 920 )

将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.

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粒子尺寸对 Cu/MgO 上 1-辛醇转移脱氢反应的影响

师瑞娟;王非;牟效玲;塔娜;李勇;黄秀敏;申文杰

2010, 31 (6): 626-630.

摘要 ( 2535 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1561KB) ( 1168 )

采用沉积-沉淀法制备了不同 Cu 粒子大小的 Cu/MgO 催化剂, 并考察了 Cu 粒子大小对醇类转移脱氢制醛酮反应性能的影响. 结果表明, Cu/MgO 催化剂对一级脂肪醇的转移脱氢反应具有较高的催化活性. 对于 1-辛醇脱氢, 随着 Cu 粒子的粒径由 4.6 nm 增大到 7.4 nm, 1-辛醛的收率由 65% 减小到 55%, 表现出显著的粒子尺寸效应. 反应机理研究表明, 醇首先在碱性 MgO 表面形成醇盐中间物种, 随后在 Cu 纳米粒子上进一步脱去α-氢生成醛酮, 同时脱去的氢在 Cu 纳米粒子上发生苯乙烯加氢反应, 完成醇的转移脱氢反应循环.

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纳米 Ce1MgxZr1-xO2 固体多相催化剂的制备、表征及催化合成四氢苯并[b]吡喃衍生物的性能

Sandip RATHOD;Balasaheb ARBAD;Machhindra LANDE

2010, 31 (6): 631-636.

摘要 ( 2215 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(280KB) ( 1876 )

A series of Ce1MgxZr1-xO2 mixed metal oxides with different molar ratios were prepared by simple co-precipitation and were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, temperature-pro- grammed desorption of CO2, and N2 adsorption techniques. The prepared materials were tested for catalytic activity by the synthesis of tet-rahydrobenzo[b]pyran derivatives using a three component reaction (aromatic aldehydes, malononitrile, and dimedone) in an ethanol me-dium. The best catalytic activity was obtained with Ce1Mg0.6Zr0.4O2. The particle size or crystallite size was estimated using the De-bye-Scherrer equation. The addition of magnesium oxide into the ceria-zirconia lattice resulted in the formation of nanosized particles rang-ing from 5.41 to 9.78 nm. This work describes the catalytic behavior of magnesium oxide in mixed metal oxide systems.

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SAPO-5 分子筛的制备及其催化合成对氨基苯酚

王淑芳;王延吉;高杨;赵新强

2010, 31 (6): 637-644.

摘要 ( 2485 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(765KB) ( 1260 )

采用水热法在常规无氟和含氟体系中制备了磷酸硅铝 (SAPO-5) 分子筛, 并运用 X 射线衍射、扫描电镜、固体核磁共振、红外光谱和氨程序升温脱附等方法对样品进行了表征, 考察了初始凝胶硅含量及 HF 的加入对分子筛结构、硅插入方式、酸性及其在硝基苯加氢合成对氨基苯酚 (PAP) 反应过程中催化苯基羟胺重排反应活性的影响. 结果表明, 含 HF 体系中合成的分子筛中 Si 的取代以 SM3 机理为主, 产生了较多的 Si(4Si) 纯硅区, 导致分子筛表面酸量降低, 酸强度增加. HF 的存在提高了 SAPO-5 分子筛晶化的完整度, 抑制了高硅含量条件下凝胶态 SiO2 的产生, 促进了 Si 在分子筛结构中的插入. 在硝基苯加氢合成 PAP 反应过程中, 含氟体系中合成的分子筛催化重排反应性能明显高于无氟体系合成的分子筛样品, PAP 最高收率达 53.2%.

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HZSM-5 分子筛上乙烯芳构化过程中 C4 至 C6 中间体的反应机理

曹亮;周丹红;邢双英;李新

2010, 31 (6): 645-650.

摘要 ( 2755 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(536KB) ( 984 )

应用量子力学和分子力学联合的 ONIOM2 (B3LYP/6-31G(d,p):UFF) 方法, 采用包含分子筛孔道结构的 78T 簇模型, 对 HZSM-5 分子筛上乙烯芳构化过程中 C4 至 C6 中间体的反应历程进行了研究, 探讨了分子筛的酸催化机理和择形催化作用. 结果表明, 作为乙烯二聚产物的表面正丁基烷氧络合物 (C4) 直接与乙烯作用得到正己基烷氧络合物 (C6), 在分子筛孔穴尺寸的限制下, 很难实现碳链的折叠环化. 按照间歇反应历程, 丁基烷氧络合物先发生 C–O 键断裂, 脱质子生成 1-丁烯, 然后在酸性位上再与乙烯加成, 在分子筛表面生成 3-甲基戊基烷氧络合物. 该烷氧络合物脱除质子给分子筛, 同时环化生成甲基环戊烷, 后者再与分子筛酸性质子共同脱除氢分子, 生成不稳定的碳正离子中间体, 然后重构成环己烷正离子. 丁基烷氧络合物脱质子的活化能为 158.42 kJ/mol; 1-丁烯与乙烯加成反应的活化能为 130.71 kJ/mol; 3-甲基戊基烷氧络合物脱氢环化生成甲基环戊烷的活化能为 122.06 kJ/mol. 由于孔穴的限域作用, 五员环的甲基环戊烷是重要的中间体.

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脂肪酶 Novozyme 435 选择性催化2,2-二甲基环丙烷甲酸乙酯合成S-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸

王普;祝加男;何军邀

2010, 31 (6): 651-655.

摘要 ( 2719 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(368KB) ( 1691 )

采用脂肪酶催化外消旋 2,2-二甲基环丙烷甲酸乙酯 (DMCPE) 不对称水解合成西司他丁关键手性中间体 S-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酸 (S-(+)-DMCPA). 比较了 5 种不同来源的脂肪酶, 从中优选出立体选择性较高和催化活性较高的脂肪酶 Novozyme 435, 系统考察了影响该酶催化不对称水解反应的关键因素, 获得了优化的生物催化工艺条件. 结果表明, 当脂肪酶 Novozyme 435 用量为 16 g/L, 底物 DMCPE 浓度为 65 mmol/L 时, 以 pH 值为 7.2 的磷酸缓冲液 (1 mol/L) 为反应介质, 30 oC 反应 64 h, 产物的收率和光学纯度分别为 45.6% 和 99.2%. 脂肪酶 Novozyme 435 催化 DMCPE 不对称水解制备 S-(+)-DMCPA 工艺的产物光学纯度高, 路线可行, 并且酶可重复使用, 具有良好的工业化应用前景.

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含膦和含氮配体功能化离子液体中 RuCl3•3H2O 催化分子氧氧化醇

周成亮;刘晔

2010, 31 (6): 656-660.

摘要 ( 2928 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(466KB) ( 885 )

无共氧化剂参与条件下, 以氧气为氧化剂, 在含膦或含氮配体功能化离子液体和普通离子液体 (溶剂) 组成的混合体系中, RuCl3•3H2O 能有效催化多种醇的选择氧化, 高选择性地生成相应的醛或酮. 其中, 配位能力较弱的含氮配体功能化离子液体更有利于提高钌催化剂的活性和选择性, 但体系无法有效实现钌催化剂的循环使用. 配体功能化离子液体本身的氧化降解是导致钌催化剂失活的根本原因.

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PVP 稳定的纳米 Au 溶胶对葡萄糖液相选择氧化的催化性能

石玲玲;刘克增;邹旭华;金明善;索掌怀

2010, 31 (6): 661-665.

摘要 ( 2759 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(415KB) ( 1412 )

采用化学还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 稳定的纳米 Au 溶胶, 这种 Au 溶胶在葡萄糖空气氧化制葡萄糖酸反应中具有良好的催化性能. 考察了 PVP 加入量和氯金酸前驱液的浓度对反应活性的影响. 紫外-可见吸收光谱和透射电镜分析结果表明, 含有较小 Au 粒子的 Au 溶胶体系具有较高的催化活性. 当 PVP/Au 质量比为 40, 氯金酸浓度为100 μg/ml 时, 得到稳定的 Au 溶胶体系具有金粒子尺寸小、分布均匀的特点, 对葡萄糖氧化反应活性高, 葡萄糖的转化率达到 54.4%.

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ZnCl2改性离子交换树脂的制备及其催化乙醇和乙酸酯化反应性能

张凤;蒋晓原;洪俊杰;楼辉;郑小明

2010, 31 (6): 666-670.

摘要 ( 2881 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(521KB) ( 1959 )

采用离子交换法制备了 ZnCl2 改性的阳离子交换树脂催化剂, 考察了 ZnCl2 浓度、离子交换时间和溶剂等对催化剂催化乙酸和乙醇微波酯化反应性能的影响. 结果表明, 以去离子水为溶剂, 以 0.15%ZnCl2 溶液进行离子交换 30 h, 所得催化剂的性能较好. 采用酸碱滴定法、紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和 N2 吸附脱附等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 改性后的催化剂 H+交换量约为原来的 1.5 倍, 表面酸强度增加; 树脂骨架结构变化不大; 紫外吸收峰发生蓝移, 吸收强度减小; 比表面积略有减小; 催化剂在含水体系中表现出较高的催化活性, 且重复使用性能大大提高.

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碱金属助剂对 Au-Pt/CeO2 催化剂催化水煤气变换反应活性的影响

于强强;李杨;邹旭华;卓红英;姚媛媛;索掌怀

2010, 31 (6): 671-676.

摘要 ( 2617 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(463KB) ( 1195 )

制备了碱金属 M (M = Na, K, Rb 和 Cs) 掺杂的 Au-Pt/CeO2 催化剂, 考察了其催化水煤气变换反应的活性, 并采用 X 射线衍射、H2 程序升温还原、紫外-可见漫反射光谱和 X 射线光电子能谱技术研究了 K 助剂对 Au-Pt/CeO2 催化剂结构和表面性质的影响. 结果表明, 添加少量电负性较低的 K 虽然使 Pt 的还原变得困难, 但有利于 Au 金属态的稳定, 并使催化剂表面 Ce3+ 富集而产生氧空位, 显著提高了 Au-Pt/CeO2 催化剂活性. 当 K 负载量为 0.025%, 反应温度 250 oC 时, CO 转化率可达 95%.

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氮化硼载体对 Ru-Ba/BN 氨合成催化剂性能的影响

徐春凤;欧阳亮;张佳;周斌;李瑛;刘化章

2010, 31 (6): 677-682.

摘要 ( 2486 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(777KB) ( 1254 )

研究了不同方法合成的氮化硼 (BN) 的性质及其负载的 Ru-Ba 催化剂对氨合成的催化性能. 采用 X 射线粉末衍射、N2 吸附-脱附、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱等手段对所合成的 BN 样品进行了表征. 结果表明, 采用程序升温氮化和程序升温还原法均能在低于 900 oC 的条件下合成出较纯的六方相 BN, 其比表面积分别达到 103 和 138 m2/g. 其中前者负载 Ru-Ba 的催化剂活性更高, 在 475 oC, 10 MPa 和 10 000 h–1 的条件下出口氨浓度达 7.3%, 且在 550 oC 热处理 30 h 后, 活性基本保持不变.

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CuCl/SiO2-TiO2 催化剂的结构及其催化甲醇氧化羰基化反应性能

李忠;刘树森;任军;牛燕燕;郑华艳;赵强;崔丽萍

2010, 31 (6): 683-688.

摘要 ( 2484 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(429KB) ( 996 )

在微波辐射条件下, 将 CuCl 快速分散到载体表面制得 CuCl/SiO2-TiO2 催化剂, 利用 X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、热重、H2 程序升温还原和 CO 程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 微波辐射制备的催化剂中 CuCl 和载体发生了强相互作用, 比传统加热制备的催化剂中形成更多的易还原铜物种, 吸附 CO 的能力更强. 在甲醇液相氧化羰基化反应中, 微波辐射制备的催化剂上甲醇转化率为 11.7%, 碳酸二甲酯选择性达 96.5%, 高于相同条件下传统加热制备催化剂的活性.

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丙烷选择氧化单斜 TeMo5O16 催化剂中钒掺杂的作用

董雪;朱艺涵;李晗;陆维敏

2010, 31 (6): 689-694.

摘要 ( 2210 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(394KB) ( 792 )

研究了在不同温度下 V 掺杂的单斜 TeMo5O16 催化剂上丙烷选择氧化反应性能. 结果发现, 在保持 TeMo5O16 相结构基本不变的条件下, V 的掺杂提高了催化剂的活性以及丙烯和丙烯醛等脱氢与选择氧化产物的收率. 通过程序升温表面反应、拉曼光谱、X 射线光电子能谱、X 射线衍射、程序升温还原和热重分析等手段对其原因进行了探讨. 结果表明, V 的掺杂引起催化剂表面金属–氧键发生变化, 提高了表面氧化还原中心的活性, 增加了酸性中心数目, 从而提高了催化剂活化丙烷能力. 同时, 较高的 V 掺杂量可以提高催化剂体相中晶格氧参与氧化还原的能力.

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高分散 Ru/MMT 催化剂的制备及其催化喹啉加氢性能

周丽梅;付海燕;李强;陈华;李瑞祥;李贤均

2010, 31 (6): 695-700.

摘要 ( 2315 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(510KB) ( 1088 )

通过简单的离子交换法制备出高分散的蒙脱土 (MMT) 负载 Ru 催化剂, 采用 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、程序升温还原和高分辨透射电子显微镜等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 金属 Ru 在蒙脱土层间高度分散, Ru 的平均粒径约 2 nm. 在喹啉加氢反应中, 该催化剂显示出很高的反应活性和选择性. 在 2 MPa 和 60 °C 的温和条件下, 以水为溶剂时, Ru/MMT 催化喹啉加氢生成 1,2,3,4-四氢喹啉的选择性高于 96.4%, 喹啉转化率达 99.2%. 当温度升高到 140 °C、压力增加到 3 MPa 时, 不需要补加催化剂就可以将喹啉一步加氢生成十氢喹啉, 选择性高达 98.1%.

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共聚法和嫁接法制备二茂铁杂化介孔材料及其催化性能

张铁明;高鹏飞;高春光;杨恒权;赵永祥

2010, 31 (6): 701-704.

摘要 ( 2609 ) [Full Text(HTML)] ()

以桥联硅氧烷 1,1'-双[(2-三乙氧基硅基) 乙基]二茂铁 (BTEF) 和正硅酸乙酯为前驱体, 以十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂, 采用共聚法制备了二茂铁功能化的周期介孔有机硅烷材料 (PMO-Fc). 同时以 BTEF 为修饰剂, 以甲苯为分散剂, 采用嫁接法制备了 Fc-MCM-41 杂化介孔材料. 采用 N2 物理吸附、X 射线衍射、透射电镜和红外光谱等手段对材料进行了表征, 评价了其催化苯羟化反应活性. 结果表明, PMO-Fc 具有有序的二维六方形孔道结构, 较大的比表面积和孔体积, 在苯羟化反应中表现出比 Fc-MCM-41 更高的催化活性, 苯酚的选择性和收率分别为 65.3% 和 20.2%.

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双杂原子 Fe-V-β 沸石的合成、表征及催化性能

肖质文;何红运

2010, 31 (6): 705-710.

摘要 ( 2512 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(540KB) ( 840 )

采用水热合成法在 SiO2-Fe2O3-V2O5-(TEA)2O-H2O-NH4F 体系中合成了 Fe-V-β 沸石, 并用 X 射线衍射、红外光谱、固体漫反射光谱、热重-差热分析、扫描电镜-能量色散谱仪和等离子体发射光谱等技术对沸石样品进行了表征, 探讨了影响 Fe-V-β 沸石合成的因素. 结果表明, 按摩尔比组成SiO2:Fe2O3:V2O5:(TEA)2O:H2O:NH4F = 60:(0.1~0.75):(0.1~0.75):(17~18):(550~ 650):(30~50) 配制初始反应混合物, 可以制备出结晶良好的 Fe-V-β 沸石, 且 Fe 和 V 原子进入到沸石骨架. 所得 Fe-V-β (Si/(Fe+V) = 30) 沸石在 H2O2 氧化苯乙烯反应中表现出最高的催化活性, 苯乙烯转化率为 25.4%, 苯甲醛、苯乙醛和苯乙酮的选择性分别为 69.1%, 22.5% 和 4.1%.

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高透量 PdAu/陶瓷复合膜的表征与性能评测

史蕾;;曾高峰;徐恒泳

2010, 31 (6): 711-715.

摘要 ( 2229 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(506KB) ( 796 )

采用化学镀方法在非对称氧化铝管状载体上制备出高性能 PdAu 合金膜. 采用阶段性热处理方法通过 X 射线衍射技术监测 PdAu 膜层合金化进程, 发现在 823 K 下 H2 气氛中厚度为 2 μm, Au 含量为 17.37% 的 PdAu 双金属膜层需要 200 h 达到完全合金化; N2/H2 气氛对 PdAu 合金化速率无显著影响, 但 N2 气氛中合金化后的 PdAu 合金膜表面粒子烧结更为严重. 在 623~823 K 下, 与未进行化学镀 Au 时的纯 Pd 膜相比, PdAu 合金膜的 H2 渗透速率平均增加 1.68 倍, 透氢活化能 (Ea) 降低 38.51%; 当温度低于 573 K 时, PdAu 合金膜的 Ea 由高温时的 8.83 kJ/mol 增加到 15.75 kJ/mol, 此时 PdAu 合金膜的 H2 渗透控速步骤由体相扩散为主的 H2 传质步骤过渡到由表面扩散为主的传质步骤. 通过扫描电镜和能谱联用仪对 PdAu 合金膜的膜厚度和截面组成进行了表征. 关键词

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