催化学报

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第32卷第6期目次

2011, 32 (6): 0-0.

摘要 ( 1289 )

PDF(1606KB) ( 855 )

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Conversion of Solar Energy to Fuels by Inorganic Heterogeneous Systems

Kimfung LI, David MARTIN, Junwang TANGa

2011, 32 (6): 879-890. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60209-4

摘要 ( 3774 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(275KB) ( 2500 )

Over the last several years, the need to find clean and renewable energy sources has increased rapidly because current fossil fuels will not only eventually be depleted, but their continuous combustion leads to a dramatic increase in the carbon dioxide amount in atmosphere. Utilisation of the Sun’s radiation can provide a solution to both problems. Hydrogen fuel can be generated by using solar energy to split water, and liquid fuels can be produced via direct CO₂ photoreduction. This would create an essentially free carbon or at least carbon neutral energy cycle. In this tutorial review, the current progress in fuels’ generation directly driven by solar energy is summarised. Fundamental mechanisms are discussed with suggestions for future research.

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近十年固体超强碱催化剂的研究进展

韦玉丹, 张树国, 李贵生, 尹双凤, 区泽棠

2011, 32 (6): 891-898. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10206

摘要 ( 4022 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(605KB) ( 2231 )

综述了近十年来固体超强碱催化剂的研究进展, 主要包括超强碱的类型、制备方法及其应用, 以及碱性位的产生机理. 迄今为止, 已报道的超强碱种类少, 大部分是以金属氧化物为载体制得, 且需在苛刻条件下制备和使用, 从而限制了其发展和应用. 此外, 有关超强碱位形成机理的研究也鲜见报道. 该领域的发展趋势在于开发出可用于制备固体超强碱的新型载体材料和新的修饰组分, 以及拓展超强碱在催化反应尤其是高温催化反应中的应用.

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手性伯胺催化剂用于顺式选择性的不对称 Cross-Aldol 反应

高强, 刘, 卢胜梅, 李灿

2011, 32 (6): 899-903. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60237-9

摘要 ( 3008 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(467KB) ( 1589 )

基于酸碱作用, 将手性伯胺与质子酸原位结合制得有机小分子催化剂, 并用于醛与醛的不对称 Cross-aldol 反应. 与一般手性仲胺催化剂不同, 该类伯胺催化剂得到的是顺式选择性构型的 Cross-aldol 产物, 其产率达 90%, 顺反比和 ee 值分别为 9:1 和 90%. 相比而言, 采用简单易得的 (1S,2S)-(+)-环己二胺即可得到较高选择性的顺式产物.

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常温下 MnO₂/Al₂O₃ 催化剂催化臭氧氧化甲苯反应

龙丽萍, 赵建国, 杨利娴, 付名利, 吴军良, 黄碧纯, 叶代启

2011, 32 (6): 904-916. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60216-1

摘要 ( 3894 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(674KB) ( 1944 )

采用浸渍法制备了 Al2O3 负载的 5 种过渡金属氧化物催化剂, 考察了它们在常温下催化臭氧氧化甲苯的性能, 并运用程序升温还原、程序升温氧化、N2 吸附-脱附和 X 射线光电子能谱对催化剂进行了表征. 结果表明, NiO/Al2O3, CoO/Al2O3 和 MnO2/Al2O3 催化剂上活性氧中心数量较少, 臭氧与甲苯转化率较高; 而 Fe2O3/Al2O3 和 CuO/Al2O3 催化剂上则相反. 催化降解臭氧效率较高的催化剂上甲苯转化率也较高, 在本文实验条件下, CO2 产率低于 30%. 当甲苯浓度为 666 mg/m3, O3 浓度从 193 mg/m3 提高至 965 mg/m3 时, 甲苯转化率从 15.2% 提高至 46.7%, 并且使反应后催化剂表面产物和晶格氧含量增加. 原位漫反射红外光谱研究发现, 反应过程中生成了含 COO?, C=O 和 C–O 官能团的物质, O3 浓度的提高加速了 COO?向 C=O 与 C–O 的转化, 前者在 573 K O2 气氛下几乎不发生反应, 而后者在 373 K 开始分解. 基于此, 提出了常温下臭氧催化氧化甲苯的反应机理.

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高载量、高活性 Ni/Al₂O₃ 催化剂的制备及其芳环加氢催化反应研究

胡胜华, 薛明伟, 陈慧, 孙寅璐, 沈俭一

2011, 32 (6): 917-925. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60224-0

摘要 ( 3572 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(782KB) ( 1103 )

使用共沉淀法制备了担载量很高的 Ni/Al₂O₃ 催化剂, 通过正丁醇干燥处理, 提高了催化剂的表面积和担载镍的分散度. 实验发现, 镍的担载量和干燥过程对催化剂的表面积、孔结构及金属镍的还原度和分散度影响很大. 经过正丁醇处理的 80%Ni/Al₂O₃-B 催化剂具有较高的表面积, 而担载镍的还原度和分散度也显著提高, 使得催化剂具有很高的活性金属镍表面积 (90 m²/g-催化剂), 该催化剂对甲苯有较强的吸附作用, 在甲苯和苯酚的芳环加氢反应中表现出了很高的催化活性.

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Fabrication and Characterization of Tailored TiO₂ and WO₃/MWCNT Composites for Methylene Blue Decomposition

ZHU Lei, MENG Zeda, OH WonChun

2011, 32 (6): 926-932. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60208-2

摘要 ( 3274 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(594KB) ( 1463 )

A sol-gel method was used to prepare WO₃/MWCNT-TiO₂ composites. Their photocatalytic activities were evaluated by the degradation of methylene blue (MB) solution under UV light. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, specific surface area measurement, energy-dispersive X-ray analysis, transmission and scanning electron microscopy. Aqueous MB solutions of 100 ml were photodegraded by a small amount of the WO₃/MWCNT-TiO₂ composite under UV light irradiation. The photocatalytic data showed that the WO₃/MWCNT-TiO₂ composite achieved a high rate of MB photodegradation. This was attributed to the use of MWCNT which can absorb UV light to create photo-induced electrons, strong adsorption of dye molecules on the photocatalyst, and reduced recombination rate of electron-holes in the WO₃/MWCNT-TiO₂ composite due to the introduction of the WO₃semiconductor.

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Microwave-Assisted Preparation of CdS Nanoparticles in a Halide-Free Ionic Liquid and Their Photocatalytic Activities

M. ESMAILI, A. HABIBI-YANGJEH

2011, 32 (6): 933-938. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60217-3

摘要 ( 2659 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(398KB) ( 1371 )

A microwave-assisted (4–6 min) method was used for the preparation of CdS nanoparticles in 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate, a halide-free room-temperature ionic liquid (RTIL). The samples were characterized by powder X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, and scanning electron microscopy. Diffuse reflectance spectra showed a 1.33 eV blue shift relative to bulk CdS. The photocatalytic activities of the nanoparticles for photodegradation of methylene blue (MB) using UV and visible light were measured. The photodegradation of MB decreased with calcination temperature. First order rate constants for the reaction under visible and UV irradiations over the nanoparticles prepared in the RTIL rich media were 5.4 and 2.5 higher, respectively, than the sample prepared in water.

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单斜 BiVO4 可见光催化降解甲基橙的形貌效应

蒋海燕, 戴洪兴, 孟雪, 张磊, 邓积光, 吉科猛

2011, 32 (6): 939-949. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60215-X

摘要 ( 4577 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1014KB) ( 1783 )

以硝酸铋和偏钒酸铵为无机源, NaOH 为 pH 值调节剂, 三嵌段共聚物 P123 为表面活性剂, 采用醇-水热法制备了多种形貌的单斜 BiVO4. 利用 X 射线衍射、N2 吸脱附、扫描电子显微镜、X 射线光电子能谱和紫外可见光漫反射等技术表征了其物化性质, 并考察了这些 BiVO4 样品在可见光照射下降解甲基橙的催化活性. 结果表明, 表面活性剂和溶液 pH 值对所得 BiVO4 产物的粒子形貌影响很大. 在醇-水热温度为 180 ^oC, pH 值为 2, 7 或 10 时, 可分别制得多孔球状、花状和片状 BiVO4; 而采用 P123 作表面活性剂, 在醇-水热温度为 180 ^oC 且 pH 为 2 时可制得棒状 BiVO4. BiVO4 样品粒子形貌的不同导致它们的比表面积、表面氧空位密度和 (040) 晶面暴露率不同, 其中以棒状 BiVO4 样品具有最高的比表面积、氧空位密度和 (040) 晶面暴露率以及最低的带隙能, 使其对甲基橙降解表现出最好的光催化活性. 可以认为, BiVO4 样品对甲基橙的光催化降解反应活性存在形貌效应, 棒状形貌有利于提高 BiVO4 的光催化性能.

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纳米 Cu₂O/珍珠贝壳复合光催化材料的制备及其在有机染料处理中的应用

邹晓兰, 于艳卿, 李超峰, 朱校斌

2011, 32 (6): 950-956. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60231-8

摘要 ( 2944 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(572KB) ( 1043 )

将珍珠贝壳废弃物活化并作为载体, 应用原位水解法制备出 Cu2O/珍珠贝壳复合材料. 运用 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、扫描电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱对复合材料进行表征. 用活性大红染料 B-3G 水溶液作为模拟废水评价复合材料在可见光下的催化性能. 结果表明, 负载的 Cu2O 呈椭球形, 理论平均粒径为 16.8 nm. 复合材料对紫外和可见光谱均有吸收. 相对纯 Cu2O 而言, 纳米 Cu2O/珍珠贝壳复合材料在催化有机染料降解脱色实验中具有更高的活性, 在适宜的环境条件下 (pH 为 6.0~12.0, 反应时间为 90 min, B-3G 初始浓度 ≤ 220 mg/L), 催化 B-3G 降解脱色率达 98%, 催化反应过程符合伪一级反应动力学模型. 此外, 傅里叶变换红外光谱研究表明, 纳米 Cu2O/珍珠贝壳复合材料的形成源于 Cu2O 和 CaO 间的结合并发生相互作用.

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溶胶凝胶法制备的 Cu/SiO2 催化剂及其催化草酸二甲酯加氢反应

林凌, 潘鹏斌, 周张锋, 李兆基, 杨锦霞, 孙明玲, 姚元根

2011, 32 (6): 957-969. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60223-9

摘要 ( 3486 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1260KB) ( 1755 )

采用溶胶凝胶法制备了用于草酸二甲酯加氢合成乙二醇的 Cu/SiO2 催化剂, 在优化的反应条件下, 当催化剂中 Cu 含量为 15%~25% 时, 草酸二甲酯转化率和乙二醇选择性分别达到 99.9% 和 95.0%. 通过 N2 吸附-脱附、透射电镜、X 射线衍射、氢气程序升温还原、N2O 滴定法和 X 射线光电子能谱等手段对各 Cu/SiO2 催化剂进行了表征. 结果表明, 在相同反应条件下, 随着 Cu 含量增加, 硅胶对活性物种的包裹作用和 Cu 物种间的团聚作用对催化剂活性影响较大, 当 Cu 含量 ≤ 10% 时, 硅胶对 Cu 物种的包裹作用强烈, 是影响催化剂活性的主要因素; 当 Cu 含量 >10% 时, 催化剂表面 Cu 物种间的团聚作用变得突出, 成为影响催化剂活性的主要因素, 二者的消长对催化剂表面结构、活性物种的形态和化学环境的影响很大, 并最终影响催化剂的性能.

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Zn 掺杂的 LaCoO3钙钛矿用于乙醇水蒸气重整制氢反应

马飞, 储伟, 黄利宏, 余晓鹏, 吴永永

2011, 32 (6): 970-977. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60218-5

摘要 ( 3602 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(666KB) ( 1143 )

利用一步柠檬酸络合法合成了钙钛矿 LaCo_1-xZn_xO₃ (x = 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3 and 0.5), 并将其用于乙醇水蒸气重整反应. 利用 X 射线衍射、程序升温还原和 X 射线光电子能谱对催化剂进行了表征. 结果表明, Zn 的加入不利于形成 LaCo_1-xZn_xO₃ 钙钛矿结构, 当 x ≥ 0.1 时产生了一些分离相. 新鲜 LaCo0.9Zn0.1O3 催化剂中意外发现存在 Co₃O₄ 相, 这有利于催化剂反应性能的提高. 反应后的催化剂结构发生变化, 形成了 La₂O₂CO₃, 而该物质有利于积炭的消除和甲烷的重整.

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Photocatalytic Synthesis of Gold Nanoparticles Using Preyssler Acid and Their Photocatalytic Activity

Ali AYATI, Ali AHMADPOUR, Fatemeh F. BAMOHARRAM, Majid M. HERAVI, Hamed RASHIDI

2011, 32 (6): 978-982. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60221-5

摘要 ( 3683 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(554KB) ( 1107 )

Preyssler acid H₁₄[NaP₅W₃₀O₁₁₀] was used as reducing agent and stabilizer for the synthesis of gold nanoparticles by photolysis of Au(III)/Preyssler acid/propan-2-ol solution. Preyssler acid plays both the role of transferring electrons from propan-2-ol to Au(III) and stabilizing the nanoparticles. Propan-2-ol was used as sacrificial reagent for the photoformation of reduced Preyssler acid. Gold nanoparticles (Au NPs) were characterized by UV-Vis spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and particle size distribution (PSD) measurements. The synthesized Au NPs had a uniform hexagonal morphology and their size was about 17 nm. The catalytic performance of these NPs for photodegradation of methyl orange (MeO) was investigated in aqueous solution. UV-Vis studies showed that Au NPs can catalyze photodegradation of this azo dye. The pseudo-first-order rate constants were also calculated for this reaction.

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锐钛矿、金红石和板钛矿降解罗丹明 B 光催化活性的比较研究

张静, 阎松, 付鹿, 王飞, 原梦琼, 罗根祥, 徐倩, 王翔, 李灿

2011, 32 (6): 983-991. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60222-7

摘要 ( 3918 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(694KB) ( 1368 )

详细考察并比较了采用低温制备的锐钛矿、金红石和板钛矿氧化钛降解罗丹明 B 的光催化活性. 与传统高温焙烧制备的金红石相比, 低温制备的金红石粒径小, 比表面积大, 表面羟基数目多, 因此光催化效率明显增加. 更重要的是, 当锐钛矿和金红石具有相似粒径和比表面积时, 金红石具有较高的光降解罗丹明 B 活性. 对于板钛矿氧化钛而言, 虽然其表观光催化活性 (单位时间内降解的罗丹明 B) 远低于锐钛矿或金红石的表观光催化活性, 但是其本征光催化活性 (单位比表面积、单位时间内降解的罗丹明 B) 却远远高于锐钛矿或金红石的本征光催化活性.

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无粘结剂成型的 Zn/ZSM-5 催化剂上混合碳四烃类芳构化反应性能

李玉宁, 任丽萍, 李亚男, 金照生, 滕加伟, 杨为民

2011, 32 (6): 992-996. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10107

摘要 ( 3646 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(538KB) ( 1128 )

制备了无粘结剂成型的 Zn/ZSM-5 分子筛催化剂, 并与机械压片和引入氧化铝或氧化硅粘结剂成型的催化剂相比较, 采用 N2-物理吸附-脱附、扫描电子显微镜、NH3-程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱和 X 射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征, 并评价了催化剂上混合碳四烃类芳构化反应性能. 结果表明, 相对于机械压片和引入粘结剂成型的催化剂, 采用无粘结剂成型的 Zn/ZSM-5 催化剂具有较大的比表面积, 负载的 Zn 物种分布更加均匀, 因而在混合碳四烃类芳构化过程中表现出较高的催化活性和稳定性.

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离子液体中 Lewis 酸催化葡萄糖和果糖脱水制备 5-羟甲基呋喃甲醛

田玉奎, 邓晋, 潘涛, 郭庆祥, 傅尧

2011, 32 (6): 997-1002. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01258

摘要 ( 4542 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(437KB) ( 1784 )

在离子液体中采用不同的 Lewis 酸催化葡萄糖和果糖脱水制备 5-羟甲基呋喃甲醛 (5-HMF). 结果表明, CrCln 和 SnCln 均可高效催化葡萄糖转化为 5-HMF. 另外, Lewis 酸的酸性越强, 其催化果糖转化为 5-HMF 的产率越高. 镧系金属氯化物在反应中表现出较好的催化活性和产物选择性. 同时还研究了离子液体结构对催化反应的影响. 结果表明, 咪唑型离子液体在葡萄糖转化为 5-HMF 的反应中表现出明显的奇偶效应, 即离子液体支链碳原子数为偶数时, 5-HMF 产率较高; 而在果糖转化为 5-HMF 的反应中, 离子液体的支链烷基长度越短, 5-HMF 产率越高. 在离子液体[C2MIM]Br(溴化 1-乙基-3-甲基咪唑) 中, SnCl2 催化葡萄糖脱水时 5-HMF 收率为 65%, 而 ErCl3 催化果糖得到的 5-HMF 收率可达 92%.

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不同反应体系中 (S)-1-(4-甲氧基)-苯基乙醇的不对称生物合成

汪薇, 宗敏华, 娄文勇

2011, 32 (6): 1003-1010. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10112

摘要 ( 3248 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(576KB) ( 791 )

在不同反应体系中, 研究了固定化红酵母细胞催化对甲氧基苯乙酮不对称还原合成 (S)-1-(4-甲氧基)-苯基乙醇的反应. 结果表明, 在含离子液体的混合反应体系和双相反应体系中, 该不对称还原反应的效率得到了不同程度的提高. 此外, 离子液体中阴阳离子类型对该反应的影响较大, 特定阴阳离子间的匹配对固定化红酵母细胞发挥最佳催化效果至关重要.

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酸处理活性炭对其负载的 RbNO₃-KF 催化剂气相合成 C₂F₅I 反应性能的影响

冒爱琴, 王华, 谈玲华, 蔺相阳, 潘仁明

2011, 32 (6): 1011-1016. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01235

摘要 ( 2820 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(560KB) ( 936 )

对活性炭 (AC) 进行酸处理能够改变表面含氧官能团, 从而加强金属前驱体与活性炭载体的锚固作用, 改变催化剂的分散度和表面碱性. 采用 HCl, HNO₃ 和 HF 分别对 AC 进行处理, 制得一系列 AC 负载的 RbNO₃-KF 催化剂, 考察了它们在气相合成 C₂F₅I 反应中的催化性能. 采用 N₂ 吸附-脱附、Boehm 滴定、CO₂ 程序升温脱附、X 射线衍射、X 射线光电子能谱和元素分析对催化剂进行了表征. 结果表明, AC 经 HCl 处理后 RbNO₃-KF/AC 催化剂具有较高的分散度和适中的弱碱性, 有利于气相催化合成 C₂F₅I. 各催化剂分散度大小顺序为: RbNO₃-KF/AC(HNO₃) > RbNO₃-KF/AC(HF) > RbNO₃-KF/AC(HCl) > RbNO₃-KF/AC. 该顺序与相应载体表面的酸性和官能团变化趋势一致, 但与催化剂表面的碱性并无对应关系. 催化剂表面碱性与 AC 表面含氧官能团和表面碱性有关.

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由杉木锯屑生物质制合成气: 镍基整体式催化剂的表征及催化性能

鲁敏, 吕鹏梅, 袁振宏, 李惠文, 许敬亮

2011, 32 (6): 1017-1021. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10139

摘要 ( 2663 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(493KB) ( 835 )

以酸处理的蜂窝状堇青石为载体制得了一系列用于生物质热解气制合成气的不同 NiO 负载量的整体式催化剂, 考察了该 Ni 基催化剂的催化性能. 结果表明, 酸处理后堇青石载体的比表面积和孔容分别可达 156 m2/g 和 0.099 m3/g; NiO 的负载使得比表面积和孔容急剧减小, 并随着 NiO 负载量的增加而变化不大. NiO 负载量对产气组分的影响很小, 其中 H2 与 CO 的体积含量之和均为 90% 左右, 焦油裂解率受催化剂比表面积的影响不明显. 催化剂中 NiO 负载量为 28% 时, 反应 6 h 后, 催化剂的物相结构能够基本保持稳定, 反应产生的积炭量约为 1%, 产气率与焦油裂解率均有所下降, 其中焦油裂解率由 87.4% 下降为 81.3%.

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组合催化剂上丙烷选择氧化制丙烯酸

方雯, 葛庆杰, 俞佳枫, 徐恒泳

2011, 32 (6): 1022-1026. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10136

摘要 ( 2739 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(489KB) ( 749 )

考察了在 C3H8 氧化脱氢的 NiZrO 催化剂和 C3H6 选择氧化的 Mo 基催化剂组成的组合催化剂上 C3H8 选择氧化制取丙烯酸的反应性能. 结果表明, 两个催化剂比例适当时, 反应的丙烯酸收率可达最大. 优化温度、烷氧比、空速以及 N2 含量等反应条件的结果发现, 反应体系中 O2 的匮乏会严重影响反应性能. 在有氧分布器的反应装置中对所选组合催化剂在优化的反应条件下进行了 30 h 稳定性测试, 结果表明, 在 340 oC, 反应性能基本稳定, C3H8 转化率和丙烯酸选择性可分别维持在 ~20% 和 ~74%.

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等离子体法制备钴基费-托合成催化剂及性能表征

黄承都, 白素丽, 吕静, 李振花

2011, 32 (6): 1027-1034. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10116

摘要 ( 2995 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(727KB) ( 1079 )

钴基费-托合成催化剂以介质阻挡放电等离子体 (DBD法) 替代传统热焙烧过程来制备, 从而可在低温分解前驱体以获得高分散催化剂. 结果表明, DBD 法分解前驱体效果与传统焙烧法相同, 但更节能和快捷. 尽管两种方法所得催化剂的比表面积相近, 但 DBD 法制得催化剂的孔体积和孔径更大, Co 分散度更高, 且 Co 与载体间的相互作用更强, 因而更难还原. 同时, DBD 法处理催化剂时硝酸钴分解产物以 Co3O4 为主, 其粒径较小 (达 11.8 nm), 其团簇在催化剂表面分布比较均匀. 因此, 在费-托合成反应中 DBD 法制得的催化剂表现出较高的 CO 转化率和 C₅₊选择性.

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酵母静息细胞催化丙酮酸乙酯不对称还原制 (S)-乳酸乙酯

王丹, 张强, 李旺, 戚南昌, 郭春晓, 杨志荣, 张杰

2011, 32 (6): 1035-1039. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01236

摘要 ( 2970 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(510KB) ( 896 )

从污水处理池及其附近土壤中分离到 36 株可将丙酮酸乙酯不对称还原成 (S)-乳酸乙酯的菌株, 经多次复筛, 最终得到一株具有较高催化活性的酵母菌 BTY18-6. 以 BTY18-6 的静息细胞为催化剂, 在水相中进行丙酮酸乙酯不对称还原成 (S)-乳酸乙酯的反应, 并对反应条件进行了优化. 结果表明, 以 2.5% 葡萄糖为辅助底物, 反应体系初始 pH = 6.8, 发酵培养 48 h 的菌体湿度 0.175 g/ml, 丙酮酸乙酯初始浓度 65 mmol/L, 于 32 ^oC 反应 48 h 的条件下, 丙酮酸乙酯转化率达 95.5%, 产物对映体过量值 (ee 值) 为 92.1%.

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尿素水解法制备降解地表臭氧的 Pd-MnO_x/Al₂O₃ 催化剂

潘浩, 周丽娜, 朱艺, 彭娜, 龚茂初, 陈耀强

2011, 32 (6): 1040-1045. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10145

摘要 ( 3146 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(531KB) ( 1178 )

采用尿素水解法制备了 Pd-MnO_x/Al₂O₃催化剂, 运用低温 N2 吸附-附和 X 射线衍射对其进行了表征, 并评价了其催化降解地表 O₃ 反应活性, 考察了 Pd, MnO_x 焙烧时间和 MnO_x 含量对催化剂活性的影响. 结果表明, 在高空速 (660000 h^-1)、高相对湿度 (85%~90%) 条件下, MnO_x 焙烧时间为 6 h 且 MnO_x 含量为 80% 的 Pd-MnO_x/Al₂O₃催化剂于低温 (20~25 ºC) 就表现出较高的催化活性, 20 ºC 时 O₃转化率就高达 91.7%, 其完全转化温度为 24 ^oC. 可以预知该催化剂涂覆在汽车水箱散热片上, 于室温就可完全降解地表 O₃, 尤其适用于汽车冷启动和冬季时净化 O₃.

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甲醛在 FeS₂(100) 完整与 S-缺陷表面吸附的理论研究

杜玉栋, 郭欣, 陈文凯, 李奕, 章永凡

2011, 32 (6): 1046-1050. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01251

摘要 ( 3013 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(626KB) ( 912 )

运用密度泛函理论广义梯度近似的 PBE 方法结合周期平板模型, 研究了 HCHO 分子在 FeS2(100) 完整与 S-缺陷表面的吸附. 结果表明, 在两种表面上, HCHO 均通过 O 原子与两个表面作用: 稳定吸附于完整表面 Fe-top 位 (Fe 五配位); 而在 S-缺陷表面则存在两种稳定吸附模式, 即 HCHO 分别与表面的一个和两个四配位 Fe 成键. 对体系的态密度、轨道电荷布居和红外振动频率的分析发现, HCHO 在吸附过程中从 FeS2(100) 表面获得电子,吸附后羰基振动频率发生红移, C=O 键长伸长, 羰基被削弱.

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离子液体中 β-葡萄糖苷酶生物催化合成红景天甙

王梦亮, 郭春侠

2011, 32 (6): 1051-1055. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01211

摘要 ( 3256 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(495KB) ( 1001 )

比较了聚乙二醇修饰的 β-葡萄糖苷酶在三种离子液体 ([bmim]PF₆, [bmim]BF₄, [bmim]Tf2N) 及两种常用有机溶剂 (1,4-二氧六环、正己烷) 中的催化性能, 确定了适宜的反应介质; 考察了底物浓度、温度、体系含水量和反应时间等因素对 β-葡萄糖苷酶催化合成红景天甙反应的影响. 结果表明, 在最佳反应介质[bmim]PF₆ 存在下, 底物酪醇浓度为 70 mmol/L, 体系含水量 2%, 于 50 ^oC, 反应 24 h 时, 高达 88.5% 的酪醇转化为红景天甙 (即 61.93 mmo1/L). 与有机溶剂相比, 以[bmim]PF₆ 为反应介质对酶促合成红景天甙的反应过程具有明显的强化作用.

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密度泛函理论研究分子筛相邻双酸性位对乙烯质子化反应的影响

任珏, 周丹红, 李惊鸿, 曹亮, 邢双英

2011, 32 (6): 1056-1062. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10110

摘要 ( 2964 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(480KB) ( 846 )

采用密度泛函理论 B3LYP/6-31G(d,p) 方法, 研究了 HZSM-5 分子筛上不同酸性位以及相邻双酸性位对乙烯质子化反应的影响, 考察了乙烯吸附、质子化反应过渡态和表面乙氧中间体的几何结构、原子电荷和相关能量. 结果表明, 存在紧邻酸性位的分子筛酸性明显减弱, 乙烯分子的吸附能降低, 但质子转移过渡态的活化能仅略有降低; 次邻酸性位对酸性强度的影响很小, 对乙烯质子化的影响也可忽略. 乙烯质子化反应的活化能及表面乙氧中间体的生成能与酸强度没有必然关系, 但与酸性位落位及周围的化学环境和空间环境有关. 过渡态结构越接近碳正离子, 活化能越高.

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混合溶剂体系中牛肝 β-半乳糖苷酶催化 5-氟-2'-脱氧尿苷区域选择性半乳糖基化反应

叶敏, 刘秋萍, 李宁, 宗敏华

2011, 32 (6): 1063-1068. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01150

摘要 ( 3071 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(514KB) ( 1013 )

研究了混合溶剂体系中有机溶剂种类和含量对牛肝 β-半乳糖苷酶催化 5-氟-2'-脱氧尿苷区域选择性半乳糖基化反应的影响. 结果表明, 在含 10% (体积分数) 有机溶剂体系中, 该酶稳定性差, 失活严重. 减少有机溶剂含量可显著减轻其对该酶的毒害作用. 然而, 有机溶剂的添加对酶促糖基化反应的区域选择性的影响很小 (均保持在 99% 以上). 牛肝 β-半乳糖苷酶在混合溶剂体系中的催化性能与有机溶剂的介电常数有良好的相关性, 其中在含二甲亚砜 (DMSO) 体系中该酶催化活性最高. 当体系中 DMSO 含量 ≤ 5% 时, 目标产物收率达 71%.

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短孔道 Cu-Mn/Zr-Ce-SBA-15 催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能

袁金芳, 李健生, 王放, 孙秀云, 沈锦优, 韩卫清, 王连军

2011, 32 (6): 1069-1075. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10122

摘要 ( 4087 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1031KB) ( 1287 )

采用水热法制备了 Zr-Ce-SBA-15(ZCS) 介孔材料, 并以它为载体, 通过浸渍法制备了不同 Cu/Mn 比和 Cu-Mn 含量的 Cu-Mn/ZCS 催化剂. 采用 N2 吸附-脱附、透射电镜、扫描电镜、X 射线衍射和 X 射线光电子能谱 (XPS) 等手段对催化剂进行了表征, 并在微型固定床反应器上评价了催化剂催化甲苯燃烧性能. 结果表明, Cu-Mn/ZCS 催化剂具有六方板状形貌和高度有序的短孔道介孔结构 (孔道长 0.4~0.5 μm). 20%Cu-Mn/ZCS 催化剂的比表面积、孔体积和孔径分别为 296 m²/g, 0.42 cm³/g 和 6.4 nm. 与长孔道的 20%Cu-Mn/SBA-15 催化剂 (孔道长 1~2 μm) 相比, 20%Cu-Mn/ZCS 催化剂上甲苯燃烧反应的 T95 (转化率达 95% 以上的反应温度) 从 284 ^oC 降至 270 ^oC, 表明短孔道 Cu-Mn/ZCS 催化剂具有更高的催化活性.

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无定形 TiO2 可见光敏化降解染料污染物

王齐, 赵进才, 丛燕青, 张轶

2011, 32 (6): 1076-1082. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.10336

摘要 ( 3959 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(598KB) ( 2101 )

采用一步水解法制备了无定形 TiO2 (Am-TiO2), 并运用 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、N2 吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征. 结果表明, Am-TiO2 具有大的比表面积 (216 m2/g) 和丰富的表面羟基/化学吸附的水. 与晶态 TiO2 相比, Am-TiO2 的吸收带边明显蓝移 (411 nm→378 nm), 禁带宽度增加. 可见光照射 (λ > 420 nm) 下 Am-TiO2 样品能快速敏化降解罗丹明 B (RhB), 近一级反应速率常数 (k = 0.0325 min?1) 分别为锐钛矿相 TiO2 和商业化 P25 的 6.5 倍和 5.2 倍, 且 RhB 降解以脱 N-乙基和发色团开环同时进行; 而晶态 TiO2 体系中, RhB 以发色团开环为主. 矿化/脱 N-乙基分别是由于 RhB 通过 –COOH 或–N+Et2 与催化剂表面作用所致. Am-TiO2 催化剂重复使用性能良好, 重复使用 4 次后, RhB 的降解速率没有明显变化.

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