催化学报

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第33卷第8期目次

2012, 33 (8): 0-0.

摘要 ( 1149 )

PDF(1901KB) ( 895 )

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铜基催化剂用于一氧化碳催化消除研究进展

余强, 高飞, 董林

2012, 33 (8): 1245-1256. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20401

摘要 ( 3445 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(577KB) ( 1328 )

催化消除 CO 主要包括 CO 的完全氧化 (CO-COOX) 和优先氧化 (CO-PROX). 首先, 结合本课题组的相关研究, 按照催化剂体系介绍了 Cu 基催化剂在 CO-COOX 中的活性物种和组分之间的相互作用. 其次, 对用于富氢气氛下 CO-PROX 的 Cu 基催化剂进行了系统的分类总结, 重点阐述了 CuO-CeO₂ 催化剂的制备方法、助剂改性、载体调变以及过渡金属离子掺杂 (CuO/Ce_1-xM_xO₂)、反相结构 (CeO₂/CuO) 等方面对 CO-PROX 催化性能的影响. 最后, 总结了 Cu 基催化剂在 CO-PROX 中存在的问题, 并展望了未来的研究趋势.

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介孔氧化钨担载 Pt 催化剂上甘油氢解制备 1,3-丙二醇

刘龙杰, 张艳华, 王爱琴, 张涛

2012, 33 (8): 1257-1261. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60425-7

摘要 ( 3394 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(366KB) ( 1234 )

采用蒸发诱导自组装法制备了介孔氧化钨 (m-WO₃), 担载 Pt 后应用于催化甘油氢解制 1,3-丙二醇. 结果表明, 与商业氧化钨 (c-WO₃) 相比, m-WO₃ 具有高比表面积和易还原的优点, 从而使得 Pt 纳米粒子高度分散于其上. 在 180 ^oC 和 5.5 MPa H₂ 下反应 12 h, Pt/m-WO₃ 催化剂上甘油转化率和 1,3-丙二醇的选择性分别为 18.0% 和 39.2%, 明显高于 Pt/c-WO₃ 催化剂.

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金属酞菁催化脱羧合成 3,4-二烷氧基噻吩的简便方法

赵军龙, 苟小锋, 花成文, 王兰英

2012, 33 (8): 1262-1265. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60419-1

摘要 ( 2420 ) [Full Text(HTML)] ()

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以金属酞菁为催化剂, 2,5-二羧酸-3,4-二烷氧基噻吩在水相中脱羧, 以较高的产率和纯度制得 3,4-二烷氧基噻吩, 避免了有机极性溶剂的使用, 催化剂重复使用 8 次仍表现出优异的催化性能. 另外, 通过简易的水蒸气蒸馏法即可分离出产物. 该法具有环境友好、操作简易和反应时间短等优点, 是一种制备 3,4-二烷氧基噻吩的绿色方法.

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制备方法对 Ni/ZnO 催化丙三醇重整-氢解性能的影响

胡基业, 刘晓钰, 王彬, 裴燕, 乔明华, 范康年

2012, 33 (8): 1266-1275. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60405-1

摘要 ( 3101 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(658KB) ( 1729 )

采用浸渍法、共沉淀法、水热法和碳微球硬模板法制备了 Ni/ZnO 催化剂, 运用 X 射线衍射、程序升温还原、透射电子显微镜和氢滴定等手段对其进行了表征, 并用于连续固定床反应器中无外加氢气条件下的丙三醇重整-氢解反应. 结果表明, 在较低空速下, 生成的 1,2-丙二醇 (1,2-PDO) 易在 Ni 分散度较高的催化剂上进一步裂解为乙醇和气相产物; 而在较高空速下, 其选择性受制于中间产物丙酮醇的加氢. 在优化的空速下, Ni 分散度越高越有利于 1,2-PDO 的生成. 在 Ni 分散度最高的 Ni/ZnO 催化剂上, 当丙三醇质量空速为 0.84 h–1 时, 1,2-PDO 选择性最高, 为 54.9%, 丙三醇转化率为 85.4%.

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Enhanced Sonocatalytic Degradation of Rhodamine B by Graphene-TiO₂ Composites Synthesized by an Ultrasonic-Assisted Method

ZHU Lei, Trisha GHOSH, Chong-Yeon PARK, MENG Ze-Da, OH Won-Chun

2012, 33 (8): 1276-1283. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60430-0

摘要 ( 2580 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(637KB) ( 1752 )

A series of graphene-TiO₂ composites was fabricated from graphene oxide and titanium n-butoxide (TNB) by an ultrasonic-assisted method. The structure and composition of the nanocomposites were characterized by Raman spectroscopy, BET surface area measurements, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and ultraviolet-visible absorption spectroscopy. The average size of the TiO₂ nanoparticles on the graphene nanosheets was controlled at around 10–15 nm without using surfactant, which is attributed to the pyrolysis and condensation of dissolved TNB into TiO₂ by ultrasonic irradiation. The catalytic activity of the composites under ultrasonic irradiation was determined using a rhodamine B (RhB) solution. The graphene-TiO₂ composites possessed a high specific surface area, which increased the decolorization rate for RhB solution. This is because the graphene and TiO₂ nanoparticles in the composites interact strongly, which enhances the photoelectric conversion of TiO₂ by reducing the recombination of photogenerated electron-hole pairs.

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Co-Mn-Al 层状双氢氧化物催化臭氧氧化水中有机污染物的活性

隋铭皓, 段标标, 盛力, 黄书杭, 佘磊

2012, 33 (8): 1284-1289. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60392-6

摘要 ( 2868 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(523KB) ( 986 )

采用共沉淀法制备了 Co-Mn-Al 层状双氢氧化物, 并将其用于以硝基苯为目标污染物的催化臭氧降解反应中. 结果表明, Co-Mn-Al 层状双氢氧化物存在时, 硝基苯的降解和矿化效率较单独臭氧氧化系统显著提高. 采用加入羟基自由基捕获剂 (叔丁醇) 和电子顺磁共振检测 (5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物为捕获剂) 的间接、直接方法, 探讨了 Co-Mn-Al 层状双氢氧化物是否强化了羟基自由基的生成. 结果表明, 加入叔丁醇降低了硝基苯的降解效率; 电子顺磁共振检出了更强的羟基自由基加成物生成信号. Co-Mn-Al 层状双氢氧化物的存在促进了羟基自由基的生成.

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无模板剂条件下 ZSM-5 与丝光沸石之间的可控转晶

黄先亮, 张荣荣, 王正宝

2012, 33 (8): 1290-1298. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60400-2

摘要 ( 2600 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(576KB) ( 1013 )

采用预晶化液添加法, 即将高温 (190 ^oC) 预晶化液添加到低温 (150 ^oC) 晶化母液中合成沸石分子筛, 考察了高温预晶化液的 Na₂O:SiO₂ 比、预晶化时间以及低温晶化母液的 Na₂O:SiO₂ 比对 ZSM-5 与丝光沸石之间转晶的影响, 并采用 X 射线衍射和扫描电子显微镜对合成的产物进行了表征. 研究发现, 通过调节整体合成液的 Na₂O:SiO₂ 比可有效控制 ZSM-5 沸石与丝光沸石之间的转晶. 当整体合成液的组成为 xNa₂O:100SiO₂:2.5Al₂O₃:12SO₄^2-:4000H₂O 时, Na₂O:SiO₂ = 0.18 是 ZSM-5 沸石和丝光沸石的一个分界线. 通过调节母液的 Na 含量, 使 Na2O:SiO2 > 0.18 时, 高温预晶化过程中产生 MFI 结构的晶体在低温晶化时可向丝光沸石发生转晶; 当 Na₂O:SiO₂ ≤ 0.18 时, 具有 MFI 和丝光沸石结构共生的晶体在低温晶化时向 MFI 结构的 ZSM-5 沸石发生转晶. ZSM-5 与丝光沸石之间转晶的前提条件是高温预晶化所形成晶体的结晶度不能太高 (≤ 30%). 另外, 整体合成液中 Na₂O 含量对生成晶体的形貌也有影响.

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Liquid Phase Hydrogenation of Nitrobenzene over Nickel Supported on Titania

K. Joseph Antony RAJ, M. G. PRAKASH, R. MAHALAKSHMY, T. ELANGOVAN, B. VISWANATHAN

2012, 33 (8): 1299-1305. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60398-7

摘要 ( 2424 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(432KB) ( 2001 )

The catalytic hydrogenation of nitrobenzene to aniline employing nickel impregnated on rutile, anatase, and high surface area titania supports has been investigated. The nickel is present in elemental state as fcc phase on the catalyst as evidenced by X-ray diffraction results. The Ni crystallite size was found to be greater for Ni/anatase. The temperature-programmed reduction results suggest a greater metal-support interaction for Ni/rutile. The observed order of catalytic activity for the hydrogenation of nitrobenzene is Ni/rutile > Ni/anatase > Ni/TiO₂. A conversion of 99% was observed for Ni/rutile at 140 ^oC and hydrogen pressure of 1.96 MPa. Interestingly, aniline is the only product formed which demonstrates the catalytic hydrogenation of nitrobenzene proceeds with atom economy. Both Ni/rutile and Ni/anatase exhibited a better stability than Ni/TiO₂. The hydrogenation proceeds with the preferential adsorption of hydrogen on nickel present in the catalyst surface, possibly assisted by TiO_x species.

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Kinetics of Oxidation of L-Leucine by Mono- and Bimetallic Gold and Silver Nanoparticles in Hydrogen Peroxide Solution

P. VENKATESAN, J. SANTHANALAKSHMI

2012, 33 (8): 1306-1311. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60410-5

摘要 ( 2231 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(454KB) ( 987 )

The catalytic activity of surfactant stabilized mono- and bimetallic Au and Ag nanoparticles for the oxidation of an amino acid, L-leucine, was studied using hydrogen peroxide as the oxidant. The Au and Ag nanoparticle catalysts exhibited very good catalytic activity and the kinetics of the reaction were found to be pseudo-first order with respect to the amino acid. The effects of several factors, such as oxidant concentration, ionic strength, pH, and catalyst concentration on the reaction, were also investigated. In particular, optimal oxidant and catalyst concentrations were determined. Very high concentrations of the metal nano-catalysts or the oxidant led to a dramatic increase in reaction rate. Moreover, bimetallic Au-Ag catalysts provided higher selectivity than pure Au or Ag.

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Synthesis of 2-Amino-4,6-diarylnicotinonitriles Using Silica-Bound N-Propyl Triethylenetetramine Sulfamic Acid as a Recyclable Solid Acid Catalyst

Khodabakhsh NIKNAM, Abbas JAMALI, Marzieh TAJADDOD, Abdollah DERIS

2012, 33 (8): 1312-1317. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60421-X

摘要 ( 2733 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(335KB) ( 1431 )

A simple and efficient procedure for the preparation of silica-bound N-propyl triethylenetetramine sulfamic acid (SBPTETSA) by the reaction of silica-bound N-propyl triethylenetetramine (SBPTET) with chlorosulfonic acid in chloroform is described. Silica-bound N-propyl triethylenetetramine sulfamic acid was employed as a recyclable catalyst for the synthesis of 2-amino-4,6-diarylnicotinonitriles from the multi-component reaction of an acetophenone derivative, an aromatic aldehyde, malononitrile, and ammonium acetate under solvent-free conditions at 100 °C. The heterogeneous catalyst was recycled for five consecutive runs in the optimized multi-component reaction of 4-chloroacetophenone, 4-chloroenzaldehyde, malononitrile, and ammonium acetate without significant loses to its catalytic activity.

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前驱体 CeOHCO₃ 的结构对产物 CeO₂ 催化性能的影响

孙明娟, 邹国军, 许珊, 王晓来

2012, 33 (8): 1318-1325. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60409-9

摘要 ( 2218 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(864KB) ( 870 )

以尿素替代水为溶剂, 采用改良的尿素水解法制备不同结构的 CeOHCO₃ 和 CeO₂, 并运用 N₂ 吸附-脱附、X 射线衍射、H₂ 程序升温还原、O₂ 程序升温脱附、X 射线光电子能谱、扫描电镜及甲烷燃烧反应对 CeO₂ 催化剂进行表征和催化性能测试. 结果表明,CeO₂ 催化性能和前驱体 CeOHCO₃ 的晶相结构 (六方相或八面体相) 存在直接关系. 与以八面体为前驱体制得的颗粒状 CeO₂ 相比, 以六方相为前驱体制得的棒状 CeO₂ 具有比表面积大、氧化还原能力强、表面氧空缺浓度高以及催化甲烷燃烧活性高的特点.

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Nano Silica with High Surface Area from Rice Husk as a Support for 12-Tungstophosphoric Acid: An Efficient Nano Catalyst in Some Organic Reactions

Ezzat RAFIEE, Shabnam SHAHEBRAHIMI

2012, 33 (8): 1326-1333. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60420-8

摘要 ( 2472 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(276KB) ( 2704 )

Nano silica was prepared from rice husk with high surface area. X-ray diffraction (XRD) pattern showed that the amorphous form of silica was produced. Chemical composition of the nano silica was estimated by X-ray fluorescence spectroscopy and CHN analysis. The nano silica was used as a support for H₃PW₁₂O₄₀. The nano silica and nano silica supported H₃PW₁₂O₄₀were characterized by inductively coupled plasma, XRD, transmission electron microscopy (TEM), N₂ adsorption-desorption, and Fourier transform infrared spectroscopy. TEM images of nano silica as well as the supported catalyst displayed average size of 6 and 7 nm, respectively. The catalyst showed excellent activity in some important organic reactions including Biginelli, Hantzsch, Mannich, and Claisen-Schmidt reactions with good reusability. Catalytic activity of this nano catalyst is an improvement over the commercially available silica that is used to support H₃PW₁₂O₄₀.

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三维花状 Co₃O₄ 的低成本制备及其在催化 CO 氧化中的应用

曹昌燕, 窦智峰, 刘华, 宋卫国

2012, 33 (8): 1334-1339. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60408-7

摘要 ( 2663 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(996KB) ( 1017 )

采用一种快速、无模板、低成本的微波辅助水热法在 2 min 内制备了三维花状 Co₃O₄. 所用原料均是无机盐. 前驱体浓度和尿素的逐渐水解对 Co₃O₄ 形貌影响很大. 制得的花状 Co₃O₄ 比表面积大, 且暴露了 (110) 高活性指数面, 对 CO 氧化具有较高的催化活性.

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非碱性条件下不同粒径的碳载体负载 Pt 催化剂上甘油的选择性氧化

张梦媛, 梁丹, 聂仁峰, 吕秀阳, 陈平, 侯昭胤

2012, 33 (8): 1340-1346. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60411-7

摘要 ( 2737 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1393KB) ( 1024 )

采用浸渍法制备了不同粒径的活性炭负载的 Pt 催化剂, 并运用扫描电镜、N2 吸附-脱附、透射电镜和 X 射线衍射对催化剂进行了表征. 结果表明, 当活性炭载体的粒径从 253.2 um 下降至 9.3 um 时, 其表面积或孔体积变化不大, Pt 颗粒高度分散于载体表面, 平均粒径为 2.8~5.5 nm. 这些高度分散的 Pt 催化剂在非碱性条件下的甘油氧化反应中表现出较高的活性, 且随着载体粒径的减小而明显提升. 其中粒径为 9.3 um 的活性碳负载的 Pt 催化剂上, 游离的甘油酸收率达到 47.6%, 且催化剂可以重复使用.

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Photocatalytic Synthesis of Phenol by Direct Hydroxylation of Benzene by a Modified Nanoporous Silica (LUS-1) under Sunlight

Ghasem SHIRAVAND, Alireza BADIEI, Ghodsi Mohammadi ZIARANI, Morteza JAFARABADI, Majid HAMZEHLOO

2012, 33 (8): 1347-1353. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60422-1

摘要 ( 2873 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(474KB) ( 1296 )

Fe-g-C₃N₄-LUS-1 was prepared by the thermal decomposition of dicyandiamide inside the pores of LUS-1 under an inert atmosphere. It was used as a photocatalyst for the hydroxylation of benzene to phenol in sunlight. The catalysts were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, N₂ adsorption-desorption, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. In Fe-g-C₃N₄-LUS-1, a single layer of graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) was formed on the surface of LUS-1. The photocatalytic activity of the iron containing g-C₃N₄based catalysts was investigated, and the catalytic activity was remarkably enhanced when the reaction condition was changed from dark to sunlight. The best result was obtained with 20%Fe-g-C₃N₄-LUS-1 in sunlight.

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Ni 的引入对 Pd/Al₂O₃ 催化甲烷燃烧性能的影响

刘莹, 王胜, 高典楠, 王树东

2012, 33 (8): 1354-1359. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20340

摘要 ( 2577 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(454KB) ( 1122 )

采用浸渍法制备了 Ni 掺杂的 Pd/Al2O3 催化剂, 考察了其低浓度甲烷催化燃烧活性和水热稳定性. 结果表明, 随着 Ni 的引入及其含量的增加, Pd/Al2O3 催化剂性能明显提高, Ni 含量至 20% 时, 在 0.4% CH4, 4% H2O 和空气平衡的原料气组成, 80000 h^-1 空速和 600 oC 条件下反应 150 h 后, CH4 转化率仍能保持在 97.5% 以上. X 射线衍射、H2 程序升温还原、NH3 程序升温脱附和透射电镜等结果表明, NiAl2O4 晶相的形成改善了载体酸性和活性组分的分散度, 从而提高了催化剂性能.

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适合 SBA-15 介孔材料工业化生产的改良方法

李艳荣, 宋明娟, 顾海芳, 黄曜, 牛国兴, 赵东元

2012, 33 (8): 1360-1366. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20317

摘要 ( 2815 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(569KB) ( 988 )

在 SBA-15 介孔材料 100 L 中试和 2 m³ 工业放大合成基础上, 采用多次水解合并晶化、母液循环使用和以工业正硅酸乙酯 (TEOS) 原料为硅源三种改良方法, 提高 SBA-15 材料的合成效率, 减少废酸水排放和降低原料成本. 结果表明, 母液经加热蒸除乙醇至 5% 和工业原料 TEOS 经蒸除沸点低于 163 ^oC 的前馏分后使用, 在有效保证合成出结构性能良好 SBA-15 材料的同时, 可使生产效率提高 1 倍, 分别减少 50% 和 90% 三嵌段共聚物和盐酸用量, 且几乎无废水排放, 最终节约 SBA-15 原料成本约 60%. 这些改良方法有利于 SBA-15 材料工业生产时的环境保护和成本控制, 具有很高可行性.

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H-ZSM-5 分子筛上环己烯芳构化反应历程的理论研究

左士颖, 周丹红, 任珏, 王凤娇

2012, 33 (8): 1367-1373. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20346

摘要 ( 2265 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(420KB) ( 988 )

基于 76T 簇模型, 采用量子力学和分子力学联合的 ONIOM2 (B3LYP/6-31G(d, p):UFF) 方法研究了 H-ZSM-5 分子筛上环己烯芳构化反应历程. 结果表明, 环己烯首先吸附在分子筛酸性位上, 与酸性质子共同脱除一个 H2 分子后, 在分子筛骨架氧上生成烷氧配合物中间体; 然后再脱质子得到环己二烯, 同时酸性位复原; 再经历脱氢和脱质子历程, 最后得到产物苯, 并吸附在复原的分子筛酸性位上. 计算得到脱氢的活化能依次为 279.64 和 260.21 kJ/mol, 脱质子的活化能依次为 74.64 和 59.14 kJ/mol. 所有脱氢反应都是吸热过程, 生成表面烷氧活性中间体, 随后的脱质子反应能垒较低, 而且是放热过程. 此外, 比较了环己烯在分子筛酸性位上的三个竞争反应, 即脱氢、质子化和氢交换反应的活化能垒, 证明环己烯优先发生脱氢反应.

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二硝基甲苯低压加氢 Ni-La-B 非晶态合金催化剂的制备及结构表征

闫少伟, 范辉, 梁川, 李忠, 于智慧

2012, 33 (8): 1374-1382. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20324

摘要 ( 2613 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1097KB) ( 903 )

用化学还原法制备了 Ni-La-B 非晶态合金催化剂, 并采用 X 射线衍射、透射电镜、差热分析、X 射线光电子能谱、电感耦合等离子光谱和 H₂ 程序升温脱附技术对催化剂进行了表征, 研究了 La 含量对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯 (DNT) 加氢制二氨基甲苯 (DAT) 性能的影响. 结果表明, 随着助剂 La 含量的增加, Ni-La-B 催化剂中非晶态结构的无序程度增大, 催化剂平均粒径逐渐由 70 nm 左右减小至 10 nm 左右, 分布更加均匀; 同时降低了 Ni 吸附 H2 的强度, 使 H₂ 吸附物种更易于在催化剂表面流动并参与反应. 另外, La 助剂还显著提高了催化剂的热稳定性和抗氧化性. 在二硝基甲苯加氢反应中, 催化剂性能随着 La 加入量提高至 6% (摩尔分数) 时, 1 MPa 低压条件下 DNT 转化率和 DAT 选择性均达 100%. 当 La 加入量为 8% 时, 催化剂的 Ni 活性中心数明显减少, 其活性下降.

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蒸气相法 ZSM-5 分子筛的合成及其负载的 Mo 催化剂在甲烷芳构化中的应用

王迪勇, 王金渠, 杨建华, 鲁金明, 殷德宏, 张艳

2012, 33 (8): 1383-1388. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20309

摘要 ( 2246 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(579KB) ( 909 )

采用蒸气相法使无定形凝胶在水蒸气中结晶形成 ZSM-5 分子筛, 通过 X 射线衍射、红外光谱、热重、扫描电镜以及能量色散型 X 射线荧光分析对合成的分子筛进行了表征. 结果表明, 蒸气相法比水热法更易合成出粒径均匀、形貌规则的小颗粒分子筛 (粒径为 150~250 nm), 将其负载 Mo 后用于甲烷无氧芳构化反应中, 表现出更好的催化性能, 初期甲烷转化率达 17.5%, 同时表现出更高的稳定性和容炭能力.

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HZSM-5 分子筛用于合成聚甲醛二甲基醚

高晓晨, 杨为民, 刘志成, 高焕新

2012, 33 (8): 1389-1394. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20337

摘要 ( 2434 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(723KB) ( 1187 )

以磷酸二氢铵为前驱体, 使用浸渍法制备了一系列不同磷含量改性的 HZSM-5 分子筛, 并结合 X 射线衍射、N₂ 吸附和氨程序升温脱附等表征结果探讨了催化剂硅/铝比、粒径尺寸、晶体结构、孔结构及表面酸性对其催化甲醇和三聚甲缩反应生成聚甲醛二甲基醚 (PODE_n) 反应性能的影响, 同时与商业催化剂进行了比较. 结果表明, 硅铝比为 50, 粒径尺寸为 5 μm, P₂O₅ 含量较低 (0~6%) 的 HZSM-5 分子筛表现出较高的催化活性和 PODEn 选择性. 在 130 ℃, 原料甲醇和三聚甲醛的质量比为 2:1 的优化条件下反应时, 三聚甲醛转化率可达到 95.2%, PODE_n (n = 2~5) 的选择性为 62.9%, 略好于商业催化剂.

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P 掺杂量对纳米 TiO₂ 结构及其光催化甘油水溶液制氢性能的影响

田野, 桑换新, 王希涛

2012, 33 (8): 1395-1401. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20353

摘要 ( 2213 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(754KB) ( 1068 )

以钛酸丁酯为前驱体, 以 NaH2PO4 为掺杂离子给体, 采用溶胶-凝胶法制备了系列 P 掺杂的 TiO2 光催化剂, 运用 N2 吸附-脱附、透射电子显微镜、X 射线衍射、傅里叶变换红外吸收光谱、激光拉曼光谱、紫外-可见光漫反射等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 适量掺杂的 P 可以进入 TiO2 骨架中, 而掺杂量过高时, P 将溶解于 TiO2 晶格间隙中; P 掺杂后的 TiO2 均为具有介孔结构的锐钛矿晶型纳米颗粒, 其晶粒变小, 分散度明显提高. 适量 P 掺杂增大样品的比表面积, 并使得 TiO2 禁带内引入杂质能级, 降低了禁带能量, 增加了光生电子和空穴的分离性能, 提高了 TiO2 的吸光性能. 光催化甘油水溶液制氢反应结果表明, P 掺杂的 TiO2 表现出远高于纯 TiO2 的光催化活性; 5%P 掺杂样品在紫外光和模拟太阳光辐射下, 其最高产氢速率可分别达 1838 和 209 μmol/(g•h). 这与掺 P 后晶粒变小、比表面积增大、禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.

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Fe₂O₃/TiO₂ 纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能

丛燕青, 李哲, 张轶, 王齐, 徐谦, 伏芳霞

2012, 33 (8): 1402-1409. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20429

摘要 ( 2553 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用阴极电沉积和阳极氧化法制备了 Fe₂O₃ 改性 TiO₂ 纳米管 (Fe₂O₃/TiO₂-NTs) 电极, 运用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征, 考察了其光电化学性能, 并研究了复合电极光电催化降解甲基橙染料废水的反应性能. 结果表明, Fe₂O₃ 的负载成功地将 TiO₂-NTs 的光响应区间拓宽到可见光区域, Fe₂O₃/TiO₂-NTs 复合电极的光电流密度达到 TiO₂-NTs 电极的 3 倍. 在光电催化反应中, Fe₂O₃/TiO₂-NTs 复合电极对甲基橙的脱色效果明显优于 TiO₂-NTs 电极, 以 Fe₂O₃/TiO₂-NTs 为阳极, 光照 5 min, 甲基橙溶液的脱色率可达 90% 以上.

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P 对 Cu/Al₂O₃催化剂结构及其催化甘油氢解反应性能的影响

赵兰兰, 陈吉祥

2012, 33 (8): 1410-1416. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20455

摘要 ( 2430 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用分步浸渍法制备了 P 改性的 Cu/Al₂O₃ 催化剂, 利用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射、红外光谱、紫外-可见光谱、H2 程序升温还原、NH3 程序升温脱附和 N₂O 解离吸附等方法对催化剂进行了表征, 考察了 P 含量及浸渍次序对催化剂结构及其催化甘油氢解反应性能的影响. 结果表明, 先浸渍 P 再浸渍 Cu 时, 所制 Cu/Al₂O₃ 催化剂酸性较高, 同时还促进了 Cu 的分散. 随 P 含量的增加, 催化剂的酸量及 Cu 分散度提高, 并且 Cu 与 P 物种的相互作用增强; 然而, P 含量较高时会覆盖 Cu, 使暴露的 Cu 表面降低. 先浸渍 Cu 后浸渍 P 时, 尽管也提高了相应催化剂的酸性, 但对 Cu 分散的影响不大, 并且还会覆盖 Cu 使暴露的 Cu 表面明显降低. 先浸渍 P 明显提高了 Cu/Al₂O₃上甘油氢解反应性能. 在 220 ºC, 3 MPa, 质量空速 2 h^-1以及 H2/甘油摩尔比 20 的条件下, 当 P 含量由 0 增加至 6% 时, 甘油转化率从 17.1% 升至 95.0%, 1,2-丙二醇选择性从 83.7% 升至 97.2%. 这可归因于催化剂酸性的提高及 Cu 与 P 间的相互作用.

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活性炭-铁酸镍磁性催化剂的光催化性能

冯连荣, 胡丰田, 刘成宝, 陈丰, 徐楠, 刘守清, 陈志刚

2012, 33 (8): 1417-1422. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20348

摘要 ( 2491 ) [Full Text(HTML)] ()

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以活性炭、NiSO₄•6H₂O 和 FeCl₃•6H₂O 为主要原料, 在 180 ^oC 水热反应 10 h 制得了磁性纳米材料活性炭-铁酸镍 (AC-NiFe₂O₄), 采用 X 射线粉末衍射法、傅里叶变换红外光谱法、扫描电镜法、透射电镜法及振动样品磁强计对样品进行了表征. 在可见光λ > 400 nm 照射下,以 AC-NiFe₂O₄ 为异相芬顿催化剂, 在草酸存在下研究了亚甲蓝、罗丹明 B 和孔雀石绿光催化降解反应. 结果表明, 未掺杂 AC 的 NiFe₂O₄ 在可见光辐射下基本不催化降解有机物; 而掺杂活性炭后反应 10 h 内 20.0 mg/L 有机模拟污染物降解率达到 90% 以上. 催化剂重复循环使用 8 次以上, 其催化活性基本不变. 可见 AC-NiFe₂O₄ 有望用于光催化降解有机污染物中.

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芳香硝基化合物原位液相加氢一锅法合成喹啉类化合物

顾辉子, 许响生, 陈傲昂, 严新焕

2012, 33 (8): 1423-1426. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20341

摘要 ( 2263 ) [Full Text(HTML)] ()

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以芳香硝基化合物为起始原料, 以 2%Pt-Sn/γ-Al₂O₃ 为催化剂, 采用原位液相加氢法可以一锅法合成喹啉类化合物, 考察了 Pt/Sn 摩尔比、反应温度、原料浓度和水含量等对反应性能的影响. 结果表明, 在 Pt/Sn 摩尔比 0.5, 220 ^oC, 5.0 MPa, 原料浓度 6%, 水含量 30% 及反应物停留时间为 72 s 的条件下, 生成产物 6-甲氧基-2-甲基喹啉的收率可达 72%.

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Pd 掺杂对 ZnO(1120) 面上水解离的影响

顾向奎, 丁戊辰, 黄传奇, 李微雪

2012, 33 (8): 1427-1431. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2012.20526

摘要 ( 2259 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用密度泛函理论计算研究了清洁的以及 Pd 掺杂的 ZnO(1120) 面上水分子的吸附和解离. 结果表明, 在清洁 ZnO(1120) 上, 水分子倾向于分子吸附, 解离吸附较为困难. 在 Pd 掺杂的 ZnO 上, 水分子仍倾向吸附在 Zn 原子上, 且吸附能与其在清洁 ZnO 表面的相当. 然而, Pd 的掺杂可增强水解离产物 OH 和 H 的吸附, 从而显著提高了水的解离活性, 相应的水解离能垒为 0.36 eV, 放热 0.21 eV.

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