催化学报

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第34卷第3期目次

2013, 34 (3): 0-0.

摘要 ( 476 )

PDF(1086KB) ( 766 )

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“中国催化三十年进展回顾”专栏前言

徐杰, 辛勤

2013, 34 (3): 399-400. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60550-6

摘要 ( 811 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(311KB) ( 724 )

为纪念中国化学会成立八十周年, 中国化学会出版了《高速发展的中国化学: 1982~2012》一书. 其中第二十八章为催化部分. 三十年来, 我国的催化事业在基础研究和应用成果转移转化方面取得了丰硕的成果, 主要表现在: 一大批研究成果获得国内外各种奖项；学术论文数量和质量显著提高; 经济效益和社会效益明显; 形成了诸多新的学科生长点并取得了重要进展; 人才队伍数量和创新能力明显提升.

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中国催化三十年进展:理论和技术的创新

辛勤, 林励吾

2013, 34 (3): 401-435. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60463-4

摘要 ( 1347 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(930KB) ( 1988 )

中国的催化科学与技术始于20世纪初,经过先辈的努力使其经历了发展初期和稳定发展阶段,在历史上由于人为因素的严重破坏使其处于停滞并失去了宝贵的十余年大好发展时机.20世纪80年代,中国催化事业进入了快速发展时期.在这一历史时期,迅速恢复和建立了以中科院、高校和产业部门研究院组成的三个方面军的研究队伍.开展了以形式动力学为主要方法和手段的研究,基础研究方面提炼出新催化材料、新催化表征方法和新催化反应为主要研究方向.表面科学、纳米科学的出现大大促进和深化了催化的基础探索,催化正从艺术走向科学…….在应用催化研究方面,在不同历史时期结合国家重大需求,在煤、石油、天然气优化利用,先进材料,环境,人类健康等领域做出了重大贡献.当前的中国已成为催化大国并正在走向催化强国.

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固体核磁共振技术在固体酸催化剂表征及催化反应机理研究之应用进展

郑安民, 黄信炅, 王强, 张海禄, 邓风, 刘尚斌

2013, 34 (3): 436-491. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60528-2

摘要 ( 1285 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(3144KB) ( 2093 )

固体酸催化剂广泛应用于现代石油与化学工业中,其反应活性与其酸性密切相关.与传统的酸性表征方法(红外光谱、程序升温脱附、滴定等)相比,利用先进的探针分子技术、双共振和二维相关谱等核磁共振(NMR)技术可以获取固体催化剂酸种类、酸分布、酸浓度和酸强度等完整信息.同时,原位固体NMR实验可跟踪反应分子在催化剂活性中心吸附状态和转换的中间体物种,为揭示反应机理提供了最直接的实验证据.本文详细介绍了固体NMR的原理和一系列相关新技术,着重综述了固体NMR技术在酸催化剂结构、活性中心特性以及催化反应机理方面的应用进展.

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催化选择转化多羟基化合物制备高附加值化学品研究进展

马继平, 于维强, 王敏, 贾秀全, 路芳, 徐杰

2013, 34 (3): 492-507. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60501-9

摘要 ( 1399 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(689KB) ( 1301 )

对近年来催化转化多羟基化合物制备5-羟甲基糠醛、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等高附加值化学品进行了综述. 分析了果糖、葡萄糖、纤维素等不同结构的碳水化合物制5-羟甲基糠醛存在的挑战, 并对相应的解决方法进行了总结. 对于5-羟甲基糠醛的转化, 我们重点讨论了5-羟甲基糠醛选择性氧化制备2,5-二甲酰基呋喃和2,5-呋喃二甲酸以及它们作为聚合单体的潜在应用. 概述了催化氢解纤维素、糖醇、甘油等多羟基化合物制备乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等二元醇的方法, 并对可能的机理进行了讨论. 依据近年来多羟基化合物催化选择性转化制备高附加值化学品的研究现状, 对今后的研究热点进行了展望.

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纳米碳材料非金属催化的研究进展

孙晓岩, 王锐, 苏党生

2013, 34 (3): 508-523. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60515-9

摘要 ( 1057 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(962KB) ( 1391 )

纳米碳材料直接作为催化剂的非金属碳催化是目前材料科学与催化领域的前沿方向之一.相对于传统金属催化剂,纳米碳材料催化剂具有高效环保、低能耗、耐腐蚀等优点.在烃类转化、化学品合成、能源催化等领域表现出优异的催化性能和发展潜力.综述了近年来纳米碳非金属催化研究的最新进展,主要包括新型纳米碳材料的表面性质、催化特性、反应机理和宏观制备等关键问题,并对纳米碳催化存在的挑战和前景进行了展望.

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国内光催化研究进展简述

郑云, 潘志明, 王心晨

2013, 34 (3): 524-535. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60548-8

摘要 ( 1583 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1240KB) ( 2170 )

分1975~1985, 1985~1995和1995~2012三个时期简要介绍了国内光催化研究进展, 主要侧重于光催化材料及其改性、应用和反应机理方面的研究进展, 并指出了当前光催化领域存在的一些重要问题和未来的发展趋势, 涉及到光解水、CO₂还原、环境净化和选择性有机合成等方面.

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有序介孔锰氧化物催化过氧化氢降解水中诺氟沙星

隋铭皓, 佘磊, 盛力, 魏金杰, 张令滇, 黄书杭

2013, 34 (3): 536-541. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60492-0

摘要 ( 2534 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(756KB) ( 957 )

采用硬模板法制备了有序介孔氧化锰,并用过氧化氢氧化诺氟沙星的降解率及其抗菌活性变化评价了其催化活性.研究发现,有序介孔锰氧化物表现出较高的催化活性;低pH有利于提高其催化活性.与单独过氧化氢氧化过程相比,有序介孔锰氧化物的存在明显减弱了诺氟沙星的抗菌活性.叔丁醇对催化体系的抑制作用表明有序介孔锰氧化物促进了过氧化氢分解生成羟基自由基.通过对诺氟沙星在催化过程中的分解产物鉴定,提出了可能的分解途径.

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清液体系中T型分子筛膜的高重复性合成与渗透汽化性能

张小亮, 宋鑫, 邱灵芳, 丁民正, 胡娜, 周荣飞, 陈祥树

2013, 34 (3): 542-547. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60478-6

摘要 ( 1047 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(948KB) ( 942 )

以自制微米级分子筛为晶种,在清液体系中成功合成出高性能的T型分子筛膜,考察了硅铝比、水硅比、碱度及合成温度与时间等条件对膜的生长和渗透汽化性能的影响.结果表明,在摩尔组成为1SiO₂:0.015Al₂O₃:0.41(Na₂O+K₂O):30H₂O的清液体系中,于423K晶化6h的条件下可较快地形成一层厚度为5μm的连续致密纯相T型分子筛膜,较大缩短了膜合成时间且提高了膜致密性.在优化条件下所合成的膜具有优良的分离性能和高重复性.348K时,在10wt%水-90wt%异丙醇混合物体系中膜的渗透通量和分离因子分别高达4.20kg/(m²·h)和7800.

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纳米Cu₂O催化二苯甲烷二氨基甲酸苯酯无溶剂热分解制备二苯甲烷二异氰酸酯

王庆印, 康武魁, 张毅, 杨先贵, 姚洁, 陈彤, 王公应

2013, 34 (3): 548-558. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60494-4

摘要 ( 753 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(963KB) ( 693 )

研究了无溶剂条件下纳米Cu₂O催化二苯甲烷二氨基甲酸苯酯(MDPC)热分解制备二苯甲烷二异氰酸酯(MDI),考察了纳米Cu₂O的制备条件与反应条件对MDPC热分解反应性能的影响.结果表明,水解法制备的纳米Cu₂O在Ar中于300℃焙烧2h,其催化性能最佳;最佳的反应条件为Cu₂O用量为原料总重的0.06%,反应温度220℃,反应压力0.6kPa,反应时间12min,此时MDPC转化率达到99.8%,MDI选择性86.2%.

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酸碱双功能MgO/HMCM-22催化剂上Knoevenagel缩合反应

张文飞, 梁金花, 刘艳秋, 孙守飞, 任晓乾, 姜岷

2013, 34 (3): 559-566. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60493-2

摘要 ( 940 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(795KB) ( 1114 )

采用浸渍法制备了一系列MgO改性催化剂MgO/HMCM-22, 利用X射线衍射、N₂物理吸附-脱附、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、NH₃及CO₂程序升温脱附等技术对所制催化剂进行了表征. 结果表明, MgO改性后MCM-22分子筛仍保持原有的结构; 随着MgO负载量的增加, 催化剂的碱强度和碱含量显著增加, 而强酸含量明显减少, 弱酸酸位有所增加. 以Knoevenagel缩合为探针反应, 考察了所制催化剂的性能. 在优化的反应条件下, MgO/HMCM-22上苯甲醛转化率高达92.6%. 催化剂 MgO/HMCM-22和MgO/NaMCM-22的催化性能明显优于HMCM-22和MgO. 酸中心和碱中心均对该缩合反应起着重要的促进作用. MgO/HMCM-22对Knoevenagel缩合反应显示出较高的催化活性, 体现出明显的酸碱协同催化作用.

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铈基复合氧化物催化碳烟燃烧的性能及其H₂-TPR研究

盛叶琴, 周瑛, 卢晗锋, 张泽凯, 陈银飞

2013, 34 (3): 567-577. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60495-6

摘要 ( 980 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(692KB) ( 1289 )

采用溶胶-凝胶法或浸渍法制备了不同金属离子掺杂的铈基复合氧化物催化剂,并采用热重法考察其催化碳烟燃烧的活性,借助H₂-TPR(程序升温还原)手段探讨了催化剂氧化还原性对碳烟燃烧性能的影响. 结果表明,过渡金属的掺杂促使催化剂在低温下提供更多的表面氧和晶格氧,显著降低了碳烟的氧化温度,催化剂于200~400℃释放的活性氧数量对于碳烟燃烧性能提高至关重要; 而结构性助剂金属、碱金属或碱土金属的掺入可提高中温活性氧数量,虽然对碳烟起燃温度无明显改善,但加快了碳烟的燃烧速率.

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羽毛角蛋白稳定的钯纳米颗粒催化Suzuki偶联反应

马恒昌, 包志康, 韩国斌, 杨宁宁, 许玉菲, 杨增明, 曹伟, 马源

2013, 34 (3): 578-584. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60472-5

摘要 ( 797 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(558KB) ( 1133 )

采在温和条件下羽毛角蛋白负载的Pd纳米颗粒可高效催化水中溴代芳烃与苯硼酸的偶联反应,且具有官能团的广泛适用性,生成的联苯类化合物可在反应液中沉淀出来,具有很好的产率和纯度.催化剂通过简单过滤可重复使用7次.

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水热法制备具有高光催化活性的镧掺杂二氧化钛纳米晶

焦艳超, 朱明峰, 陈锋, 张金龙

2013, 34 (3): 585-592. DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60483-X

摘要 ( 806 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1072KB) ( 982 )

采用水热法合成钛酸钾(K₂Ti₈O₁₇)纳米棒,并将它作为前驱体水热转晶合成TiO₂纳米晶,同时通过在水热体系中引入稀土元素La³⁺实现对TiO₂的La掺杂.考察了不同条件下钛酸盐向TiO₂的转晶过程,发现水热溶液的pH值、温度以及预处理步骤对转晶过程有很大的影响.利用X射线衍射以及透射电子显微镜对样品的晶相和形貌进行了表征.利用电感耦合等离子体原子发射光谱测量了所合成的La掺杂TiO₂样品中的La含量.通过在紫外光下降解甲基橙(MO,10mg/L)测试了La掺杂TiO₂样品的光催化性能.结果表明La掺杂后TiO₂的光催化活性大大提高.在0.15mol/LLa³⁺浓度下180oC水热合成的La掺杂TiO₂样品显示了最佳的光催化活性.其对MO的光催化降解反应常数高达0.11min^-1,大约是空白TiO₂样品的9.20倍,P25TiO₂的3.69倍.

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SAPO-11分子筛晶化过程研究

李冰, 田鹏, 齐越, 张琳, 徐舒涛, 苏雄, 樊栋, 刘中民

2013, 34 (3): 593-603. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60542-7

摘要 ( 936 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1208KB) ( 930 )

采用X射线衍射、X射线荧光光谱、扫描电镜和固体核磁等方法研究了SAPO-11分子筛的水热晶化过程.结果表明,晶化初期,SAPO-11和一种具有磷硅铝组成的未知晶相同时生成;随着晶化的进行,中间相溶解,SAPO-11的生成速率大大增加,呈现快速晶化的特征;至2.33h后,SAPO-11的结晶度接近100%,并保持至晶化结束.硅从晶化初期即参与了SAPO-11的形成,它在晶体中的含量随晶化时间的延长而逐渐增加.硅原子主要以硅岛的形式分布于SAPO-11分子筛骨架中,从而导致多种硅配位环境的存在.分析显示,SAPO-11分子筛呈现外表面富硅的特点,结合晶化过程的分析可推测,硅在SAPO-11分子筛晶体中的分布不均匀,其含量从内向外递增.

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钛硅分子筛催化环己酮液相氨肟化固定床工艺

卓佐西, 林龙飞, 邓秀娟, 王钰宁, 刘月明

2013, 34 (3): 604-611. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2013.20939

摘要 ( 941 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(585KB) ( 759 )

采用固定床模式,研究了钛硅分子筛催化环己酮制环己酮肟液相氨肟化反应.结果表明,该工艺模式具有可行性与普适性.优化的反应条件为:温度333K,体系氨浓度>2%,酮/H₂O₂摩尔比=5,H₂O₂空速0.083h^-1.此时环己酮转化率、环己酮肟选择性、H₂O₂转化率及其有效利用率分别达18.7%,99.5%,94.7%和98.7%.进一步研究了H₂O₂在该过程中的反应行为,发现固定床工艺模式能有效提高H₂O₂的有效利用率,其主要原因是该模式有利于羟胺的生成及其进一步与酮反应生成肟.适当的空速与氨和酮的浓度是实现H₂O₂高效利用的关键因素.

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不同硅铝比的MCM-22分子筛的气相硅烷化处理

高宁宁, 谢素娟, 刘盛林, 刘克峰, 李秀杰, 徐龙伢

2013, 34 (3): 612-619. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2013.20932

摘要 ( 1136 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(514KB) ( 954 )

对不同硅铝比的MCM-22分子筛进行气相硅烷化处理,并采用X射线衍射、固体核磁、N₂吸附-脱附和甲苯吸附等技术对样品进行了表征. 结果显示,原料硅铝比为50~100的MCM-22分子筛均可以利用气相硅烷化,在不脱除骨架铝的基础上,将Si(OH)₂柱撑结构引入其层间超笼系统,从而使层间距增大,孔体积增加; 将密度泛函理论用于计算硅烷化前后的MCM-22分子筛的N₂吸附等温线,成功得到十元环孔道和超笼体系的比表面积和孔体积,发现气相硅烷化使MCM-22分子筛超笼体系的比表面积和孔体积增大,而十元环孔道减小.另外,气相硅烷化可有效提高不同硅铝比MCM-22分子筛的甲苯平衡吸附量.

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