催化学报

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第34卷第11期目次

2013, 34 (11): 0-0.

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《催化学报》以本期专刊的出版庆祝陈懿先生八十华诞

丁维平, 侯文华, 董林

2013, 34 (11): 1961-1963. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60725-6

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双金属纳米材料催化的有机反应进展

蔡双飞, 王定胜, 牛志强, 李亚栋

2013, 34 (11): 1964-1974. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60701-3

摘要 ( 699 ) [Full Text(HTML)] ()

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纳米催化介于均相催化与多相催化之间, 也称为”半多相催化”, 目前正受到人们越来越多的关注. 最近几年, 应用双金属纳米材料进行催化研究取得了很大进展, 使用这些催化材料可以增加反应活性和选择性, 而且能很好地得以回收. 本文综述了双金属纳米材料催化的各种有机反应, 如选择性氧化/氢化、偶联和其它反应(脱卤、酰胺化、还原氨化、芳基硼酸与烯酮的1,4-不对称加成和氢解). 将双金属纳米材料用于催化合成更加复杂的有机分子值得期待. 在双金属纳米有机催化领域, 基础理论和实际应用尚有较大的发展空间. 未来该领域的发展需要开展多学科的合作, 包括合理设计和可控制备相关的双金属纳米材料、深入理解催化机理及发展计算催化.

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“嵌入模型”在γ-Al₂O₃负载单组分和双组分金属氧化物催化剂中的应用

姚小江, 高飞, 董林

2013, 34 (11): 1975-1985. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60708-6

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探讨负载型金属氧化物催化剂的表面组分与载体之间的相互作用, 有助于理解相关催化剂的催化作用本质. 近年来, 我们对单组分CuO以及双组分CuO-Mn₂O₃, CuO-CoO等金属氧化物在γ-Al₂O₃载体表面的分散行为和存在状态, 及其物理化学性质和催化性能(CO+O₂和NO+CO模型反应)进行了研究. 结果表明, 这些金属氧化物在γ-Al₂O₃载体表面的分散行为和所得负载型催化剂样品的一些物理化学性质及其催化性能均可参照“嵌入模型”来解释. 在此基础上, 我们讨论了这些样品的“组成-结构-性质”间的关系, 并针对表面负载双组分金属氧化物样品提出了表面协同氧空位参与的NO+CO反应机理.

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碳基无金属氧还原电催化剂研究的新进展

杨立军, 赵宇, 陈盛, 吴强, 王喜章, 胡征

2013, 34 (11): 1986-1991. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60713-X

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以替代铂为目标的高性能廉价氧还原电催化剂的研究为当今科学前沿. 近年来人们发现, 掺杂的碳基纳米结构具有催化活性高、稳定性好、资源丰富、抗CO和抗甲醇能力强等优点, 是一种新型无金属氧还原电催化剂, 具有替代铂基催化剂的潜力. 本文结合作者课题组的最新研究成果, 简要综述了碳基无金属氧还原电催化剂研究的主要进展, 重点关注了富电子氮和缺电子硼单/共掺杂的碳纳米结构的氧还原催化性能及其与电子结构的关系, 展望了碳基无金属氧还原催化剂的发展策略与前景.

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聚苯胺衍生Fe-N-C催化剂在碱性电解质中对氧还原反应的催化性能

严祥辉, 张贵荣, 徐柏庆

2013, 34 (11): 1992-1997. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60714-1

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经过热解聚苯胺、碳和FeCl₃的混合物制备的Fe-N-C材料在酸性电解质中对氧还原反应表现出高的催化活性;由于材料中不存在任何贵金属, 因而被认为是一类新型非贵金属氧还原催化剂. 然而这类催化剂在碱性电解质中催化氧还原反应的性能如何尚不清楚. 本文使用旋转圆盘电极技术考察了制备的两个Fe-N-C催化剂在KOH水溶液中催化氧还原反应性能, 发现这两个催化剂表现出比无金属的N掺杂碳材料更高的活性. 与商业Pt/C催化剂相比, 它们催化氧还原反应的起始电势和半波电势分别仅低60和40 mV左右, 计时电流测试表明, 它们比Pt/C催化剂显示出更好的稳定性. 此外, 在这两个Fe-N-C催化剂上的氧还原反应主要遵循四电子途径. 本工作显示, Fe-N-C材料有望用于碱性燃料电池氧还原反应催化剂.

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铜纳米粒子负载于钴纳米片的双金属催化剂催化CO选择性加氢

吕东, 祝艳, 孙予罕

2013, 34 (11): 1998-2003. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60649-4

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使用赖氨酸作为表面活性剂模板, 合成了Cu纳米粒子负载于Co纳米片的双金属催化剂Cu/Co. 与常规的Cu-Co双金属纳米颗粒催化剂相比, Cu/Co催化剂对CO选择性加氢反应表现出特殊的结构效应, 提高了CO转化率和高级醇选择性, 降低了甲烷选择性. Cu/Co催化剂中, Cu(111)面与Co(100)面相互作用的功能化界面有利于深入研究金属-金属的相互作用. 这种双金属催化剂可以将模型催化剂和现实催化应用联系起来, 将有助于获得对合成气转化制高级醇反应机理的本质认识.

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具有丰富(001)面的锐钛矿TiO₂晶体的无氟合成

常伟伟, 刘艳, 孙琦, 孟祥举, 肖丰收

2013, 34 (11): 2004-2008. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60679-2

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采用一种全新的方法实现了无氟、在阳离子聚合物参与下合成具有丰富(001)面的锐钛矿TiO₂晶体(TiO₂-P), 并通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外-可见光谱等手段对样品进行了表征. 光催化测试显示, 该样品对甲基橙的降解具有比常规锐钛矿TiO₂和商业P25更好的活性, 这可归因于TiO₂-P具有大量的暴露(001)晶面.

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选择氧化物载体调变乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应双金属催化剂

王铁峰, Willim Lonergn, 陈经广

2013, 34 (11): 2009-2017. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60715-3

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研究了不同载体负载的Pt-Ni双金属和单金属催化剂上乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应性能, 以考察氧化物载体对双金属结构和催化活性的影响. 所用的氧化物载体包括γ-Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, CeO₂以及高比表面积(HSA)和低比表面积(LSA)ZrO₂. 采用共浸渍法制备催化剂, 用CO化学吸附、透射电镜和扩展X射线吸收精细结构光谱进行催化剂表征, 采用傅里叶变换红外间歇反应器进行化学反应评价. 对于乙醇重整反应, Pt-Ni双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为TiO₂ > SiO₂ > γ-Al₂O₃ ≈ LSA-ZrO₂ > CeO₂ > HSA-ZrO₂. 对于1,3-丁二烯加氢反应, 在SiO₂, TiO₂和HSA-ZrO₂载体上双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为SiO₂ > CeO₂ > γ-Al₂O₃ > LSA-ZrO₂ > HSA-ZrO₂ ≈ TiO₂.

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对氯硝基苯在含镧的镍钼硼奈米触媒上的氢化反应

李德馨, 陈郁文

2013, 34 (11): 2018-2028. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60687-1

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钼和镧是好的镍硼触媒的促进剂, 对于对氯硝基苯氢化反应有好的效果, 因此同时加入钼和镧在镍硼触媒上应该是有趣的研究题目. 本研究利用化学还原法制备了一系列含有不同量镧的镧钼镍触媒, 醋酸镍、钼酸胺及硝酸镧同时加入含有甲醇的水溶液中. 以X光绕射, 穿透式电子显微镜、高分辨率电子显微镜及X光光电能谱仪鉴定了这些触媒. 对氯硝基苯氢化反应是在批次反应器中于333 K、1.2 MPa氢气压力及500 r/min转速下操作. 即使在镍钼硼中加入很少量的镧, 对提高活性及对氯苯胺的选择性都有显著的效果, 加入适量的镧可以抑制镍钼硼的长范围的结晶排列, 并保持镍钼硼在非结晶状态. 镧以氧化态存在, 其功效为阻隔物, 避免镍钼硼聚集, 但是过量的镧会有相反的效果, 镧和镍的适当比例是0.2.

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Pt-表层限域的表面FeO_x结构用于低温CO氧化反应

徐红, 傅强, 包信和

2013, 34 (11): 2029-2035. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60673-1

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通过简单的浸渍-还原并随后在酸性溶液中处理制备了Pt-Cu双金属催化剂. 利用电感耦合等离子体发射光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对不同处理条件下的Pt-Cu纳米粒子的结构和组成进行了表征. 研究发现, Pt-Cu催化剂在高温H₂中还原形成了PtCu₃合金结构, 酸洗处理后形成了包含Pt-骨架(Pt-skeleton)的表面结构和PtCu₃合金核的纳米粒子. 而Pt-骨架结构又可通过在H₂中退火转变为规整的Pt-表层(Pt-skin)结构. Pt-表层表面修饰Fe氧化物后在CO选择氧化反应中表现出较好的催化性能. 通过此方法制备的三金属Pt-Cu-Fe催化剂可达到与Pt-Fe相近的高活性, 并且催化剂中Pt的用量大大降低.

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时间分辨红外光谱研究Cr价态在La, Cr共掺杂SrTiO₃光催化剂中的作用

沈帅, 贾玉帅, 范峰滔, 冯兆池, 李灿

2013, 34 (11): 2036-2040. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60702-5

摘要 ( 483 ) [Full Text(HTML)] ()

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使用时间分辨红外光谱研究了经H₂和O₂处理的La和Cr共掺杂SrTiO₃的光生电子动力学. X射线光电子能谱和Raman光谱结果表明, H₂处理后样品中的Cr均是+3价, 而O₂处理后Cr为+3和+6价. 使用355和532 nmm激光激发样品所得时间分辨红外光谱表明, 相比在Cr⁶⁺存在时, 光生电子衰减速率在Cr³⁺存在的情况下要慢, 这说明Cr³⁺更有利于抑制光生电子空穴的复合, 从而增加光催化产氢的活性.

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组合催化剂WO₃+Raney Ni上高效转化菊芋秸秆制乙二醇

周立坤, 庞纪峰, 王爱琴, 张涛

2013, 34 (11): 2041-2046. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60686-X

摘要 ( 336 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用商业WO₃和Raney Ni为组合催化剂, 以菊芋秸秆为反应原料制备了乙二醇. 菊芋秸秆中含纤维素51.6 wt%、半纤维素10.3 wt%、木质素17.2 wt%、灰分1.7 wt%和水溶性物质19.2 wt%. 木质素对纤维素和半纤维素的转化影响较小, 而水溶性物质的存在抑制了乙二醇的生成, 因此由未经过预处理的菊芋秸秆得到的乙二醇收率只有29.9%. 而经简单的热水预处理可除掉其中的大部分水溶物, 因而乙二醇收率提高到37.6%. 此外, 组合催化剂在经过热水预处理的菊芋秸秆的转化中表现出了更好的循环使用性能. 同时考察了反应温度和时间对菊芋秸秆转化的影响.

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改性H-ZSM-34上氯甲烷催化转化制低碳烯烃

徐霆, 宋航, 邓卫平, 张庆红, 王野

2013, 34 (11): 2047-2056. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60681-0

摘要 ( 281 ) [Full Text(HTML)] ()

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比较了几种典型的沸石分子筛在氯甲烷转化制乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃反应中的催化性能, 发现H-ZSM-34具有较佳的催化活性和选择性. 经乙二胺四乙酸二钠(Na₂H₂EDTA)水溶液处理, 并经离子交换及焙烧后, H-ZSM-34上氯甲烷转化制低碳烯烃的催化性能显著改善. 当Na₂H₂EDTA浓度为0.1 mol/L, 反应温度为673 K, CH₃Cl分压9.2 kPa时, C₂-C₄烯烃选择性和收率分别达82%和61%. 研究还发现, Ce修饰H-ZSM-34催化剂同样可改善氯甲烷制低碳烯烃的选择性和收率. 表征结果表明, Na₂H₂EDTA处理和Ce修饰均降低了H-ZSM-34的酸性. 酸性的降低可抑制低碳烯烃的氢转移反应, 继而避免了其进一步转化为低碳烷烃.

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Rh(OH)_x/TS-1@KCC-1双功能催化剂上一锅反应合成伯酰胺

彭洪根, 王达锐, 徐乐, 吴鹏

2013, 34 (11): 2057-2065. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60670-6

摘要 ( 422 ) [Full Text(HTML)] ()

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在微乳液体系中成功地将花瓣状介孔氧化硅微球(KCC-1)包覆在钛硅分子筛TS-1表面, 得到了一种新型微孔/介孔复合核壳结构材料TS-1@KCC-1. 详细考察了TS-1@KCC-1的合成条件及可能的形成机理. 适宜的合成温度及时间分别为373-393 K和4 h. 壳层厚度可方便地通过改变硅源正硅酸乙酯和TS-1的比例在25-80 nmm间进行调控. 以TS-1@KCC-1为载体负载Rh(OH)_x后即得到双功能催化材料Rh(OH)_x/TS-1@KCC-1, 该材料同时具有Ti和Rh(OH)_x活性中心, 可以高效催化醛、氨水和过氧化氢经一锅串联反应直接制备得到伯酰胺.

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甲酸为氢源的甘油催化选择氢解

袁静, 李舒爽, 于磊, 刘永梅, 曹勇

2013, 34 (11): 2066-2074. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60656-1

摘要 ( 493 ) [Full Text(HTML)] ()

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以甲酸作为氢源, 采用铜基复合金属氧化物催化剂, 催化氢解甘油制备1,2-丙二醇, 其中液相甲酸的高选择性分解是实现甘油氢解的必要和关键步骤. 活性测试表明, 高分散的铜和ZrO₂载体间的协同作用对甲酸分解和甘油到1,2-丙二醇的转化至关重要, 20%Cu/ZrO₂催化剂的活性最佳. 由于避免使用相对昂贵的化石燃料氢, 因而该催化体系在生物质的高值利用方面具有潜在的应用前景.

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Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物表面结构和体相结构的演变

方钧, 石富城, 包蕙质, 千坤, 姜志全, 黄伟新

2013, 34 (11): 2075-2083. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60667-6

摘要 ( 408 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用X射线衍射、N₂吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H₂-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的结构. 成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构, 并定义了“等价CeO₂表面覆盖度”来描述Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物 (x ≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体, Ce_0.3Ti_0.7O₂表现出纯的单斜相, 而其它复合氧化物表现出混合相. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce_0.7Ti_0.3O₂立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂, 随Ce含量的降低, 单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂从最外层表面向体相生长. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能. 上述结果提供了全面和深层次的Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物结构信息.

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原位合成无表面活性剂纳米钯用于催化氢转移反应合成偶氮类化合物及对不饱和双键的还原

汪欣, 王佳庆, 戚芬强, 胡磊, 李新明, 曹雪琴, 顾宏伟

2013, 34 (11): 2084-2088. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60665-2

摘要 ( 508 ) [Full Text(HTML)] ()

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以乙酰丙酮钯作为催化剂前体, 异丙醇作为氢源, 在碱性的反应过程中原位得到纳米尺度的钯纳米颗粒, 并进一步得到钯-氢活性结构, 实现硝基的还原及氮氮键的偶联. 该催化体系还可以实现C=C和C=O键的有效还原. 这类原位得到的钯纳米催化材料表面裸露, 因而具有更高的催化活性.

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S掺杂的HTiNbO₅纳米片: 一种新型高效可见光催化剂

张丽宏, 胡晨晖, 程立媛, 丁维平, 侯文华, 陈静

2013, 34 (11): 2089-2097. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60692-5

摘要 ( 385 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(865KB) ( 931 )

将层状HTiNbO₅剥层絮凝成HTiNbO₅纳米片, 然后与硫脲焙烧, 制得了S掺杂的HTiNbO₅纳米片. 与原始HTiNbO₅和HTiNbO₅纳米片相比, 该样品具有较大的比表面积和明显的可见光吸收. 以罗丹明B为降解物, 评价了该催化剂的吸附性能和可见光催化性能. 结果表明, HTiNbO₅纳米片和S掺杂的HTiNbO₅纳米片都具有很好的吸附能力和很高的可见光降解速率. 然而, 对于罗丹明B的矿化, S掺杂的HTiNbO₅纳米片可以达到41%矿化率, 而HTiNbO₅纳米片上矿化单几乎为零. 这说明S掺杂能有效改善纳米片的光催化效果. 最后, 对可能的光催化机理进行了探讨.

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“先核后壳”和“先壳后核”的简便途径制备M@SiO₂(M=Ag,Au,Pt)纳米核壳结构及其催化活性

何圣超, 费兆阳, 李雷, 孙博, 冯新振, 季伟捷

2013, 34 (11): 2098-2109. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60716-5

摘要 ( 471 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(851KB) ( 1097 )

采用简便的“先核后壳”和“先壳后核”途径制备了M@SiO₂ (M=Ag, Au, Pt)核壳结构. 采用“先核后壳”途径时,金属内核可以控制在6 -9 nmm, 粒径分布均匀, SiO₂壳层织构可调. 该途径制备过程简便, 无需高速离心分离, 可有效节约制备成本. 由该途径制得的Au@mSiO₂中纳米Au的热稳定性高, 经550 ℃空气焙烧后仍能保持高的CO氧化性能(T₁₀₀=235 ℃). 由“先壳后核”途径制得的核壳结构内核金属粒子也可以控制在< 10 nmm, 粒径分布均匀, 且SiO₂壳层孔隙率可以预调, 即使在液相中也可有效消除对硝基苯酚反应物分子的扩散限制, 并于室温下将其还原为对氨基苯酚. 两种途径所得的核壳结构均呈高单分散态. 使用含有不同有机官能团的硅源可对介孔SiO₂壳层进行进一步改性, 拓展应用领域, 因而具有很好的潜在应用前景.

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酸性助剂对V₂O₅/TiO₂催化剂甲醇选择氧化为甲缩醛的影响

蔡景轩, 傅玉川, 孙清, 贾敏慧, 沈俭一

2013, 34 (11): 2110-2117. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60690-1

摘要 ( 300 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1344KB) ( 686 )

研究了酸性助剂对TiO₂纳米管(TNT)负载的V₂O₅催化剂(V₂O₅/TNT)性能的影响, 发现经硫酸、磷酸或磷钨酸处理后, TNT的结构稳定, 但表面酸性和氧化-还原性发生了变化, 从而改变了甲醇选择氧化为甲缩醛的催化性能. 实验结果表明, V₂O₅/TNT催化剂经硫酸修饰和673 K焙烧, 其甲缩醛选择性显著提高, 且维持了较高的甲醇转化率. 催化剂表征表明, 高温焙烧促进了硫酸根与钒物种之间的强相互作用, 从而提高了催化剂的表面酸性而没有降低钒的氧化-还原性. 磷酸和磷钨酸修饰虽然也提高了V₂O₅/TNT催化剂的表面酸性, 但降低了其中钒氧化物的氧化-还原能力, 反而降低了催化剂的活性.

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奎宁-杂多酸杂化催化剂催化H₂O₂为氧源的苯羟基化反应

赵萍萍, 周瑜, 刘阳庆, 王军

2013, 34 (11): 2118-2124. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60631-7

摘要 ( 428 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1035KB) ( 844 )

将奎宁与Keggin结构磷钼钒杂多酸结合制备出一种新颖的多相苯羟基化杂化催化剂, 采用傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重、N₂吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行了分析. 结果表明, 该催化剂是一种具有较高比表面积和孔体积的半无定形有机杂多酸盐. 在H₂O₂为氧源的苯羟基化反应中, 杂化催化剂引导了液-固两相催化体系, 表现出较高催化活性和重复使用稳定性. 催化剂中奎宁与杂多阴离子间的氢键和电子相互作用赋予了其高熔点和难溶性, 而高比表面积和因奎宁而改善的杂多阴离子的氧化还原性是其获得优异催化性能的主要原因. 这为多相苯羟基化反应提供了一种新的且制备便捷的基于多金属氧酸盐的高效催化剂.

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CuO纳米片催化H₂O₂氧化降解亚甲基蓝

朱脉勇, 孟德海, 王程姣, 狄健, 刁国旺

2013, 34 (11): 2125-2129. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60717-7

摘要 ( 391 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1363KB) ( 1374 )

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为保护剂, 采用水热法成功制备了CuO纳米片. 将制备的CuO纳米片在H₂O₂存在下用于催化氧化降解亚甲基蓝, 探讨了其在不同反应条件(如温度、氧化剂浓度及催化剂用量)下对亚甲基蓝降解反应的影响. 该催化反应符合一级动力学模型, 活化能为54.0kJ/mol. CuO纳米片表现出非常高的催化活性, 但其稳定性与重复利用性有待于进一步提高.

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La-O小团簇上超氧物种与过氧物种间的连接途径

夏文生, 张达, 翁维正, 万惠霖

2013, 34 (11): 2130-2137. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60694-9

摘要 ( 318 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(640KB) ( 583 )

采用密度泛函理论方法考察了La-O团簇上超氧物种与过氧物种间转化的连接途径. 单重态下, 团簇上单个超氧物种可通过一系列臭氧物种转化为过氧物种, 且转化能垒较高;三重态下, 单个超氧物种则并无与过氧物种间连接的途径. 然而, La-O团簇上两超氧物种间的相互作用及其转化也具单重态和三重态两条途径. 三重态下, 超氧物种可很容易地转化为过氧物种(O₂^- + O₂^-↔O₂²^- + O₂), 超氧物种与过氧物种处于快速的交换状态之中;单重态下, 超氧物种转化为过氧物种则需较高的活化能垒, 表明在单重态下这些氧物种具有较高的稳定性.

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氮掺杂石墨烯负载的硫化镉空心球纳米复合材料的光催化性能

米倩, 陈带全, 胡军成, 黄正喜, 李金林

2013, 34 (11): 2138-2145. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60641-X

摘要 ( 439 ) [Full Text(HTML)] ()

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通过无模板法一步合成了一种新型N掺杂石墨烯负载的CdS空心球复合材料. 采用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、紫外-可见光谱、N₂吸附-脱附、荧光光谱和X射线光电子能谱等技术对该材料进行了表征, 并在可见光照射下测试了其在降解亚甲基蓝和水杨酸中的光催化性能. 结果表明, 相对于氧化石墨烯负载硫化镉空心球和单独的硫化镉空心球, 氮掺杂石墨烯负载的硫化镉空心球具有更高的光催化活性和稳定性. 这是由于氮掺杂的石墨烯能充当优异的电子受体和传输体, 从而抑制了载流子的复合. 另外发现, 羟基自由基是可见光下降解亚甲基蓝的主要活性物种.

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AlCl₃催化玉米秸秆中半纤维素的选择性转化

易剑, 何婷, 蒋智成, 李建梅, 胡常伟

2013, 34 (11): 2146-2152. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60718-9

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研究了AlCl₃催化剂作用下, 水热体系中玉米秸秆中半纤维素组分在温和条件下的选择性转化. 详细考察了反应温度、反应时间和AlCl₃用量对半纤维素选择性转化的影响. 原料及反应后的固体残渣分别采用化学滴定、X射线衍射和扫描电镜进行表征. 结果表明, 140 ℃下反应1 h可转化玉米秸秆中的大部分半纤维素, 转化率为85.1%;而玉米秸秆中的绝大部分纤维素和木质素组分仍保留在固体残渣中, 此时纤维素和木质素的转化率分别为10.7%和23.9%. 半纤维素转化的主要液体产物为木糖, 同时含有一些乙酸和糠醛. 升高温度, 将滤液进行进一步反应可促进木糖的转化. 在水/四氢呋喃反应体系中, 滤液的进一步反应有利于乙酰丙酸、甲酸和糠醛的生成. 固体酸催化剂γ-Al₂O₃/SO₄^2-的加入可进一步提高糠醛的收率.

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HZSM-5沸石中Lewis酸与Brönsted酸协同作用下的甲基环己烷开环反应

宋晨海, 王蒙, 赵理, 薛念华, 彭路明, 郭学锋, 丁维平, 杨为民, 谢在库

2013, 34 (11): 2153-2159. DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60721-9

摘要 ( 594 ) [Full Text(HTML)] ()

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由于水蒸气处理HZSM-5生成的骨架外铝在分子筛中体现Lewis酸性, 分子筛中骨架外铝物种的可移动性导致Lewis酸与分子筛本身的Brönsted酸在空间上具有临近性. 当甲基环己烷分子在HZSM-5的笼中转化时, Lewis酸与Brönsted酸的协同作用加快了甲基环己烷分子的转化速率, 且骨架外铝物种浓度越高, 这种协同效应越明显. 而产物的选择性只与催化剂的孔道结构有关, 与水蒸气处理所导致的酸性质的变化无关.

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