催化学报

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第35卷第12期目次

2014, 35 (12): 0-0.

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2014 年总目次

2014, 35 (12): 2039-2064.

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2014 年作者索引

2014, 35 (12): 2065-2075.

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Cu-Ni双金属催化剂催化脂肪伯醇脱氢制备醛

芦天亮, 杜中田, 刘俊霞, 陈晨, 徐杰

2014, 35 (12): 1911-1916. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60208-4

摘要 ( 355 ) [Full Text(HTML)] ()

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脂肪伯醇催化转化制备相应的醛是具有挑战性的课题, 目前多采用负载的单金属铜基催化剂. 本文报道了双金属催化剂Cu-Ni/γ-Al₂O₃催化3,3-二甲基-1-丁醇脱氢制备相应的醛, 在相同反应条件下, Cu-Ni/γ-Al₂O₃比单金属催化剂Cu/γ-Al₂O表现出更高的催化活性, 能将一系列脂肪伯醇高选择性转化为相应的醛.

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温控相转移纳米铑催化邻氯硝基苯选择性加氢反应

陈志俊, 王艳华, 李文江, 蒋景阳, 金子林

2014, 35 (12): 1917-1920. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60216-3

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研究了水/1-戊醇两相体系中铑纳米催化剂在邻氯硝基苯选择性还原制邻氯苯胺反应中的催化性能.在优化的反应条件下, 邻氯硝基苯的转化率和邻氯苯胺的选择性分别为100%和98%.铑纳米催化剂经简单分相后可循环使用8次, 其催化活性和选择性基本保持不变.

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绿色离子液体中纳米钯催化剂的制备及其催化Heck-Mizoroki反应性能

王芙蓉, 唐思思, 于英豪, 王乐夫, 尹标林, 李雪辉

2014, 35 (12): 1921-1926. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60224-2

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发展了在非卤素绿色离子液体1-丁基-3-甲基咪唑离子液体乳酸盐中制备纳米Pd催化剂的简便化学方法.透射电镜结果表明, Pd纳米粒子高度分散在[Bmim]Lac离子液体中, 平均粒径为2.2-3.1 nm.Pd纳米粒子的大小随着体系中[Bmim]Lac与Pd(OAc)₂摩尔比减小和温度升高而增大.考察了离子液体稳定纳米Pd催化剂(PdNPs@[Bmim]Lac)催化Heck-Mizoroki反应性能, 并对反应条件进行了优化.结果表明, 所制备的离子液体稳定的纳米Pd催化剂在优化条件下可高效催化系列卤代芳烃与烯烃的Heck-Mizoroki反应, 且可循环使用6次.

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不同有机分子改性羟基磷灰石用于甲醛催化氧化

孙亚会, 曲振平, 陈丹, 王辉, 张帆, 傅强

2014, 35 (12): 1927-1936. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60129-7

摘要 ( 364 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)及柠檬酸钠(SC)对羟基磷灰石(HAP)进行了有机改性.柠檬酸钠改性的羟基磷灰石对甲醛催化氧化表现出最好的催化活性, 在240 ℃实现了甲醛完全转化.通过X射线衍射、红外光谱、N₂吸附-脱附、扫描电镜和热重/差重等手段对HAP结构进行了表征.结果表明, SC改性使得HAP比表面积和孔体积增加, 孔径减小, 更有利于吸附及传质, 从而提高了其活性.此外, SC改性的HAP中羟基含量更多, 更有利于甲醛与羟基之间发生相互作用, 这是该样品活性提高的另一个原因.

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过渡金属替代的CeO₂(111)表面上NO+CO反应机理的理论研究

丁戊辰, 李微雪

2014, 35 (12): 1937-1943. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60169-8

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采用DFT+U方法研究了过渡金属替代的CeO₂(111)表面上的NO+CO反应机理, 以探求不同过渡金属对N₂选择性的影响.结果表明, 在反应过程中, 反应活性中心由过渡金属单原子与其最近邻的氧空位组成.NO在过渡金属-氧空位上发生N-O断键, 不同过渡金属上该还原步骤的难易程度不同.计算发现, 右过渡金属Rh, Pd和Pt替代的CeO₂(111)表面可以与吸附物之间形成较强的吸附作用, 进而可以达到较高的N₂选择性. 其主要原因是右过渡金属具有较多的d电子, 可以与吸附小分子之间形成有效的反馈键.而左过渡金属拥有较少的d电子, 难以有效抓住吸附物, 最终导致较低的N₂选择性.

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Size dependence of photocatalytic oxidation reactions of Rh nanoparticles dispersed on (Ga_1-xZn_x)(N_1-xO_x) support

Yi Zhang, D. A. J. Michel Ligthart, Peng Liu, Lu Gao, Tiny M. W. G. M. Verhoeven, Emiel J. M. Hensen

2014, 35 (12): 1944-1954. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60181-9

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Mixed Ga-Zn oxynitrides were synthesized using coprecipitation, wet-precipitation, and solid-solution methods. The oxynitrides were used as supports for Rh nanoparticle catalysts in photocatalytic water splitting, CO oxidation, and H₂ oxidation. Mixed Ga-Zn oxynitrides produced by wet precipitation and nitridation had good visible-light-absorption properties and high surface areas, so they were used to support uniformly sized poly(vinylpyrrolidone)-stabilized Rh nanoparticles. The nanoparticle size range was 2-9 nm. These catalysts had negligible activity in photocatalytic H₂ production by water splitting with methanol as a sacrificial agent. Other mixed Ga-Zn oxynitrides were also inactive. A reference sample provided by Domen also showed very low activity. The influence of particle size on Rh-catalyzed oxidation of CO and H₂ was investigated. For CO oxidation, the activities of small particles were higher for particles with higher Rh oxidation degrees. The opposite holds for H₂ oxidation.

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表面活性剂辅助共沉淀法制备Ni-Mg-Al固体碱催化剂用于CH₄-CO₂重整反应

谭鹏甲, 高志华, 沈朝峰, 杜亚丽, 李晓东, 黄伟

2014, 35 (12): 1955-1971. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60171-6

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采用表面活性剂辅助共沉淀法制备了Ni-Mg-Al固体碱催化剂并用于CH₄-CO₂重整反应, 探讨了表面活性剂对Ni(111), Ni(200)晶面的择优取向作用, 在800 ℃下比较了不同表面活性剂制备的催化剂的催化性能, 详细考察了CTAB制备的催化剂CB-LDO在不同反应温度下的催化活性和稳定性.采用红外光谱、X射线衍射、程序升温还原、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和程序升温氧化等表征手段分析了催化剂的活性、稳定性和失活原因.结果表明, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)促进Ni(200)的生长, 而聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)抑制Ni(200)晶面的生长;Ni(200)的结晶程度对CH₄的活化起到关键的作用, 催化剂CB-LDO在高温下反应会发生晶型的转化, Ni(200)晶面由于反应过程中生成NiAl₂O₄尖晶石而得到缓慢释放, 使催化剂的活性得以维持较高的水平.

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聚集态的Fe氧化物在Fe/ZSM-5催化N₂O直接分解中的作用

张博, 刘福东, 贺泓, 薛丽

2014, 35 (12): 1972-1981. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60184-4

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研究了以离子交换法制备的Fe/ZSM-5上聚合态的Fe氧化物(FeO_x)在催化N₂O直接分解中的作用.Fe/ZSM-5催化剂利用600-900 ℃的高纯Ar处理, 使催化剂中的FeO_x发生聚合.利用一系列的表征手段(XRD, BET, DRIFTS, UV/vis-DRS, XAFS, N₂O脉冲和O₂-TPD)对催化剂进行了表征.结果发现, 分子筛骨架外的FeO_x在Fe/ZSM-5催化N₂O分解中起重要作用;通过研究高温处理的Fe/ZSM-5催化剂中不同FeO_x的比例与催化剂活性的关系, 得到多核的FeO_x是催化N₂O分解的主要活性物种;并且, 无定形态的FeO_x中键长较长的Fe-O键((Fe-O)₂)是参与反应的重要物种.

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Acetylation of alcohols and phenols under solvent-free conditions using copper zirconium phosphate

Abdol R. Hajipour, Hirbod Karimi

2014, 35 (12): 1982-1989. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60185-6

摘要 ( 215 ) [Full Text(HTML)] ()

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Copper zirconium phosphate nanoparticles have been used as an efficient catalyst for the acetylation of a wide range of alcohols and phenols with acetic anhydride in good to excellent yields under solvent-free conditions. The steric and electronic properties of the different substrates had a significant influence on the reaction conditions required to achieve the acetylation. The catalyst used in the current study was characterized by inductively-coupled plasma optical emission spectroscopy, energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, N₂ adsorption-desorption, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. These analyses revealed that the interlayer distance in the catalyst increased from 7.5 to 8.0 Å when Cu²⁺ was intercalated between the layers, whereas the crystallinity of the material was reduced. This nanocatalyst could also be recovered and reused at least six times without any discernible decrease in its catalytic activity. This new method for the acetylation of alcohols and phenols has several key advantages, including mild and environmentally friendly reaction conditions, as well as good to excellent yields and a facile work-up.

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氨功能化陶瓷膜支撑体担载钯纳米颗粒及其增强的催化性能

姜红, 孙晓旭, 杜艳, 陈日志, 邢卫红

2014, 35 (12): 1990-1996. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60190-X

摘要 ( 282 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用双氨基硅烷偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS)对陶瓷膜表面接枝功能化并负载钯纳米颗粒, 制得一种有效的可重复使用的催化剂.利用X射线衍射、扫描电镜、电子能谱、感应耦合等离子体、X射线光电子能谱和高分辨透射电镜对催化剂进行了物性表征, 并将其用于催化对硝基苯酚加氢制对氨基苯酚反应.和单氨基硅烷g-氨丙基三乙氧基硅烷(3-APTS)功能化改性相比, 担载在AAPTS功能化陶瓷膜上的钯纳米颗粒具有更高的催化活性和稳定性.相比于3-APTS, AAPTS分子中含有两个氨基, 具有更强的供电子效应, 因此钯纳米颗粒可更多更稳定地负载在AAPTS功能化陶瓷膜上, 从而具有更高的催化活性和稳定性.

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简单低温水浴法合成鳞片状氧化铜/四针状氧化锌晶须复合光催化剂

刘红, 邬小凤, 李湘奇, 王婕, 范希梅

2014, 35 (12): 1997-2005. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60198-4

摘要 ( 256 ) [Full Text(HTML)] ()

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以硝酸铜为原料, 聚乙二醇(PEG, M_w = 400)为稳定剂和模板剂, 采用简单的低温水浴合成法成功合成了四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)表面负载鳞片状CuO的纳米复合光催化剂, 系统研究了复合催化剂样品的晶体结构和形貌, 通过荧光发光光谱(PL)和紫外光照射的条件下样品对阳离子污染物(亚甲蓝, MB)和阴离子污染物(甲基橙, MO)的光催化降解效率表征了样品的光催化性能, 同时采用ICP-AES详细分析了PEG 400浓度对T-ZnOw表面负载CuO纳米颗粒数量的影响.结果表明, T-ZnOw表面有序地沉积了大量鳞片状CuO纳米颗粒, 随着PEG 400浓度增加, T-ZnOw表面沉积的CuO纳米片数量逐渐增多, 且CuO纳米片在T-ZnOw表面的排列更加有序.同时, PEG 400浓度的变化对合成样品特征发光峰的强度也有一定影响, 当PEG 400浓度小于0.60 mol/L时, 合成样品特征发光峰强度随着PEG 400浓度增大而减小;当PEG 400浓度大于0.60 mol/L时, 样品的特征发光峰强度随之有所增加.在紫外光照射条件下, CuO/T-ZnOw纳米复合催化剂样品对MB和MO水溶液的降解均表现出优异的光催化活性, 当PEG 400浓度≤0.60 mol/L时, 样品的光催化活性随着PEG 400浓度的增大而增加;而当PEG 400浓度大于0.60 mol/L时, 样品的光催化活性反而有所降低.此外, 在相同条件下, 所有样品对MB水溶液的降解效率明显高于对MO水溶液的降解效率.

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海蛎壳粉废弃物负载CuCl₂作为高效、廉价以及可回收催化剂合成炔胺类化合物

熊兴泉, 陈会新, 朱荣俊

2014, 35 (12): 2006-2013. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60195-9

摘要 ( 275 ) [Full Text(HTML)] ()

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发展了一种经济、简单的海蛎壳粉负载的CuCl₂异相催化剂OSP-CuCl₂, 用来催化醛-炔-胺之间的A3偶联反应.OSP-CuCl₂容易通过简单的方法从海蛎壳粉以及CuCl₂制备, 且显示出高的催化活性以及良好的可循环回收性.在微波辅助以及无溶剂条件下, 以OSP-CuCl₂为催化剂, 能够以高产物收率制备出一系列炔胺类化合物.OSP-CuCl₂可通过简单的过滤方式进行回收, 并至少可循环使用6次.初步放大实验表明, 炔胺类化合物能够以150 mmol的规模制备(87%收率).

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Multiwalled carbon nanotube/TiO₂ nanocomposite as a highly active photocatalyst for photodegradation of Reactive Black 5 dye

Sharifah Bee Abd Hamid, Tong Ling Tan, Chin Wei Lai, Emy Marlina Samsudin

2014, 35 (12): 2014-2019. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60210-2

摘要 ( 255 ) [Full Text(HTML)] ()

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A nanocomposite UV-visible light-responsive multiwalled carbon nanotube (MWCNT)/titanium dioxide (TiO₂) nanophotocatalyst was successfully synthesized by a modified sol-gel method using titanium isopropoxide and functionalized MWCNTs as the starting precursors. The photocatalytic activity of the TiO₂ and the nanohybrid material was investigated through the photodegradation of Reactive Black 5 dye under ultraviolet light irradiation. X-ray diffraction analysis indicated that anatase phase was obtained for both the pure TiO₂ and the MWCNT/TiO₂ composite, while Raman spectroscopy confirmed the presence of MWCNTs in the composite. Field emission scanning electron microscopy revealed that TiO₂ nanoparticles with an individual diameter of about 10-20 nm were coated on the surface of the MWCNTs. The specific surface areas of the samples were found to be 80 and 181 m²/g for the pure TiO₂ and MWCNT/TiO₂, respectively. As a result, MWCNT/TiO₂showed better photocatalytic performance than pure TiO₂ because the high surface area of MWCNTs enabled them to function as good electron acceptors for the retardation of electron-hole pair recombination.

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制备方法对V₂O₅/WO₃-TiO₂催化剂脱除柴油车尾气中NO_x的影响

庞磊, 范驰, 邵丽娜, 易俊霞, 蔡星, 王健, 康明, 李涛

2014, 35 (12): 2020-2028. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60218-7

摘要 ( 184 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别采用普通浸渍法(VWTi-con)和超声辅助浸渍法(VWTi-HUST)制备了V₂O₅/WO₃-TiO₂催化剂, 并用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征, 评价了水热老化前后两种催化剂的NH₃-SCR脱除模拟柴油车尾气中NO_x的反应活性, 并与国外成熟商品催化剂进行了比较.结果表明, 制备方法可影响V₂O₅/WO₃-TiO₂催化剂的水热稳定性, VWTi-con催化剂老化后几乎完全失活, 而VWTi-HUST具有优异的水热稳定性, 与国外成熟商品催化剂性能相当.与传统浸渍法相比, 超声辅助浸渍法增强了活性物种和载体的相互作用, 提高了活性组分的分散性等.采用该法制备的VWTi-HUST催化剂将具有较强的商业应用性; 台架试验正在进行中, 以期满足柴油车国IV排放标准的要求.

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微波法制备还原氧化石墨烯负载Pt₃Co纳米合金

石娟娟, 聂仁峰, 张梦媛, 赵梦思, 侯昭胤

2014, 35 (12): 2029-2037. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60232-1

摘要 ( 331 ) [Full Text(HTML)] ()

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微波辐射法可以在数分钟内将高度分散的 Pt₃Co 合金颗粒负载于还原氧化石墨烯表面上.表征结果发现, 与传统的溶剂热法和浸渍法相比,微波法制备的催化剂中贵金属的利用率高, 合金颗粒的分布均匀, 组成可控, 同时氧化石墨烯的再石墨化现象也得到有效地抑制.采用微波法制备的Pt₃Co/RGO-MW催化剂在肉桂醛加氢反应中具有较高的活性和和产物选择性. Pt₃Co/RGO-MW中每一个 Pt 原子在70 ℃的转化频率高达23.8 min^-1.

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