催化学报

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单分子层保护纳米 Au 粒子表面配位催化剂的制备及其应用

贾丽凤, 何涛, 李志鹏, 李雪梅

2010, 31 (11): 1307-1315. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60118-0

摘要 ( 3083 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(604KB) ( 1263 )

贵金属纳米粒子由于其小尺寸效应而表现出特殊的催化性能. 综述了纳米 Au 粒子表面配位催化剂的制备方法及其在催化中的应用. 由于 Au 可与硫化物形成配位键, 所以硫化物可在 Au 表面形成有序单分子膜. 单分子膜保护的 Au 纳米粒子具有非常好的溶解性、分散性、稳定性, 以及由不同的表面功能团而导致的不同的催化性能. 该催化体系兼具均相催化剂和多相催化剂的特点, 这对开发新型催化剂具有重要的理论和实际意义.

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醋酸钯催化甲苯中无配体的 Suzuki 反应

刘宁, 刘春, 金子林

2010, 31 (11): 1316-1320. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60119-2

摘要 ( 3057 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(284KB) ( 1230 )

报道了一种甲苯中醋酸钯催化无配体的 Suzuki 反应体系. 以 K₃PO₄·7H₂O 为碱, 在该体系中可高效进行芳基溴代物和芳基硼酸的 Suzuki 反应, 且具有反应条件温和、无需惰性气体保护等特点. 在 n(ArBr) = 0.5 mmol, n(ArB(OH)₂) = 0.75 mmol, x(Pd(OAc)₂) = 1 mol%, n(K₃PO₄·7H₂O) = 1.0 mmol, v(甲苯) = 2 ml 的优化条件下, 4-溴硝基苯和苯硼酸在 75 °C 反应 5 min, 分离收率即达 99%, TOF 高达 1 188 h?1.

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非晶态介孔 FeAlP 催化剂用于合成 1,5-苯二氮类化合物

A. V. VIJAYASANKAR1, S. DEEPA1, B. R. VENUGOPAL2, N. NAGARAJU1,*

2010, 31 (11): 1321-1327. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60120-9

摘要 ( 2570 ) [Full Text(HTML)] ()

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A simple and versatile method for the synthesis of 1,5-benzodiazepines from o-phenylenediamine and ketones in the presence of solvents and under solvent-free conditions that used an amorphous mesoporous iron aluminophosphate as catalyst was developed. High yields with excellent selectivity were obtained with a wide variety of ketones under mild reaction conditions. The catalyst had the advantages of ease of preparation, ease of handling, simple recovery, reusability, non toxicity, and being inexpensive.

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氧化铈纳米粒子光催化降解亚甲基蓝的动力学和机理

H. R. POURETEDAL1,*, A. KADKHODAIE2

2010, 31 (11): 1328-1334. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60121-0

摘要 ( 3857 ) [Full Text(HTML)] ()

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CeO2 nanocrystals were synthesized by a simple precipitation method and calcination at 600 °C. (NH4)2Ce(NO3)6 and ammonia were used as precursors. The CeO2 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, and N2 adsorption. The photodegradation of methylene blue catalyzed by CeO2 nanoparticles was studied under UV and sunlight irradiation. The highest degradation was obtained with 1.0 g/L CeO2 at pH 11 within 125 min. The pseudo first order rate constants of dye bleaching were calculated as 16.2x10-3 and 15.7x10-3 min-1 under UV and sunlight irradiation, respectively. The effect of iso-PrOH, iodide ion, and H2O2 was studied to predict the pathway of dye degradation. The obtained results indicate the effect of photogenerated holes in the degradation mechanism of the dye. Also, the photocatalytic activity of the prepared photocatalyst was studied in the presence of several negative ions.

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⁵⁷Fe 穆斯堡尔谱研究 Ir-Fe 催化剂用于 CO 选择氧化反应

刘阔 1,2, 张万生 1, 王军虎 1 , 王爱琴 1, 黄延强 1, 金长子 1, 沈俭一 3, 张涛 1

2010, 31 (11): 1335-1341. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60122-2

摘要 ( 3177 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用不同浸渍顺序制备了三种 Ir-Fe 催化剂, 其 CO 选择氧化 (PROX) 反应活性差别很大, 其中共浸渍的 Ir-Fe 催化剂活性最高. 吸附量热研究表明, 三种催化剂的 H2 和 CO 吸附存在差别. 通过对三种催化剂还原后、再氧化和反应后准原位 57Fe 穆斯堡尔谱的研究, 得到各种 Fe 物种信息. 结果表明, 三种制备方法影响催化剂中 Ir-Fe 相互作用强度, 导致催化剂中 Fe 物种的氧化还原性能不同. 催化剂中 Fe²⁺(a) 的含量与 CO 转化率呈正比关系, Fe²⁺(a) 是 PROX 反应过程中活化氧的活性中心. 浸渍顺序改变了 Ir-Fe 间相互作用强度, 从而改变 Fe²⁺(a) 物种含量, 影响 PROX 反应活性. Ir-Fe 间的相互作用可以稳定活化氧的 Fe²⁺(a) 物种, 为今后研究金属-金属间的相互作用提供借鉴.

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制备过程对 Pd-SiW₁₂/SiO₂ 催化剂在乙烯选择氧化制乙酸反应中催化性能的影响

徐庶亮 1,2, 楚文玲 2, 杨维慎 2

2010, 31 (11): 1342-1346. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60123-4

摘要 ( 2837 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用不同负载顺序或制备过程制备了 Pd-SiW12/SiO2 催化剂, 考察了它们在乙烯直接氧化制乙酸反应中的催化性能. 结果表明, Pd 和 SiW12 的负载顺序与 Pd 负载后的处理条件对 Pd-SiW12/SiO2 催化剂上 Pd 的分散度影响较大, 但对催化剂表面 B 酸量影响不大, 而 Pd 分散度较高时, 相应催化剂活性较高. 将 Pd 和 SiW12 同时负载于 SiO2 上时, 催化剂表现出较高的催化乙烯直接氧化制乙酸反应活性.

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聚 (4-乙烯基吡啶硝酸盐)、硅硫酸和溴化铵催化氧化硫化物生成亚砜

Arash GHORBANI-CHOGHAMARANI1,*, Sara SARDARI2

2010, 31 (11): 1347-1350. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60124-6

摘要 ( 3089 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(267KB) ( 1120 )

A new catalytic procedure for the chemoselective oxidation of sulfides to sulfoxides was studied. A variety of aliphatic and aromatic sulfides were subjected to sulfoxidation by combining poly(4-vinyl pyridinium nitrate), silica sulfuric acid (SiO₂-OSO₃H), and catalytic amounts of ammonium bromide in CH₂Cl₂ in the presence of a few drops of water at room temperature. Excellent yields were obtained.

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碱性介质中 (氢) 氧化铜修饰电极电催化氧化蔗糖

Majid JAFARIAN1,*, Mehdi RASHVAND AVEI1, Iman DANAEE2, Fereydoon GOBAL3, Mohamma

2010, 31 (11): 1351-1357. DOI: 10.1016/S1872-2067(10)60125-8

摘要 ( 2960 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(640KB) ( 1369 )

A stable copper (hydr)oxide-modified electrode was prepared in 0.5 mol/L NaOH solution by cyclic voltammetry in the range of -250 to 1 000 mV. It can be used for electrochemical studies in the range of -250 to 1 000 mV without interfering peaks because there is no oxidation of copper. During an anodic potential sweep, the electro-oxidation of saccharose on Cu occurred by the formation of Cu^III and this reaction also occurred in the early stages of the reversed cycle until it is stopped by the negative potentials. A mechanism based on the electro-chemical generation of Cu^III active sites and their subsequent consumption by saccharose was proposed, and the rate law and kinetic parameters were obtained. The charge transfer resistance from theoretical and impedance studies was used to verify the mechanism. Under chronoamperometry regimes, the reaction followed Cottrellian behavior. The transfer of up to 21 electrons was observed in further investigations of the electro-oxidation of saccharose on a (hydr)oxide Cu rotating disk electrode.

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镍前驱体对非负载型镍催化剂上甲烷分解活性的影响

张微 1,2, 葛庆杰 1, 徐恒泳 1

2010, 31 (11): 1358-1362. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00430

摘要 ( 2810 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(493KB) ( 1031 )

分别以硝酸镍和乙酸镍为前驱体, 采用沉淀法制备了非负载型 Ni 催化剂, 运用 X 射线衍射、H2-程序升温还原及 CH4 程序升温表面反应对催化剂进行了表征, 并考察了 Ni 催化剂上 CH4 分解反应活性. 结果表明, 以乙酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较小, 较易被还原, 还原后得到的催化剂催化 CH4 分解活性和稳定性较高; 而以硝酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较大, 较难被还原, 还原后催化剂上 CH4 分解活性和稳定性较低. 制备过程中乙酸镍与溶剂乙二醇所形成的配合物是获得尺寸较小 NiO 样品的关键.

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焙烧温度对 Pd/Al2O3 催化剂上甲烷燃烧反应性能的影响

高典楠 1, 王胜 1, 刘莹 1,2, 张纯希 1, 王树东 1

2010, 31 (11): 1363-1368. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00417

摘要 ( 2771 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(715KB) ( 1025 )

考察了载体与催化剂焙烧温度对 Pd/Al2O3 催化剂上低浓度甲烷催化燃烧反应性能的影响. 采用 X 射线衍射、透射电镜、N2 物理吸附、NH3 程序升温脱附和 O2 程序升温氧化等手段对载体和催化剂进行了表征. 结果表明, 焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响显著. 随着载体焙烧温度的升高, Al2O3 的比表面积、物相结构、酸中心的数量及强度明显改变, 相应的 Pd/Al2O3 催化剂中载体与 Pd 的相互作用减弱, Pd 分散度降低. 当载体焙烧温度为 1 100 °C, Pd/Al2O3 焙烧温度为 200 °C 时, 所得催化剂在 260 h 的连续反应中, 甲烷转化率始终维持在 99%以上.

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Pd/PMO-SBA-15 催化剂催化苯甲醇选择氧化反应性能

刘成 1, 谭蓉 1 , 银董红 1,2 , 喻宁亚 1, 周裕旭 1

2010, 31 (11): 1369-1373. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00447

摘要 ( 2885 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(472KB) ( 970 )

研究了 PMO-SBA-15 材料负载的金属钯纳米粒子 (Pd/PMO-SBA-15) 在水相中催化苯甲醇选择氧化制苯甲醛的反应. 考察了纳米粒子种类、氧化剂用量、反应时间和反应温度等对苯甲醇转化率及苯甲醛选择性的影响. 结果表明, 以水为溶剂, 以 H2O2 (30%) 为氧化剂时, 可得到较高的苯甲醇转化率和苯甲醛选择性. 当以 0.05 g 的 2%Pd/PMO-SBA-15 为催化剂, H2O2 用量为 1.5 ml, 反应温度为 80 oC, 反应 4 h 时, 苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别达到 97.1% 和 100.0%. 对该催化体系的重复使用性能进行了考察. 结果发现, 随着使用次数的增加, 苯甲醇转化率有所下降, 但苯甲醛选择性保持不变.

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SBA-15 负载 β-Mg2V2O7 催化剂的制备及其催化丙烷选择氧化脱氢的性能

张胜红, 张鸿鹏, 孙吉莹, 刘海超

2010, 31 (11): 1374-1380. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00451

摘要 ( 2287 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(577KB) ( 1003 )

以 MgO 修饰的 SBA-15 为载体, 采用浸渍法制备了负载 β-Mg2V2O7 催化剂, 并运用 X 射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和 H2 程序升温还原等技术对催化剂 V 中心的结构和还原性能进行了表征. 结果表明, β-Mg2V2O7 具有与 α-Mg2V2O7 相同的结构单元, 但其催化丙烷氧化脱氢 (ODH) 反应的初始活性和初始选择性均低于后者. 与体相 β-Mg2V2O7 相比, 负载的 β-Mg2V2O7 上 V 中心分散度以及丙烷 ODH 反应活性和选择性更高, 520 oC 时丙烷 ODH 反应的初始活性提高了约 20 倍, 丙烯初始选择性也从体相的 88.3% 提高到 94.1%, 接近于 α-Mg2V2O7 (94.6%), 并且在 20% 的丙烷转化率时也表现出相似的规律. 这与表征催化剂选择性的两个本征动力学参数 k1/k2 (丙烷初级 ODH 和燃烧反应速率常数之比) 和 k3/k1 (次级丙烯燃烧和初级丙烷 ODH 反应速率常数之比) 反映出的规律一致. 这些对体相和负载的 Mg2V2O7 催化剂催化丙烷 ODH 反应本征特性的认识将有助于设计合成更高效的 Mg-V-O 催化剂, 如基于 α-Mg2V2O7 结构的高分散催化剂, 以获得更高的丙烷 ODH 反应活性和选择性.

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TiO2/Mo-TiO2 的制备、表征和光催化活性

刘兴平, 蒋荣英, 柳松

2010, 31 (11): 1381-1387. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00432

摘要 ( 2474 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(656KB) ( 1116 )

采用溶胶-凝胶法制备了掺 Mo 的 TiO2 粉末, 再由其制得 TiO2/Mo-TiO2 复合物光催化剂. 使用 X 射线光电子能谱、X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等手段对催化剂进行了表征. 在紫外光照射下, 以甲基橙溶液降解为探针反应, 研究了 Mo 掺杂量对样品光催化活性的影响. 结果表明, Mo-TiO2 催化剂的活性不如纯 TiO2, 这是因为 Mo 离子促进了光生载流子的复合; 而带有 n-n 异质结半导体结构的 TiO2/Mo-TiO2 复合催化剂具有比纯 TiO2 和 Mo-TiO2 催化剂更高的光催化活性. 当 Mo 掺杂摩尔分数为 2%, TiO2:Mo-TiO2 质量比为 10:1 时, 活性是纯 TiO2 的 1.57 倍.

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有序介孔有机金属 Pd(II) 的制备及其催化水介质中的 Suzuki 反应

朱凤霞, 杨旭石, 杨迪迪, 李和兴

2010, 31 (11): 1388-1392. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00525

摘要 ( 2620 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(522KB) ( 1030 )

以有机金属 Pd 硅烷和乙基桥联硅烷为混合硅源, 在表面活性剂作用下进行共缩聚反应, 制备了有序介孔有机金属 Pd(II) 催化剂 Pd(II)-PMO(Et). 采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振谱、X 射线衍射、透射电子显微镜和 N2 吸附脱附等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 与后嫁接法相比, 共聚法制得的催化剂活性位分散均匀, 孔道不易堵塞, 同时乙基修饰的孔壁增强了催化剂表面疏水性, 有利于反应物在孔道内的扩散和吸附. 在水介质 Suzuki 反应中, Pd(II)-PMO(Et) 的催化活性与均相催化剂 Pd(PPh3)2Cl2 的相当, 且可重复使用.

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碳助剂对完全液相法制备的 Cu-Zn-Al 催化剂性能的影响

黄伟, 李文辉, 孙景晓, 阴丽华

2010, 31 (11): 1393-1398. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00464

摘要 ( 2502 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(615KB) ( 823 )

采用完全液相法制备了 Cu-Zn-Al 催化剂, 研究了碳纳米管和碳微球的加入对该催化剂 CO 加氢合成低碳醇反应性能的影响, 并用 X 射线粉末衍射、氮气吸附、氢气程序升温还原和氨气程序升温脱附-质谱等方法对催化剂进行了表征. 结果表明, 用完全液相法制备的 Cu-Zn-Al 甲醇合成催化剂具有一定的合成低碳醇和低碳烃的能力, 这种能力归结于较大 Cu0 晶粒的产生. 一定量碳微球的加入可大大减小 Cu0 晶粒度, 从而大幅度提高甲醇选择性.

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水热沉淀法制备掺铁二氧化钛中空球及其光催化性能

匡继董, 林碧洲, 陈亦琳, 骈雪涛, 张克智, 张鸥

2010, 31 (11): 1399-1404. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00514

摘要 ( 3129 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(852KB) ( 1470 )

以碳球为模板剂, 采用水热沉淀法制备了不同配比掺 Fe 的 TiO2 (Fe-TiO2) 中空球, 并运用 X 射线粉末衍射、扫描电子显微镜、元素分析能谱、红外光谱和热重等方法对其进行了表征. 结果表明, 中空球为锐钛矿相, 大小为 0.5~3.20 ?m, 壳层厚度为 30~60 nm, 比表面积为 150~300 m2/g. 随着 Fe 掺杂量的增加, 中空球在可见光区的吸收强度逐渐增加. 光催化降解实验表明, 掺 Fe 后, TiO2 中空球的可见光催化活性升高, 其中 0.5% Fe-TiO2 在 80 min 内降解亚甲基蓝超过 75%. 同时还讨论了光催化机制.

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环戊二烯掺杂乙烷桥联有序介孔材料的制备、表征及应用

周媛, 高鹏飞, 张铁明, 王永钊, 赵永祥

2010, 31 (11): 1405-1410. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00518

摘要 ( 2521 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(792KB) ( 727 )

以单硅酯 (2-(环戊基-1,3-二烯基) 乙基) 三乙氧基硅烷 (TEECp) 和含有亚乙基桥键的硅酯 1,2-二 (三乙氧基硅基) 乙烷为硅源, 以三嵌段共聚物 P123 为模板剂, 通过调节 TEECp 预水解时间, 采用共聚法合成了环戊二烯掺杂乙烷桥联材料 (Cp-PMO), 并采用小角 X 射线衍射、N2 物理吸附、透射电镜、红外光谱和热重等技术对样品进行了表征. 结果表明, 环戊二烯基被成功引入到乙烷桥联材料中, 所得 Cp-PMO 样品具有高度有序的二维六方介孔孔道, 热稳定性较高; 随着材料中环戊二烯含量的增加, 其有序性降低, 孔径、比表面积和孔体积均有所减小, 孔壁逐渐增厚. 在乙酸乙酯与正丁醇的酯交换反应中, Cp-PMO 样品表现出较高的催化活性. 当该样品中环戊二烯含量为 30% 时, 乙酸乙酯转化率和乙酸丁酯收率分别可达 19.3% 和 10.6%.

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整体式 Cu-ZSM-5 催化剂上 NH3 选择性催化还原 NO 活性

张秋林, 邱春天, 徐海迪, 林涛, 龚茂初, 陈耀强

2010, 31 (11): 1411-1416. DOI: 10.3724/SP.J.1088.2010.00524

摘要 ( 2904 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(551KB) ( 1335 )

采用浸渍法制备了一系列不同 Cu 含量的 Cu-ZSM-5 催化剂, 并用于 NH₃ 选择性催化还原 (SCR)NO 反应. 结果表明, 当 Cu 含量为 8%时, Cu-ZSM-5 催化剂的活性最高; 当空速为 30 000 h^–1. , 在 198~440 ^oC 反应时 NO 转化率均高于 80%, 最高可达 97%, 且空速的影响较小. 经快速水热老化后, 该催化剂活性明显优于商用 V 基催化剂. H₂O 和 SO₂ 对 Cu-ZSM-5 催化剂的 SCR 活性有所影响, 但可明显恢复. X 射线衍射和 NH3 程序升温脱附结果表明, 当 Cu-ZSM-5 中 Cu 含量为 8% 时, 进入 ZSM-5 中阳离子位的 Cu 较多, 催化剂的活性较高, 且其表面具有较多的酸中心和酸量, 从而有利于 SCR 反应.

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