《分子催化(中英文)》征稿启事

《分子催化(中英文)》是由中国科学院兰州化学物理研究所主办、中国科学院主管、中国科技出版传媒股份有限公司(科学出版社)出版的向国内外公开发行的学术性刊物.主要报道有关分子催化方面最新进展与研究成果.辟有学术论文、研究简报、研究快报及综合述评等栏目.内容侧重于配位催化、酶催化、光催化、催化过程中的立体化学问题、催化反应机理与动力学、催化剂表面态的研究及量子化学在催化学科中的应用等.本刊亦报道工业催化过程中的均相催化剂、固载化的均相催化剂、固载化的酶催化剂等活化、失活和再生;用于新催化过程的催化剂的优选与表征等方面的内容.读者对象主要是科研单位及企业中从事催化工作的科技人员、研究生、高等院校的师生.

中国石化开发出聚乙烯用改性催化剂及其制备方法

中国石油化工股份有限公司(简称中国石化)开发出一种聚乙烯用改性催化剂及其制备方法。该催化剂包括主催化剂和改性剂,两者质量比为100.0∶(0.1~30.0)。主催化剂为Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂、后过渡金属催化剂、FI催化剂、铬基催化剂中的一种,改性剂为硅氧烷、苯乙烯基聚合物中的至少一种。该方法通过将改性剂引入主催化剂中,改变了主催化剂原有活性位点的分布和催化特性,进而可以改变聚乙烯活性链的生长和结晶行为,提高了聚乙烯的相对分子质量分布。

聚丙烯催化剂研究进展

综述了聚丙烯(PP)催化剂的研究进展,包括Ziegler-Natta(Z-N)、茂金属、后过渡金属及复合催化剂,重点分析了载体、助催化剂、给电子体对Z-N催化剂活性、结构及性能的影响,并对比了各类催化剂的优缺点。指出今后需在反应机理、合成工艺、聚合物形貌控制等方面对催化剂进行深入研究和设计,在保证催化剂成本的同时,产出性能指标更加优异的PP产品。

烟气中氯代芳构化合物催化氧化的研究进展

焚烧是固体废物处理的重要方式,但由此产生的烟气中含有氯代芳构化合物(chlorinated aromatic hydrocarbons,CAHs),对环境和健康构成威胁.催化氧化技术因其高去除率、低能耗、低二次污染等优点被认为是去除烟气中CAHs最有效的方法之一.本文系统介绍了常见的催化剂种类,包括贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和分子筛催化剂,并比较了它们的优缺点.同时,深入探讨了催化氧化反应的机制、催化剂失活原因和再生方法,并强调了催化剂的组分、载体、结构和制备方法等对催化剂活性的重要影响.最后,根据文献研究,对CAHs的催化氧化进行了展望.未来研究应进一步优化催化剂设计,提高反应效率,并将其应用于实际焚烧烟气治理.

多相催化氧化伯醇制备羧酸的研究进展

伯醇催化氧化制羧酸是有机合成中极为重要的转化过程,具有广泛的应用前景。对于多相催化体系,高效催化剂的制备一直是研究的热点和难点。该文对近年来涉及多相催化氧化伯醇制备羧酸的文献进行了全面的梳理。从单金属及其氧化物和双金属及其氧化物基催化剂,以及是否采用载体等角度系统评估了伯醇氧化多相催化剂的发展现状和趋势;介绍了杂多酸催化和绿色催化的研究进展;展望了多相催化在工业应用中的发展前景和挑战。

Pt NPs增强ZnO@ZnS核-壳异质纳米棒光催化产氢性能研究

采用原位光沉积方法将铂纳米颗粒(Pt NPs)负载在核-壳异质纳米棒ZnO@ZnS表面,制备出ZnO@ZnS/Pt复合光催化剂。调控Pt NPs在ZnO@ZnS表面的负载量,探究了不同质量的Pt NPs对光催化产氢气性能的影响。结果表明,当贵金属Pt的负载量为2%(ZnO@ZnS/Pt-2)时,复合光催化产H_(2)性能最好,产氢速率为4.52 mmol/(g·h),是ZnO@ZnS的1.8倍,催化剂表现出优异的催化稳定性。在此复合材料中,贵金属Pt纳米颗粒作为助催化剂,Pt对H~+具有较低的吸附能,优先吸附H~+,光生电子转移到Pt纳米粒子表面,H^(+)在其表面得到光生电子,被还原为氢气,成功地抑制了光生电子和空穴的复合,有效地提升了催化剂的催化性能。

CuPc/FeNC双组分催化剂协同催化硝酸盐转化为氨

氨(NH_(3))作为重要的化学品和能源储存介质,需求量与日俱增.本文旨在通过电化学硝酸根还原反应(NO_(3)^(−)RR),将NO_(3)^(−)转化为NH3,不仅解决了NO_(3)^(−)引起的环境污染问题,又可以满足对NH_(3)的迫切需求.然而,NO_(3)^(−)RR涉及多个电子和质子转移过程,其中,NO_(2)^(−)是NO_(3)^(−)活化转化和深度还原合成NH_(3)的重要中间体.酞菁铜(CuPc)能够高效地活化转化NO_(3)^(−)为NO_(2)^(−),但在低过电位时无法有效地将NO2−还原为NH3,难以获得较高的氨法拉第效率(FENH3)和分电流密度.而氮配位的铁单原子催化剂(FeNC)则有较好的NO_(2)^(−)吸附活化特性.因此,利用双组分催化剂之间的协同作用以实现高效NO_(3)^(−)RR的活性和选择性是本文的主要研究思路.本文设计了CuPc/FeNC串联催化剂,利用CuPc和FeNC对NO_(3)^(−)和NO_(2)^(−)的吸附活化能力的差异,实现了高效的协同催化转化.X射线衍射、高角环形暗场扫描透射电镜、X射线光电子能谱及X射线吸收谱结果表明,FeNC催化剂中Fe原子均匀分布于ZIF-8热解后的基底.通过将FeNC和CuPc负载于气体扩散电极,在流动电解池中完成NO_(3)^(−)RR.CuPc/FeNC催化剂在较低电势区间中能够实现接近100%的NH3法拉第效率,同时在−0.57 V vs.RHE时达到273 mA cm–2的NH3分电流密度,并且在整个电势范围内有效地抑制了NO_(2)^(–)聚集.与单组分催化剂CuPc和FeNC对比结果表明,在−0.53 V vs.RHE时,CuPc/FeNC催化剂表现出较高的FE(NH_(3))/FE(NO_(2)^(−))比值,是CuPc催化剂的50倍;同时CuPc/FeNC催化剂上NH3分电流密度是FeNC催化剂的1.5倍.进一步研究了NO_(3)^(–)RR中的串联反应机制,其中FeNC催化剂表现出较高的NO_(2)^(–)RR活性,并且有效抑制了析氢反应.此外,CuPc/FeNC催化剂和FeNC催化剂在NO_(2)^(−)RR中表现出类似的NH3分电流密度,这表明在NO_(3)^(−)RR中,CuPc/FeNC催化剂性能的提高来源于FeNC位点能够进一步还原CuPc位点产生的NO_(2)^(–).理论计算结果表明,FeNC比CuPc表现出更强的NO_(2)^(–)吸附活化能力,说明NO_(2)^(−)在FeNC上更容易进行加氢还原.NO_(3)^(−)RR反应全路径分析结果表明,对于^(*)NO_(3)还原到*NO2过程,CuPc相对于FeNC位点具有明显降低的反应自由能,说明CuPc有利于NO_(2)^(−)的生成;而FeNC位点在后续的^(*)NO_(2)还原合成^(*)NH_(3)过程中具有更低的反应自由能,这与实验结果一致.一系列非原位和原位表征证明了CuPc催化剂在高电位下存在少量金属颗粒析出,与CuPc催化剂在高电位下NH_(3)分电流密度快速增加结果一致.综上,本工作中CuPc和FeNC催化剂之间的协同作用弥补了各自的不足,通过串联反应机制,在低过电位下有效增加了NH_(3)的法拉第效率和电流密度,实现了高效的协同催化转化,为设计和合成高效催化剂提供了新思路.

Pd/C催化剂在间硝基苯磺酸钠加氢反应中的应用

间氨基苯磺酸钠是一种重要的化工中间体,可由多种方法制备得到,催化加氢法是目前主要使用的方法,但工业化报道较少,这是由于在间硝基苯磺酸钠加氢合成间氨基苯磺酸钠的液相反应中催化剂存在失活现象,难以多次套用,工业化成本高。使用自制Pd/C催化剂进行间硝基苯磺酸钠的液相加氢反应,采用液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(LC-QTOF-MS)、X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、BET表面分析等方法对Pd/C催化剂的失活原因进行探究,确定催化剂的失活原因。Pd/C催化剂的失活是由于在硝基选择性加氢过程中,原料间硝基苯磺酸钠转化为偶氮化合物或氧化偶氮化合物,由于这些中间体的吸附性较强,易堵塞活性炭载体的孔道,造成催化剂比表面积减少,导致催化剂暂时性的中毒失活,而并非是加氢还原了原料中磺酸基团生成硫化钯而导致的催化剂永久性失活。

二苯亚甲基桥联吡啶亚胺双中心Ni催化剂的制备及催化乙烯齐聚

以4,4′-二氨基二苯甲烷、吡啶-2-甲醛和六水合氯化镍为原料制备用于乙烯齐聚的双中心Ni催化剂,利用红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV-vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)及电喷雾电离质谱(ESI-MS)等对配体和催化剂结构进行分析,并通过乙烯齐聚实验对催化剂催化性能进行评价。结果表明,聚合反应条件对二苯亚甲基桥联双中心Ni催化剂催化乙烯齐聚性能具有较大影响,以环己烷为溶剂、改性甲基铝氧烷(MMAO)为助催化剂,t=25℃、n(Al)∶n(Ni)=1000、p(乙烯)=0.5 MPa、n(主催化剂)=3μmol、t=45 min,二苯亚甲基桥联双中心Ni催化剂催化活性最高为7.61×10^(4) g/(mol Ni·h),丁烯选择性为72.58%。此外,对二苯亚甲基桥联吡啶亚胺双中心Ni催化剂催化乙烯齐聚机理进行了推断。

三维碳凝胶基催化剂在CO_(2)催化转化中的应用研究进展

随着化石能源的过度消耗和CO_(2)的大量排放,能源与环境问题日渐严重。将温室气体CO_(2)催化转化为高附加值的燃料和化学品,是解决能源短缺和环境问题的理想途径。光催化、电催化和热催化是CO_(2)催化转化的常用策略。在各种催化过程中,普遍存在载流子复合率高、催化剂团聚和催化剂回收困难等问题。三维碳凝胶因具有高导电性、高比表面积、高孔隙率、高CO_(2)吸附性、资源丰富和环境友好等特点,被应用于各类催化反应体系中。重点介绍了CO_(2)催化转化的理论基础以及光催化、电催化和热催化CO_(2)的原理、三维碳凝胶基催化剂在三类CO_(2)催化转化体系中的最新进展,并提出了三维碳凝胶基催化剂未来发展的机遇和挑战。

载体结构对Pt/SDB疏水催化剂性能的影响

为了研究SDB载体结构对催化剂性能的影响,选取3种不同结构的SDB载体,以氯铂酸为前驱体,采用等体积浸渍、高温氢气还原的方法制备Pt/SDB疏水催化剂,研究其在水氢同位素交换反应中的催化活性。用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪和压汞仪表征载体的外观形貌及孔结构。用透射电镜、电感耦合等离子体质谱仪和X射线衍射仪分析活性组分Pt在疏水催化剂上的分布及结晶状态。结果表明:载体结构差异对前驱体氯铂酸的吸附影响带来明显的竞争吸附效应;载体结构也对Pt晶粒的结晶状态、粒径大小以及聚集状态等有较大影响,孔径为159.63 nm的载体B所制备的催化剂活性最好。

AuAg合金纳米催化剂的制备及应用研究进展

目的纳米Au催化剂一直是多相催化领域的典型研究材料之一,其具有特殊的电子、结构性质及对诸多氧化、还原反应历程的高催化性能。但是纳米Au催化剂存在尺寸依赖性强,对O_(2)等基础物质活化能力弱等问题。Ag与Au形成合金材料则是解决上述问题的重要途径之一。已有研究中采用多种不同的AuAg催化剂制备方法,并且其在不同催化应用中涉及多种催化机理,但未有研究将其制备过程以及协同催化机理进行对比总结。因此,针对AuAg合金催化剂,综述了其常见的制备方法和预处理条件及其在CO氧化等氧化反应、不饱和醛加氢等加氢反应中的应用以及催化反应机制,并提出了未来可能的发展方向。方法通过对AuAg催化剂的研究和应用进行综述,分析了不同制备方法的特点及预处理条件对AuAg催化剂结构的影响以及AuAg催化剂在不同反应中的催化机理。结果在该合金材料的制备和预处理方面,对比了不同制备方法及其对该合金颗粒在载体表面负载状况的影响机制,也深入探讨了预处理条件对AuAg纳米粒子的尺寸及合金化程度的调控作用。在催化应用上,Ag的加入能够改善纳米Au的抗烧结能力,二者间的电子效应也可提升材料对O_(2)等基础物质活化能力,并降低Au颗粒尺寸变化对催化反应结果的影响,最终高效催化CO氧化、醇氧化、不饱和醛加氢、炔烃加氢以及硝基芳香化合物还原等反应历程。结论目前有多种制备AuAg合金纳米催化剂的方法,而其结构的可控及稳定的合成仍是未来的研究重点。同时,AuAg催化剂在不同反应中催化机理的探索对AuAg催化剂的定向设计尤为重要,应进行更深入的研究,以更快实现工业应用。

聚乙烯催化剂的研究进展

聚乙烯根据聚合方法、分子量大小、密度等参数可分为LDPE、LLDPE、HDPE、UHMWPE。综述了聚乙烯催化剂的发展历程,重点介绍齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂、后过渡金属催化剂和铬系催化剂的研究进展。

化学工业的“加速器”——催化机理

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1981年的定义:催化剂是一种改变反应速率,但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质.催化剂在化学反应中起的作用叫催化作用,固体催化剂在工业上也称为触媒.通常所说的催化剂指正催化剂,即能够增大化学反应速率,所以说催化剂是化学工业的“加速器”,催化机理已经成为高考命题热点.

光催化氧化技术处理废水中抗生素的研究进展

本文综述了光催化氧化技术处理废水中抗生素污染物的研究现状,主要介绍了半导体光催化剂、光催化复合膜及一些与光催化氧化技术相关的联合技术在废水抗生素污染物处理领域的应用进展,同时详细地介绍了各种方法对抗生素污染物的处理效果及其优缺点。最后,展望了光催化氧化技术在废水中抗生素污染物处理领域未来的研究重点和发展趋势。

析氢反应Co,N掺杂石墨烯电催化剂的理论计算研究

为解决析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)动力学缓慢问题,寻找高效电催化剂,设计了8种不同数量Co原子嵌入N掺杂石墨烯(Coxy-embedded nitrogen-doped graphene,Coxy-NG)电催化剂,并采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)进一步研究了Coxy-NG在酸性和碱性条件下对HER的催化性能。结果表明,Co21-NG在8种电催化剂里具有最优的HER催化性能;在酸性条件下,Co21-NG表现出最合适的H吸附吉布斯自由能变化量(change of hydrogen adsorption Gibbs free energy,ΔG_(H^(*))),为0.23 eV;在碱性条件下,Co21-NG的ΔG_(H^(*))只有0.51 eV。该研究可以帮助了解Coxy-NG催化HER过程,并为设计出性能优异的Coxy-NG电催化剂提供指导。

CO氧化消除催化剂的研究进展

CO广泛存在于工业窑炉废气、焦化废气和锅炉燃烧气中,开发低温高效、低成本、高抗毒性的CO氧化消除催化剂可以带来更高的环保经济效益。综述了近年来不同类型CO氧化消除催化剂的研究进展,讨论了活性组分、载体及制备方法等因素对催化剂活性的影响,汇总了各种典型贵金属和非贵金属催化剂的CO氧化消除效果,并展望了CO氧化消除催化剂的发展前景。

光、电、化学法催化制氢技术研究进展

氢能作为无碳绿色能源,是清洁能源的重要组成部分。区别于传统化石能源制氢方式,电催化制氢、光催化制氢、光电催化制氢和化学催化制氢等新型制氢技术有望实现纯绿色路线制氢,是氢能领域研究的重点。该文系统梳理了四种催化剂驱动制氢技术的工作原理、发展现状,比较了不同技术路线的优缺点及技术成熟度,总结了各种催化剂材料的工作机理、研究现状。

铜基、钯基催化剂电还原二氧化碳的研究进展

随着现代社会的进步,化石能源的大量利用造成CO2的大量排放,而CO2作为温室气体,会对气候造成严重的变化;电化学CO2还原(CO2ER)技术对CO2进行回收有较大优势,经研究表明许多材料在催化二氧化碳转化为有价值的燃料和化学品方面具有独特优势。作为电催化剂可被分为几类,包括金属、金属合金、金属氧化物、金属络合物、聚合物/团块、酶和有机分子。电催化生成的低碳燃料包括CO、HCOOH、CH2O、CH4、H2C2O4、C2H4、CH3OH、CH3CH2OH等等。铜(Cu)基催化剂是一类能够以较高效率将CO2直接还原为高附加值化学品(如碳氢化合物)的催化剂,因而是ERC技术的研究重点之一,近年来,Pd基材料在CO2还原反应中表现出独特的催化性能优势,不仅能够在一定的负电位区间高效地还原CO2生成CO。特别是相关Pd合金催化剂还可以在接近平衡电位下高选择性地还原CO2生成甲酸/甲酸盐。

酶催化固碳过程及其强化技术研究进展

全球范围迅猛发展的工业生产导致温室气体CO_(2)的排放,引发人们对全球气候变化的普遍关切。在发展清洁能源、工业流程再造等减少碳排放的同时,开发高效、经济的CO_(2)捕集、利用与储存(CCUS)技术显得尤为迫切。本文基于CO_(2)资源化利用的目的,对生物体外酶催化固碳过程及其强化技术的研究进展进行综述。首先,介绍了CO_(2)转化过程中涉及的关键催化酶及其优化,阐述了CO_(2)资源化利用的具体策略,涵盖了将CO_(2)催化转化为甲酸、甲醇、甲烷、淀粉以及L-乳酸、丙酮酸等特定产物分子。进而,重点阐述了辅因子的原位再生、酶的固定化、反应系统的优化设计、反应条件优化(pH、温度、底物浓度)以及产物原位分离等技术对CO_(2)生物酶催化反应过程的强化,实现CO_(2)的高效固定与资源化利用。旨在通过多方面交叉论述,为生物酶催化过程及路线设计包括固定化酶催化剂的制备、反应器选择设计与开发、酶催化过程调控、高值化产品定向合成等提供有益的启发和思考。最后,总结了酶催化固碳过程存在的问题和挑战,并对其未来值得研究的方向进行了展望。