合成叔丁基苯酚的固体酸催化反应过程研究

在固定床反应器内进行了以固体酸催化合成叔丁基苯酚实验,结果表明,制备的催化剂活性稳定性优于HY分子筛。在反应压力6.0 MPa、反应温度260℃、n(苯酚)∶n(叔丁醇)=1∶3和质量空速4.4 h-1的较佳反应条件下进行苯酚与叔丁醇烷基化反应,苯酚转化率为78.3%,2-叔丁基苯酚选择性为10.3%,4-叔丁基苯酚选择性为63.5%,2,4-二叔丁基苯酚选择性为25.1%,催化剂活性稳定时间超过530 h。在反应压力6.0 MPa、反应温度240℃、n(苯酚)∶n(甲基叔丁基醚)=1∶3和质量空速1.3 h-1条件下进行甲基叔丁基醚与苯酚烷基化反应,苯酚转化率为70.9%,2-叔丁基苯酚选择性为27.7%,4-叔丁基苯酚选择性为35.7%,2,4-二叔丁基苯酚选择性为29.7%。与叔丁醇相比,甲基叔丁基醚的苯酚烷基化活性和2,4-二叔丁基苯酚选择性均较高,但副产物较多。对于合成叔丁基苯酚,叔丁醇是较佳的烷基化试剂。

酪氨酸酶催化对位取代苯酚和芳香胺的反应及其意义

用固定化酪氨酸酶催化4-取代烷基或烷氧基单酚类化合物的氧化反应得到相应的4-取代邻苯醌,这类邻苯醌能和芳香胺发生迈克尔加成反应,烷基或烷氧基从醌环4位上脱落,得到三取代胺的化合物。将抗炎药布洛芬引入到单酚的苯环4位上,在酪氨酸酶和芳香胺同时存在的条件下,也得到脱布洛芬的加成取代产物,显示4-羟基布洛芬苯酚酯可作为布洛芬药物载体。

高温改性钢渣活化过硫酸盐降解甲基橙和苯酚的反应机制

采用高温改性钢渣活化过硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解甲基橙(methyl orange,MO)和苯酚(phenol,AR)。考察了改性钢渣投加量、PMS浓度、初始pH值、反应温度对MO和AR降解效果的影响。在改性钢渣质量浓度为9.0 g/L、PMS物质的量浓度为12.0 mmol/L、初始pH值为7.0、反应温度为25℃的条件下,反应90 min,30 mg/L MO和15 mg/L AR的降解率分别达到90.5%和100%。材料表征分析结果表明,高温改性钢渣比表面积增大、孔隙率高、催化氧化PMS性能好,且重复利用仍有较好的原位恢复性能。自由基淬灭和电子顺磁共振波谱实验说明,高温改性钢渣/PMS反应体系存在非自由基(1 O 2)和自由基(SO_(4)^(-)·和·OH),发挥了碱活化PMS和铁氧化物活化PMS的共同作用,最终将MO和AR降解为小分子物质。

苯酚选择性氧化还原合成对苯二酚研究

苯酚选择性氧化还原制备对苯二酚反应具有潜在的工业应用价值。本文使用复合型催化剂有机硒醚/CNTs将苯酚选择性地定向氧化为对苯醌,对苯醌在Pt/C催化剂的作用下还原为对苯二酚。为了提高对苯醌的收率,本文将硒催化组分固定在中空多孔的碳纳米管上以增大催化剂的比表面积,苯酚氧化制备对苯醌选择性高达92.5%,具有催化剂制备简单、原料转化率和产物选择性高和废水排放量少等优势。

尖端Pt负载纳米Au棒的制备及其催化还原4-硝基苯酚

采用种子生长法制备了长径比约为4的金纳米棒(AuNRs),并将铂负载其两端制备出尖端Pt负载的纳米Au棒(Pt-AuNRs)。采用紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等一系列常规表征手段对AuNRs和Pt-AuNRs的物化性质进行表征及分析。研究AuNRs和Pt-AuNRs作为催化剂在NaBH4存在下催化还原4-硝基苯酚(4-NP)的性能。首次提出Pt-AuNRs催化还原4-NP机制。结果表明:500-Pt-AuNRs催化剂表现出最好的催化性能,速率常数Kapp=0.383 6 min^(-1),是AuNRs催化剂的4.7倍;Pt-AuNRs特殊的异质结构以及高表面活性和稳定性,有助于BH-4在其表面的高效吸附和电子转移。

高分散Ag/C_(3)N_(4)的制备及对硝基苯酚催化还原性能的研究

金属纳米颗粒的聚集现象严重影响了催化效率,利用简单的方法制备高分散的金属基催化剂具有一定的挑战性;首先利用柔喷雾技术在液液界面上制备了3种银配位的超分子前驱体膜,即三聚氰胺/三聚氰酸/硝酸银超分子(MC-Ag)、三聚氰胺/巴比妥酸/硝酸银超分子(MB-Ag)和三聚氰胺/三聚氰酸/巴比妥酸/硝酸银超分子(MCB-Ag);再热缩聚得到高分散的MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC这3种银负载材料。在对硝基苯酚的催化还原实验中,MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC表观速率常数(k_(app))分别为192.5×10^(-3)、126.8×10^(-3)和128.8×10^(-3)min^(-1);MC-Ag/C_(3)N_(4)展现出了优良的催化性能,在20 min内催化效率高达99.8%,经过5次循环后催化效果仍保持在97%以上,催化性能主要是MC-Ag/C_(3)N_(4)具有g-C_(3)N_(4)二维结构使银纳米粒子更加分散,更有利于接触更多的活性位点;同时柔喷雾技术为纳米颗粒的制备和形貌的调控提供了新的思路。

钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理

苯羟基化制苯酚是C—H键向C—O键转化及富有挑战性的课题之一。该文论述了钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理的研究进展。以钒活性中心为主线,着重从自由基、非自由基和双催化活性机理进行了详细介绍,同时分析了双催化活性中心催化剂高效催化的本质和重要性。提出此类催化体系及催化机理能够解决苯环上C—H键难活化和苯酚的深度氧化等问题,是经济与安全并存的苯酚合成方法,依托已有的催化反应机理,开发更稳定且高性能的催化剂,以促进烃类有机化合物资源利用的原始创新。

MABR好氧喹啉和苯酚降解驱动反硝化脱氮研究

以喹啉和苯酚为含氮杂环类和酚类污染物为代表的废水是典型的强毒性难降解有机废水。该课题采用无泡膜曝气生物膜反应器(MABR)实现了好氧反硝化驱动喹啉和苯酚降解生物强化过程。反应器在不同工况条件下,完成了对喹啉、苯酚和硝酸盐分别为(82.6±10.2)%、(84.5±11.9)%、(67.3±10.6)%的去除率以及(11.1±1.4)、(3.1±1.2)、(1.91±0.4)g/(m^(2)·d)的去除负荷。胞外聚合物含量的增加有助于提高生物膜对高喹啉进水负荷的抵抗能力。通过解析生物膜菌群结构,发现生物膜能够有效富集Rhodococcus等典型好氧喹啉降解菌;通过q-PCR功能基因定量分析发现以oxoO为代表的喹啉降解基因和napA好氧反硝化指示基因存在同一菌群,说明了好氧反硝化驱动喹啉和苯酚降解菌群的存在。通过宏基因组学分析,进一步核定Pseudomonas和Raineyella是主要的好氧喹啉和苯酚降解协同反硝化功能的关键菌群。本课题证实了MABR生物膜在好氧条件下完成对喹啉和苯酚的高效降解和好氧反硝化耦合过程,为拓展MABR在含氮杂环和酚类有机废水处理的应用提供必要的理论参考。

超细铂纳米催化剂的光化学合成及其催化还原硝基苯酚的应用

以乙二醇(EG)为还原剂,通过波长为395 nm近紫外光和450、650 nm的可见光照射C_(60)及K_(2)[PtCl_(4)]混合液,制备了超细铂纳米颗粒(Pt/C_(60)-E)。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)等表征手段对Pt/C_(60)催化剂的组成及形貌进行了研究,结果表明,铂纳米颗粒在C_(60)表面分散良好,平均粒径约为2.6 nm。在催化p-NP还原实验中,在近紫外光(395 nm)照射下所制备催化剂(Pt/C_(60)-E3)表现出最高的催化活性,其速率常数k=0.12 min^(-1)。在催化剂循环实验中,多次循环催化剂仍具有较高的活性,实验证明光化学法对前驱体铂催化剂制备起到良好的作用。

多金属掺杂尖晶石型催化剂制备及催化臭氧降解苯酚

采用水热合成法制备尖晶石型铁氧体,并对其M位掺杂多种金属离子以改性得到一系列催化剂,筛选后用于催化臭氧氧化降解苯酚。结果显示:与其他催化剂相比,Mn_(0.5)Co_(0.5)Fe_(2)O_(4)催化剂催化性能最佳,在苯酚质量浓度为30 mg/L,催化剂投加质量浓度为1 g/L,臭氧质量浓度为6 mg/L,流速为1 L/min并反应75 min时,化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)和苯酚的去除率分别可以达到90.11%和89.36%,较相同条件下单独臭氧氧化对COD和苯酚的去除率分别提高了31.16百分点和30.51百分点。利用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)、电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)等多种手段对该催化剂进行了表征,发现催化剂纯度较高,晶化程度好。此外,通过猝灭和自由基捕获试验表明体系中·OH和^(1)O_(2)参与了苯酚降解反应。催化剂循环试验表明,Mn_(0.5)Co_(0.5)Fe_(2)O_(4)催化剂具有优异的催化稳定性和重复利用性。

荧光探针合成与可视化检测三硝基苯酚综合实验开发

根据待测物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的性质,以香豆素为荧光团、噻二唑为识别基团,调整共轭体系和电子流向,设计具有绿色荧光的有机小分子探针,实现特异性检测与可视化识别。引导学生深入探索化学学科的内在联系,掌握基础知识的同时了解学科领域发展。设置智能手机检测模块,将科学研究与日常生活紧密联接,拉近学生与科学研究的距离,激发学生探索创新的意识。

4-VP-DVB的合成及其用于煤化工废水中苯酚的吸附

以1,2-二氯乙烷为成孔剂,偶氮二异丁腈为引发剂,聚乙烯醇为稳定剂,4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,与二乙烯基苯共聚合成4-乙烯基吡啶-二乙烯基苯共聚物(4-VP-DVB),研究4-VP用量对4-VP-DVB物化参数及对煤化工废水中苯酚吸附性能的影响。结果表明:4-VP用量为5%~10%(w)时,4-VP-DVB的比表面积相对较大,且平均孔径较小,孔体积较大,对煤化工废水中苯酚的吸附性能较优,对苯酚的静态吸附动力学更符合准二级吸附动力学方程,且物理吸附是主要的驱动力。

苯酚-甲醛树脂MK-95在轿车子午线轮胎胎体胶中的应用

研究苯酚-甲醛树脂MK-95(简称MK-95)在轿车子午线轮胎胎体胶中的应用。结果表明:MK-95不含游离间苯二酚和其他添加剂,其软化点和挥发分含量低于间苯二酚-甲醛树脂;在胎体胶中以MK-95等量替代间苯二酚-甲醛树脂,胶料的硫化特性、物理性能、动态力学性能和粘合性能相当,成品轮胎的高速、耐久和路试性能均达到要求。

α-FeOOH-Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)光催化材料的制备及对苯酚的降解性能研究

以Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH为核、SiO_(2)为壳,采用沉淀法制备α-FeOOH-Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性复合材料,通过溶胶-凝胶法制备了TiO_(2)-Fe_(2)O_(3),然后通过厌氧煅烧法制备了α-FeOOH-Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)材料并用来降解苯酚溶液。利用XRD、XPS、SEM、TEM、VSM等表征分析了材料的组成、结构、形貌及磁性能。通过单因素分析确定α-FeOOH-Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)光催化反应300 min降解苯酚的最佳条件。结果表明,在pH=2时降解率为82.3%,材料投加量为0.5 g时降解率为62.3%,光照强度为9 W时降解率为91.2%。自由基清除剂实验表明,超氧自由基和羟基自由基在降解苯酚过程中起主要作用。纳米磁性材料有效改善了光生电子/空穴分离效率,而且在维持催化活性的同时赋予了材料磁性,实现了材料的高效回收。

基于响应面法的微电解活化过硫酸盐降解苯酚研究

目的优化微电解活化过硫酸盐氧化处理苯酚废水体系的工艺条件,提高废水处理效果。方法构建微电解活化过硫酸盐氧化降解体系,采用响应面法分析过硫酸盐浓度、初始pH值和反应温度对苯酚废水降解效果的影响,使用模型确定最佳工艺参数。结果三个因素对苯酚降解率均有较显著影响,显著性由大到小依次为反应温度、过硫酸盐浓度、初始pH值;模拟得出的最佳工艺条件:过硫酸盐浓度为15.98 mmol/L、初始pH值为2.78、反应温度为74.73℃,并且模拟预测结果与试验数据非常接近。结论该模型可以较为准确地预测微电解活化过硫酸盐降解苯酚废水的最佳反应条件与降解率。

MIL-101(Cr)-NH_(2)负载Ag催化4-硝基苯酚加氢研究

通过水热法制备出MIL-101(Cr)-NH_(2),以MIL-101(Cr)-NH_(2)为载体采用浸渍还原法得到Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂。通过XRD、N_(2)-吸附脱附曲线和TEM手段对催化剂进行表征。研究了Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化4-硝基苯酚(4-NP)加氢生成4-氨基苯酚(4-AP)的性能。结果表明,3wt%Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)样品的催化加氢性能高于其它样品,仅用4 min可将4-NP催化加氢全部转化为4-AP。因此Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂具有较好的催化4-NP加氢性能。

煤气化渣活化过二硫酸盐和过一硫酸盐降解苯酚的比较

以固体废弃物煤气化渣(CGS)作为活化剂,构建了煤气化渣/过二硫酸盐(CGS/PDS)和煤气化渣/过一硫酸盐(CGS/PMS)体系,通过场发射扫描电子显微镜表征CGS的微观结构和元素组成,使用傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪表征CGS表面官能团,考察了CGS投加量、PDS浓度、PMS浓度、初始pH等因素对降解苯酚的影响,推测了活化路径,探究了氧化机理。结果表明,CGS中Fe元素含量达11.9%且含有多种官能团,随着CGS投加量的增加,PDS和PMS对苯酚的降解效率逐渐增大。当CGS投加量为3.0g/L时,1.0mmol/L PDS反应60min后对苯酚的降解率达97.82%,0.4mmol/L PMS反应60min后对苯酚的降解率达98.88%。两种体系对苯酚的降解率均在p H=3时最高。共存Cl-对两个体系降解苯酚均表现出促进作用,而共存NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)对苯酚的降解产生抑制作用。CGS/PDS体系降解苯酚过程中产生了·SO_(4)^(-)和·OH,而CGS/PMS体系产生了·SO_(4)^(-)、·OH和·O_(2)^(-),但两个体系对苯酚的降解均以·SO_(4)^(-)占主导地位。研究结果可为固体废弃物煤气化渣高价值应用提供指导,为煤气化渣进一步应用于水污染控制提供理论依据。

新型电化学反应器降解苯酚废水的研究

以自制钛基PbO_(2)电极为阳极,以碳纤维管为阴极成功开发了一种基于电磁感应无线供电技术的微型电解池填充式电化学反应器,从电解质浓度、pH值和输入电压等等方面探究了新型电化学反应器对苯酚废水的最佳降解条件,当电解质浓度为0.012 5 mol/L,pH值为5,输入电压为8 V时进行降解100 min,苯酚降解率可达92%,处理效果最佳。与传统平板式电化学反应器相比具有明显优势。

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^(-2) s^(-1))和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。

高效液相色谱法测定2,3,5,6-四氟苯酚中的有关物质

建立高效液相色谱法测定2,3,5,6-四氟苯酚中的有关物质。分析3批样品,结果显示:2,3,5,6-四氟苯酚与对羟基四氟苯甲酸、五氟苯甲酸的分离效果好。对羟基四氟苯甲酸的检测限和定量限分别为0.0312、 0.0625μg/mL,五氟苯甲酸的检测限和定量限分别为0.0797、 0.1992μg/mL。对羟基四氟苯甲酸和五氟苯甲酸的平均回收率分别为103.6%~107.5%、104.3%~107.9%。结果表明:对羟基四氟苯甲酸、五氟苯甲酸、最大未知单个杂质和总杂质的量均符合《中国药典》(2020版)规定。