MOFs材料催化氧化苯乙烯的研究进展

苯乙烯催化氧化成有价值的含氧衍生物在有机化学中是一步重要的基础反应,这在工业上有广泛应用。严重的环境污染问题使得以控制环境污染源头为目标的绿色催化技术受到了研究者们的极大关注。实现这些绿色催化过程的核心是研发新型催化材料。金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)具有:(1)比表面积和孔容大;(2)高度有序的孔结构和高度分散的不饱和金属离子位点;(3)易于设计、修饰和调变等优点,是一类非常有潜力的多相催化剂或催化剂载体。本文重点阐述了不同MOFs材料在催化氧化苯乙烯中的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

金属有机骨架材料在催化中的研究进展

简介了金属有机骨架材料(MOFs)的合成方法,主要介绍了MOFs应用于Lewis酸、碱和手性催化中的研究进展,对MOFs材料在催化领域的应用进行了展望。

Pt/TiO_2催化剂上CO氧化反应动力学研究

利用沉积沉淀法制备了Pt/TiO2催化剂,将其在不同温度下焙烧,以得到不同颗粒尺寸的Pt.并将这些样品用于CO催化氧化反应以及反应动力学研究.结果表明:焙烧温度对催化剂有明显影响,Pt颗粒尺寸随着焙烧温度的升高而增加;与此同时,CO催化活性随焙烧温度的升高呈先增加后降低的趋势,其中,400°C焙烧的样品表现出最高的催化活性.反应动力学结果表明,催化剂上CO氧化反应表观速率方程为r=5.4×10-7p0.17COp0.36O2,说明在该催化剂上CO氧化遵循Langmuir-Hinshelwood机理.同时,对催化剂进行了CO化学吸附红外光谱和O2化学吸附表征.结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂上CO和O2吸附量均呈现先升高后降低的趋势,这与反应结果和反应动力学方程一致,说明反应受到催化剂表面上CO和O2吸附浓度的影响.而在400°C焙烧的催化剂上,CO和O2吸附量均最高,因此其反应活性也最好.这可能是焙烧过程影响了Pt和TiO2之间的相互作用引起的.

Pd/C催化剂上CFC-12加氢脱氯生成HFC-32的研究

通过浸渍法制备了Pd/C催化剂,研究了其CFC-12加氢脱氯生成HFC-32性能,考察并优了载体种类及负载量等因素对催化剂性能的影响。在最优催化剂的基础上,得出最佳反应条件为:CFC-12∶H2=1∶4(摩尔比)、总空速为600 mL·g-1(catal.)h-1、反应温度为523 K时。在此反应条件下,CFC-12转化率可达53.4%,对HFC-32选择性为61.5%。并研究了催化剂的稳定性,发现720 h后,催化剂活性方开始下降。

光催化氧化芳香醇制芳香醛的研究进展

芳香醛是一类重要的精细化工中间体,常被用于药物、香料等的合成。传统的生产工艺采用氧化法或氯化水解法,其缺点是能耗高,环境污染严重。光催化氧化作为一种绿色的合成技术日益受到人们的关注,传统的半导体材料在光催化氧化芳香醇制芳香醛的反应中选择性差,可见光利用率低。因此,发展新型可见光催化材料是实现光催化氧化技术应用的核心。近几年来,金属有机骨架材料(Metal-organic Frameworks,MOFs)的蓬勃发展为研发具有高选择性催化氧化活性的新型光催化材料带来了新的希望。文章重点阐述了不同光催化材料在选择性氧化芳香醇制芳香醛中的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

水蒸气对MOFs材料吸附分离混合气影响的研究进展

实际工业过程中混合气的分离通常会受到水蒸气的影响,所以选择合适的固体吸附剂很重要。金属有机骨架(MOFs)材料是一类具有高比表面积、孔径可调等特点的新型材料。不同类型的MOFs材料与水的作用力不同,因此,水蒸气的存在对于该类材料的气体吸附和分离能力有着不同的影响。本文对近年来水蒸气对MOFs材料的气体吸附和分离影响的研究进行讨论。

光催化还原CO_2的研究进展

CO_2资源化不但可以解决温室效应引起的环境问题同时又可以解决日益严峻的能源枯竭问题,利用光催化转化技术是固定CO_2的理想途径之一,促进光催化固定二氧化碳技术的核心课题是研发高效新型可见光响应的光催化材料。然而,传统的半导体光催化剂在还原CO_2的反应中可见光利用率低且催化活性也比较低。金属有机骨架材料的不断发展为我们研发具有高催化活性的光催化剂带来了希望。本文重点阐述了不同光催化材料对还原CO_2的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

低浓度挥发性有机物吸附浓缩材料的研究进展

由于挥发性有机物(VOCs)会对环境造成严重的危害,因此VOCs的处理一直备受人们的关注,但发展高效的VOCs处理技术仍然存在严峻的挑战。本文针对大风量、低浓度VOCs的处理展开了综述,重点围绕吸附、催化燃烧处理展开讨论。对于大风量的低浓度VOCs,虽然浓度较低但VOCs排放量非常巨大。通过VOCs浓缩技术,提高浓度减少风量成为降低VOCs处理成本的有效途径。其中,发展高性能VOCs吸附材料是VOCs浓缩技术的关键。阐明了活性炭、分子筛等重要吸附材料的性质及其吸附VOCs的原理,并对吸附材料性质和VOCs种类对吸附效果的影响进行了探讨。展望了活性炭浓缩-催化燃烧技术和分子筛转轮浓缩-催化燃烧技术在大风量的低浓度VOCs处理中的应用前景。

挥发性有机物燃烧催化剂的研究进展

挥发性有机物(VOCs)是主要大气污染物质,也是形成PM2.5和臭氧的重要前体。强化挥发性有机物控制,是改善大气环境的重要途径。催化燃烧(氧化)被认为是去除VOCs最有效的方式之一,本文综述了VOCs催化燃烧常用的贵金属催化剂、非贵金属催化剂。其中,贵金属催化剂主要包括基于Pd、Pt、Ru等的催化剂,非贵金属催化剂主要包括Mn、Co、Ce、Zr等的氧化物,通常贵金属催化剂具有比非贵金属更高的氧化活性和稳定性,但对于含氮VOCs非贵金属催化剂(Mn、Cu)具有更好的氮气选择性,Cr基催化剂对于含氯VOCs燃烧具有更好的效果。此外,还重点讨论了载体、分散度、催化剂制备方法对贵金属催化剂性能的影响,并对发展VOCs氧化催化剂的研究提出了展望。

贵金属原子掺杂的CeO_2(111)表面模型催化剂的理论研究

通过DFT(密度泛函理论)的方法,详细的计算了不同贵金属原子,金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)与铑(Rh)在CeO_2(111)表面掺杂模型催化剂的几何结构与电子性质情况。计算表明:掺杂贵金属原子将会使CeO_2(111)几何构型发生不同程度的改变,将贵金属金、钯、铂与铑掺杂到二氧化铈中,形成模型催化剂。该类催化剂的氧空位形成能为0.32、0.41、1.04和1.42 e V比体相CeO_2(111)表面的氧空位形成能大幅减小,有利于促进了氧空位的形成,掺杂体系的催化活性得到大幅提高。对态密度计算结果进行分析,在二氧化铈体相中掺杂贵金属原子,在费米能级处出现所掺杂的贵金属的电子锋,这充分说明,贵金属掺杂与CeO_2(111)的相互作用明显大于贵金属吸附与CeO_2(111)的相互作用。依照Au、Pd、Pt和Rh的次序,在CeO_2(111)面掺杂金属原子失去电子的数目在明显的增多,在CeO_2(111)面出现氧空位时,掺杂金属原子的电荷比相应化学计量模型电荷低。

TS-1催化环己酮氨肟化反应的研究进展

钛硅分子筛TS-1是具有MFI结构的沸石分子筛,其特点为以Ti4+取代全硅分子筛骨架中的少量Si4+,使其具有独特的催化氧化性能,尤其对于有H_2O_2或有机过氧化合物参与的一系列有机物的选择氧化反应,能够使得反应具有很高的选择性。本文综述了TS-1催化环己酮氨肟化制环己酮肟反应的基础研究和工业应用现状及存在的问题,并对其今后的研究及应用作了展望。

合成维生素E工业过程中炔醇选择性加氢催化剂的研究进展

综述了用于合成维生素E工业过程中重要炔醇,包括去氢芳樟醇、去氢橙花叔醇和去氢异植物醇,选择性加氢催化剂的研究进展。此外,毒化剂,例醋酸铅、喹啉、吡啶等,对选择性加氢催化剂的活性和选择性的影响进行了概述。最后,对这类选择性加氢催化剂的改进提出了展望。

介孔材料SBA-15的改性及其应用研究进展

文章综述了介孔材料SBA-15的改性方法,包括有机功能化改性、杂原子改性和负载活性组分。在此基础上评述了改性SBA-15的应用研究进展,重点介绍了其在催化和吸附领域的应用进展。通过改性引入杂原子或有机官能团或负载活性组分,根据催化反应或吸附分离等性能要求可以有目的地进行功能化调控,可大大拓展其应用范围。

丙烷完全氧化催化剂的研究进展

叙述了挥发性有机物(VOCs)燃烧催化剂,包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂特性,分析了Pt系催化剂用于丙烷完全氧化催化性能的影响因素,讨论了催化剂备方法、载体酸碱性、载体结构以及Pt粒子大小和Pt物种组成等方面对丙烷催化氧化的影响。在种类繁多的VOCs中,烷烃是化学性质最稳定的一类VOCs,也是最难催化燃烧的物质,因此选择丙烷反应物研究催化性能,具有很好的代表性。认为未来研究应致力于加深对丙烷完全氧化反应机制的理解,进一步探究总结影响催化剂性能的关键因素;认识反应的活性中心,掌握反应的关键,合成具有这些性能的催化剂,为今后制备高性能VOCs燃烧催化剂提供方向和依据。

气相催化1,1,1,3,3-五氟丙烷脱HF合成1,3,3,3-四氟丙烯研究进展

叙述了气相催化1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)脱HF制备1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)的反应热力学、反应机理及最新的催化剂体系,论述了各种催化剂的作用机制、催化剂表面的活性物种和性质,评价了它们的HFC-245fa脱HF反应性能。展望了HFC-245fa脱HF制1,3,3,3-四氟丙烯的发展方向,认为对金属氟化物催化剂进行更深入的研究,对其组成进行适当调变,提高催化剂活性组分的分散度,控制表面酸强度,提高催化剂的抗积碳、抗烧结能力,以及延长催化剂的使用寿命等,制备出性能优良的HFC-245fa脱HF的工业催化剂,将成为今后该领域研究的方向。

CeO_2基固溶体氧缺位拉曼光谱表征的研究进展

总结了拉曼光谱表征CeO2基固溶体中氧缺位的研究成果,评述了氧缺位的生成和影响氧缺位浓度观察值的因素,并提出了亟待解决的问题.CeO2基固溶体的拉曼谱图中出现三个重要的特征拉曼峰(465、560、600cm-1),一般分别归属于CeO2的F2g振动模式、氧缺位和MO8型缺陷物种.研究发现氧缺位的产生与掺杂金属离子价态有关,而MO8型缺陷物种的产生与掺杂金属离子半径有关.CeO2基固溶体中氧缺位浓度观察值(AD/AF2g)与样品吸光度和表面富集有关.原位拉曼光谱研究表明:气氛及温度影响CeO2基固溶体的吸光度变化,从而影响拉曼光谱采样深度,导致氧缺位浓度观察值的变化.

碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的影响因素及其应用研究进展

综述了碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的影响因素,包括碱处理条件、沸石分子筛硅铝比和模板剂对碱处理脱硅形成介孔的影响。评述了碱处理所制备介孔-微孔沸石分子筛在应用方面所取得的进展,重点介绍了它们在烷基化、异构化、裂化和醇烃化等催化反应中的应用。通过碱处理引入介孔可极大地缩短分子在沸石微孔道中的扩散距离,从而增强表观催化反应活性及提高催化剂的稳定性。提出了今后研究的重点为:阐明碱处理引入介孔的形成机理和碱处理对分子筛骨架结构、酸性的影响,拓展碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的应用范围。

Cu-Cr_2O_3催化剂上二氟乙酸甲酯催化加氢合成二氟乙醇

采用共沉淀法制备了Cu-Cr2O3催化剂,考察了铜含量对Cu-Cr2O3催化剂的二氟乙酸甲酯加氢合成二氟乙醇性能的影响。运用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、BET和Raman光谱技术对该催化剂进行了表征。结果表明,还原态Cu-Cr2O3催化剂物相主要由Cu和Cr2O3组成,然而30Cu-Cr2O3和50Cu-Cr2O3催化剂存在少量CuCr2O4和CuCrO2复合氧化物。随着铜含量的增加,Cu-Cr2O3催化剂的二氟乙酸甲酯单程转化率呈现先上升后下降的趋势,而二氟乙醇选择性保持在70%左右;30Cu-Cr2O3催化剂的二氟乙酸甲酯单程转化率达到最大值97%。Cu-Cr2O3催化剂的二氟乙酸甲酯加氢反应比速率随着铜含量的增加呈现增大的趋势,反应比速率的提高可能与催化剂中CuCr2O4和CuCrO2物种的存在有关。

ACr2O4尖晶石氧化物(A=Co,Zn,Mn,Cu)上二氯甲烷的催化燃烧：A位阳离子的影响

采用溶胶-凝胶法制备4种不同ACr_2O_4尖晶石氧化物(A=Co,Zn,Mn,Cu),考察A位阳离子对ACr_2O_4尖晶石氧化物的性质以及对二氯甲烷催化燃烧性能的影响,并对催化剂进行SEM、HRTEM、H_2-TPR、NH_3-TPD以及XPS等表征。结果表明,A位离子显著影响催化剂的可还原性和表面酸性,催化剂催化活性顺序为CoCr_2O_4>Zn Cr_2O_4>Mn Cr_2O_4>CuCr_2O_4。结合表征结果,认为催化剂活性与其可还原性能和表面酸性存在密切关系。CoCr_2O_4由于具有最佳的可还原性和较高的表面酸性,具有最高的催化活性;而CuCr_2O_4由于具有最低的表面酸性导致其催化活性最低。

制备液pH值对TiO_2光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,通过添加表面活性剂CTAB和调节制备母液的pH值,制得纳米尺度的二氧化钛催化剂。利用XRD、N2物理吸附-脱附、紫外-可见光漫反射以及CO2-TPD等技术对催化剂进行了表征。研究结果发现,随着制备母液pH值提高,催化剂的比表面积逐渐增大、表面碱性中心位也逐步增多,有利于光催化降解亚甲基蓝(MB)效率的提高。