钛硅分子筛成型的研究进展

综述了钛硅分子筛TS-1的成型方法,包括喷雾干燥成型法、挤条成型法与原位负载成型法,分析了成型TS-1催化剂的机械强度及催化性能。需根据不同的原料,成型催化剂物化参数、催化性能和机械性能的要求,工业反应器类型等选择适合的TS-1成型方法。由于成型钛硅分子筛催化剂存在活性偏低、机械强度不高、失活速率快和寿命短等问题,其工业应用受到一定限制。

催化合成典型5-羟甲基糠醛衍生物的研究进展

作为重要的生物基平台化合物之一,5-羟甲基糠醛(HMF)可通过可再生的生物质碳水化合物脱水制备,已获得广泛关注,HMF可以催化合成一系列重要的有机化工中间体,这逐渐成为研究热点。本文综述了5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲酰基呋喃(DFF)、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和1,6-己二醇(HDO)三种典型HMF衍生物的研究进展,并着重分析了HMF选择氧化制备DFF和FDCA的催化体系。介绍了该三种重要有机化工中间体的相关应用,分析其制备过程中的问题与难点,对其今后的研究方向提供了建议,并指出目前HMF未大规模工业生产导致其价格昂贵,是制约下游产品发展的重要因素。采用生物质为原料,通过5-羟甲基糠醛催化合成下游有机化工产品的研究具有广阔的前景。

生物基平台分子2,5-呋喃二甲酸的制备研究进展

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被认为是对苯二甲酸的潜在替代物,可以作为多种绿色聚合物的单体,受到广泛关注。采用5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化制备FDCA是目前较为有效的方法。综述了HMF选择氧化制备FDCA的研究进展,并着重分析了HMF选择氧化制备FDCA的多相催化体系(包括Ru、Pt、Au、Pd贵金属和非贵金属催化剂)。分析了不同催化体系的问题和难点,对其今后的研究方向提供了建议,制备高活性和高稳定性的催化剂是该研究的重点,同时合理评估有碱和无碱体系的经济性也是放大生产的关键。

5-羟甲基糠醛制备生物基己二酸的研究进展

以5-羟甲基糠醛为原料制备生物基己二酸,可以避免以石油化工产品为原料制备己二酸工艺中存在的设备腐蚀、环境污染等问题,是更为绿色、环境友好的生产路线。5-羟甲基糠醛选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸是制备生物基己二酸的第一步,目前的研究主要围绕负载型贵金属(铂、金、钯、钌)催化剂展开,制备在无需外加碱的条件下能高效、稳定催化氧化反应的催化剂是该研究的发展方向。由2,5-呋喃二甲酸加氢制备2,5-二羧酸四氢呋喃,再加氢脱氧制备己二酸是制备生物基己二酸的第二步,可以采用两步法或一步法,开发高活性、高选择性的催化剂以促进四氢呋喃环断裂开环,是提高己二酸收率的关键。

用于电解水制氢的镍铁层状双氢氧化物改性研究进展

镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有独特的化学组成和结构特性,因其价格低廉,比表面积大、层状结构可控,而且表现出较为突出的催化析氧活性,被认为是有开发潜质的非贵金属析氧催化剂。但NiFe-LDH存在电导率低、表面活性位点不足等问题,限制了电子转移效率,影响了析氧反应的进行,目前还无法满足电解水制氢的实用性要求。因此,对NiFe-LDH在合成方法改进和本征活性改进2个方面进行综述,为深入探索NiFe-LDH的合成及应用提供思路,并对NiFe-LDH在电解水析氧反应中的应用发展进行展望。

非铂基碱性析氢催化剂的研究进展

阐述了电解水析氢的反应机理及碱性析氢动力学缓慢的起因,介绍了碱性析氢催化剂设计的双活性位点理论和氢结合能(HBE)理论。以目前主要研究的Ni基、Mo基及Ru基催化剂为代表,从非铂基碱性析氢催化剂合成设计、活性位点及其催化析氢机理进行了简要综述。目前碱性析氢催化剂仍存在一些挑战,如析氢反应(HER)性能评价缺少膜电极测试数据;催化剂的设计制备大多基于顺序实验和试错方法,缺乏对真实电解条件下催化剂表界面的动态追踪研究。未来研究应致力于深入探究碱性析氢的反应机理,借助原位表征研究中间物种及反应过程,从原子尺度解释催化剂结构与析氢活性之间的构效关系,基于理论研究高效制备高活性和高稳定性的析氢催化剂。

核-壳型PEM电解水制氢阳极铱基催化剂的研究进展

基于可再生能源电力的质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是现阶段大规模制取绿氢的有效方法之一,其具有工作效率高、制氢纯度高、电解槽及系统结构紧凑、本质安全性高、负荷波动可调节范围大、适合快速启停等优点。阳极反应是速率控制步骤,阳极催化剂的活性和稳定性以及成本是目前制约PEM电解水制氢大规模发展的重要因素之一,目前主要的阳极商业催化剂为IrO2或Ir黑催化剂,Ir储量少且价格昂贵,因此当务之急是寻求能够同时降低催化剂成本和提高催化剂性能的有效方法。具有核-壳结构的Ir-M催化剂利用核与壳之间的电子效应和应变效应的协同调节,不仅可以降低贵金属Ir的用量,而且能显著提高催化活性,笔者综述了核-壳结构型Ir基PEM电解水制氢阳极催化剂的主要制备方法,包括胶体法(晶种生长法)、一步合成法、选择性脱合金法等,分析了反应机理,阐述了核壳结构电催化剂特用的表征方法,最后对Ir基核-壳结构催化剂的研究发展趋势做出了展望。

生物质基己二酸绿色合成技术研究进展

己二酸是一种非常重要的高分子材料合成单体,其年产量已超过350万吨,并保持着快速的增长。传统的基于石油原料的己二酸生产方法面临着环境污染、原子经济性差等不可持续性问题,为我国化工行业的健康发展带来了隐患和危机。开发绿色高效的生物质基己二酸合成工艺是未来己二酸产业改革的必然方向。本文在简单介绍己二酸传统生产方法的基础上,对比了近年来新兴的生物质基己二酸合成路径,为未来己二酸的绿色合成工艺提供参考。

脱合金效应提升NiRu@C催化剂的析氢性能

电催化析氢反应(HER)是获得可再生氢能的有效策略,但电催化析氢催化剂活性和稳定性仍有待提高。基于此,通过热解镍盐、钌盐、柠檬酸的络合物制备了碳包覆镍钌催化剂,为了克服该催化剂中Ru原子利用率低的缺点,采用乙酸对碳包覆镍钌催化剂进行刻蚀制备脱合金NiRu@C催化剂。通过XRD、BET、ICP等手段对脱合金NiRu@C催化剂进行表征,在摩尔浓度1.0 mol/L KOH电解质中测定脱合金NiRu@C催化剂的电催化析氢性能。结果表明:脱合金处理后,Ni从NiRu晶格中溶解出来,形成富Ru的多孔结构,Ni的溶出造成催化剂结构及晶格参数的改变,多孔结构的形成使催化剂比表面积大幅度增加,增加了Ru活性位点的暴露;脱合金NiRu@C催化剂具有优异的HER活性,在电流密度10 mA/cm^(2)下过电位仅为36 mV,与未脱合金的NiRu@C催化剂相比,HER性能提升4倍,优于商业Pt/C催化剂(40 mV)。脱合金策略为优化HER活性提供一种新的思路。