生物炭/光催化复合材料去除水环境有机污染物研究进展

以光催化材料为基础的高级氧化处理技术被公认为是处理水环境中有机污染物最具潜力的绿色方法之一。同时,“以废治废”逐渐成为“碳中和”背景下对污染治理的新要求,为提高环境治理水平和社会可持续发展能力,利用生物废弃物等转化为生物炭已成为当前研究热点。利用生物炭具有比表面积易调控、导电性能好以及表面官能团丰富等优势,将光催化氧化与生物炭吸附进行功能协同是一种极具发展前景的有机污染物去除研究体系。概括了生物炭/光催化复合材料的制备方法与工艺,分析了复合材料中生物炭和光催化材料二者功能间的相互影响。此外,通过阐述生物炭/光催化复合材料对污染物的去除过程,深入探讨了吸附-光降解的整体作用机制,并梳理了国内外针对最新重点管控新污染物清单的相关研究进展。最后针对复合材料界面关系、电子迁移性质、综合水体应用等方面,对生物炭/光催化复合材料提出了相关讨论和未来建议。

固载型席夫碱金属配合物对醇催化氧化研究进展

席夫碱过渡金属配合物因其易制备及特殊性能被广泛应用,但作为均相催化剂使用时,不易于与产物分离及在反应过程中易发生聚合而失去活性等问题。在分离技术的发展情况下,固载型席夫碱金属配合物作为一种极具潜力的多相催化剂而被广泛应用于各种氧化反应中,尤其苯甲醇的选择性催化氧化是研究的热点。本文综述近十年固体载体固载席夫碱过渡金属配合物对苯甲醇的选择性催化氧化性能的研究。本综述主要对磁性纳米颗粒作为载体对苯甲醇的选择性催化氧化反应进行评述。

α,β-不饱和醛高选择性加氢研究进展

α,β-不饱和醛选择性加氢制备不饱和醇是一类具有挑战性的反应,是生产药品,香水和香料等有价值中间体的有效方法之一。对单金属非均相催化剂来讲,不饱和醇的形成在热力学上比饱和醛的形成更不利。因此,常需要高效的催化剂来达到高选择性。与单金属催化剂相比,双金属合金催化剂对不饱和醇的选择性显著提高。本文主要介绍了近年来关于α,β-不饱和醛在双金属合金催化剂上选择性加氢的研究进展。并主要综述了在不同金属表面的作用以及促进不饱和醛通过其C=O键吸附的因素,其中最明显的影响因素是通过表面的电子修饰作用和亲电性位点的形成。

VO_(x)/AlPO_(4)催化剂合成及其催化苯羟基化反应性能

以异丙醇铝与磷酸为原料,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)与二正丙胺为共模板剂合成了Al PO_(4),进而采用水热法将V_(2)O_(5)负载于Al PO_(4)载体制备了VO_(x)/Al PO_(4)催化剂。采用XRD、SEM、TEM、Mapping、FTIR、N_(2)吸附-脱附、XPS对催化剂进行了表征,考察了其在苯羟基化反应中的催化性能。结果表明,钒氧化物负载量为16%(以V_(2)O_(5)和Al PO_(4)的总质量为基准,下同)的催化剂具有最多且分布均匀的V4+活性中心、契合反应的酸性微环境,在催化剂用量为0.2 g,苯用量4 mL,质量分数30%的H2O2用量12.5 mL,乙腈用量15 mL,反应温度70℃,反应时间7 h的条件下,苯转化率为53.4%,苯酚选择性为98.4%。基于催化剂表征分析及性能评估,推测催化反应机理是以亲核氧化机理为主,自由基机理为辅。

溶胶-凝胶法制备H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2及催化合成三羟甲基丙烷三庚酸酯

H 3PW 12O 40/SiO 2(PW/SiO 2) was prepar ed by the sol-gel method and trimethylolpropane tri-heptanoate(TMH ) was synthes ized by trimethylolpropane(TMP) and heptylic acid(HA) in the presence of H 3PW 12O 40/SiO 2.The results showed that the catalyst with 50%(mass)PW had good activity and stability.The optimal esterification conditions were as f ollows:n TMP∶n HA=1∶4,2%(mass)PW/SiO 2,reaction temperature 120—200 ℃ and 3 h.The structure of TMH was characterized by GC,IR, 1HNMR spectra and the rate of esterification was up to 95%.

Ni/γ-Al_2O_3催化剂上丙烯与Ni的相互作用——XPS EPR UV-DRS研究

用 XPS研究了 Ni负载量对催化剂表面结构的影响 .选择负载量为 8%的 Ni/γ- Al2 O3催化剂 ,解迭出 Ni2 p3 /2 XPS,Eb(Ni O) =855.2 e V,Eb[Ni- O(T) ] =856.5 e V,Eb[Ni- O(O) ] =857.9e V;测定了不同温度通 H2 还原后吸附丙烯及不同温度吸附丙烯后 Ni2 p3 /2 及 C1 s XPS的变化 .对照EPR及 UV- DRS结果 ,推断丙烯在反应过程中形成 [Ni(C3H6 ) n] (1 -δ) +及 [Ni(C3H6 ) n] (2 -δ) + (n =1 ,2 )过渡态配位化合物 .

助剂对Ni/AC催化剂甲醇羰化的影响

分别以Ni(NO3)2.6H2O、ZnAc2.6H2O、Cu(NO3)2.6H2O、(NH4)6Mo7O24及La(NO3)3.4H2O为前体,采用同时浸渍法制备了主活性组分为镍的双金属活性炭负载型催化剂,考察了Zn、Cu、Mo及La等第二金属元素对甲醇羰化合成醋酸Ni/AC催化剂的助催化作用。活性评价表明:以Mo和La为助剂时,可有效地提高甲醇转化率和羰化产物收率,Mo的添加有利于醋酸甲酯的生成,La则使醋酸的选择性提高;Zn、Cu的加入反而使甲醇转化率及羰化产物收率下降。催化剂的羰基化活性顺序为:Ni-Mo/AC>Ni-La/AC>Ni/AC>Ni-Zn/AC>Ni-Cu/AC。关于稀土元素的影响,结果是La优于Ce。

Ni-Mo／AC双金属催化剂制备条件研究

用浸渍法制备用于甲醇气相羰基化合成醋酸的Ni-Mo/AC双组分催化剂,通过对Mo/Ni比、浸渍与干燥方法、焙烧温度、还原温度4个因素进行正交实验优化浸渍和干燥过程。结果表明:最佳的Mo/Ni量比为0.3;甲醇溶剂不利于Mo的负载,宜采用甲醇溶剂和水溶剂分步浸渍Ni、Mo;微波可以使催化剂快速干燥,提高负载效果和醋酸的选择性;最佳焙烧温度和还原温度分别为450℃和550℃。使用优化方法制备的催化剂,甲醇转化率达93.84%,羰化产物收率达62.93%。

Ni／活性炭催化剂上还原途径及其催化性能

采用浸渍法制得Ni/活性炭催化剂,在惰性气氛中将其进行了不同温度的热处理,利用X射线衍射(XRD)及热重分析(TG-DTG)等手段进行了表征,在250℃,1 MPa下考察了不同还原途径对甲醇羰基化合成醋酸的影响。XRD谱图与TG-DTG曲线表明,随着热处理温度的升高,Ni(NO_3)_2于200～300℃分解,NiO则于450℃开始被还原。活性炭促进了NiO还原为金属Ni,而且热处理温度越高还原越充分。催化活性评价结果说明,惰性气氛下利用活性炭促进作用还原后的催化活性不如经还原气氛H_2处理后的高。同时两种还原方法均表明,热处理或还原温度过高,会导致催化活性下降。

Ni对Cu-Ni/γ-Al_2O_3苯羟基化催化剂的影响

通过程序升温还原方法合成了Cu/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,使苯直接羟基化制苯酚。该反应过程中,温度和溶剂对Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂的反应性能影响进行了探讨。采用H2-TPR、XRD、EDS等表征技术考察了Ni对催化剂结构和性质的影响。结果表明,Ni使催化剂前驱体还原温度增加、活性组分Cu单晶粒度降低、催化剂表面Cu原子数增加;当反应温度为70°C、以水作反应溶剂时,Cu-Ni/γ-Al2O3比Cu/γ-Al2O3催化剂有较高反应活性和选择性,苯转化率为32.4%,苯酚选择性为93.3%,苯酚收率为30.2%。

甲醇羰基化双组分催化剂表征研究

采用浸渍法制备了Ni/AC单组分催化剂和Ni-Mo/AC双组分催化剂,用固定床催化反应器评价了催化剂性能,实验证明Ni-Mo/AC可使甲醇的转化率达到93.86%,羰化产物收率达到62.71%。通过XRD、XPS、BET等手段对催化剂进行了表征。结果表明,少量Mo的加入,改变了Ni的表面状态以及Ni与活性炭之间的相互作用,Mo与Ni相互作用形成催化活性中心。Mo主要作为结构型助剂,可使NiO易于还原,增加了羰化活性中心数量,提高了催化剂的活性。

纳米Cs_2O/γ-Al_2O_3固体碱催化红麻籽油制备生物柴油

以纳米γ-Al2O3粉体为载体,应用等体积浸渍CH3COOCs制备Cs2O/γ-Al2O3催化剂,并通过TPD-CO2、XRD、TEM等手段对催化剂的碱性、结构和表面形貌进行表征,并将其用于催化红麻籽油制生物柴油反应.通过催化剂活性评价结果,分析了纳米固体超强碱制备过程及酯交换反应过程中各种因素的影响.结果表明,催化剂的粒径为10-25 nm,负载量为2mmol.g-1时,催化剂具有强碱性,其活性最好.甲醇与红麻籽油的摩尔比为9∶1,催化剂用量为油料的2.5%,反应时间3 h,转化率可达到90.7%.

丙酮对Ti-PILCs合成实验条件的影响

以钠基蒙脱石为基质材料、钛酸丁酯为钛源,在Ti/蒙脱土=15mmol/g、H/Ti=2 5mol/moL、HCl=5mol/L的条件下,以不同体积比的丙酮与水的混合溶液为溶剂制得了钛交联蒙脱土纳米复合材料(Ti PILCs)。用X射线粉末衍射(XRD)和N2 吸附脱附实验对材料进行表征。结果表明:V水∶V丙酮=1∶2时,层间距达3 .37nm,比表面达389 .1m2 /g,产率为未加丙酮时的2 3倍。说明在Ti PILCs制备过程中,丙酮的加入对蒙脱土层间引入较大粒径的钛聚合羟基阳离子,促进钛聚合羟基阳离子与钠离子交换是有利的。

404有机担体负载磷钨酸催化芳香醛与1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮的缩合反应

合成了形貌具有典型立方晶型结构的404有机担体负载磷钨酸,用这种新型负载型催化剂催化芳香醛与1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮的缩合反应,共合成了6种未见文献报道的吡唑啉酮衍生物,产物通过IR,1HNMR和元素分析表征。研究发现,404有机担体负载磷钨酸催化剂具有稳定的空间结构,分散性好,负载量稳定,对催化此类反应具有催化产率高、催化反应时间短、选择性高、不污染环境和催化剂能够重复利用等特点。

WO_3在气相吸附法制备的TiO_2/SiO_2复合载体表面的分散状态

采用气相流动吸附法制备了TiO2/SiO2复合载体,用浸渍法制备了WO3/(TiO2/SiO2)催化剂,应用XRD和LRS等技术研究了TiO2在SiO2表面及WO3在TiO2/SiO2复合载体表面上的分散状态。结果表明,TiO2在复合载体中的载量低于其分散阈值时,它在SiO2表面呈单层但非密置单层分散;WO3在催化剂中的载量低于其分散阈值时,它在复合载体表面亦呈单层但非密置单层分散。TiO2在SiO2表面上的分散可改善WO3的分散状态,提高WO3在SiO2表面上的分散阈值。

负载型杂多酸催化剂的研究进展

本文介绍了以活性炭,si02,γ-Al2O3,TiO2,MCM-4分子筛,炭化树脂,活性炭纤维,膨润土等为载体制备负载型杂多酸催化剂的方法及在国内外的应用情况,并展望了未来的研究方向。

多苯基氨基吡唑啉酮衍生物的合成

常温条件下,乙醇作溶剂,以1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮、芳香醛和芳香胺为原料,在Zn-Tb-MCM-41催化下,通过三组分"一锅法"合成8种新型多苯基氨基吡唑啉酮衍生物,产率为79%~91%。产物通过IR、1HNMR和元素分析确定。该方法具有操作简单、条件温和、产率高、选择性高等特点。

杂环多苯基β-氨基酮类化合物的合成

常温下,乙醇作溶剂,无配体参与,以1-苯基-3-甲基-吡唑啉酮-5、芳香醛和芳香胺为原料,在CuMCM-41作催化剂下,三组分"一锅法"实现了C-C键和C-N键的同时合成,共合成了15种新的杂环多苯基β-氨基酮类化合物.探讨了溶剂和催化剂对反应的影响,产物结构通过IR、~1 H NMR和元素分析确定.实验结果表明,当原料摩尔比为2.1∶2.0∶2.0,乙醇用量为4~5mL,0.2mmol的Cu-MCM-41分子筛作催化剂时,产率可达76%~89%.该方法具有操作简单、无需碱性介质和配体参与、溶剂选择要求低、条件温和、产率高、选择性高等特点.

不同方法制备ZnO催化剂的活性比较

为提高ZnO在甲醇分部中的催化活性,以5A分子筛担载硝酸锌制备ZnO催化剂,并与碳酸锌直接分解制备ZnO的催化剂进行比较。发现前者的催化活性比后者高出很多,且克服了后者在实验中的许多不足。考查了分子筛担载硝酸锌制备ZnO的条件,确定出最佳焙烧温度与焙烧时间;所得催化剂的最高催化活性达76%。

活性组分在载体表面的分散状态

许多催化剂的活性组分可在载体表面自发分散.XRD,LRS和XPS等技术可用于研究活性组分在载体表面的分散状态,并测得相应的分散阈值.结果表明,当活性组分含量低于其分散阈值时,它在载体表面呈单层但非密置单层分散,逾此阈值时出现晶相.自发分散效应可以称为自发单层分散原理,这一自发单层分散原理可用于解释和改进多相催化剂制备工艺条件、解决相关的表面结构问题.