酶/MOFs复合材料催化性能调控及应用

金属有机框架(MOFs)具有比表面积大、设计性强和生物相容性好等优良特性,可以作为固定化酶的理想载体,从而提高游离酶的稳定性和催化性能,许多酶/MOFs复合材料也显示出比游离酶更好的催化性能。因此,酶/MOFs复合材料已应用于生物传感、检测、催化等领域,已成为传统催化剂的环保替代品。综述了酶在MOFs上的3种固定化方法(表面固定、孔封装和原位包埋法),重点介绍了4种影响酶/MOFs复合材料催化性能的因素及调控方法,对酶/MOFs复合材料在催化方面的应用也进行了总结,并对酶固定化的未来进行了展望。

改性叶绿素光催化剂的制备及光催化降解双酚A

以天然叶绿素为原料,研制了负载型改性叶绿素仿酶光催化剂,利用X-射线衍射仪、比表面积及孔径测试仪、透射电子显微镜、热重分析仪和振动样品磁强计对催化剂进行了表征;以双酚A为底物,考察了光催化剂吸收可见光催化降解水中酚类有机污染物的特性。结果表明,当双酚A初始浓度为4.38μmol/L、改性叶绿素仿酶光催化剂投加量0.15 g/L、溶液pH为6时,光催化反应360 min,双酚A降解率可达93.65%。在优化降解条件下,催化剂连续使用4次后,催化剂对双酚A的降解率仍达80.54%。同时研究了改性叶绿素仿酶光催化剂降解双酚A的机理。

Pt/HZSM-5水相重整山梨醇合成生物汽油的研究

考察了Pt/HZSM-5载体的酸性(硅铝比)、反应温度、反应压力、反应时间等因素对水相重整山梨醇合成生物汽油反应的影响。结果表明:在载体的硅铝比为38、反应温度260℃、压力5.0MPa、反应时间8h的条件下,该反应的总转化率高达95%,烷烃产物中C_(5+)的选择性接近90%,其中异构烷烃的选择性大于50%。

Amberlyst 35树脂催化合成柠檬酸三正丁酯的研究

以柠檬酸和正丁醇为原料,Amberlyst 35强酸性阳离子交换树脂为催化剂合成柠檬酸三正丁酯,考察了反应温度、催化剂用量、醇酸摩尔比和反应时间对酯化反应的影响.实验表明,合成柠檬酸三正丁酯的最佳反应条件为:反应温度140℃,醇酸摩尔比4 1,催化剂质量分率20%(以柠檬酸质量计),反应时间4hr.酯化率达84.3%,且催化剂可循环使用.

强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酰水杨酸的研究

目的:探讨001×7强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酰水杨酸的方法和最佳工艺。方法:通过正交试验探讨了乙酸酐与水杨酸的摩尔比、反应时间、催化剂用量和反应温度对乙酰水杨酸产率的影响,并探讨催化剂的催化能力与使用次数的关系。结果:乙酸酐与水杨酸的摩尔比为3∶1、催化剂用量为水杨酸质量的14.50%、反应时间120 min、反应温度60℃时,乙酰水杨酸产率最高,为77.93%。结论:001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂对酯化反应催化效果好,副反应少,对环境污染小,能重复使用,值得大力推广。

用于氧化反应的改性介孔分子筛MCM-41研究进展

主要从金属掺杂、杂多酸负载和有机官能化等方面详细介绍了改性的MCM-41分子筛作为催化剂在氧化反应中的应用情况,分析了其优缺点。今后的研究重点将是进一步提高改性材料MCM-41分子筛的活性,解决活性组分溶脱现象以及水热稳定性等问题。

PW/MCM-41光催化降解亚甲基蓝的动力学研究

采用浸渍法制备了负载型光催化剂PW/MCM-41,并将其用于亚甲基蓝的光催化降解过程,研究其动力学规律.结果表明,PW/MCM-41光催化降解亚甲基蓝是拟一级反应,其表观反应速率常数k′与初始浓度c0的关系为k′=0.067 5 c-0.506 7.该反应符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型,其反应速率常数k=0.923 5min-1,表观吸附速率常数K=0.018 1 L.mg-1.随着光照强度的增大,表观反应速率常数不断增大.

锆催化添加剂对乙酸氧化动力学的影响

利用三井石油化工公司开发的对二甲苯(PX)液相氧化工艺条件,在半间歇搅拌釜式钛材反应器中,研究了进气氧含量、温度、Zr添加剂对乙酸液相氧化催化动力学的影响,并探讨了乙酸氧化损失的规律。结果表明:进气氧含量在21%以上时,已不影响乙酸的氧化速率;乙酸的氧化损失受温度影响显著,并随着Zr浓度的增加而增加;当Zr到达一定量后,其浓度变化对COx的生成速率的影响不显著。采用浓度的幂次动力学模型进行拟合,并利用最小二乘法进行非线性回归,得到了富氧、Zr添加剂下乙酸氧化生成COx的速率方程,为PX新工艺的放大提供一定的参考依据。

基于Ni/Ce_(1-x)Ni_x O_(2-δ)催化剂的甲烷部分氧化

通过柠檬酸-EDTA联合络合法合成了具有萤石相结构的Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)复合氧化物,并将其应用于甲烷部分氧化反应。XRD分析表明,当x≤0.3时,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)能形成纯相萤石结构,并且随着镍含量的增加,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)晶胞参数有逐步减小的趋势。在Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)催化的甲烷部分氧化反应中,850℃时,甲烷转化率可达97.4%,H_2选择性达到98.9%,显示出良好的甲烷部分氧化催化活性,Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)载体也具有较高的甲烷部分氧化催化活性,但其催化性能低于Ni/Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ),说明在Ni/Ce_(1-x)Ni_xO_(2-δ)表面负载的镍物种仍然是主要活性部位。

活性炭固载钯催化剂的制备及催化Ullmann反应的研究

采用双氧水改性活性炭,增加表面酚羟基的含量,并与硅烷偶联剂[(CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH2]反应,引入双胺基官能团,络合氯化钯,制备了活性炭固载钯催化剂;同时采用Bohem滴定、元素分析(EA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)以及多晶X射线衍射(XRD)对制备的催化剂进行了表征,并研究了它对卤代芳烃Ullmann反应的催化性能.实验结果表明:催化剂中钯键载在载体上,钯在载体表面分布均匀,粒径在4 nm左右;该催化剂能够较好地催化卤代芳烃的Ullmann反应,具有较好的重复使用性能,4-碘苯甲醚反应的产率是90.5%,溴代芳烃偶联反应的最高收率为73.6%,氯代芳烃的最高收率为41.4%.催化剂AC-NH(CH2)2NH2-Pd重复使用7次后,溴苯偶联产物的收率为35.9%.

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e^-/h^+复合,使光生e^-/h^+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。

铁酸铋的制备及其在光催化领域的研究进展

不同的制备方法,可以得到不同形貌的BiFeO_3晶体,从而使其具备不同的性能。该材料的制备方法主要有固相反应法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。旨在对目前已见报道的BiFeO_3的制备方法进行比较,并对该材料在水处理方面的光催化应用进行了综述。集光催化性及铁电磁性于一身的BiFeO_3,将在光催化领域有着广阔的应用前景。

Cu/ZrO_2催化剂用于二乙醇胺脱氢合成亚氨基二乙酸的研究

用共沉淀法制备的Cu/ZrO2催化剂进行二乙醇胺催化脱氢合成亚氨基二乙酸,分别考察了催化剂用量、原料配比、反应温度、反应压力和反应时间等因素对反应的影响。结果表明,最佳反应条件为:二乙醇胺68.5 g、去离子水140 g、催化剂的加入量为二乙醇胺质量的20%、n(氢氧化钠)∶n(二乙醇胺)=2.3∶1、反应温度170℃、反应压力0.8 MPa和反应时间5 h。在此条件下,亚氨基二乙酸收率可达92.3%。催化剂经重复使用8次后,亚氨基二乙酸收率仍然保持在90%以上。

1,4-丁炔二醇合成国产催化剂中试总结

利用中试装置,对1,4-丁炔二醇合成进口和国产催化剂(碱式碳酸铜),在相同的工艺条件下进行对比测试,结果表明国产催化剂具有略优于进口催化剂的性能,可以在工业装置上进行放大试验。

MEA生产工艺及关键材料研究进展

介绍了膜电极的主要生产工艺以及近几年膜电极的关键材料质子交换膜、催化材料的最新研究。比较了各种改性膜、无氟膜、复合膜的电导率数据,不同种类改性膜、复合膜中,均有电导率超过Nafion 117指标的材料,其中应用于HT-PEM的聚苯并咪唑离子交换膜的部分参数已经达到了市场上最好的Gore膜指标。催化剂占燃料电池生产成本的30%~40%,当前很多研究中的催化材料的铂负载量已经低于DOE 2020年的相应指标,其中一种Pt-Ni/BNCs纳米球结构催化剂质量活性达到了3.52 A/mg,是当前Pt/C催化剂性能的16.8倍,在经过50 000次的电位扫描循环后,该催化剂的活性衰减小于1.5%。介绍了各种催化剂负载方法,其中超声波喷雾法的Pt负载量可低至0.015 mg/cm^(2)。随着膜材料和催化材料研究的不断进步,膜电极的生产成本将会越来越低。

二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99%;15h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.