Cu/ZnO催化剂的金属载体相互作用及其对糠醛加氢制糠醇反应性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Cu/Zn比不同的Cu/ZnO催化剂,研究了Cu/Zn比与金属载体强相互作用(SMSI)的关系及其对糠醛气相加氢制糠醇催化反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM和XPS等表征结果显示,Cu/ZnO催化剂中的金属载体强相互作用改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒具有不同程度的几何修饰,影响了Cu表面的电子状态。不同Cu/Zn比的Cu/ZnO催化剂的SMSI作用顺序为:20Cu/ZnO>40Cu/ZnO>60Cu/ZnO>80Cu/ZnO。在同一反应条件下,20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h,而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h,表明适当的SMSI作用有利于提升Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性,而过强的SMSI作用会抑制其催化活性。

金属有机骨架基催化剂在糠醛选择性加氢反应中的应用研究进展

糠醛是一类重要的生物平台分子,结构中的不饱和醛基在催化剂作用下可选择性氢化生成其他化学品。金属有机骨架(MOF)是一类由金属中心/团簇和配体组装而成的具有周期网络结构的晶态多孔材料,常作为催化剂载体及前驱体或直接作为催化剂用于糠醛加氢并表现出优异特性。本文概括MOF基催化剂的设计原理及其在糠醛选择性加氢中的应用研究进展,分析不同反应过程中影响加氢的关键因素和机理,讨论MOF基催化剂在糠醛加氢过程中面临的主要挑战,指出酸性位点调控策略是催化剂研究的关键问题,为MOF基催化剂制备及其糠醛加氢转化应用提供参考。

金属-有机骨架化合物为前驱体制备CuO/CeO_2催化剂及在富氢条件下催化CO的氧化

采用金属-有机骨架化合物(MOFs)Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6为前驱体浸渍Cu2+离子后焙烧得到CuO/CeO2催化剂(B系列),并应用于富氢气氛中CO优先氧化反应(CO-PROX).通过与CuO/CeO2催化剂(A-600)对比发现,不同的MOFs前驱体对催化剂铜活性物种的分散程度有很大影响.X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氛气程序升温还原(H2-TPR)等表征均证明B系列催化剂表面铜有聚集现象,由此增加了催化剂的抗H2O和CO2性能.

以金属有机骨架为源制备单原子电催化剂用于能量转换的最新进展

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而表现较高的电催化活性,因而成为研究热点.通过调控金属单原子的配位环境,可以有效调节SACs的几何和电子结构,进而优化电催化效率.金属有机骨架(MOFs)具有孔结构丰富、表面积大和配体可调节等结构特性,因此在制备SACs方面表现出巨大潜力.本文旨在总结以MOFs为前驱体制备SACs的最新进展,深入探讨单原子空间分布、配位结构和电子结构等局部配位环境对电催化活性的影响.此外,对密度泛函理论在研究SACs电催化反应中的应用进行了讨论和分析.本文系统地介绍了以MOFs为前驱体制备SACs的合成策略、表征方法、电催化应用和反应机理的研究进展,并对其未来的发展进行了展望.首先,概述了以MOFs为原料制备SACs的多种策略,分析了各自的优缺点及改进方向.然后,介绍了SACs的结构表征及电催化反应机理的原位表征技术,剖析了现有技术面临的挑战.再后,重点介绍了一些经典的制备SACs案例,对以MOFs为源制备的SACs在电催化析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应及氮还原消除等的应用进行了系统总结,并简要回顾了其在光催化、热催化、酶催化方向的应用.最后,探讨了SACs面临的挑战及解决方案:(1)目前采用的以MOFs为源制备SACs方法存在能耗高、污染环境等问题,应开发出环保可持续的合成方法以降低生产成本,并将其对环境的影响降到最低.(2)应利用原子水平控制技术制备双原子或三原子多功能电催化剂,并根据SACs的应用场景调整其配位结构,以优化性能.(3)需研发更先进的测试仪器,解决测试结果区域化、效率低、测试与实际结果存在偏差以及测试成本较高等问题.(4)基于SACs的结构特性,结合先进的测试仪器与理论计算,深入探究反应机理,为新一代电催化剂的设计提供指导.(5)随着信息技术的多维、多样和复杂化发展,可以借助机器学习,设计和开发新型SACs,推动电催化领域的持续创新.综上,本文系统地介绍了以MOFs为材料制备SACs的优势、设计原理、表征手段,并对SACs在电催化应用方面的研究进展与面临的挑战进行了总结,希望能为SACs相关方面的研究提供有价值的参考和借鉴.

高聚物负载型双金属催化剂催化氢转移有机卤化物脱卤

以甲酸钠为氢转移试剂 ,以聚乙烯基吡咯烷酮负载PdCl2 和其它金属盐制成双金属催化剂PVP PdCl2 MXn,用于催化有机卤化物脱卤 .与负载型单金属催化剂PVP PdCl2 相比 ,PVP PdCl2 CdCl2 和PVP PdCl2 HgCl2 对氯代芳烃脱氯有高得多的催化活性和脱氯选择性 ,且偶联副产物显著减少 ;以对氯苯胺为底物时 ,双金属催化下的反应时间缩短为单金属催化下的 1 /8,而脱氯产物收率提高 2 5倍 ;底物为对氯甲苯时 ,双金属催化下的偶联副产物仅为单金属催化下的 1 /390 .用IR和TEM技术对PVP负载型金属催化剂进行了表征 。

金属丝网型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂对有机废气催化燃烧的特性

以316L不锈钢丝网为载体,采用电泳沉积法和热处理技术在丝网表面包覆一层具有高粘结强度和较高比表面积的表面Al_2O_3/Al粘合层,再利用湿浸涂技术在丝网表面负载纳米钙钛矿型稀土复合氧化物La_(0.8) Sr_(0.2)MnO_3催化剂。以甲苯、二甲苯和丙酮的催化燃烧反应为模型反应,考察了催化剂的催化性能和反应特性.结果表明,La_(0.8) Sr_(0.2) MnO_3催化剂在丝网表面具有较强的粘结强度,在强放热反应中具有传热速率快,催化剂床层整体均温性好的特性,具有较好的催化燃烧活性和稳定性.

碱金属及碱土金属改性的Cu/ZrO_2催化剂在乙醇一步法合成乙酸乙酯反应中催化性能的研究

以碱金属Na、K及碱土金属Mg为助剂改性Cu/ZrO_2催化剂,并将其应用于乙醇一步法合成乙酸乙酯反应中。结果表明,以碱土金属Mg改性的催化剂性能最佳,Mg助剂可以中和催化剂表面一部分中强酸中心,减少副反应发生,进而提高乙酸乙酯的选择性。而Na、K的加入不仅中和了副反应所需的活性中心同时也减少了生成乙酸乙酯所需的活性中心,因此导致乙酸乙酯选择性下降。

微波—Cu/Fe双金属催化剂—过氧化氢工艺催化降解甲基橙废水的研究

采用超声浸渍法制备了具有较高催化活性的Cu/Fe双金属催化剂。采用微波—Cu/Fe双金属催化剂—过氧化氢工艺处理甲基橙废水,并研究了相关影响因素。结果表明,Cu/Fe双金属催化剂的Cu和Fe具有协同催化效应,可大大提高甲基橙废水的降解率。在Cu/Fe双金属催化剂投加量10g/L、过氧化氢(质量分数为30%)投加体积1.0mL、微波功率500 W、辐照时间5min的最优化条件下,50mL质量浓度为100mg/L的甲基橙废水降解率可达98.94%。

贵金属修饰的TiO_2催化剂湿式氧化处理有机酸废水

以纳米TiO2为载体,采用浸渍法制备了贵金属(Ru,Pd和Pt)质量分数为1%的催化剂,利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(N2physical adsorption)、程序升温还原(H2-TPR)和透射电镜(TEM)等表征手段对催化剂进行了表征,并利用催化剂进行湿式氧化处理含有机酸的废水。结果表明,添加Ru或Pt可以有效提高TiO2的氧化活性,而Pd对氧化活性提高不明显。在处理丙烯酸废水时,与Pt/TiO2催化剂相比,Ru/TiO2催化剂具有更高的低温氧化活性,在反应温度130℃,初始氧气压力3.0 MPa下,丙烯酸废水的化学需氧量(COD)去除率达到91.3%,而在处理饱和有机酸废水(如乙酸和丁二酸)时,Ru/TiO2催化剂的氧化活性高于Pt/TiO2。

有机废气催化燃烧用贵金属钯整体式催化剂的研究

催化燃烧法是当前处理挥发性有机废气最有前景的方法。贵金属钯催化剂对有机废气具有较高的催化燃烧活性,因此研究钯整体式催化剂用于有机废气的洁净化处理具有较好的工业应用前景。主要介绍了化学镀法制备贵金属钯整体式催化剂的基本原理、特点和制备工艺。

有序介孔有机金属Au(I)催化剂催化水相炔烃水合制备甲基酮

采用表面活性剂自组装、有机金属硅烷与苯基硅烷共聚法制备了有机金属Au(I)嵌于介孔材料孔壁的非均相催化剂Au(I)-PPh2-PMO(Ph).结果表明,Au(I)-PPh2-PMO(Ph)催化剂的活性位分散均匀,孔道不易堵塞,对反应物的扩散与传质影响较小,其催化活性不仅明显高于后嫁接法制得的Au(I)-PPh2-PMO(Ph)-G和均相Au(PPh3)Cl催化剂,且可以重复使用,显示出较好的应用前景.

有机金属烯烃配位聚合催化剂

有机金属烯烃配位聚合催化剂具有高催化活性和良好的分子剪裁性,通过调节催化剂的微结构,如配体的取代基、配位原子以及配位中心的电子与立体环境等,可以在分子层次上实现烯烃聚合物的分子设计与组装;实现聚合物物理性质的调控,从而得到各种具有新型功能和立体异构的聚合物。本文综述了金属烯烃聚合催化剂研究进展,并展望该领域的发展趋势。

茂金属及非茂有机金属催化剂的发展现状及建议

系统综述了烯烃聚合用新型催化剂--茂金属催化剂及非茂有机金属催化剂的催化聚合特性和国内外发展现状,对我国新型烯烃聚合催化剂的研究开发提出了几条建议.

挥发性有机物催化燃烧用贵金属催化剂的研究进展

催化燃烧技术是目前处理挥发性有机物(VOCs)废气最有效技术之一。贵金属催化剂因具有高活性和稳定性,广泛应用于挥发性有机物催化氧化反应中。综述了近年来国内外VOCs用贵金属催化剂研究进展,阐述了Pd、Pt和Au等不同贵金属活性组分的种类、制备方法、颗粒尺寸、协同效应,以及载体性质和载体-活性金属的作用等对催化剂性能的影响,最后,对贵金属催化剂的研究方向进行了展望。

周期有序介孔Rh(Ⅰ)有机金属催化剂用于水介质Heck反应的研究

以1,4-双(三乙氧基硅基)苯和2-(二苯基膦)乙基三乙氧基硅烷为混合硅源,在表面活性剂作用下共缩聚得到二苯基膦功能化的有序介孔有机硅材料[PPh2-PMO(Ph)],通过配位作用将Rh(Ⅰ)有机金属催化剂固载到PPh2-PMO上得到Rh(Ⅰ)-PPh2-PMO(Ph)非均相催化剂,并采用FTIR、NMR、XRD、TEM和氮气吸附等手段对催化剂进行了表征.考察了该催化剂在水介质Heck反应中的催化性能,实验结果表明,所制备的Rh(Ⅰ)-PPh2-PMO(Ph)具有与均相催化剂Rh(PPh3)3Cl相当的催化活性,这主要归因于催化剂的高比表面积、有序介孔结构有利于提高Rh(Ⅰ)活性位的分散度,减少了传质阻力;同时PMO构建形成的微环境增强了表面疏水性,有利于反应底物的吸附和扩散.此外,催化剂重复使用多次后活性仍没有明显降低.

双负载双金属催化剂催化有机卤化物水相脱卤研究

通过把起相转移作用的聚乙二醇链固载在硅胶上(ＳｉＯ２－ＰＥＧ ６００),再将聚乙烯吡咯烷酮(ＰＶＰ)络合双金属Ｐｄ－Ｃｕ(ＰＶＰ－ＰｄＣｌ２-ＣｕCｌ２)后负载其上,制成一种新型双负载双金属水相脱卤催化剂ＰＶＰ－ＰｄＣｌ２－ＣｕＣｌ２/ＳｉＯ２－ＰＥＧ ６００．以甲酸钠为氢转移试剂,在水相中催化有机卤化物脱卤,研究结果表明:反应温度为８０℃,Ｐｄ:Ｃｕ＝２:１(摩尔比),反应介质ｐＨ≈１１．７左右时,该催化剂对芳香氯化物及α－氯代酮、酯具有良好的催化脱氯和重复使用性能．

用于消除挥发性有机物的有序多孔金属氧化物催化剂的研究进展

综述了近年来国内外用于消除挥发性有机物的有序多孔金属氧化物催化剂的研究进展,主要包括有序多孔氧化铈、氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化铬和钙钛矿型氧化物及其负载贵金属或过渡金属氧化物.讨论了这些催化剂对典型挥发性有机物氧化的催化性能,并展望了新型高效消除挥发性有机物催化剂的研发前景及技术发展趋势.

AuCu双金属合金修饰共价有机框架用于高效光催化析氢

共价有机框架(COFs)是一种具有π-π共轭结构和分子结构可调的晶体多孔有机材料,在光催化领域具有广阔的应用前景。然而,未改性的COFs材料具有反应动力学缓慢的缺点,因此需要引入助催化剂以降低其表面催化反应的势垒,从而加速反应过程。此工作中,采用双金属合金作为助催化剂,以提高COFs的光催化析氢性能。通过调控AuCu合金的比例,发现Au_(1)Cu_(5)/COF-TpPa具有最高的光催化产氢速率(8.24 mmol·g^(-1)·h^(-1)),甚至高于Pt修饰的COF-TpPa的产氢速率(6.51 mmol·g^(-1)·h^(-1))。经过系统性的表征测试和理论计算分析,Au_(1)Cu_(5)/COF-TpPa表现出高的载流子分离效率和低的H^(*)生成能垒,从而具有高的光催化性能。本研究为利用双金属合金改性COF基光催化剂奠定了理论基础。

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载钴催化剂的CO催化氧化反应性能

采用溶剂法合成了热稳定性高的金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier),用此材料为载体负载钴催化剂用于CO的催化氧化反应,并与Al2O3负载的钴催化剂进行了对比.采用热重-差热扫描量热(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的结构性质进行了表征.TG和N2物理吸附-脱附结果表明,载体MIL-53(Al)有好的稳定性和高的比表面积;XRD以及TEM结果表明Co/MIL-53(Al)上负载的Co3O4颗粒粒径(平均约为5.03 nm)明显小于Al2O3上Co3O4颗粒粒径(平均约为7.83 nm).MIL-53(Al)的三维多孔结构中分布均匀的位点能很好地分散固定Co3O4颗粒,高度分散的Co3O4颗粒有利于CO的催化氧化反应.H2-TPR实验发现Co/MIL(Al)催化剂的还原温度低于Co/Al2O3催化剂的还原温度,低的还原温度表现为高的催化氧化活性.CO催化氧化结果表明,MIL-53(Al)负载钴催化剂的催化活性明显高于Al2O3负载钴催化剂,MIL-53(Al)负载钴催化剂在160°C时使CO氧化的转化率达到98%,到180°C时CO则完全转化,催化剂的结构在催化反应过程中保持稳定.