叔丁基过氧化氢催化分解制备丙酮及催化剂失活原因

以催化异丁烷和氧气为原料生成的叔丁基过氧化氢(TBHP)分解来制备丙酮。对制备丙酮的最优反应条件、催化体系、催化剂稳定性、循环利用性以及催化剂失活的原因进行了考察。结果表明,催化剂的酸性对反应的活性有明显的影响,β分子筛具有最优的催化性能(TBHP转化率为100%),且主要产物丙酮的选择性为49%;在28 h的反应周期内,丙酮的选择性明显下降(降低21%),说明催化剂的稳定性较差,但多次(5次)再生活性仍可恢复。通过不同产物预处理催化剂,确定了丙酮的进一步反应是催化剂失活的主要原因;使用无水乙醇稀释TBHP后反应28 h的稳定性明显提高,并且催化剂的反应性能及重复利用性并未受到影响。

钯纳米催化剂上过氧化氢直接合成理论研究

利用密度泛函理论研究了二氧化钛载体和氧化程度对钯纳米催化剂在过氧化氢直接合成中催化性能的影响。利用极小跳跃全局搜索方法得到了不同氧化程度的Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)(n=4、12和19)的全局最稳定结构。计算了氧化程度对H、O、H_(2)、O_(2)、OH、OOH和H_(2)O_(2)在Pd/TiO_(2)催化剂上吸附性质的影响。结果显示,负载型Pd_(12)和Pd_(19)团簇氧化后对H_(2)、H、O和OH的吸附能有所降低。研究了Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)上过氧化氢直接合成的反应机理,发现在Pd_(4)/TiO_(2)和Pd_(19)O_(10)/TiO_(2)上,直接合成过氧化氢的决速步骤是O_(2)的第一次加氢,而在Pd_(4)O_(2)/TiO_(2)、Pd_(12)/TiO_(2)和Pd_(12)O_(6)/TiO_(2)上,决速步骤是OOH的加氢。

过氧化氢/环己酮氧化法合成ε-己内酯催化剂研究进展

ε-己内酯是一种重要的有机中间体,也是合成生物可降解材料聚己内酯、高性能材料聚氨酯等重要聚合物的单体,具有非常广阔的应用前景。在目前已报道的合成方法中,以环己酮为原料,采用过氧化氢氧化法合成ε-己内酯是一种新型的绿色合成方法。在此方法中,由于过氧化氢的活性较低,高效催化剂的引入至关重要。从均相催化剂和非均相催化剂两个角度,综述了使用过氧化氢氧化法合成ε-己内酯的研究进展,通过实例,对比分析不同催化剂的优势和劣势,指出了杂多酸负载多相化策略不仅保留了杂多酸催化剂活性高、选择性好的优点,同时解决了催化剂的分离问题,是一种发展前景较好的催化剂。最后总结了ε-己内酯的应用市场及产业化开发的现状,并展望了在未来研究者们应重点关注的问题。

过氧化氢生产中新型Pd/Al_(2)O_(3)催化剂工业中试应用

自制一种粒径为3.5 mm×3.0 mm的齿球形Al_(2)O_(3)载体,采用浸渍法负载活性组分Pd制备固定床蒽醌加氢制过氧化氢Pd/Al_(2)O_(3)催化剂。该催化剂具有颗粒粒径与孔径大、适宜的Pd活性组分浸渍层等优点。小试和中试评价结果表明,制备的Pd/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较高的加氢活性、选择性和稳定性,且氢化塔的床层压力降小,具有良好的工业应用前景。

FeCu-C@MS催化臭氧氧化降解过氧化氢异丙苯废水的研究

过氧化氢异丙苯(CHP)作为一种典型的有机过氧化物,其废水会抑制生化系统活性,在实际处理中存在技术困难。本研究通过水热-浸渍法在球形分子筛表面负载Fe/HKUST-1,将其作为前驱体在350℃下碳化制备Fe/HKUST-1衍生碳@分子筛催化剂(FeCu-C@MS)。利用SEM、EDS、XRD等技术对催化剂进行表征,考察臭氧浓度、催化剂投加量、pH、初始CHP浓度等对FeCu-C@MS/O_(3)体系降解CHP的影响。结果表明:FeCu-C@MS/O_(3)体系在臭氧浓度为20 mg/L、催化剂投加量为50 g/L、pH为7、CHP初始浓度为12 mg/L的条件下,经过120 min反应CHP去除率可以达到65.47%,比O_(3)体系提高35.80%;经过5次循环使用后,CHP去除率仍可达到55.19%,表明FeCu-C@MS可以高效催化臭氧氧化降解过氧化氢异丙苯,且具有较好的稳定性和可重复利用性。

MnO_(x)/Mn-N/C碳基催化剂高效分解酸性过氧化氢

利用廉价的尿素与MnCl_(2)均匀混合并高温(550℃)碳化,制备了兼具MnO_(x)与Mn-N活位点的碳基催化剂(MnO_(x)/Mn-N/C)。形貌和结构分析表明,MnO_(x)/Mn-N/C表面含有丰富的MnO_(x)与Mn-N活性位点,且具有优异的电子传输性能,可催化H_(2)O_(2)分解为H_(2)O和O_(2),抑制强氧化性·OH的生成。60℃时,经MnO_(x)/Mn-N/C催化反应1 h,H_(2)O_(2)溶液(p H=4.0,质量分数为1.2%)的分解效率接近100%。此工作设计制备的催化剂原料廉价易得、制备简便,实现了酸性条件下H_(2)O_(2)的高效定性分解,为酸性条件下H_(2)O_(2)的分解提供了新思路。

单原子催化剂在电催化氧还原直接合成过氧化氢中的研究进展

电催化二电子氧还原过程产过氧化氢具有绿色、高效、安全、即时的特点,是一项被认为能够代替传统高污染,能耗密集型蒽醌生产的潜在技术,但仍具有挑战性。单原子催化剂具有原子利用率高、位点均一、催化活性高的优点,在电催化氧还原产过氧化氢中展现了广阔的应用前景。本文重点综述了贵金属单原子催化剂和过渡金属单原子催化剂在氧还原二电子产过氧化氢中的研究进展,着重于通过实验和理论计算结合的方式揭示电催化氧还原二电子催化活性和结构的联系。总结提出了提升单原子催化剂在二电子氧还原反应性能的调控策略,包括金属活性中心调控、配位结构调控、局域微环境调控,旨在为设计高活性、高选择性电催化氧还原二电子产过氧化氢催化剂提供借鉴和设计思路。文章对单原子催化剂在电催化氧还原产过氧化氢应用中的机遇和挑战进行了展望。单原子催化剂在活性位点表征、稳定性、制备方法等方面亟需改善,以促进其在电催化氧还原制过氧化氢中的发展。

电催化两电子水氧化制备过氧化氢的研究进展

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种环境友好的化学氧化剂,广泛应用于水处理、医疗消毒、化学合成等工业领域。电催化两电子水氧化反应(2e^(-)WOR)是一种可以在温和条件下直接从水中生产H_(2)O_(2)的方法。然而,受限于反应机理认识和催化材料设计的不足,2e^(-)WOR的催化选择性和活性仍然较低。本文综述了近年来通过2e^(-)WOR反应路径电合成H_(2)O_(2)的研究进展,首先介绍了2e^(-)WOR的催化机理和研究方法,强调了理论计算加速高选择性、高活性和高稳定性催化剂研究的作用,并讨论了电合成H_(2)O_(2)的不同定量方法和原位表征手段;然后详细总结了高性能2e^(-)WOR电催化剂的调控策略,包括缺陷、掺杂、晶面和界面工程,同时指出了反应器创新设计的重要性;最后展望了电合成H_(2)O_(2)的研究挑战和机遇。

蒽醌法生产过氧化氢用催化剂的研究进展

蒽醌加氢催化剂通常由载体和活性金属构成,分别从载体和活性金属两方面出发,综述了近年来蒽醌加氢催化剂关于载体制备及改性、活性金属的选择、负载方法、助剂添加等方面的研究进展。对比普遍使用的催化剂,经改性或添加助剂后的载体所制备的催化剂具有更高的活性和选择性。以Pd为活性金属,优化其负载工艺,可以得到高度分散的蒽醌加氢催化剂,以及通过添加第二金属,能够改善活性金属与载体的空间效应和电子效应,从而有效提高催化性能。优化载体性能和提高活性金属Pd的利用率,或寻求可替代金属将会是今后蒽醌加氢催化剂研究的重点方向。

两电子氧还原制备过氧化氢:贵金属催化剂的几何与电子结构调控的研究进展

通过两电子氧还原反应(2e-ORR)电化学合成过氧化氢(H_(2)O_(2))的显著优势是高成本效益和环境友好性,且可以实现H_(2)O_(2)的按需现场生产,其关键技术之一是安全、经济和高效2e-ORR催化剂的开发。本文概述了利用2e-ORR制备H_(2)O_(2)贵金属基催化材料近10年的研究进展。从ORR反应机理出发,介绍了贵金属表面反应途径的调节旋钮,即*OOH结合能和O_(2)吸附模式;重点总结并举例说明了贵金属材料的几何结构和电子结构调控的方法学,强调了平衡优化催化活性和选择性的重要性;此外,简要介绍了基础实验室中2e-ORR催化剂性能的评估方法;最后,讨论了贵金属电催化合成H_(2)O_(2)的挑战和前景,特别是催化剂的稳定性和成本的客观评价。旨在为新型2e-ORR催化剂的理性设计提供参考。

氢氧直接合成法制备过氧化氢过程中的催化剂探究

通过氢氧直接合成过氧化氢法常见应用于印染纺织、污水处理以及化学合成等方面。作为一种简单高效且环保的绿色氧化剂,过氧化氢的合成成为了社会研究热点。通过对过氧化氢氢氧直接合成的路径进行研究,并对这一过程中的催化剂金属进行分析,包括单金属以及双金属。随后对催化剂的载体进行研究分析,分析载体酸性、表面物质以及掺杂物等对催化剂性能所产生的影响,发现今后过氧化氢直接合成过程中催化剂的发展方向将定位为高选择性与高产率。

无金属光催化剂催化过氧化氢生产的研究进展

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种绿色强效氧化剂,能够在温和条件下氧化液体介质中的多种有机和无机基质,与化学计量氧化剂相比,其活性氧含量高,且只释放H_(2)O和O_(2)作为最终产物,具有环保高效的独特优势。相对于传统的蒽醌产H_(2)O_(2)工艺,光催化过程具有低耗、环保、安全等的优势。无金属光催化剂由于其合成简单、成本低、环境友好、生物相容性高等的特征成为光催化产H_(2)O_(2)的理想光催化剂之一。文章论述了无金属光催化剂近年来在光催化产H_(2)O_(2)领域最新进展。主要包括:光催化产H_(2)O_(2)的基本机理及过程以及石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))、共价有机框架(COFs)、有机聚合物主要无金属光催化剂的特征及其在光催化产H_(2)O_(2)重要进展。讨论了现阶段光催化产H_(2)O_(2)研究中遇到的问题和挑战,并提出一些见解和方法,特别是在光催化产H_(2)O_(2)机理过程、催化剂稳定性和H_(2)O_(2)分离、光催化产H_(2)O_(2)速率提升方面。该综述旨在促进光催化产H_(2)O_(2)的发展及应用。

单原子催化剂在光催化和电催化合成过氧化氢中的研究进展

2011年张涛院士等首次提出单原子催化剂(SACs)的概念,随后SACs迅速成为催化领域的一个研究热点.由于催化活性位点的原子级分散和载体的固定作用,SACs兼具了均相催化剂(单活性中心和高选择性)和多相催化剂(结构稳定和易回收重复使用)的优点.此外,SACs上原子级分散的金属活性位点更容易通过鲍林模式来吸附氧分子,有效提高了双电子氧还原反应的选择性,并且能够在相同的金属负载量下提供更多的活性位点,降低了应用成本.这些特点使得SACs在光催化和电催化产过氧化氢领域展现出较大优势,但同时SACs过高的表面自由能也使得其金属负载量较低且稳定性差,这些问题还需通过进一步研究进行改善.本综述简要介绍了光催化和电催化产过氧化氢的基本原理,详述了SACs在该领域中的独特优势.概述了密度泛函理论(DFT)计算在SACs产过氧化氢研究中发挥的重要作用,DFT计算不仅能够高效方便地筛选出具有应用潜力的金属单原子,从而有效减少实验工作量,而且能揭示催化过程中的潜在活性位点,并结合原位表征为SACs产过氧化氢催化机理解释提供有力证据,这对合成高性能的SACs具有重要的指导意义.总结了近期基于贵金属(Pt,Pd和Rh等)和非贵金属(Co,Ni和Sb等)的SACs在光催化和电催化产过氧化氢中的重点工作,其中包括SACs的理论计算结果和催化反应途径.SACs产过氧化氢的催化活性与单原子金属中心的局部环境密切相关,中心金属原子种类、配位原子种类和数目以及其周围的环境原子都是影响SACs活性的重要因素,如何找出这些因素的最优组合是合成高性能SACs的关键.本文还展望了SACs在光催化和电催化产过氧化氢过程中面临的一些挑战,虽然SACs具有较高的原子利用效率,但其表面高自由能会导致金属位点在合成过程和反应过程中容易聚集成簇甚至纳米颗粒,导致SACs的过氧化氢产率仍停留在毫摩尔水平,活性和稳定性远远达不到工业要求,所以未来应当采用更多的原位表征手段来深入地了解SACs在合成过程和催化反应过程中的结构变化规律,以便更好地指导开发易操作和低成本的合成路线来制备具有理想金属负载量和高稳定性的SACs.此外,未来可以考虑将负载单原子与缺陷工程、元素掺杂和异质结工程等其它改性策略相结合,利用它们的协同作用进一步提升SACs产过氧化氢的性能.

电催化氧还原产过氧化氢的研究进展

过氧化氢(H2O2)是一种绿色、高效的氧化剂,在诸多行业都有着广泛的应用。在众多合成方法中,电化学氧还原(ORR)产H2O2是一种新颖、低能耗、清洁的方法。其反应原理是,O2在催化剂的作用下,发生还原反应,得到两个电子,生成H2O2。由于ORR存在四电子生成H2O和二电子生成H2O2的竞争反应,因此,如何对电催化剂进行设计与调控,使其展现高活性、高选择性和高稳定性已成为亟待突破的研究难点。本文从不同的催化剂类型出发,详述了目前电催化ORR产H2O2的研究进展。最后,概述了当前电催化ORR面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

ZIF-8衍生双金属电催化剂Fe/Co-N-C产过氧化氢及降解氧氟沙星

通过双金属掺杂制备不同煅烧温度下的Fe/Co-N-C-x电催化剂。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪对样品的化学结构进行表征,利用电化学工作站、旋转环盘电极考察催化剂的电化学活性。以氧氟沙星为目标污染物,通过降解率评价催化剂降解性能。在碱性条件下催化剂Fe/Co-N-C-800表现出最好的氧化还原性能。金属Co提高了催化剂的过氧化氢选择性及积累浓度,其过氧化氢选择性可达75%,过氧化氢积累浓度最高为142 mmol/L,经200次循环后仍表现出良好的稳定性。

异丙苯过氧化氢分解催化剂的研究动态

异丙苯过氧化氢分解催化剂的研究动态蹇江海刘耀芳杨九金（石油大学重质油加工国家重点实验室，北京１０２２００）ＪｉａｎＪｉａｎｇｈａｉ，ＬｉｕＹａｏｆａｎｇａｎｄＹａｎｇＪｉｕｊｉｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＨｅａｖｙＯｉｌＰｒｏ...

过氧化氢异丙苯分解绿色工艺—I.催化剂性能

对不同类型磺酸树脂催化剂进行比较，筛选出活性较高的磺酸树脂CT-175，用于过氧化氢异丙苯(CHP)分解工艺. 湿基树脂催化剂可采用丙酮脱水, 液固比为40 ml/g时, 经80 min, 脱水率接近100%. 研究表明，机械搅拌对树脂催化剂破碎有很大的影响，因此，反应器中不宜有机械搅拌装置. 另外，树脂催化活性与其在反应过程中吸附的Na+含量有重要关系，当树脂中Na+含量达到0.03((()时，需要再生. 适宜的再生条件是常温、3.5%(()硫酸水溶液，可使Na+脱除95(.

过氧化氢催化分解材料及反应机理的研究进展

过氧化氢消毒因具有强氧化性、低腐蚀性、优秀的渗透性和扩散性等优势,已成为最具前景的空间消毒技术之一。然而消毒结束后,环境中残留的高浓度过氧化氢不仅易致爆,还会对人体产生不可逆的危害,因此开展过氧化氢催化分解技术的研究具有重要意义。总结了目前常用的过氧化氢催化分解材料及其研究应用现状,概述了过氧化氢在催化剂表面的分解反应机理及其研究动态,并指出了目前过氧化氢催化分解技术存在的主要问题和研究重点,为高性能过氧化氢催化剂的设计和开发提供理论支撑,最后对催化剂的未来发展方向进行了展望。

过氧化氢分解反应催化剂的研究

以我校实验室中所有可能对过氧化氢分解反应有催化作用的18种试剂和5%过氧化氢溶液为原料,通过控制变量的方法进行对比实验,验证了二氧化锰等14种物质可作为过氧化氢分解反应的催化剂。基于反应条件和催化剂回收的难易程度方面考虑,二氧化锰应该是过氧化氢分解反应催化剂的最佳选择。在此研究基础上,从物质类别的角度归纳了各类催化剂对过氧化氢分解反应的催化机理。

改性Ti-MCM-41催化剂对过氧化氢异丙苯环氧化丙烯反应的影响

以NH_3氮化法和甲基硅烷化法等改性方法处理Ti-MCM-41分子筛,并研究了不同改性方法对分子筛结晶度、结构、酸性及疏水性的影响;考察了改性分子筛催化剂对不同来源过氧化氢异丙苯(CHP)催化环氧化丙烯制环氧丙烷(PO)反应的影响。采用XRD、N_2吸附-脱附、FTIR、Py-IR、UV-Vis等表征方法对催化剂结构进行表征。表征结果显示,改性处理会导致分子筛孔道收缩、结晶度降低,但仍具有MCM-41分子筛的六方相孔结构。实验结果表明,NH_3氮化改性的催化剂,由于酸强度降低,能减少CHP无效分解,CHP的利用率由66.1%提高至80.4%;而经甲基硅烷化改性的催化剂,由于表面疏水性的提高,可提高PO的选择性至99.6%。