后过渡催化剂催化烯烃与极性单体共聚的研究进展

综述了近年来后过渡金属催化剂催化烯烃与极性单体共聚的研究进展,后过渡金属催化剂催化乙烯与极性单体共聚的反应条件温和。对聚合机理和极性单体的种类进行了探讨,同时还讨论了共聚条件的变化对聚合产物的影响。

在过渡金属催化剂上的C―C键断裂以实现生物质的升级

将当前能源生产和消费结构从过度依赖化石能源转变为高效利用可再生能源,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径。生物质是最有前途的可再生能源之一,可以取代化石燃料以获得有价值的有机化合物。近年来,大力利用生物质能已成为一种必然趋势。用于生物质转化的传统热化学催化方法通常需要高温、高压等恶劣条件,甚至还需要外部氢或氧源。相比之下,在相对温和的条件下进行的生物质有机分子电催化转化为生产高价值化学品提供了一种绿色高效的策略。特别是,通过C―C键裂解将生物质衍生的分子转化为高价值的短链化学品至关重要。近年来,大量的研究证明过渡金属(TM)电催化剂由于其丰富的三维电子结构和独特的eg轨道增强了过渡金属-氧之间的共价键合,从而在有机物的C―C键断裂中起着至关重要的作用。此外,TM电催化剂的配位环境或电子结构会影响产物的选择性。毫无疑问,明确的反应活性位点和途径有助于深入理解催化剂结构与反应活性之间的构效关系。然而,TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子的C―C键裂解反应用于生物质升级的研究目前尚处于起步阶段,其反应机理和催化反应过程尚不清楚。因此,有必要在原子水平上系统地了解电催化剂在C―C键裂解过程中的作用。在本综述中,我们首先依次介绍了广泛研究的TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子(包括甘油、环己醇、木质素和糠醛)的C―C键裂解反应,并给出了一些典型的例子和相应的反应途径。然后,系统回顾了过渡金属化合物催化C―C键裂解的反应机理,揭示了界面行为,并构建了TM电催化剂的结构与裂解反应活性之间的构效关系。最后,我们简要总结了上述内容,并强调了在TM电催化剂上研究C―C键裂解的挑战和展望。我们期望这项工作可以为生物质的可控转化和合理设计C―C键裂解的TM电催化剂提供指导。

过渡金属催化剂Co_(x)Ni_(1-x)TiO_(3)活化过硫酸盐去除水中污染物的综合实验设计

基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术具有高效、环境友好等特点,因此该技术在水处理领域具有非常好的应用前景。通过利用过渡金属之间协同活化PMS的优势,采用乙二醇沉淀-煅烧法,制备了一系列不同Co/Ni比例的非均相催化剂Co_(x)Ni_(1-x)TiO_(3)。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了催化剂的物相和微观结构。同时考察了催化剂用量、PMS浓度、pH值以及催化剂的循环使用情况对降解污染物环丙沙星(CIP)的影响,最优条件为0.20 g/L Co_(0.7)Ni_(0.3)TiO_(3)、0.5 mmol/L的PMS和pH=6时,60 min内降解CIP的效率达90.01%。通过自由基猝灭实验,证实了SO_(4)^(·-)是高级氧化降解过程中的主要活性物种。

聚丙烯催化剂研究进展

综述了聚丙烯(PP)催化剂的研究进展,包括Ziegler-Natta(Z-N)、茂金属、后过渡金属及复合催化剂,重点分析了载体、助催化剂、给电子体对Z-N催化剂活性、结构及性能的影响,并对比了各类催化剂的优缺点。指出今后需在反应机理、合成工艺、聚合物形貌控制等方面对催化剂进行深入研究和设计,在保证催化剂成本的同时,产出性能指标更加优异的PP产品。

CO_(2)热催化加氢合成甲醇催化剂的研究进展

CO_(2)作为原料制备甲醇是一种极具前景的碳减排技术,但其工业化仍面临许多挑战。CO_(2)具有很强的化学惰性,在反应过程需要利用活性金属使催化剂具备较强的活化CO_(2)的能力以及适宜的加氢性能。本文致力于介绍目前CO_(2)热催化转化为甲醇的反应机理,总结了CO_(2)热催化加氢制备甲醇的过渡金属基、贵金属基催化剂的研究进展,并对未来研究方向进行了展望。

新型水煤气变换反应催化剂研究进展

水煤气变换反应是氢气提纯的重要过程,是燃料电池供氢系统的重要组成部分。综述了近年来水煤气变换反应催化剂的研究进展,包括催化反应机理、可选择的催化剂体系及提升催化反应性能策略等。反应机理主要包括联合机理、氧化还原机理及重整机理,其中联合机理主要包括甲酸盐和羧酸路径。催化剂体系主要包括贵金属催化剂及过渡金属催化剂。此外,通过掺杂助剂及优化金属-载体相互作用等手段可实现高效的水煤气变换反应催化剂的设计开发。

自支撑过渡金属海水电解析氧催化剂研究进展

海水电解是一种很有前景的可持续绿氢生产技术。然而,由于受到缓慢的动力学、阳极上竞争性的氯释放反应、氯离子腐蚀和电极表面中毒等的影响,致使阳极材料的性能和耐久性下降,析氧反应(OER)的选择性降低。与传统的粉末催化剂相比,自支撑纳米阵列材料具有较低的界面电阻、较大的活性表面和优异的稳定性,已成为先进的催化剂。特别是在需要高电流密度的实际大规模制氢应用中,自支撑催化剂比粉末催化剂更具优势。电解过程中,在电极表面所产生气泡的强烈冲击下,粉末状纳米材料很容易剥离,导致催化活性降低,甚至频繁更换催化剂。相比之下,自支撑纳米材料的活性物质和基底之间具有很强的粘附性,确保了良好的电子导电性和高机械稳定性,有利于长期和循环使用。本文综述了用于海水电解自支撑过渡金属催化剂的最新进展,包括(氧)氢氧化物、氮化物、磷化物、硫族化物等。为确保OER过程中的高活性和高选择性,着重总结了各析氧催化剂在应对耐腐蚀性和屏蔽竞争反应方面所采取的策略。通常,构建具有高孔隙率和粗糙度的3D多孔纳米结构可以使催化剂具有较大的表面积和丰富的活性位点,是提高传质、OER活性和催化效率的有效策略。其次,催化剂表面的Cl−阻挡层,特别是兼具催化活性和保护作用的保护层,可以有效抑制Cl−的竞争性氧化和腐蚀,提高催化剂的催化活性、选择性和稳定性。此外,设计具有超亲水和超疏水表面的催化材料,以增加电解质的渗透性,促进活性位点的有效利用,并避免大量气泡的积累。最后,简要总结了OER催化剂在海水电解中的发展前景及建议。具体来说,海水电解的介质应从模拟盐水转移到天然海水中。鉴于天然海水电解中面临的诸多挑战,除了设计和合成具有高活性、高选择性和高稳定性的自支撑催化剂外,开发简单、低成本的天然海水预处理技术以最大限度地减少腐蚀和中毒问题也是海水电解未来发展的重要课题。更重要的是,应合理构建自支撑OER电催化剂的标准化评价体系。评估过程中应充分考虑催化剂内在活性、可达活性位点密度、尺寸、质量负荷、基质效应和试验条件等因素。

原位DRIFTS在SCR过渡金属催化剂研究中的应用进展

概述了4类选择性催化还原(SCR)过渡金属催化剂的研发现状,归纳了原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)在NH3和NO吸附转化过程研究中的应用进展,总结了SCR的反应机理及路径,并对原位DRIFTS在SCR研究中的应用前景进行了展望。指出,基于原位DRIFTS技术可遴选出影响催化剂SCR活性的要素,这些要素包括NH3和NO在催化剂上的吸附方式、物种间的活化转化、中间体及(副)产物的生消过程等,这对针对性合成具有特殊结构和形貌的高活性催化剂具有重要指导作用。

过渡金属催化剂在电解水反应中的应用研究

氢气因燃烧热值高、绿色清洁和循环可再生的等优点,被认为是理想的二次能源载体。电解水是公认的具有发展前途的制氢技术,其中,高效的电催化剂是电解水技术发展的关键。贵金属电催化剂的高成本限制了其大规模应用,因而开发高效的非贵金属催化剂对推动电解水制氢具有重要意义。为提高其电解水催化性能,本文以电解水的反应机理为指导,以提高本征活性、增加活性位点数目、暴露更多的活性位点为出发点,对过渡金属电催化剂在电解水反应中的应用研究进行了介绍,并对今后的发展进行了展望。

一种后过渡金属催化剂催化乙烯低聚动力学研究

设计并合成了一种新型的后过渡金属铁络合物 { [(2 ArNC(Me) ) 2 C5H3N]FeCl2 } (Ar =2 ,4 C6 H4(CH3) 2 ) ,研究了该络合物 甲基铝氧烷 (MAO)催化乙烯低聚 ,讨论了低聚反应温度、Al Fe摩尔比、催化剂浓度、反应压力等对催化剂活性及反应速率的影响 .本催化剂的最大特点是活性高 (在 30℃ ,3 0MPa时活性可达 4 2 6× 10 8goligomer·molFe·h- 1 )、初速度大 ,动力学曲线为衰减型 .

Co-N-C碱性氧还原催化剂的合成与性能研究

在燃料电池应用中研究开发低成本高性能过渡金属氮碳催化剂材料替代高成本贵金属催化剂具有重要意义。以不同比例的四水合乙酸钴和三聚氰胺混合作为前驱体,采用热解法合成了不同Co含量的Co-N-C催化剂。采用XRD、SEM、XPS等分析技术表征了样品的结构形貌,在碱性电解液中测试分析了Co-N-C催化剂的电催化性能。结果表明,Co-N-C(1∶10)催化剂具有优异的电催化活性,在碱性电解质中的半波电位为0.86 V,与商业20%(质量分数)Pt/C催化剂半波电位相当。该Co-N-C催化剂表现出良好的循环稳定性,2000次循环后半波电位向左偏移10 mV,略优于商业Pt/C的循环稳定性。

后过渡金属催化剂催化乙烯制备超支化聚乙烯新进展

后过渡金属催化剂的出现改写了超支化聚烯烃的合成历史,其不仅可以催化乙烯聚合成超支化聚乙烯,还可以实现对聚乙烯产品拓扑结构的控制以及相对分子质量的裁剪。本文沿着镍系以及钯系两大类后过渡金属催化剂的路线综述了近年来合成超支化聚乙烯的研究进展,重点对控制聚乙烯拓扑结构的方法及影响因素进行了详细的综述,并对超支化聚乙烯在高分子加工助剂及润滑油改进剂等领域的应用现状进行了介绍,这为进一步研究超支化聚乙烯在材料加工助剂等方面的应用提供了新的思路。

后过渡金属催化剂催化烯烃/极性单体共聚的研究进展

综述了以后过渡金属配合物为主催化剂的烯烃与极性单体共聚催化剂的新研究进展 ,涉及Ni、Pd的α-二亚胺阳离子配合物、Ni、Pd的水杨醛亚胺型配合物以及其他Ni、Pd、Fe和Co结构的配合物催化剂的合成、结构、对烯烃与极性单体共聚的性能和机理等。

过渡金属催化剂上CO还原NO反应性能的研究

在一系列负载型过渡金属催化剂上考察了CO-NO和CO-O_2的反应性能.结果表明,催化剂的CO-O_2反应活性高于CO-NO反应,催化剂表面NO解离是CO-NO反应的速率控制步聚.低温反应有利于N_2O的生成,高温有利于N_2的生成.催化活性与金属氧化物的生成焓(—△H_0)呈顺变关系.

新一代高活性后过渡金属烯烃聚合催化剂

介绍了近几年发展起来的新一代后期过渡金属(Fe,Co,Ni,Pd)烯烃聚合催化剂,对催化剂的结构、性能及催化烯烃聚合机理进行了阐述。

用于原子转移自由基聚合的过渡金属催化剂研究新进展

对用于原子转移自由基聚合的过渡金属催化剂近年来的研究新进展作出了评述和展望。

铜-过渡金属/纳米水滑石(HT)催化剂上苯酚羟基化反应的研究

研究了纳米水滑石负载含铜过渡金属催化剂和普通水滑石类催化剂催化苯酚羟基化反应 ,考察了不同过渡金属氧化物对Cu/纳米水滑石催化活性的影响。结果表明以纳米水滑石为载体的催化剂活性高 ,添加过渡金属Fe、Ni、Zn使催化剂活性提高 ,而Co降低了催化剂的活性。对负载型纳米水滑石Cu -Fe -HT(1∶1∶1)在 6 0 0℃下焙烧 1h ,苯酚 /双氧水 (摩尔比 )为 2 ,反应时间 2h ,苯酚 /催化剂(质量比 )为 10 0时催化苯酚羟基化反应 ,苯酚的转化率为 32 .89% ,双氧水的有效利用率为 6 5 .78%。

烯烃聚合非茂金属催化剂的研究进展

综述了近年来用于烯烃聚合的非茂金属催化剂的研究进展,分别介绍了非茂前过渡金属类催化剂和非茂后过渡金属类催化剂在烯烃聚合中的应用及催化性能。非茂前过渡金属催化剂具有催化活性高、聚合物结构可控和分散性好的特点,二十世纪九十年代之后已得到了快速的发展。后过渡金属催化剂(特别是Ni和Pd)由于具有独特的性能和较弱的亲氧性,能够合成高支化、具有拓扑结构的聚乙烯并且能催化烯烃与极性单体共聚。简述了α-二亚胺镍和钯催化剂在高支化聚乙烯和催化烯烃与极性单体直接共聚方面的应用,最后对非茂金属催化剂的未来发展进行了展望。

焙烧温度和盐酸浓度对硅藻土负载铁系后过渡金属催化剂的影响

采用红外光谱和扫描电子显微镜对不同焙烧温度和不同浓度盐酸处理的硅藻土进行了分析,考察了硅藻土的焙烧温度和盐酸处理浓度对负载铁系后过渡金属催化剂活性和对乙烯聚合性能的影响。结果表明:最佳焙烧温度为600℃,酸化时HCl的最佳浓度为5%;使乙烯在40℃及n(Al)/n(Fe)为1500的条件下进行淤浆聚合,催化剂活性为707kg/(mol·h),制得了熔融温度为123.9℃,结晶度为65.2%～67.8%的聚乙烯。

烯烃聚合后过渡金属催化剂的研究进展

综述了烯烃聚合后过渡金属催化剂的主要研究进展,提出了有待研究的问题,展望了后过渡金属催化剂在烯烃聚合中的应用。