a-Fe_(2)O_(3)/Ag/MnO_(2)复合催化体系的制备及光催化性能研究

本研究主要聚焦于a-Fe_(2)O_(3)/Ag/MnO_(2)复合催化体系的制备及其光催化性能的深入探究。通过湿化学法制备出a-Fe_(2)O_(3),利用浸渍法将Ag和MnO_(2)成功地引入到a-Fe_(2)O_(3)表面,构建出a-Fe_(2)O_(3)/Ag/MnO_(2)复合催化体系。对其表面形貌、结构和性质等各方面的详细分析,确认所制备的复合催化体系具有良好的结构和稳定性。在模拟阳光照射下,于a-Fe_(2)O_(3)/Ag/MnO_(2)复合催化体系展现出了卓越的光催化性能,可以有效地降解有机污染物,如甲基橙等。与单一的a-Fe_(2)O_(3),Ag或MnO_(2)相比,复合催化体系的光催化性能更为出色得益于Ag和MnO_(2)的引入,提高了a-Fe_(2)O_(3)的光生电子-空穴对的分离效率和光吸收能力,使得a-Fe_(2)O_(3)/Ag/MnO_(2)复合催化体系在红外光区域具有更强的吸收能力。以上研究成果可为无机-无机复合光催化体系的制备和性能优化提供有益的参考及应用。

乙丙共聚Ziegler-Natta钒系催化体系活化剂研究进展

乙丙橡胶钒系催化体系因其所制备产品序列分布均匀、结晶度低、组成分布较窄等优势,广泛应用于国内外乙丙橡胶生产企业。然而,钒系催化剂存在热稳定性差、活性中心寿命短、催化剂失活较快等问题,极大地降低了催化效率,提高了生产成本。为了实现降本增效,利用活化剂使得已经失活的钒系催化剂再活化,是工业上提高乙丙橡胶钒系催化剂活性的主要手段。本文综述了活化剂在国内外乙丙橡胶钒系催化体系应用方面的研究进展以及活化剂的加入对乙丙共聚反应活性以及所制备乙丙橡胶性能的影响,总结了活化剂在钒系催化体系中的活化机理。

生物质糠醛制备糠醇催化体系的研究进展

糠醛作为重要的生物质平台化合物,经进一步衍生可获得各种燃料以及高附加值的化学产品。近年来,为实现糠醛到糠醇的高效转化,研究人员开发了类型众多的催化剂。通过从贵金属体系(Pt、Pd、Ru)以及非贵金属体系(Co、Ni、Cu)作为催化活性中心的角度,对生物质基糠醛转化为糠醇反应体系的研究进展进行综述,分析催化剂设计过程中的前沿方法、面临的问题以及未来研究发展的方向,以期为开发高效稳定的催化剂提供理论参考。

光催化剂应用于微生物复合碳转化体系的研究进展

结合具有光激发特性的光催化剂和有特定生物固碳途径的微生物,构建光催化剂-微生物复合体系,将实现太阳能捕获、催化反应活性和选择性等方面的优势互补.不同类型光催化剂在光吸收特性及光催化性能等方面存在巨大差异,本文总结了含金属、非金属基或复合光催化剂与微生物构成的复合碳转化体系,对比光催化剂引入方法、光催化剂作用途径及碳转化产物、效率等关键因素.针对率先与微生物结合的CdS光催化剂,系统阐述了其生产乙酸、甲烷、C_(2+)产物及复合改性的发展历程.分析杂化体系界面电荷转移的关键基础,概括其研究方法、现有成果及存在问题等.分析了应用于微生物复合碳转化体系光催化剂的面临挑战及发展趋势.

新催化体系硫代硫酸盐法提金

为构建浸金效果好、硫代硫酸盐消耗低且浸出液中的金能被高效回收的新型浸金体系,比较了不同金属离子与有机配体组合催化硫代硫酸盐浸金的效果,并采用树脂吸附法回收浸出液中的金。结果表明,Ni2+-甘氨酸-硫代硫酸盐体系的Au浸出效果好,Au浸出率和硫代硫酸盐消耗分别为89.72%和15.28 kg/t。该体系浸金过程中,甘氨酸催化Au^(+)与S_(2)O_(3)^(2-)配位以及在碱性条件下稳定Ni^(2+),Ni(C_(2)H_(4)NO_(2))_(2)^(0)催化O_(2)的还原。采用树脂吸附法回收金时,浸出液中Ni离子几乎不会在树脂上吸附,不与Au离子产生竞争吸附,Au吸附率达98.13%;载金树脂解吸时只需采用简单的一段工艺,即可直接解吸Au。

响应曲面法优化废铂催化剂中难溶颗粒HCl-DCEA体系回收工艺

全溶解法回收废铂催化剂在实际生产过程中仍有难溶物沉积,造成二次污染及铂族资源浪费。本研究将难溶颗粒进行破碎细磨后,取300目左右粉体焙烧,然后将所得粉体在HCl-DCEA体系中进行浸出,考察反应时间、反应温度、液固比、盐酸浓度及DCEA浓度对铂浸出率的影响,并选择具有显著影响的液固比、盐酸浓度及DCEA浓度因素进行响应曲面优化试验。结果表明,对铂浸出率影响的显著顺序为DCEA浓度>液固比≈盐酸浓度;优化后的工艺条件为浸出时间2 h、浸出温度70℃、液固比6∶1、盐酸浓度2.35 mol/L、DCEA浓度0.09 mol/L,该条件下对废铂催化剂进行回收处理,总回收率达到99.64%。

乙醇体系中金属离子催化转化人参皂苷Rb1的研究

人参皂苷Rb1是人参中的主要皂苷之一,但人体吸收量极少,而其衍生物Rg3、Rk1、Rg5却易于人体吸收,但其制备和分离成本较高。针对以上问题将人参皂苷Rb1在50%乙醇水溶液体系和无水乙醇体系中进行催化条件的优化,并分析其产物。实验发现,通过对金属离子催化效果的筛选,选取NbCl_(5)为反应催化剂;在50%乙醇水溶液体系中最优条件下反应,Rg3得率为18.29%;在无水乙醇体系中最优条件下反应,Rg3得率为49.45%。根据两组反应产物的对比,推测在50%乙醇水溶液体系反应时,水可能供给电子基团,并生成更多水合化合物即20(S)-25-OH-Rg3和20(R)-25-OH-Rg3;在无水乙醇体系反应时,电子基团可能无法供给,形成双键,生成其他化合物即Rk1和Rg5。该发现为金属离子催化人参皂苷以制备稀有人参皂苷的方法奠定了理论基础。

温控相转移催化新体系中α,β-不饱和酮的常压加氢反应

构建了一种由水、1-己醇和Ru纳米(Ru_(nano))催化剂组成的温控相转移(TPT)催化新体系,并将上述催化体系应用于查耳酮常压下的选择性加氢反应中。在优化后的反应条件下,查耳酮的转化率以及查耳酮中C==C双键加氢产物二氢查耳酮的选择性均高于99%,Ru_(nano)催化剂可重复使用6次,查耳酮的转化率和二氢查耳酮的选择性均保持不变。反应的转化频率(TOF)高于迄今所报道的常压H2下Ru_(nano)催化剂的最高值,且Ru的流失也得以进一步减少。此外,上述TPT催化新体系在其它α,β-不饱和酮的常压加氢反应中亦获得了高于99%的转化率和选择性。

丁二烯定向合成C6高值化学品高效均相与多相催化体系构建

中国科学院兰州化学物理研究所、杭州师范大学与中海油北京材料院研究团队利用“异构体配体空间取向调控”策略,构建了适配直链中间产物过渡态的“催化口袋”,建立了丁二烯双氢氰化一步合成二腈高效催化新体系.

二氧化碳电催化还原酸性体系研究进展

利用可再生能源提供的电能电催化还原CO_(2)制高值化学品和燃料,为全球气候变暖和能源危机提供了一种可行的解决方案,具有巨大的实际应用潜力。目前研究较多的碱性和中性反应体系中CO_(2)易与氢氧根(OH^(-))反应生成碳酸盐或碳酸氢盐,造成CO_(2)损失的同时会降低反应体系的能量转化效率和稳定性。研究开发酸性体系的电催化还原CO_(2)反应(CO_(2)RR),有望解决上述问题。本文针对CO_(2)电催化还原的酸性体系展开讨论,系统整理了反应装置、催化剂、反应微环境对CO_(2)RR性能的影响以及酸性体系中的微观反应机理,最后针对酸性体系中催化剂设计、反应机理研究、反应微环境调控、反应器设计优化等提出前瞻性建议。

FHUDs-10/FC-16B催化剂级配体系在柴油精制装置的应用

为解决上周期柴油硫含量卡边、轻烃量较大等问题,延安石油化工厂240万t·a^(-1)柴油加氢精制装置新周期采用中石化(大连)石油化工研究院有限公司(FRIPP)开发的FHI加氢改质降凝技术及配套FHUDs-10加氢精制催化剂和FC-16B加氢改质降凝催化剂。不同工况下的应用情况表明,新周期催化剂级配体系的加氢活性和降凝活性良好,装置整体液收及柴油收率较高,对原料的适应性较强,通过调整反应温度,可以实现不同原料和加工负荷生产各项指标均满足国VI质量标准的0号柴油产品。此外,与原料油相比,柴油产品的凝点下降,十六烷指数提高3个单位,表明FC-16B催化剂具有较好的烷烃异构性能和芳烃饱和开环能力,适用于柴油加氢装置生产优质柴油产品。

激光衍射法测定烯烃聚合催化剂粒度分散体系探究

粒度是烯烃聚合催化剂性能的重要指标之一,通常采用激光衍射法进行测试,其中,“分散”过程直接影响粒度测试结果。在常规分散体系正己烷中加入非离子型表面活性剂,并对表面活性剂最佳用量进行探究。结果表明,每升正己烷中加入0.07 g司盘80时,“分散”最为彻底,样品不易团聚。在选定的分散体系中,对乙烯聚合催化剂、丙烯聚合催化剂及烯烃聚合催化剂载体的粒度进行6次平行测试,考察精密度;采用标准样品进行实验,考察准确度。结果表明,精密度和准确度均符合方法要求。

机械酶催化反应研究进展

机械酶学是一个全新的领域,是在机械化学的基础上提出来的,机械化学主要是把化学作用和机械作用应用到一起的学科.由于传统的化学合成方法可能会存在一些问题,比如:反应速度慢、产率低、污染环境等,而机械酶催化的提出可以改善或部分改善这一问题.我们主要从机械化学的起源和发展、机械酶催化的反应体系分类以及在机械酶催化过程中常用的酶等方面进行介绍、总结和展望.

Pt-Pd-Ni体系相图与热力学研究进展

铂基催化剂具有活性高、选择性好、电化学稳定性佳等优点,在工业催化和燃料电池领域具有非常重要的地位。然而,由于成本较高、可用性较低限制了其实际发展。因此,有必要优化铂基催化剂的利用率,设计低成本和高稳定性的铂基催化剂。本研究首先介绍了在燃料电池催化剂领域具有应用前景的Pt-Pd-Ni系合金电催化剂的发展和研究现状,然后详细介绍了Pt-Pd-Ni体系的三个二元系相图与热力学评估数据和研究进展,并对Pt-Pd-Ni三元系的一些实验研究进展和今后的研究工作提出展望,对不同相结构对催化性能的影响进行了分析和讨论。通过Pt-Pd-Ni系相图和相结构等的研究将为燃料电池用新型贵金属合金催化材料的设计及工业应用奠定理论和实验基础。

Z型光催化体系中存在的电荷转移机理问题

Photocatalysis is a sunrise technology with great potential for hydrogen production 1,2,carbon dioxide reduction 3,and so on.However,a single-component photocatalyst often exhibits severely limited activity due to rapid photogenerated carrier recombination and weak redox abilities.

水相条件下合成短链脂肪酸酯霉菌角质酶的筛选与催化特性研究

短链脂肪酸酯是白酒重要风味物质,挖掘适用于白酒酿造体系的酯化酶对提升白酒品质具有重要的应用价值。该文在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了7个霉菌角质酶,研究了其在单一酸和混酸条件下水相中催化合成风味酯的能力。研究结果表明角质酶AFLACUT-2在水相条件下具有较好的短链脂肪酸酯合成能力,其在30℃、pH 4的条件下酶活力最高。进一步酶学特性分析显示,当反应温度升到40℃时,该酶催化合成己酸乙酯的活力不变,而合成丁酸乙酯活力显著下降。角质酶AFLACUT-2催化合成己酸乙酯的最佳反应时间为18 h,比催化合成丁酸乙酯缩短了25%。此外,酸醇比例的提高有助于短链脂肪酸酯的合成,但过高的酸浓度会抑制酶活力,AFLACUT-2对已酸的耐受性优于丁酸。这些结果不仅拓宽了对白酒风味酯合成机制的认识,也为利用酯化生香技术定向调控基酒风味提供了新的策略。

铁掺杂氮化碳/BiVO_(4)构建Z型光催化全解水

采用气相挥发法在聚合物氮化碳(PCN)结构中引入了适量的铁(Fe)掺杂组分,成功制备出具有可调Fe掺杂浓度的PCN半导体光催化剂,其中0.55%(w) Fe掺杂的PCN析氢催化活性(410μmol·h^(-1))为原始PCN的2.6倍并通过XRD、UV-Vis、PL、XPS、SEM等表征阐明了Fe掺杂对PCN的影响和作用机理.同时调控钒酸铋的生长环境(配合剂、水热时间、pH)合成了具备不同形貌的钒酸铋(BiVO4),进一步成功合成了暴露{010}和{-121}晶面的十面体BiVO_(4).Z型体系中还原和氧化过程分离,可以在不同催化剂上分别进行氧化还原反应,能够有效抑制逆反应的发生,同时扩宽光催化材料的设计和选择的可能性.以PCN作为产氢端催化剂,十面体BiVO_(4)作为产氧端催化剂,以Fe^(3+)/Fe^(2+)作为离子对构建了Z型体系实现了光催化全解水.其中0.55%Fe掺杂的PCN-Fe/BiVO_(4)表现出了更优异的光催化活性,全解水的产氢性能比未改性的PCN/BiVO_(4)提升近一倍,进一步验证了气相挥发法掺杂Fe改性策略的有效性.这种基于催化剂(氮化碳)性质的掺杂改性方法对于催化剂的优化和设计以及构建Z型光催化全解水体系的探索具备一定的借鉴意义.

费托合成Co基催化剂的研究进展

Co基催化剂因具有高活性和强链增长能力等优势,成为费托合成(FTS)反应适宜的催化剂。总结了Co基催化剂FTS反应机理,并对活性相结构以及助剂与催化性能的构效关系进行了分析。同时,围绕催化剂载体的作用,总结金属-载体相互作用促进FTS反应性能的研究进展,重点分析了金属Co与分子筛耦合直接合成液体燃料的研究进展,归纳了采用双功能催化剂体系制备液体燃料的反应路线及催化剂特征。

构建模块化催化体系用于氢转移反应:氢键的促进作用

酶是一种高效的生物催化剂,它可以通过多个活性位点的协同催化,在温和反应条件下显示出高活性和高选择性.受酶催化机理的启发,合理设计具有特定活性位点的类酶催化剂来稳定过渡态,降低反应能垒并提高反应速率是实现高效绿色化学转化的一种有前景的策略.迄今为止,研究人员已经开发了多种材料来制备具有模拟酶功能的仿生催化剂,如胶束和囊泡等软材料、介孔二氧化硅和金属有机框架材料(MOFs)等.虽然上述材料具有灵活可调的活性位点和易于修饰的多孔结构等优点,但在一种催化剂中实现多个活性位点的整合依然面临巨大挑战,特别是在不同活性位点共存的条件下如何保持互不干扰以及不相容基团的兼容性等一系列问题.模块化是一种将复杂的体系分解成各种可操作的子模块的方法,每个子模块之间相互独立,但又以一定的方式进行相互协作.因此,构建模块化的催化体系来模拟酶的协同催化模式是一种有效途径.本文报道了一种将不同活性位点组合在一起的简便方法,即通过共价有机框架材料(COFs)和Cu_(2)Cr_(2)O_(5)共同构建一种具有协同效应的模块化催化体系,其中COFs和Cu_(2)Cr_(2)O_(5)分别模拟酶中的氨基酸官能团和活性位点.在肉桂醛的氢转移反应中,该模块化催化体系具有较好的催化性能,对理想产物肉桂醇的选择性>99%,并且反应速率是Cu_(2)Cr_(2)O_(5)的4倍以上.此外,活化能的测定结果表明,模块化催化体系COFs-Cu_(2)Cr_(2)O_(5)的表观活化能远低于Cu_(2)Cr_(2)O_(5),说明了COFs的存在能够显著降低肉桂醛氢转移反应能垒,从而提高模块化催化体系在该反应中的催化活性.为进一步探究COFs在上述反应中的作用,进行了一系列机理研究.结果表明,模块化催化体系中COFs与异丙醇通过氢键相互作用,进而促进异丙醇发生脱氢反应和氢原子在异丙醇和肉桂醛之间的转移,从而提高该体系的催化活性.此外,该模块化催化体系对一系列饱和/不饱和醛的氢转移反应都具有较高的活性和选择性,而Cu_(2)Cr_(2)O_(5)在相同的条件下表现出很低的转化率.并且该模块化催化体系可以用不同的子模块替换,其中Cu_(2)Cr_(2)O_(5)可以被Cu/Al_(2)O_(3)或Ni/MgAlO等金属催化剂所取代,而含有β-酮烯胺结构的几种COFs均能在肉桂醛氢转移反应中起到促进金属催化剂的催化活性的作用.综上,本文成功地构建了一种模块化催化体系,将其运用于肉桂醛氢转移反应中,表现出较好的催化性能,其中催化性能的增强主要来源于COFs与异丙醇之间通过氢键的相互作用,为利用模块化催化体系模拟酶提供了一种方便可行的策略.

三维电解耦合臭氧催化氧化体系处理垃圾渗滤液膜浓缩液的中试应用研究

当前膜法深度处理垃圾渗滤液不能将渗滤液中的污染物完全降解,并且产生的浓缩液较难降解。采用三维电解耦合臭氧催化氧化体系对现有垃圾渗滤液处理工艺进行技术改造,分别考察一级催化氧化、二级催化氧化和曝气生物滤池(BAF)对浓缩液中相关污染物的去除效能。工程运行结果表明,改造后出水COD质量浓度低于100 mg/L,NH_(3)-N及TN整体去除率均大于90%,三维电解耦合臭氧催化氧化工程运行稳定,出水符合GB 16889—2008排放标准。三维电解耦合臭氧催化氧化为当前亟待解决的膜浓缩液处理问题提供了一种可行的实际方案。