水合电子eaq-(H2O)催化全氟丙烷磺酸C-C键断裂反应机理的理论研究

全氟磺酸是一类应用广泛且威胁人类身心健康的污染物,寻找有效降解的方法是急需解决的问题。研究采用密度泛函理论SMD-M06-2X/6-311+G(2d,p)(solvent=water)计算方法,对水合电子全氟丙烷磺酸C-C键断裂的反应物、过渡态、中间体和产物进行了优化及频率和反应速率计算。结果发现,水合电子取代全氟丙烷磺酸α-C上的氟原子,在进行C-C键断裂形成CH_(4)和∶SO_(3)^(2-)是最佳反应。

DMAP催化C-N脱羧偶联反应机理研究

脱羧偶联反应已成为有机反应中一种构建C-C、C-X(X=O、N、S等)键的重要合成策略,其中C(sp^(2))-N键的构建已取得了重大进展。我们研究采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)计算方法,对DMAP催化的脱羧偶联反应的反应物、过渡态、中间体和产物进行优化及频率计算。研究结果得到DMAP催化的C-N脱羧偶联反应经历了羧酸活化、酰基叠氮化物生成、Curtius重排、脱羧的过程。

光催化苯羟基化制苯酚研究进展

苯酚是一种重要的有机化工基础原料,应用广泛。近年来,随着苯酚需求量的增加和生产苯酚的主流工艺——异丙苯法与可持续发展的理念冲突,越来越多的研究者将目光投向苯直接羟基化制苯酚。主要从吸收波长范围在紫外光区和可见光区催化剂的角度介绍光催化苯直接羟基化氧化制苯酚的研究进展,当前光催化苯制苯酚研究中,钒氧化物催化剂和贵金属催化剂活性组分易流失,钒氧化物催化剂寿命短,纳米金催化剂活性衰减快,铁系物催化剂和氧化钛催化体系选择性偏低,这也是今后需要解决的重点。

钒/改性杭锦2^#土催化苯羟基化制苯酚

以浸渍法制备钒/改性杭锦2^#土催化剂,通过扫描电镜、X射线粉末衍射、比表面积及孔结构分析、化学吸附等手段对催化剂进行了表征.以过氧化氢为氧化剂,研究其对苯羟基化制苯酚的催化性能,并探讨了钒的负载量、反应温度和时间、溶剂种类、H2O2的加入量及加入方式对苯直接氧化制苯酚反应的影响.在优化条件下,苯的转化率为18.8%,苯酚的选择性为90.0%.

介孔ZrO_2载体的制备及其负载纳米金催化剂的CO催化氧化性能

采用不同表面活性剂制备了系列介孔ZrO2载体,分别采用沉积-沉淀法和液相还原法制备了相应的Au/ZrO2催化剂.以CO氧化反应为探针,考察了载体的制备条件和催化剂的制备方法对催化剂性能的影响,通过对催化剂进行BET和XRD等表征,分析了影响催化剂活性的原因.实验结果表明:载体制备过程中采用不同表面活性剂对催化剂活性有一定影响,其中以非离子表面活性剂PEG1000制得的催化剂Au/ZrO2-PEG-1000的活性最高;CO最低完全转化温度为15℃;制备方法影响催化剂活性,沉积沉淀法制得的催化剂活性比液相还原法制得的催化剂活性高.

高岭土在水污染物吸附方面的研究进展

【目的】为了探索高岭土、无机或有机改性高岭土、复合改性高岭土的特点,对它们在水污染物吸附方面的作用进行综述,分析改性与否对其功能的影响。【研究现状】总结高岭土、无机和有机改性高岭土、复合材料对水中重金属离子污染物、有机污染物及其他部分无机污染物的吸附性能。【展望】提出高岭土本身的吸附效果和作用不强,经有机、无机改性活化后或复合改性后能够提高高岭土对水污染物的吸附性能。认为今后的研究重点应在有效提高高岭土对水污染物吸附性能方面,同时应探索低能耗、低成本、工艺简单、环境友好的高岭土改性方案。

高岭土介孔改性及其丙烷氧化脱氢催化性能研究

本文采用盐酸酸化和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性方法对高岭土进行介孔改性。对样品进行比表面积及孔结构分析、X-射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等表征。结果表明,采用6mol/L盐酸处理高岭土,再经CTAB改性焙烧,可获得孔径分布较为均匀的介孔Si-Al催化剂,其丙烷转化率较原土有所增加,丙烯高温选择性最佳,且介孔化有利于保持丙烯的高温选择性。

新型聚集诱导发光材料的合成及研究

将苯甲酰氯与氨基四苯乙烯进行酰胺化得到一种新型聚集诱导发光化合物。通过核磁共振氢谱以及高分辨质谱进行了结构确认,对中间体氨基四苯乙烯和最终产物AIE-Ph的合成条件进行了条件优化。当温度80℃,反应时间为6 h时,中间体的产率达到最大为43.57%,当n(三乙胺)∶n(氨基四苯乙烯)为4∶1时,酰胺化反应产率达到最大为52.73%。对合成分子进行了聚集诱导发光性能的研究,发现随着含水量的增加,其荧光强度也逐渐增强,由此可以证明合成的TPE-Ph分子具有AIE特性。

BiOCl光催化剂的制备及其光降解性能研究

以L-Lysine为模板剂,用沉淀法制备了BiOCl催化剂,并进行了X-射线衍射(XRD)、N2气吸附-脱附、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、热重分析(TGA)和扫描电镜分析(SEM)等表征.将该催化剂用于光催化降解内蒙古某羊绒制品有限公司排放的染色废水(包含弱酸艳红B和洒脱黄4GN),结果表明,BiOCl催化剂为花瓣形,对染色废水紫外光降解有很好的催化作用,室温光照180min时降解率达96%.

Pd催化氧化乙二醛制取乙醛酸的理论研究

乙醛酸由于其独特的结构,在生产和生活中都有广泛的用途。本文应用密度泛函理论对CHOCHO与O2在Pd催化剂存在条件下的各个反应通道进行了势能面扫描研究。在M06/6-31G(d,p)水平上优化了各反应通道上各驻点物(反应物、中间体、过渡态、产物)的几何构型,并计算了它们的振动频率和零点能,通过零点能校正计算了各反应通道的活化能。计算结果表明,乙二醛在Pd催化剂存在下与氧气反应存在着生成乙醛酸和甲酸两条反应通道。两条反应通道速控步骤的活化能分别为215.3 kJ/mol和296.1 kJ/mol,生成乙醛酸的反应为主反应通道。与无催化剂相比,生成乙醛酸反应通道的能垒降低了80.1 kJ/mol;而生成甲酸和CO2的反应通道的能垒反而升高了21.9 kJ/mol。这说明Pd催化剂的加入可以有效的抑制甲酸和CO2的生成,提高乙醛酸的选择性。

PANI/Fe-杭锦2~#土催化剂对乙酸的光催化降解研究

首先采用Fe掺杂杭锦2^#土为载体,聚苯胺(PANI)为活性组分,使用原位聚合法制备了PANI/Fe-杭锦2^#土负载型光催化剂,采用红外光谱(IR)、X射线光电能谱(XPS)、氮气吸附脱附(N 2-BET)、透射电子显微镜(TEM)和固体紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段对催化剂进行表征.选用乙酸为降解物考察催化剂的催化活性及稳定性.探究了催化剂中PANI活性组分负载量、反应光源及催化剂用量等反应条件对催化剂催化性能的影响.实验结果表明,室温可见光下,使用0.07 g用量的PANI负载量为5%的催化剂,对10 mL初始浓度为80 mg·L^-1的乙酸溶液反应6 h后其降解率达到62.3%,表现出较好的催化活性.

过渡金属离子对3NiM-Al混合金属氧化物丙烷氧化脱氢催化性能的影响

采用双滴法制备3Ni-Al类水滑石(LDH)和掺杂不同二价过渡金属离子的3NiM-Al(M=Mn、Co、Cu、Zn)LDH前驱体(物质的量比Ni2+/M2+=19∶1),600℃焙烧制得3Ni-Al和3NiM-Al混合金属氧化物(MMO)催化剂,对其进行X-射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)表征,考察掺杂不同二价过渡金属离子对其丙烷氧化脱氢(ODHP)制丙烯催化性能的影响。结果表明:掺杂M^2+对催化剂表面织构和氧化还原性的影响有所不同,表现出不同的ODHP催化性能。其中,少量Co^2+改性的3NiCo-Al MMO催化剂上ODHP催化活性最佳。在350℃~550℃测试范围内,初始丙烷转化率和丙烯选择性均明显优于其他催化剂,450℃时丙烷转化率为27%,丙烯选择性为43%。

Ullmann偶联反应催化剂研究进展

Ullmann偶联反应是典型的碳碳键偶联反应,反应合成的联苯类化合物是重要有机化工原料,应用前景广阔。初期采用均相Pd催化剂,不能重复利用,工业化生产受到限制。改用多相Pd催化剂催化反应,需要添加剂导致产物分离困难。多相Au催化剂适用性受到限制,反应底物局限于碘代芳烃,双金属催化剂在催化活性与选择性方面均有较好的优势。综述Ullmann-type偶联反应中均相Pd催化体系、多相Pd催化体系、多相Au催化体系以及多相双金属催化体系催化剂的研究进展,阐述反应机理,并对Ullmann偶联反应研究进行展望。

磷氮双掺过渡金属碳基催化剂制备及其电化学氧还原的应用研究

利用盐模板法合成了系列三维多孔的磷氮双掺杂过渡金属碳基催化剂,并对催化剂进行了电化学表征。对掺入过渡金属Fe、Co、Ni和Mn的一系列催化剂进行了电化学分析。实验结果表明,在碱性电解质中,掺Co的催化剂具有较优氧还原性能,起峰电势为860 mV,半波电势为800 mV,可媲美商用的Pt/C催化剂。该制备催化剂的方法具有过程简单、原料廉价易得、环境污染少的优点。

过渡金属单氧化物光催化剂的研究进展

目的概述过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)光催化剂的研究进展,旨在从机理层面上更好地认识这类催化剂,使之为工业生产和生活服务。方法参考国内外相关文献32篇,对过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)光催化剂的研究进展进行综述。结果从FeO,CoO,NiO及其掺杂物的结构、电子性质和其光催化性质几方面入手,对前人的研究工作进行了简要概述,并指出了其中存在的一些问题。结论过渡金属单氧化物(FeO,CoO和NiO)作为一类重要的光催化剂,有化学性质稳定、低成本、无毒等优点,但是由于其禁带宽度较大,对光的利用率低;催化剂很容易发生团聚,导致表面积降低而失活;对其催化机理的研究有待进一步深入。

萘醌芳基化催化反应研究进展

萘醌类化合物由于具有多样生物活性,广泛应用于医药、农药和染料等多相领域,关于萘醌类化合物的合成有很大的研究价值。综述近年来萘醌与各种芳香族化合物的C—C偶联反应的研究报道,包括萘醌与苯硼酸、芳烃、苯基金属卤化物、苯肼和苯胺的芳基化反应等,探讨这些催化反应的反应机理,并比较各种方法的优缺点。现有的合成芳基萘醌的方法存在选择性和收率较低、催化剂不能回收利用和反应液难以分离等缺陷。探索更加绿色环保、催化剂廉价易得且能重复使用的多相催化体系对萘醌芳基化反应的发展具有显著意义。

醛与胺均相催化合成三级酰胺研究进展

酰胺类化合物是材料科学、化学生物学及药物化学中重要的有机化合物。醛容易得到且毒性较小,出于原子经济性考虑是合成酰胺的合适原料。近年来,随着绿色化学的兴起,利用醛作为酰化试剂,通过C—H键活化方式合成酰胺键的方法得到广泛关注。研究方法中,有机小分子、过渡金属、稀土盐或配合物的催化起到重要作用,纳米催化剂的催化在酰胺键形成方法的研究也有突破。纳米粒子应用于醛与胺合成三级酰胺的反应有金属胶体纳米催化剂(准均相型)和磁性非均相型。非均相催化剂的优势在于其较高的回收使用率,易与产物分离,便于回收再利用。磁性纳米材料与以往的均相催化剂相比,分离和回收更加简单方便,重复利用率更高,但催化剂表征受到限制。探索制备方法简单、操作步骤方便和催化效果显著的普通多相纳米催化剂是未来应用于催化醛合成酰胺的新领域。综述近年来利用醛作为酰化试剂,通过C—H键活化的方式,与铵盐、二级胺、三级胺和酰胺反应合成三级酰胺化合物的方法,并总结相关反应机理。

TiO2光催化降解有机污染物的研究进展

二氧化钛具有优异的光电转换及物化性能,是半导体光催化材料的研究热点,广泛用于有机污染物降解研究。但二氧化钛禁带宽度较大,只能吸收紫外光辐射,太阳光利用率低,且二氧化钛的量子效率低。综述金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂、半导体复合-异质结和染料敏化二氧化钛改性方法,拓宽TiO2的光响应范围,抑制载流子复合,提高光催化活性和能量转换效率,提高有机污染物降解率,实现可见光降解。

MoO3/ZrO2催化剂的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,采用溶剂热法制备系列MoO_3/ZrO_2催化剂,采用H2-TPR、N_2吸附-脱附、X射线衍射等对其进行表征,并评价MoO_3/ZrO_2催化剂的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能。结果表明,MoO_3负载于ZrO_2载体上制备的催化剂催化活性增加,MoO_3负载质量分数为20%的MoO_3/ZrO_2催化剂,在反应温度为600℃时,丙烷转化率27.45%,丙烯选择性44.78%,丙稀收率12.29%。

BiOCl催化剂的丙烷氧化脱氢催化性能

以L-赖氨酸为模板剂,采用沉淀法制备了BiOCl催化剂,对催化剂进行了X射线衍射、N2吸附-脱附和H2-TPR等表征,并测试了BiOCl催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯反应的催化性能。结果表明,制备的BiOCl催化剂为四面体结构,500℃焙烧3 h后,催化剂比表面积为11.2 m2·g-1,未完全还原氧物种的含量较多。随着反应温度升高,丙烷转化率和丙烯选择性增加,丙烷转化率为20%时,丙烯选择性达64.5%。