石墨相氮化碳的单金属掺杂改性研究进展

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种可见光敏感无金属光催化剂,具有合适的带隙能量和导带、价带位置,广泛应用于光解水、污染物降解等领域,但光催化活性仍受一定限制。带隙调控是改性的主要策略之一,其中,金属掺杂可大幅降低带隙能量,改善导带和价带位置,获得更好的电荷分离/转移效率,提高g-C₃N₄对可见光的吸收能力,增强光催化活性。综述了近年来g-C₃N₄单一金属掺杂改性的研究,主要包括贵金属、碱金属和过渡金属掺杂等,提出了单一金属掺杂存在的问题,并对未来发展方向进行了展望。     

Fe(OH)_3催化苯酚羟基化反应

以Fe(OH)3为催化剂催化苯酚进行羟基化反应,讨论了催化剂用量、反应温度、n(H2O2):n(苯酚)、反应时间等因素对苯酚羟基化反应的影响,并对反应诱导期和反应机理进行了初步的探讨。实验结果表明,苯酚羟基化反应经历诱导期和快速反应期两个阶段,诱导期后反应在很短的时间(小于3min)内完成,这种反应动力学特征可能是由于反应过程中的催化活性物种在诱导期为Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)redoxpair(自由基机理)、而在快速反应期为Fe(Ⅲ)与苯二酚的络合物(亲电取代机理)所致。在水20.0mL、苯酚1.880g、反应温度40～90℃、催化剂用量(占苯酚的质量分数)0.5%～4.0%、n(H2O2):n(苯酚)=0.80的条件下,苯酚的转化率达40.0%以上,苯二酚的选择性在88.0%左右。     

负载型铁基复合金属氧化物对苯酚羟基化反应催化作用的研究

系统研究了负载型铁基复合金属氧化物催化剂Ａ－１２对苯酚羟基化反应的催化作用,得到了优化的反应条件,即反应温度５０℃,反应时间１ｈ,苯酚／催化剂＝０．２２５ｍｏｌ／ｇ,苯酚／Ｈ２Ｏ２（摩尔比）＝１．２５,苯酚／溶剂（水）（摩尔比）＝０．０６,苯酚／乙酸（摩尔比）＝７．００。在此反应条件下,采用催化剂Ｍ－６,苯酚转化率达６７．０％,过氧化氢有效利用率８３．８％,苯二酚选择性１００．０％。负载型铁基复合金属氧化物催化剂价格低廉,性能优良,具有良好开发和应用前景。     

铁掺杂介孔磷铝分子筛催化苯酚羟基化反应性能

以水热晶化法合成了Fe掺杂介孔磷铝分子筛,并采用XRD、N2吸附、UV-Vis等手段对其进行了表征,还研究了其在苯酚羟基化反应中的催化性能及工艺条件对苯酚羟基化反应的影响。结果表明,合成的Fe掺杂介孔磷铝分子筛具有介孔结构,有较高的比表面积。焙烧后的Fe掺杂磷铝分子筛中,Fe3+主要以四配位的形式存在于分子筛骨架中。以水为反应介质,在反应温度80 ℃、反应时间6 h、苯酚/H2O2摩尔比为3的条件下,苯酚的转化率达到21.0 %、邻苯二酚和对苯二酚的选择性分别达到66.8 %和31.4 %。     

高比表面积石墨化氮化碳的制备及应用

介绍了具有高比表面积石墨化氮化碳的制备及其应用。采用引入可调的纳米孔结构(包括硬模板法、软模板法)或控制形貌等方法,制备得到高比表面积的氮化碳。相比于体相氮化碳,高比表面积的氮化碳具有更多的反应活性位,与客体分子具有更大的接触面积,因此在实际应用中,例如光催化光电化学、碱催化等的有机多相催化,以及气体及有机污染物的吸附等领域表现出较高的反应活性。     

Cu/FSM-16催化苯酚与过氧化氢反应合成苯二酚

 以 Cu/FSM-16为催化剂,以水为溶剂,催化氧化苯酚与过氧化氢羟基化反应合成对苯二酚和邻苯二酚,考察了 Cu/FSM-16中 Cu 的负载量、Cu/FSM-16催化剂用量、反应时间和温度等影响因素。结果表明,在优化反应条件下,苯酚转化率可达到22.7%, 苯二酚的选择性为87.4%,并且该催化剂可以重复使用。     

石墨相氮化碳基Z-Scheme体系光催化分解水研究进展

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)以独特的电子结构、稳定的化学结构和显著的可见光活性而备受瞩目,g-C_3N_4基Z-Scheme光催化体系能够有效地降低光生电子空穴的复合几率,提高光源吸收利用率。介绍了光催化分解水的反应机理,综述了g-C_3N_4基Z-Scheme体系在光催化水氧化、光催化水解制氢、光催化全分解水方面的应用,并对未来Z-Scheme的发展进行了展望。     

苯酚羟基化合成苯二酚反应产物分离与物料平衡的研究

对苯酚羟基化合成苯二酚产物分离与物料平衡过程进行了研究,结果表明,采用常压脱水和减压精馏工艺,可以实现苯酚羟基化产物的分离,但常压脱水和减压精馏过程均有酚焦油生成。为得出确切的酚焦油含量,在密闭系统常压条件下,有催化剂存在时,用水、醋酸、苯酚、邻苯二酚和对苯二酚模拟羟基化反应液,进行脱水分离,并计算苯二酚损失量,即可得酚焦油生成量。经95℃反应2h,邻苯二酚减少22．8％,对苯二酚减少4．7％。在塔顶温度114℃,塔压2．4kPa操作条件下,将精馏得到的苯酚和邻苯二酚倒入塔底残液中再次蒸馏,邻苯二酚损失12．6％,与塔底液增加量相当。以水和苯酚为物料平衡研究对象,根据精馏结果,完成了苯酚羟基化合成苯二酚工艺过程的物料平衡研究,并与气相色谱分析结果进行了比较,分析了气相色谱分析结果与物料平衡计算结果存在的差距,其原因在于气相谱分析结果难以对酚焦油进行精确定量,且长时间脱水和蒸馏过程也会产生酚焦油。     

Fe-Cu催化剂催化苯酚羟基化的反应动力学研究

苯酚-H2O2羟基化联产邻苯二酚和对苯二酚是目前最有前途的合成苯二酚的绿色工艺路线之一。采用已开发成功的Fe-Cu金属酸盐催化剂，在无梯度反应器中，通过改变反应温度、苯酚／H2O2摩尔比、苯酚初始质量分数3个因素，系统考察了Fe-Cu和Fe-Cu／Al2O32种催化剂催化苯酚-H2O2羟基化的反应动力学过程。结果表明，在相同的M／FAo（M为催化剂质量，FAo为反应器入口关键组分A的流量）条件下，反应温度升高、苯酚／H2O2摩尔比减小、苯酚初始质量分数增大，都会使得苯酚转化率升高，相应的苯二酚的选择性也会有所下降。预测了Fe-Cu催化剂催化的苯酚羟基化反应机理，推导出苯酚羟基化反应动力学方程，并拟合出相关反应动力学参数。     

气固相法合成Ti—ZSM—5催化苯酚羟基化的研究

钛硅分子筛对以３０％Ｈ２Ｏ２为氧化剂的苯酚羟基化反应具有良好的催化活性,反应可同时生成邻苯二酚（ＣＡＴ）和对苯二酚（ＨＱ）。本文利用ＴｉＣｌ４气固相法制得Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛作为苯酚／Ｈ２Ｏ２羟基化反应的催化剂,详细考究了溶剂种类、催化剂用量、苯酚／Ｈ２Ｏ２摩尔比、反应温度、反应时间以及反应助剂对Ｔｉ－ＺＳＭ－５催化苯酚羟基化反应性能的影响。结果表明,水是苯酚羟基化反应最理想的溶剂;改变其它反应     

SiO_3~(2-)柱撑含Cu类水滑石化合物的合成及其催化苯酚/H_2O_2羟基化反应性能

采用共沉淀法合成了 SiO_3~(2-)柱撑的含 Cu 类水滑石化合物(Cu-HTLcs-SiO_3)。X 射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱表征结果显示,Cu-HTLcs-SiO_3具有类水滑石结构,且层板间距大于 Cu-HTLcs-CO_3;Cu-HTLcs-SiO_3具有较好的网状结构,但其晶粒形貌和纹理特征受 n(Mg):n(Al)和n(SiO_3~(2-)):n(OH)的影响,Cu-HTLcs-SiO_3晶粒间的团聚严重影响其催化活性。以苯酚/H_2O_2羟基化为探针反应时发现,Cu-HTLcs-SiO_3的催化性能优于Cu-HTLcs-CO3,以在 Cu 摩尔分数为22.00%、n(Mg):n(Al)=3 00、n(SiO_3~(2-)):n(OH)=0.50的条件下合成的 Cu-HTLcs-SiO_3为催化剂,苯酚的转化率可达31.2%。     

SiO2-3柱撑含Cu类水滑石化合物的合成及其催化苯酚/H2O2羟基化反应性能

采用共沉淀法合成了SiO2-3柱撑的含Cu类水滑石化合物(Cu-HTLcs-SiO3).X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱表征结果显示,Cu-HTLcs-SiO3具有类水滑石结构,且层板间距大于Cu-HTLcs-CO3;Cu-HTLcs-SiO3具有较好的网状结构,但其晶粒形貌和纹理特征受n(Mg):n(Al)和n(SiO2-3):n(OH-)的影响,Cu-HTLcs-SiO3晶粒间的团聚严重影响其催化活性.以苯酚/H2O2羟基化为探针反应时发现,Cu-HTLcs-SiO3的催化性能优于Cu-HTLcs-CO3,以在Cu摩尔分数为22.00%、n(Mg):n(Al)=3.00、n(SiO2-3):n(OH-)=0.50的条件下合成的Cu-nTLcs-SiO3为催化剂,苯酚的转化率可达31.2%.     

活性炭负载FeCl_3胶体催化剂催化苯羟基化制苯酚

采用水热合成法制备FeCl3胶体,并通过浸渍法制备活性炭负载FeCl3胶体催化剂,考察了该催化剂对苯羟基化反应的催化性能。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、BET和勃姆滴定等技术对活性炭和催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,经硝酸处理后的活性炭中含氧官能团的含量增加,且酸性增强,有利用于FeCl3胶体在活性炭表面的负载和分散。该活性炭负载FeCl3胶体催化剂显示了较高的催化苯羟基化反应活性,在反应温度60℃、反应时间6 h、n(H2O2)∶n(苯)=4、苯用量0.5mL、乙腈用量5 mL、催化剂用量0.38 g、FeCl3胶体负载量3 mmol/g时,苯转化率为50.2%,苯酚选择性为99.2%。     

四氯化碳加氢制氯仿Pt-Pd/C催化剂的制备与研究

在FYX -1型 1L高压反应釜上考察了Pt/C、Pt-Pd/C催化剂对四氯化碳加氢制氯仿反应性能的影响。结果表明 ,在反应温度 12 5℃、H2 压力 4 0MPa和CCl4的质量分数 12 0 %时 ,0 0 5 %Pt-0 0 5 %Pd/2 0～ 40目C催化剂表现出较好的加氢反应活性 ,其CCl4的转化率和CHCl3 的选择性均达到 95 %～ 97%。     

四氯化碳加氢制氯仿Pt-Pd/C催化剂的制备与研究

在FYX -1型 1L高压反应釜上考察了Pt/C、Pt-Pd/C催化剂对四氯化碳加氢制氯仿反应性能的影响。结果表明 ,在反应温度 12 5℃、H2 压力 4 0MPa和CCl4的质量分数 12 0 %时 ,0 0 5 %Pt-0 0 5 %Pd/2 0～ 40目C催化剂表现出较好的加氢反应活性 ,其CCl4的转化率和CHCl3 的选择性均达到 95 %～ 97%。