石墨烯基材料在生物质催化转化中的应用

阐述了石墨烯基材料在生物质催化转化为重要化工中间体中的应用研究进展。介绍了石墨烯及其衍生物的结构特征,总结了石墨烯基材料直接作为催化剂和作为载体负载磺酸基、单金属、双金属及金属有机骨架材料在催化生物质转化为高附加值化学品的具体应用与催化反应机理。     

一种橡胶防老剂TMQ的制备方法

正申请公布号:CN 111039863A申请公布日:2020年4月21日申请人:中国石油化工股份有限公司、中石化南京化工研究院有限公司发明人:吕明倩、韦志强、付春等本发明公开了一种橡胶防老剂TMQ的制备方法。其主要特征是利用氧化石墨烯基催化剂,即有机质子酸与氧化石墨烯的非共价改性产物作为催化剂制备防老剂TMQ。氧化石墨烯基催化剂制备简易、催化效果良好;氧化石墨烯基催     

石墨烯基催化剂的研究进展

近年来,二维石墨烯由于其独特的热、电和光学性能而引起极大的关注。理论上,石墨烯具有高的比表面积,使其非常适于用作许多材料的理想载体。石墨烯是非常受欢迎的纳米材料,研究人员利用石墨烯非凡的性质将其与不同材料进行复合得到性质各异的复合材料并应用于各个领域。本文阐述了石墨烯基复合材料在催化领域的研究进展概况,特别是在光催化和电催化领域,介绍了近三年石墨烯基复合材料在催化方面取得的成果,分析了其特性、制备方法及物质间的相互作用等因素对催化性能的影响。指出了石墨烯基复合材料目前在催化领域存在的问题及未来发展的方向,期望为石墨烯基材料在催化剂方面的应用提供参考。     

石墨烯基非金属催化剂的表征与研究方法

石墨烯基非金属催化剂相比传统的金属催化剂具有低毒性、易回收、低残留等优点,在催化领域中受到研究者的广泛关注。人们运用各种表征技术和研究方法对其催化机理进行了研究,以期获得高性能的非金属催化剂。本文主要综述了液相催化反应体系中石墨烯基非金属催化剂的表征与研究方法,旨在为相关领域的科研人员提供参考。     

三维石墨烯基光催化剂的研究进展

从三维石墨烯基光催化剂的制备、3D GBP的分类以及基本作用等方面对三维石墨烯基光催化剂进行综述,分析了三维石墨烯促进所负载催化剂电子-空穴高效分离、光吸收范围变宽以及污染物吸附性能提高的原理。此外,还综述了化学掺杂N和B原子石墨烯基底对三维石墨烯基光催化剂(3D GBP)催化性能的重要影响。     

三维石墨烯基碳材料的构建及其催化性能

采用氧化石墨烯为模板,通过水热处理使葡萄糖碳化并借助二环己基碳二亚胺的偶联作用构建出三维石墨烯基碳材料。扫描电镜结果显示成功制备了三维结构的石墨烯基碳材料,红外光谱表明材料中富含含氧官能团,EDS分析表明碳材料中碳元素与氧元素分散良好。以该材料20 mg为催化剂、80%水合肼为还原剂、反应时间4 h、反应温度100℃的条件下,转化率达到90%,选择性99.9%,催化实验结果表明3D石墨烯基碳材料催化效果良好。     

氮掺杂石墨烯整体式催化剂设计制备及其在丙烷氧化脱氢反应中的应用

以吡啶、吡咯和尿素为含氮元素前驱体,通过水热自组装结合热处理法制备了氮掺杂的石墨烯整体式催化剂,考察了其催化丙烷氧化脱氢反应的活性。催化剂结构表征和反应活性测试结果表明：以吡啶为前驱体很难有效地引入较高含量的氮原子;以吡咯为前驱体时能够一定程度地增加氮原子的掺杂量,但对石墨烯表面氧物种含量的调控并不明显,对石墨烯催化活性的改善比较有限;尿素分子具有一定的还原性,在水热过程中能与石墨烯表面的氧官能团发生化学反应。尿素前驱体不仅能作为氮源被引入到石墨烯的结构中,而且能有效提升石墨烯整体式催化剂中活性氧物种的数量,进而显著改善了石墨烯整体式催化剂的性能,使丙烷转化率和丙烯产率明显提高。这一优化策略对杂原子调控石墨烯整体式材料的催化性能和构效关系研究以及新型高效碳基整体式催化剂的设计制备具有指导意义。     

石墨烯在光催化制氢中的应用研究

详细介绍了目前用石墨烯作为催化剂进行光催化制氢的主要技术研究成果,特别是石墨烯作为制氢催化剂的处理技术,包括石墨烯官能化、化学掺杂、自身催化等。通过对石墨烯的结构和催化发生基体进行调整修饰,辅以与其他类型催化剂进行复合,以高效率催化生产氢。最后对石墨烯催化制氢技术的未来发展作了探讨,以促进光催化制氢技术的发展。     

Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯催化燃烧性能及动力学研究

通过超声浸渍法在堇青石表面固载石墨烯涂层从而制备得到Pd/石墨烯/堇青石催化剂,并研究其催化甲苯燃烧的性能。研究表明,石墨烯涂层显著提高了Pd粒子的分散度以及载体表面的疏水性。与Pd/堇青石催化剂相比,Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯的起燃温度从180℃降至120℃,而且在水蒸气存在的情况下表现出更好的稳定性。动力学研究表明,Pd/石墨烯/堇青石催化剂上甲苯催化燃烧符合一级反应动力学规律,活化能为60.93 k J/mol。     

Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯催化燃烧性能及动力学研究

通过超声浸渍法在堇青石表面固载石墨烯涂层从而制备得到Pd/石墨烯/堇青石催化剂,并研究其催化甲苯燃烧的性能。研究表明,石墨烯涂层显著提高了Pd粒子的分散度以及载体表面的疏水性。与Pd/堇青石催化剂相比,Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯的起燃温度从180℃降至120℃,而且在水蒸气存在的情况下表现出更好的稳定性。动力学研究表明,Pd/石墨烯/堇青石催化剂上甲苯催化燃烧符合一级反应动力学规律,活化能为60.93 k J/mol。     

石墨烯材料在催化剂中应用功能综述

石墨烯和其衍生物(氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和掺杂石墨烯等)以独特的物理性质和可调变的表面化学性质在催化领域有巨大的应用潜力。首先简述石墨烯及其衍生物的制备方法和材料特性,接着归纳该材料在催化剂开发与应用中的研究情况,重点阐述石墨烯材料在催化剂中若干功能,包括作为载体负载金属/金属氧化物活性组分或嫁接有机官能团,作为结构助剂调变催化剂微结构,作为电子助剂调变活性组分电子特性,增强半导体材料的光催化功能,在催化剂的制备和分离过程中发挥可调变的两亲性作用,以及直接用作碳催化剂或无金属催化剂,并对石墨烯材料在催化领域的发展前景进行展望。     

无金属石墨烯降解水中有机污染物的研究进展

对近年来无金属石墨烯基催化剂活化过一硫酸盐(PMS)或过二硫酸盐(PS)进行了总结,对降解水中污染物的机理进行了讨论,并归纳了无金属石墨烯基催化剂在实际水环境处理中存在的问题。     

燃料电池用石墨烯基钯合金催化剂研究进展

近年来，高效、清洁电极催化剂的开发已成为人们的研究热点，石墨烯基纳米催化剂由于其出色的电催化性能和强大的协同效应而受到越来越多的关注。综述了石墨烯和石墨烯基钯合金纳米电催化剂的种类以及它们在燃料电池领域的应用，为其实际商业化生产提供了有效策略。最后指出了石墨烯基钯合金催化剂发展中面对的挑战和未来研究方向。     

天然气催化燃烧催化剂的研究（Ⅰ）

介绍了天然气催化燃烧负载型贵金属催化剂的研究现状。在天然气催化燃烧催化剂中,贵金属催化剂尤其是Pd基催化剂得到了深入的研究。载体的选择和催化剂的化学修饰对催化剂的活性和稳定性具有至关重要的作用,催化剂前驱体的选择亦对催化燃烧活性有影响。在Pd基催化剂中,PdO是甲烷催化燃烧的活性中心,PdO─Pd─PdO的氧化还原过程对Pd基催化剂的活性起着决定性的作用。     

碳基载体石油馏分加氢脱硫催化剂研究进展

总结了以活性炭、碳纳米管、介孔碳、石墨烯等碳基材料为载体的加氢脱硫催化剂的研究进展。与常规Al₂O₃基载体催化剂相比,碳基载体催化剂比表面积大,活性金属的分散性好,活性金属-碳表面间的相互作用弱,有利于形成高活性的Ⅱ类活性相。以二苯并噻吩及4,6-二甲基二苯并噻吩等含硫有机物为处理对象,碳基载体加氢脱硫催化剂总体上具有比Al₂O₃基载体催化剂更高的加氢脱硫催化活性。为满足碳基载体加氢脱硫催化剂的工业应用要求,需要降低制备成本,并针对催化体系的特点进行孔结构优化及表面改性,同时,还需要加强对碳基加氢催化剂加氢脱硫反应机理和动力学方面的研究,以促进催化剂与工艺技术的进步。     

氨水改性氧化石墨烯高效催化 Knoevenagel缩合反应

通过浸渍法制备了氨水改性氧化石墨烯,考察了其在苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应中的催化性能。通过X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、元素分析等对催化剂进行了表征,考察了工艺条件对其催化剂性能的影响。结果表明:氨水改性氧化石墨烯可以有效地将NH4+固载于氧化石墨烯表面;氧化石墨烯经氨水改性后在苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应中表现出良好的催化性能,随着改性实验中氨水质量分数的增加,催化剂的活性不断增加。以质量分数5%的氨水为改性剂制备的催化剂(AW-GO-5%)在60℃、4 h下催化苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应,苯甲醛的转化率高达93.6%,产物苄亚基丙二腈的选择性为94.8%,该催化剂重复使用4次后催化活性仍较高。     

氧化石墨烯/类水滑石基复合催化剂的可控制备及其催化性能

针对纳米催化剂在有机染料氧化降解反应中存在的问题,开发高效纳米Fe基催化剂成为当前研究的重点。基于"创新纳米结构调变催化功能"的新策略,利用类水滑石层板金属离子和层间阴离子与氧化石墨烯(GO)表面官能团之间的静电作用,采用水热法制备氧化石墨烯复合类水滑石Fe-LDH@GO纳米催化剂。利用XRD、N_2吸附-脱附和TEM对催化剂的形貌、尺寸、孔道及FeO_x粒子尺寸等物化性质进行表征,发现氧化石墨烯的引入不改变水滑石纳米片结构和形貌,但能够增加催化剂的比表面积,有效锚定FeO_x纳米粒子,使其粒径减小并均匀分散在载体表面,提供更多的有效活性位点。XPS结果表明,催化剂表面存在的Fe^(2+)是芬顿反应的活性中心,氧化石墨烯的引入提高含氧官能团数量,使其在RhB降解反应中表现出优异的催化活性,反应14 min时,RhB转化率100%。     

多孔石墨烯用作丁烷氧化脱氢催化剂

碳材料作为丁烷氧化脱氢催化剂具有活性高、氧化深度可控的优点,具有高比表面积、丰富缺陷结构的多孔石墨烯是碳材料催化剂的理想选择。本文首次将化学气相沉积(CVD)法制备的多孔石墨烯作为催化剂应用于正丁烷氧化脱氢反应过程中。结果表明,多孔石墨烯对正丁烷氧化脱氢反应表现出显著催化活性,相对于碳纳米管,采用多孔石墨烯作为催化剂得到了更高的正丁烷转化率与C4烯烃选择性。当反应温度小于550℃时,C_4烯烃的选择性较高(40%);在550℃时,C4烯烃的收率达到最大值21.1%。在7.5 h的稳定性考察中,多孔石墨烯保持了良好的催化稳定性。反应后多孔石墨烯的表面缺陷度及C=O含量下降,这说明多孔石墨烯表面的C=O键是催化正丁烷氧化脱氢反应的活性中心。     

甲烷与二氧化碳重整制合成气Ni与Co基催化剂的研究进展

综述了助剂、载体与催化剂制备方法对Ni基催化剂、Co基催化剂、Ni-Co基催化剂上甲烷与二氧化碳重整制合成气催化性能的影响,以及甲烷与二氧化碳重整催化反应机理的研究,展望了催化剂未来的发展方向。     

石墨烯复合材料的研究及其应用

综述了石墨烯复合材料的结构和分类,主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料,并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。