高活性纳米镍催化剂的制备及其催化性能研究

在液相化学还原法的基础上引入实验室自制的还原助剂M-1,制备了纳米镍粉催化剂。采用XRD,SEM,Mastersizer 2000粒径分析仪、EDS等方法对其结构及性能进行了表征,并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察了其催化性能。结果表明,所得粉体为平均粒径57nm的纳米镍粉体;在同样的实验条件下,该催化剂的催化活性大约是工业上通常使用的Raney Ni的16倍。还原助剂的引入导致催化剂晶粒的减小,从而提高了催化剂的催化活性。     

钯/陶瓷膜催化剂的制备及其催化性能

采用硅烷偶联剂KH792对陶瓷膜表面进行改性,再利用浸渍还原法制备了钯/陶瓷膜催化剂,并以对硝基苯酚催化加氢为模型反应研究其催化性能,主要考察了制备参数对钯/陶瓷膜催化剂催化性能的影响。结果表明:硅烷偶联剂的改性条件、钯盐溶液浸渍条件以及水合肼还原条件均显著影响钯/陶瓷膜催化剂的催化性能。合适的的制备条件为硅烷偶联剂KH792浓度0.2 g/L,改性时间8 h;钯浸渍溶液浓度0.040 mol/L,浸渍温度30℃,浸渍时间18 h;水合肼还原温度0℃,还原30 min。在该条件下制备的钯/陶瓷膜催化剂在对硝基苯酚催化加氢反应中具有较好的催化性能,其加氢速率达到17.2 mol/(h·m2)。     

Ag/rGO纳米粒子的合成及其催化还原对硝基苯酚

采用液相共还原法在没有表面活性剂条件下原位制备Ag/rGO纳米催化材料,并用XRD、EDX、FTIR、Raman、SEM和TEM对所得产物进行了详细表征。结果表明:氧化石墨烯和银离子同时被还原,直径约为5nm的银纳米粒子均匀负载在石墨烯片层上。所制备的Ag/rGO纳米催化剂对硼氢化钠还原对硝基苯酚(4-NP)具有明显的催化活性;当Ag负载量(质量分数)为10%时,该反应在室温下的反应速率常数可达到0.332min-1,表观活化能为34.4kJ·mol-1。该Ag/rGO纳米复合粒子有望成为还原对硝基苯酚的工业催化剂。     

一锅法制备磁性Ni-Ag纳米合金催化剂 及其催化还原对硝基苯酚

采用液相共还原一锅法制备了不同[Ni]∶[Ag]比例的磁性Ni-Ag纳米合金催化剂。利用XRD、SEM、TEM表征了催化剂的物相和形貌,利用XPS测试了催化剂表面元素价态,采用SQUID分析了催化剂的磁学性能;以对硝基苯酚的催化还原反应作为模型反应,研究了[Ni]∶[Ag]比例对磁性Ni-Ag纳米合金催化剂催化性能的影响,并考察了其循环使用性能。结果表明,磁性Ni-Ag纳米合金催化剂由直径50 nm左右的Ni-Ag合金颗粒组成,催化还原对硝基苯酚的催化活性随Ag含量的增加先增强后减弱,[Ni]∶[Ag]=1∶1的催化剂催化性能最好。该Ni-Ag纳米合金催化剂的饱和磁化强度为15.43 emu·g~(-1),具有很好的磁学性能,可实现磁回收和循环利用,循环使用5次后依然保持高催化活性和稳定性。     

纳米尖晶石CuFe_xCo_(2-x)O_4的制备及其在对硝基苯酚催化还原中的应用

目前,水质污染特别是对硝基苯酚造成的水质污染正受到越来越多的重视和关注。为了解决这一问题,提出了一种催化还原对硝基苯酚转化为对氨基苯酚的方法,而还原过程中一般都需要活性高、易回收的催化剂。本文采用凝胶-燃烧法制备了一系列易回收的CuFe_xCo_(2-x)O_4纳米尖晶石催化剂(CuFe_2O_4、CuFeCoO_4和CuCo_2O_4),并系统探究了催化剂在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。XRD表征表明,催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4、CuCo_2O_4属于尖晶石结构。通过扫描电镜对比了纳米尖晶石催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4、CuCo_2O_4的微观形貌,相对于催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4,纳米尖晶石CuCo_2O_4催化剂具有更小的粒径和分散度。催化还原对硝基苯酚的实验结果表明,相对于催化剂CuCoFeO_4和CuFe_2O_4,纳米尖晶石CuCo_2O_4催化剂在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性和良好的应用前景。     

制备条件对钯/陶瓷膜催化剂性能的影响

将钯纳米颗粒负载于陶瓷膜表面制备钯/陶瓷膜催化剂,并用于对硝基苯酚催化加氢反应中,考察了陶瓷膜孔径,硅烷偶联剂KH550溶剂及其浓度和改性时间,钯盐浸渍浓度、温度及时间以及还原温度对膜催化剂催化性能的影响.结果表明,采用孔径为200 nm 的氧化铝陶瓷膜,在6g/L的硅烷偶联剂KH550溶液中浸渍48 h,然后在40℃的浓度为0.030 mol/L乙酸钯溶液中浸渍20 h,最后采用水合肼在0℃还原30 min,得到的钯/陶瓷膜催化剂在对硝基苯酚催化加氢反应中显示了较好的催化性能,其加氢速率达15.5 mol/(h·m2).     

纳米氧化铁催化合成对叔丁基苯酚的研究

以自制的纳米氧化铁为催化剂,用叔丁基氯和苯酚为原料合成了对叔丁基苯酚。探讨了催化剂烘培温度、催化剂用量、反应温度、反应时间、原料配比等因素对反应的影响。实验结果表明:350°C下焙烧3 h的纳米氧化铁对苯酚的叔丁基化反应具有很高的催化活性。在催化剂加入量为2g、n(叔丁基氯)∶n(苯酚)=1∶1.2、反应温度50°C、反应时间2 h的条件下,生成对叔丁基苯酚的收率可达76.3%。     

碳笼负载镍基磁性催化剂Ni@Cage-C的制备与性能研究

以自然结晶法制备的ZIF-67为前驱体,采用包裹-刻蚀-碳化策略,得到大小均匀的纳米碳笼（Cage-C）,再于液相条件下以碳笼为载体负载上活性金属镍（Ni）,成功制备了非贵金属磁性催化剂Ni@Cage-C,并应用于对硝基苯酚催化还原反应以考察其多相催化性能。结果表明：优化条件下制备的Ni@Cage-C催化剂为碳笼包裹单质镍结构,其平均颗粒大小为550 nm;将Ni@Cage-C用于对硝基苯酚催化还原反应时,催化性能明显优于参照催化剂雷尼镍（Raney-Ni）。质量反应速率常数kM为6.11 mg-1·min-1,催化效率达到98.87%,循环反应十圈后活性仍高于初始活性的85%。     

Co/Fe催化硼氢化钠还原水中对硝基苯酚

以FeSO_4·7H_2O、Co(NO_3)_2·6H_2O和乙二醇为主要原料,采用水热法制备Co/Fe催化剂,通过XRD、FTIR、BET等检测手段对其结构进行表征,并考察了Co/Fe催化剂催化硼氢化钠还原水中对硝基苯酚的活性。结果表明,Co/Fe催化剂以CoFe_2O_4形式存在,其催化活性随钴含量的增加逐渐增强,催化反应过程符合准一级反应动力学方程;在Co/Fe-1/2(钴铁物质的量比为1∶2)催化剂用量为0.020 0 g、硼氢化钠用量为2.0 mL时,催化反应速率最大,反应速率常数为0.359 2 min~(-1),催化效果最好。     

十六烷基三甲基溴化铵催化合成苯氧乙酸

利用十六烷基三甲基溴化铵催化氯乙酸和苯酚合成苯氧乙酸,十六烷基三甲基溴化铵具有较高的催化活性,可以加快合成苯氧乙酸。反应过程考察了苯酚与氯乙酸摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度对产率的影响以及催化剂的重复使用性能。反应的最佳条件为:在80℃下,苯酚和氯乙酸的摩尔比为1∶3,催化剂质量为1.5g,反应时间为1.5h。此反应所得到的苯氧乙酸的产率为52.74%。该催化剂的用量很少,而且易于回收,并且可以重复使用。     

多孔碳负载Cu2O/Cu双相催化剂的制备及其在对硝基苯酚还原中的应用

采用溶剂热合成和气氛焙烧后处理方法制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶,并系统探究了该催化剂在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。XRD表征表明在空气中焙烧金属有机框架材料Cu-BTC可以得到CuO纳米材料,而在氮气气氛中焙烧Cu-BTC则可以得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。论文通过扫描电镜和透射电镜对比了不同条件下制备的铜基催化剂的微观形貌,相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂具有更小的粒径、分散度和高比表面积。对硝基苯酚催化还原实验结果表明, 相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性。     

一步水热法制备ATP/CuFe_2O_4纳米复合材料及其催化还原对硝基苯酚

以氯化铜、三氯化铁、乙二醇为主要原料,采用一步水热法制备凹凸棒石/铁酸铜(ATP/CuFe_2O_4)纳米复合材料。通过TEM、EDS、XRD、FT-IR和BET等对ATP/CuFe_2O_4复合材料进行分析;将ATP/CuFe_2O_4纳米复合材料应用于硼氢化钠催化还原对硝基苯酚生成对氨基苯酚的反应,考察了不同催化剂、CuFe_2O_4包覆量、催化剂用量等因素对硼氢化钠还原对硝基苯酚的影响。结果表明,50%CuFe_2O_4包覆量的ATP/CuFe_2O_4材料具有较高的催化活性,当ATP/CuFe_2O_4质量为5 mg时,还原可在7 min内完成。通过对ATP/CuFe_2O_4纳米复合材料的重复使用和磁分离回收,表明ATP/CuFe_2O_4具有良好的磁分离性和循环稳定性。     

超临界CO_2制备h-BN纳米片及其负载钴催化性能研究

利用超临界二氧化碳(SC CO_2)技术剥离块状h-BN,制备氮化硼纳米片(BNNSs),并将钴纳米粒子负载在BNNSs上,得到催化剂Co/BNNSs,并通过XRD、FT-IR和SEM对两者的结构和形貌进行表征。以对硝基苯酚的催化还原反应为模型考察催化剂的催化性能,经过5次循环后,还原活性无明显降低,对硝基苯酚的还原率仍在80%以上。因此,Co/BNNSs催化剂具有良好的稳定性和催化还原对硝基苯酚的性能。     

对硝基苯胺水相加氢合成对苯二胺

以对硝基苯胺为原料,水为溶剂,考察了水相中负载型镍催化剂催化对硝基苯胺加氢还原的反应性能,并开展了中试实验。考察了反应温度、压力、保温时间、对硝基苯胺浓度、废水套用等因素对催化加氢反应性能的影响。实验结果表明,产品对苯二胺质量分数较高,催化剂和水可循环使用。得到较佳的工艺条件为:温度110℃,保温时间1 h,压力2.0 MPa,搅拌转速800 r/min,起始催化剂用量10%(以对硝基苯胺的质量为基准,下同),催化剂损耗0.2%(以起始添加催化剂的质量为基准)。在该工艺条件下,对苯二胺产率达99.5%以上。废水套用后排放废水量很少,且对催化剂催化活性、产品质量等没有影响。     

铁掺杂TS-1分子筛催化剂催化苯羟基化制备苯酚反应

本研究通过浸渍法制备了铁/TS-1系列催化剂,将制备的新型催化剂应用于苯直接羟基化制备苯酚的反应。研究了铁/TS-1催化剂的制备条件(煅烧温度,煅烧时间和铁的负载量)对催化活性的影响。考察了在不同的反应条件(反应时间,催化剂的量,H2O2的量)下铁/TS-1催化剂对苯羟基化制备苯酚的催化活性。在优化反应条件下得到苯的转化率为11.2%和苯酚的选择性为100%。     

聚乙烯吡啶钯接枝聚醚砜膜催化还原对硝基苯酚

以聚醚砜(PES)为原料、氯甲基乙醚为氯甲基化试剂,制备了氯甲基化聚醚砜膜,该膜经碱处理后,采用乙烯基三甲氧基硅烷进行改性,得到聚4-乙烯吡啶接枝聚醚砜膜。再将该接枝膜与氯化钯反应,制成聚乙烯吡啶钯接枝膜。将该膜应用于对硝基苯酚的催化还原反应,考察了催化膜用量、反应温度对对硝基苯酚还原反应的影响,并研究了催化膜的重复使用性能。结果表明:增加催化膜用量以及提高反应温度均能使对硝基苯酚的还原反应速率加快。     

磺化改性石油沥青催化苯酚与叔丁醇的反应

以磺化改性石油沥青作为一种新型、廉价高效且对环境友好的固体酸催化剂,催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应。考察了其催化活性,并系统的研究了酚醇摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间诸因素对苯酚转化率、产品选择性和催化剂重复使用性的影响。确定了最佳反应条件为T=70℃,t=360 min,n（TBA）/n（Phen01）=2：1,催化剂用量为0．6g,在此条件下,苯酚的转化率达到75．8％。     

十六烷基三甲基溴化铵催化合成对甲苯氧乙酸

利用十六烷基三甲基溴化铵催化氯乙酸和对甲苯酚合成对甲苯氧乙酸,十六烷基三甲基溴化铵具有较高的催化活性,可以加快合成对甲苯氧乙酸。考察了对甲苯酚与氯乙酸摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度对产率的影响以及催化剂的重复使用性能。反应的最佳条件为:在80℃下,对甲苯酚和氯乙酸的摩尔比为1∶2,催化剂质量为0.2 g,反应时间2.5 h,此反应所得到的对甲苯氧乙酸的产率为51.93%。该催化剂的用量很少,易于回收,并且可以重复使用。     

多孔碳负载Cu_2O/Cu双相催化剂的制备及应用

以硝酸铜和均苯三甲酸为原料,采用溶剂热合成法制备了金属有机框架材料(Cu-BTC),将其在氮气和空气气氛下焙烧制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu催化剂Cu-BTC-1和Cu-BTC-2,并考察了其在对硝基苯酚催化还原中的催化性能。对Cu-BTC-1和Cu-BTC-2进行了XRD,SEM,TEM和BET表征。XRD表征结果表明:在氮气气氛中焙烧Cu-BTC可得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。SEM和TEM结果表明:相对于Cu-BTC-2催化剂,Cu-BTC-1双相粒子粒径较小,介于10~30 nm之间,比表面积较高,达200 m~2/g。对硝基苯酚催化还原实验结果表明:与Cu-BTC-2(表观速率系数kapp=0.0067 s–1)相比,Cu-BTC-1在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性(kapp=0.0108 s–1)。     

2′,6′-二甲基苯氧基乙酸合成工艺研究

以2,6-二甲基苯酚、氯乙酸为原料,无水乙醇为溶剂,在碘化钾催化下,经Williamson成醚反应合成了2′,6′-二甲基苯氧基乙酸。考察了原料摩尔比、氢氧化钠用量、催化剂用量、反应时间、反应温度对收率影响。结果表明:n(2,6-二甲基苯酚)∶n(氯乙酸)∶(氢氧化钠)=1∶1.5∶2.86;n(碘化钾)∶n(2,6-二甲基苯酚)=0.1;反应温度70℃;反应时间4 h条件下产率达54.7%。