纳米金属催化乌尔曼反应的研究进展

因纳米金属粒子具有大的表面积和高的反应活性,因此作为新型的催化剂在有机合成领域得到了越来越多的应用。主要从C—C键、C—N键、C—O键和C—S键的形成角度,概括了各种金属纳米粒子催化乌尔曼反应的研究进展。     

C—N键催化氢解反应研究进展

叙述了非杂环类含氮化合物和杂环类含氮化合物C—N氢解反应常用催化剂,讨论了苄基型含氮化合物的底物结构、催化剂及反应条件对C—N氢解反应的影响,初步探讨了C—N键催化氢解反应机理。认为C—N键的催化氢解反应不仅与含氮化合物的分子结构有关,还与催化剂的性能有关,若要从根本上提高C—N键氢解活性还需深入对反应机理的研究。     

3-甲酰基-7β-苯乙酰胺基-3-头孢-4-羧酸二苯甲基的催化脱羰基反应

用常见膦配体与 ［IrCl(cod)］₂(cod为1,5-环辛四烯)、RuCl₂(cod)或RhCl₃形成的复合催化剂及以SBA-15、 MCM-41和MCM-48为载体所形成的负载型复合催化剂,对3-甲酰基-7β-苯乙酰胺-3-头孢-4-羧酸二苯甲基酯进行了催化脱羰基反应研究。结果发现,催化剂用量为底物物质的量的5%时,［IrCl(cod)］₂/SBA-15/亚磷酸三乙酯负载型复合催化剂脱羰基反应的产率最高,高效液相色谱产率为32%,柱色谱分离产率为23%,与文献报道的以化学计量RhCl(PPh₃)₃对该化合物进行脱羰基反应的产率相当,不但大大减少了贵金属的使用量,而且催化剂可以重复使用。     

助剂对ZnO/ZrO2物化性质及催化性能的影响

CO₂加氢制甲醇是实现碳中和目标的有效途径。尽管已报道的ZnO/ZrO₂催化剂具有高活性和稳定性,但其催化性能仍有望进一步提高。采用浸渍法制备得到一系列不同元素掺杂的Ma-ZnO_x/ZrO₂催化剂,并通过评价发现只有Ga促进了ZnO/ZrO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇。其中,5%Ga-ZnO_x/ZrO₂催化剂表现出优异的催化性能,在反应条件：P=3 MPa、T=320℃、V(H₂)∶V(CO₂)=4∶1、气体质量空速(WHSV)=24 000 mL/(g·h)时CO₂转化率为7.2%,甲醇选择性为81.0%,甲醇时空产率可达410 mg/(g·h),是ZnO/ZrO₂的1.26倍,且在反应100 h内催化性能无明显衰减。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)表征发现,适量Ga助剂的掺入可以促进催化剂中氧空位的形成。...     

载体对镍基催化剂顺酐液相加氢性能的影响

分别以ZrO₂、SiO₂与Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni质量分数为15%的催化剂,考察了其催化顺酐液相加氢性能,并利用BET、XRD、H₂-TPR以及TPO-MS等表征手段对催化剂进行了详细表征。结果表明,随载体不同各催化剂的加氢活性及选择性存在较大差异,Ni/Al₂O₃催化剂的C=C键加氢活性最高,但其几乎没有C=O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为丁二酸酐。Ni/ZrO₂催化剂具有最高的C=O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为γ-丁内酯,在反应温度为483 K,氢气压力为5 MPa的条件下反应8 h时,Ni/ZrO₂催化剂的γ-丁内酯选择性达79.20%。催化剂的套用实验表明,Ni/ZrO₂与Ni/SiO₂催化剂具有高的使用稳定性,Ni/Al₂O₃催化剂则在套用过程中快速失活。顺酐加氢至γ-丁内酯的中间产物--丁二酸酐与催化剂间的相互作用是影响催化剂加氢选择性及使用稳定性的主要原因。     

铈锆固溶体Ce0.25Zr0.75O2光热协同催化CO2与甲醇合成DMC

采用溶胶-凝胶法合成不同铈含量的ZrO₂催化剂，用于光热协同催化CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)。实验发现，光热催化的DMC产率明显高于热催化，且Ce_0.25Zr_0.75O₂具有最高DMC产率3.084mmol/g，是纯ZrO₂的1.9倍。XRD和TEM分析表明：Ce原子掺入ZrO₂晶格形成铈锆固溶体同时增加其表面氧空位浓度，提高吸附CO₂能力；固溶体的纳米尺寸减小、比表面积增大和介孔结构丰富，有利于CO₂扩散。能带结构和光吸收光谱表明：铈锆固溶体光响应范围拓宽且有效利用率提高；氧空位辅助窄带隙特征可促使光生载流子有效分离，允许更多光生电子和空穴参与CO₂及甲醇的活化，加之固溶体表面酸碱位点的协同作用，最终实现高效率高选择性合成DMC。最后，提出了铈锆固溶体光热催化CO₂与甲醇合成DMC的反应机理，为光协同热催化合成DMC的研究提供良好的理...     

Cu-Mo/C催化油酸甲酯选择性加氢脱氧制备生物柴油

使用四水合钼酸铵和三水合硝酸铜制备了Cu-Mo/C,并将其用作油酸甲酯选择性加氢脱氧反应的催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振波谱(EPR)对催化剂进行表征,并探讨了Cu-Mo/C催化油酸甲酯制备生物柴油的较佳工艺和Cu-Mo/C的催化性能。研究结果显示：Cu的加入促进了Mo/C催化剂的形成,催化剂中的Mo₂C组分和MoO₂组分共同作用,MoO₂组分中的氧空位可以优先吸附底物中的■键,随后Mo₂C组分对其进行加氢脱氧,避免了■键发生加氢反应,实现了高催化活性和不饱和烃选择性加氢脱氧的优异性能。在反应温度280℃,氢气压力2.5 MPa,反应时间3 h的条件下油酸甲酯转化率达到98.8%,不饱和烃选择性为40.2%。Cu-Mo₁₀/C催化活性与贵金属Pd和商业催化剂Mo/C相当,但不饱和烃选择性更高,且具有良好的稳定性。     

Au-Pd/ZrO2可见光下催化苯甲醇氧化反应条件探索

利用硼氢化钠还原法制备出Au-Pd/ZrO₂负载型双金属纳米催化剂,采用XRD、UV-vis DRS、TEM等手段对催化剂的结构、吸光能力、粒度、形貌等性能进行表征。结果显示,金、钯成功负载于二氧化锆上,且金、钯以球形颗粒均匀分散。可见光照射下,研究了Au-Pd/ZrO₂双金属纳米催化剂对苯甲醇氧化生产苯甲醛反应的适宜条件。实验结果显示,可见光照射下,反应时间为12 h、反应温度为（35±3） ℃、5.0 mL异丙醇为溶剂、50 mg Au-Pd（2:1）/ZrO₂为催化剂、1.0 mmol氢氧化钾为碱源的条件下,苯甲醇氧化生产苯甲醛产率最佳。     

含有典型C—C煤炭模型化合物热解过程的自由基调控机理研究

煤本身是一种复杂的非均质混合物，含有大量的致密环状芳香烃。针对煤结构中各种C—C化学键，采用联苄、二苯甲烷、联苯作为煤C—C结构的模型化合物，分别在600℃,650℃,700℃,750℃下通过Py-GC/MS探究其热解产物分布情况；通过添加供氢溶剂(hydrogen donor solvent, HDS)捕获中间自由基验证其反应路径的存在；利用Gaussian09,Shermo,选取M06-2X泛函、def2-TZVP基组，加上D03(0)色散校正计算化学键解离焓(BDE)。通过实验与模拟相结合的方式印证自由基路径的存在。同时，用Py-GC/MS进行不同温度的模型化合物的热解实验。结果表明：模型化合物的热解均为自由基路径；由于C—C键类型不同，模型化合物的热解程度不同。各个键按能垒由大到小排序依次为C_ar—C_ar,C_ar—C_al,C_al—C_al,因此，热解程度由大到小的化合物依次为联苄、二苯甲烷、联苯。供氢溶剂可能会降低断键能垒；模型化合物热解中间自由基如...     

Salen型配合物在偶联反应中的应用

Salen型金属配合物具有结构多样、合成相对简单、廉价和应用广泛等诸多优点,被广泛用在许多研究领域中,尤其作为催化剂在有机合成领域中得到越来越多的应用。主要从C—C、C—N和C—O键的形成角度以及三组分偶联4个方面,综述了Salen型金属配合物在各种偶联反应中的研究进展。     

甲醇热制备四方相ZrO2及其负载镍催化剂的顺酐加氢性能

通过改变甲醇热时间制备了一系列不同晶粒尺寸的四方相 ZrO₂,采用过体积浸渍法制备了Ni 含量（质量分数）为10%的Ni/ZrO₂催化剂,并考察了其催化顺酐液相加氢性能。采用氮气吸附-脱附（BET）、X射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、X射线光电子能谱（XPS）、原位红外光谱（in situ FTIR）等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,分散性好、晶粒尺寸小的Ni物种有利于C=C键加氢生成丁二酸酐;而金属-载体强相互作用的形成则有利于C=O加氢生成 γ-丁内酯。当甲醇热时间为2 h时,制备的Ni/ZrO₂催化剂的C=O加氢活性最高,在反应温度为210℃,反应压力为5 MPa,反应时间为3 h时,其顺酐转化率达100%,γ-丁内酯选择性为44.7%。     

Ni/ZrO2催化剂的制备及甲烷分步水蒸气重整反应性能

采用沉淀法制备了ZrO₂载体,进一步采用浸渍法制备了不同Ni负载量的Ni/ZrO₂催化剂。通过XRD、N₂物理吸附、H₂-TPR和H₂-TPD等表征手段对Ni/ZrO₂催化剂的物理结构和化学特性进行了研究,探讨了活性金属Ni物种的状态,并计算了Ni粒子的大小。随着Ni负载量的增加,Ni/ZrO₂催化剂的比表面积逐渐减小,金属Ni的分散度逐渐减小,Ni粒子尺寸逐渐增大,低温H₂脱附峰所占比例逐渐增大。当Ni负载量为10.2%（质量分数）时,Ni/ZrO₂催化剂上ZrO₂晶粒的平均尺寸和Ni粒子的尺寸大小均接近30nm。进一步考察了Ni/ZrO₂催化剂在甲烷分步水蒸气重整反应中的催化性能。结果表明,Ni负载量在一定范围内的Ni/ZrO₂催化剂对于甲烷分步水蒸气重整反应具有良好的催化性能,Ni负载量过高或过低均不利于甲烷的转化。当Ni负载量为10.2%时,载体ZrO₂粒子和金属Ni粒子尺寸匹配,Ni/ZrO₂催化剂表现出最佳的甲烷转化活性和稳定性。     

非贵金属助催化剂Ni3C修饰Zr-MOF/g-C3N4异质结加速电荷转移改善光催化析氢性能

负载助催化剂被广泛认为是提高光催化效率的有效方法。本文设计合成了非贵金属Ni₃C纳米颗粒修饰的Zr-MOF/g-C₃N₄异质结,并将其用于光催化析氢反应。结果表明,Ni₃C助催化剂不仅改善了复合材料中光生载流子的电荷分离和转移能力,而且降低了催化剂表面析氢过电位,可以大大提高Zr-MOF/g-C₃N₄的光催化析氢活性。在优化Ni₃C负载量后,Zr-MOF/g-C₃N₄/Ni₃C(4.8%)复合材料在可见光下的析氢速率可达3.405mmol·h^-1·g^-1,是Zr-MOF/g-C₃N₄析氢速率的7.2倍。     

仿生合成氧化锆固定化漆酶处理孔雀石绿

以溶菌酶作为诱导剂,仿生合成了ZrO₂固定化漆酶纳米颗粒,其酶活回收率达59%,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能谱仪（EDS）、热重分析仪（TGA）等手段对ZrO₂纳米颗粒及ZrO₂固定化漆酶颗粒进行表征,结果表明漆酶可成功固定到ZrO₂颗粒中,同时还证明了溶菌酶既作为诱导剂催化ZrO₂的形成,又作为生物模板同酶一起包埋在ZrO₂颗粒中。固定化漆酶的最适pH为3,最适温度为70℃,相比于游离酶,其pH、温度稳定性都有明显提高;固定化漆酶纳米颗粒在4℃下储存30d,活性为初始酶活的95%,重复使用5次,固定化酶的残余酶活力仍有60%。此外,固定化漆酶在6h内对孔雀石绿染料的脱色率高达95%以上,通过紫外-可见吸收光谱分析（UV-vis）可知,固定化漆酶对孔雀石绿染料的处理是由吸附和降解联合作用引起的脱色。     

Ni/ZrO2-SiO2催化剂催化乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯

分别以ZrO₂、SiO₂及ZrO₂-SiO₂复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni含量为10%（质量分数）的催化剂,考察了其催化乙酰丙酸液相加氢性能。采用N₂-物理吸附、NH₃-TPD、H₂-TPR、XRD、TEM等表征手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,在所制备的催化剂上,乙酰丙酸先经C=O加氢生成4-羟基戊酸,后者快速脱水酯化为γ-戊内酯。Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂较Ni/ZrO₂与Ni/SiO₂催化剂具有高的金属分散度和丰富的表面酸性中心,表现出高的C=O加氢活性以及优异的乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯性能。在反应温度为200℃,氢气压力4 MPa的反应条件下,乙酰丙酸的转化率达到100%,γ-戊内酯的选择性大于99.9%。     

ZrO2-CNB复合光催化剂的制备及其性能研究

以四苯基硼化钠和尿素作为原料，通过热聚合法，利用热诱导前驱体发生缩聚反应，合成硼掺杂石墨相氮化碳(CNB)。然后，将ZrO₂与CNB混合均匀，通过煅烧法制备了不同ZrO₂含量的复合光催化剂ZrO₂-CNB。以甲基橙作为降解目标化合物，探究了ZrO₂-CNB的紫外光催化性能，并通过加入各种自由基清除剂，考察了在紫外光照射条件下光催化反应体系中生成的活性物种。研究表明：在所制备的复合光催化剂ZrO₂-CNB中，含有质量分数为0.75%的ZrO₂的ZrO₂-CNB催化剂具有最高的紫外光催化性能；在优化实验条件下，当用紫外光照射反应体系80 min时，以其为催化剂的光催化降解体系对甲基橙的降解率高达85%。ZrO₂-CNB光催化反应机制表明，h⁺和·OH在光催化降解甲基橙反应体系中起到显著作用，特别是h⁺在光催化降解反应过程中起到最主要的作用。     

修饰的CuO/Fe2O3水煤气变换催化剂的性能测试与表征

ZrO₂是一种高熔点金属氧化物,同时具有弱酸性和弱碱性以及氧化性与还原性,具有p型半导体性质,易产生氧空穴,是理想的催化材料。通过添加不同质量分数的ZrO₂(0~5%) 作为助剂,采用分步沉淀法制备系列CuO/Fe₂O₃-ZrO₂催化剂,通过XRD、N₂物理吸附-脱附、H₂-TPR和CO₂-TPD等表征技术,考察ZrO₂助剂对CuO/Fe₂O₃水煤气变换催化剂催化性能的影响。结果表明,适量ZrO₂（质量分数1%）的添加,削弱了CuFe₂O₄中铜铁物种之间的协同作用,增加了催化剂中可被还原的铜物种的数量,形成较多的弱碱性位点,有利于增加活性中心铜的数量,具有较好的水煤气变换反应活性和热稳定性。     

一步水热合成MoS2/C催化剂及其催化浆态床菲加氢反应性能

随着原油储量的急剧下降，急需将重质原料转化为轻质油品以缓解原油的供应压力。浆态床加氢是一种可以将重质原料高效转化的先进技术，其核心难题在于开发高活性的加氢催化剂。采用葡萄糖和麦芽糖为碳源一步水热法合成MoS₂/C纳米催化剂，并采用XRD、Raman、元素分析、SEM和HRTEM等方法表征催化剂的组成和结构。表征结果表明，MoS₂/C催化剂由MoS₂-C-MoS₂碳插层结构的纳米片组成，纳米片具有层间距大、侧边尺寸小且堆积层数少的结构特点。以菲为重油模型化合物评价MoS₂/C催化剂的加氢性能。结果表明，以葡萄糖为碳源且原料C/Mo原子比为5时制备的MoS₂/C-G-5催化剂具有优异的催化加氢活性。该催化剂的菲加氢转化率高达85.6%,加氢率37.4%,深度加氢产物八氢菲选择性56.4%,分别是不加碳源制备的MoS₂催化剂的1.6、2.4和2.3倍。MoS₂/C催化剂的MoS₂-C-MoS     

金属卟啉催化氧化烃类饱和C—H键的理论模拟研究进展

金属卟啉作为仿生催化剂在催化氧化烃类饱和C—H键领域得到了非常广泛的应用，其高效的催化性能也成为实验和理论模拟研究中的焦点。由于理论模拟研究不受实验条件的限制，更适于研究反应的复杂机理，因此在金属卟啉催化氧化烃类饱和C—H键领域受到了广泛关注。本文系统地综述了近年来金属卟啉仿生催化剂催化氧化烃类饱和C—H键的理论模拟研究，重点介绍了几种常用的理论模拟方法以及金属卟啉几何和电子性质的理论计算，同时详细地论述了理论模拟方法用于金属卟啉活化氧气和催化氧化烃类饱和C—H键的机理研究，并展望了金属卟啉仿生催化剂的理论模拟发展方向，指出多种理论模拟方法有机结合用于研究金属卟啉催化氧化的机理及金属卟啉结构与催化选择性之间的关系将是今后的主要研究方向。     

Rh催化C-C键选择性活化反应的密度泛函理论研究进展

过渡金属催化C—C键活化反应能快速构建复杂有机分子,是当今有机合成领域的研究热点。特别是过渡金属Rh催化C—C键选择性活化反应具有巨大的应用潜力。对近些年铑催化四元环上、直链上的C—C键选择性活化反应的密度泛函理论研究成果进行了总结,尤其对反应机理和C—C键区域选择性活化的来源做出解释。强调计算结论与实验结论的一致性,旨在为判断C—C键活化反应的选择性提供有益参考。