Ag掺杂V_2O_5/TiO_2催化氧化3-甲基吡啶脱甲基反应

采用浸渍法制备了不同Ag掺杂的Ag-V/TiO_2催化剂,考察其催化部分氧化3-甲基吡啶脱甲基性能。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)对催化剂进行了表征。结果表明,Ag的掺杂提高了催化剂中表面氧和+4价态的钒物种的含量,加快了催化剂的还原过程,提高了氧化活性,Ag主要以单质的形态存在。3-甲基吡啶氧化反应表明,Ag的掺杂使反应选择性发生变化,主产物由烟酸变成吡啶,当Ag的掺杂量为2%(Ag相对于V_2O_5的摩尔分数)时,甲基的脱除率最好,摩尔产率为80.1%,选择性84.7%,烟酸几乎不产生。该脱甲基氧化反应的过程是V~(4+)/V~(5+)(O_2~-)在攻击侧链的C—H键的同时,Ag在O_2的作用下形成了含有亲电子型氧(O~-和O_2~-)的Agp+O活性物种,攻击侧链和苯环相连的C—C键,共同作用将侧链的甲基以氧化形成CO_x的形式脱除。     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

Mo掺杂V/TiO2催化2-甲基吡啶气相氧化合成2-吡啶甲醛

以XRD、H2-TPR等方法表征Mo掺杂V/TiO2新型催化剂,并详细考察了催化剂组成、反应温度、空速等对Mo掺杂V/TiO2催化2-甲基吡啶氧化合成2-吡啶甲醛的影响。实验研究结果表明,Mo的掺杂提高了催化剂的还原能力和催化活性。低反应温度和高空速可以提高对2-吡啶甲醛的选择性。钒和钼的最佳比率为2.9:1,催化剂的最佳负载量为7%。最佳反应条件下(催化剂焙烧温度600℃,反应温度290℃,10%2-甲基吡啶水溶液的流速为0.2 mL·min-1,氧气的流速为0.1 L·min-1,空速为3083 h-1),2-甲基吡啶的转化率为70.2%,2-吡啶甲醛的选择性为88.3%,与文献报道的未使用Mo掺杂的催化剂所得的结果 (转化率14%,选择性93%)相比,在选择性相差不大的情况下,转化率大幅度提高。     

气相催化氧化法烟酸的绿色合成研究

以3-甲基吡啶为原料,用V2O5／TiO2系催化剂,采用气相氧化法一步合成烟酸。水与3-甲基吡啶分开进料,通入催化剂床层后混合进行反应。实验考察了V2O5／TiO2用量、助剂、反应温度、进水量及空速等因素对催化剂活性的影响。当V2O5负载量为25％,反应温度320～340℃,3-甲基吡啶空速0．15～O8h^-1,空气、水、3-甲基吡啶的进料摩尔比为110：100：1时,烟酸的产率达到90％以上。     

3-甲基吡啶一步气相氧化合成烟酸的V2O5/TiO2催化剂研究进展

烟酸作为重要的化工和医药中间体广泛应用于不同领域.相较于传统工艺,3-甲基吡啶气相一步催化氧化合成烟酸的方法具有成本低、污染低、产品质量高等优点,展现出良好的应用前景.目前V₂O₅/TiO₂系列催化剂在3-甲基吡啶的氧化反应中表现出了良好的氧化活性.本文主要分析了催化剂表面的VO_x结构,并概述了载体、制备方法、负载量、焙烧过程和助剂掺杂对结构的影响,探讨催化剂中各组分之间的相互作用,根据相关文献推测3-甲基吡啶氧化的反应机理.但该类催化剂仍然存在反应速率和选择性较低、温度窗口窄、反应过程中放出的热量对催化剂的影响等一些技术问题.文章从催化剂的开发和反应器的设计两方面进行了展望.     

V-Ti-O-Mo催化剂气-固相催化氨氧化合成2-氰基吡啶的研究

用混合法制备了含有五氧化二钒(V2O5)、二氧化钛(Ti O_2)和三氧化钼(Mo O_3)的三元催化剂,用于连续气固相氨氧化2-甲基吡啶合成2-氰基吡啶。结果表明,助催化组分三氧化钼(Mo O3)能提高2-氰基吡啶的选择性,当催化剂组成为8.91%(wt)V2O5、85.84%(wt)Ti O_2和5.25%(wt)Mo O_3时2-氰基吡啶的选择性最好。基于改进后的V-Ti-O-Mo催化剂,对2-甲基吡啶的氨氧化反应工艺条件进行了优化,当反应温度380oC、物料配比1:5:3.3:22(2-甲基吡啶/氨气/水/空气,摩尔比)、空速0.15 h-1时,2-氰基吡啶收率达到最优值85.6%。     

在医药领域有重要应用的几种3-甲基吡啶衍生物的合成综述

3-甲基吡啶侧链甲基容易发生氧化反应,生成烟酸、烟酰胺和3-氰基吡啶等在医药领域有着重要应用的衍生物。本文主要综述其氧化衍生物的合成方法和研究进展。     

丝光沸石纳米片负载Pd催化剂实现2-苯基吡啶的双酰基化

以实验室自制的含季铵基团的阳离子聚合物（COPQA）为模板剂合成了高比表面积、具有花状形貌的丝光沸石纳米片（NS-MOR），以此为载体采用离子交换方法制备了负载Pd催化剂（Pd/NS-MOR）。对沸石及其负载的Pd催化剂进行X 射线多晶衍射、N2物理吸脱附、SEM、TEM及X射线光电子能谱分析，结果显示，Pd/NS-MOR催化剂载体中小粒径Pd0和Pd2+物种高度分散在丝光沸石纳米片表面，而在γ-Al2O3负载的Pd催化剂（Pd/γ-Al2O3）中仅有Pd2+物种。因此，以2-苯基吡啶和苯甲醛为反应原料，实现了2-苯基吡啶的C2—H和C6—H键的同时活化，Pd/NS-MOR的催化活性和双酰基化产物选择性（92%）远高于Pd/γ-Al2O3。作为对比，以Pd(NO3)2、Pd(OAc)2、Pd(PhCN)2Cl2为催化剂的2-苯基吡啶C—H键活化反应中均无法得到双酰基化产物。另外，Pd/NS-MOR不仅具有良好的底物兼容性，而且循环使用6次后仍保持较高的2-苯基吡啶的转化率（95%）和双酰基化产物的选择性（85%）。     

TS-1催化H2O2与甲基氯丙烯环氧化

以TS-1为催化剂,以30％（质量分数）H2O2为氧化剂催化2-甲基-3-氯丙烯（MAC）环氧化,考察了溶剂种类与用量、反应温度、反应物摩尔配比及催化剂TS-1质量浓度等因素对环氧化反应的影响。结果表明,反应的最佳溶剂为甲醇;增加催化剂质量浓度和升高反应温度均有利于提高转化率和H2O2有效利用率,但同时降低了反应的选择性;从反应物摩尔配比兼顾反应的转化率和H2O2有效利用率两方面来考虑,本试验条件下选1：1为佳。     

Boekelheide（伯克海德）反应的研究进展

2-羟甲基吡啶化合物是重要的有机合成中间体,广泛的存在于药物、天然产物结构中,同时也广泛的应用于各类有机转换。由于吡啶环的缺电子性,采用直接氧化法在其侧链引入羟基变得较为困难。相比较而言,采用伯克海德重排反应（Boekelheide Reaction）则更具可行性,该方法成为目前研究者们制备2-羟甲基吡啶常用手段。由于反应条件温和、官能团容忍性好、区域选择性较高,该方法成为化学家们制备羟甲基吡啶化合物的首选手段之一。本文简单总结了Boekelheide反应的机理和研究进展。     

Y分子筛负载V基催化剂的丙烷氧化脱氢性能

以Y分子筛为载体,采用浸渍法制备不同V含量的V/Y系列催化剂,并考察其丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能。通过BET、XRD、H_2-TPR和NH_3-TPD等技术对催化剂的物化性能进行表征。结果表明,Y分子筛具有大比表面积和窄孔径分布的特点,使负载的V能够形成高分散和孤立态V—O物种,负载的V物种堵塞了Y分子筛的小孔孔道,同时Y分子筛的弱酸性位有助于丙烷的吸附,对晶格氧活化丙烷起到了协同作用,负载V质量分数6%时,催化效果最好。     

制备条件对柴油车用V2O5-WO3/TiO2催化剂催化性能的影响

采用偏NH4VO3和TiO2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,分别以分步涂覆法和一步涂覆法将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到了整体涂覆式选择性催化还原催化剂.对草酸添加量、焙烧时间及V2O5含量对催化活性的影响进行了研究,结果表明,V2O5(4%)-WO3/TiO2(450℃,3 h)和V2O5(5...     

V2O5负载量对V2O5／TiO2催化剂SCR法脱硝的影响

以TiO2载体,采用浸渍法制备了不同V2O5负载量的用于选择性催化还原NOx的V2O5／TiO2催化剂。利用BET,SEM和Ⅺ①,对不同V2O5负载量的催化剂组成、结构、形貌和性能进行了表征,考察不同V2O5负载量对催化剂制备的影响。结果表明制备的催化剂具有较多的中孔和微孔,催化剂中V2O5含量的增加,会降低催化剂的表面积;V2O5含量为2％的V2O5／TiO2催化剂样品比表面积最大,但是其活性非常低;V2O5含量为4％催化剂比表面积较大,NOx脱转化率高;V2O5的负载量小时,V2O5主要以等轴聚合的钒基型式（V3O7和V6O13）存在,这些钒基是催化剂的活性中心;当负载量超过6％,V2O5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。     

Role of potassium on the structure and activity of alumina-supported vanadium oxide catalysts for propane oxidative dehydrogenation

The influence of potassium on the structure and properties of alumina-supported vanadium oxide catalysts has been studied by in situ Raman spectroscopy, temperature-programmed reduction (TPR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a probe reaction of acid/base–redox sites (methanol chemisorption) and tested in oxidative dehydrogenation (ODH) of propane. Potassium coordinates to surface vanadium oxide species altering its structure but does not form bulk compounds, possibly because the total V+K coverage does not reach the monolayer coverage on alumina. The interaction of K with V weakens the terminal V=O bond. K-doped alumina (KAl)-supported vanadia catalysts show lower acidity, a decrease of reducibility and a decrease of propane conversion values. These trends do not correspond with the changes in the terminal V=O bond energy. Thus, it appears that the terminal V=O bond of surface vanadium oxide species is not the active site for propane ODH, oxidation of methanol to formaldehyde and for the reduction of surface vanadium oxide species by hydrogen. Potassium also changes the acid–base characteristic of the system and decreases the acidic character of surface vanadia. This shift in the acid–base character to a more basic system must also account for the better selectivity in propane ODH due to a variation in the interaction between the intermediates and the surface.     

MoO3/TiO2纳米复合催化剂的合成及催化脱氢性能

采用溶胶-凝胶法合成MoO3/TiO2、K2O-MoO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2、Al2O3-MoO3/TiO2、K2O-V2O5-MoO3/TiO2系列纳米催化剂。借助TEM、XRD、IR等技术对催化剂进行了表征,并利用环己烷催化氧化脱氢成环己烯的反应进行活性测试。结果表明,MoO3在载体TiO2呈单层和多层分布,单层分布时发生了Mo与O—Ti的键合作用,同时使TiO2表面水分子发生解离反应,活化时脱去—OH产生Mo6+和Mo—O-活性中心;多层分布时以Mo[FY=,1]O、Mo—O-活性物种为主。脱氢中心和供氧中心之间存在协同作用,K、Al、V均能影响其协同作用。     

Vm/MOx催化剂对柴油碳烟催化燃烧抗硫中毒性能的比较

用柠檬酸络合助溶的等体积浸渍法制备了不同载体(γ-Al2O3 、SiO2 、TiO2、ZrO2和CeO2)负载的系列钒氧化物催化剂,使用红外光谱对催化剂硫中毒老化后的结构进行表征,采用程序升温氧化反应技术评价了硫老化后的催化剂对柴油碳烟催化燃烧的活性.结果表明,负载钒基氧化物催化剂硫老化后,催化剂表面主要以亚硫酸盐物种...     

Oxidative dehydrogenation of ethane over vanadium-based hexagonal mesoporous silica catalysts

Vanadium-containing hexagonal mesoporous silica catalysts were tested in oxidative dehydrogenation of ethane. V-HMS catalysts (0.3–9.0 wt.% V) were prepared by impregnation with solution of vanadyl acetylacetonate, and by incorporation of vanadium in the synthesis process. The prepared catalysts achieved a different distribution of vanadium species (isolated monomeric units with tetrahedral coordination, oligomeric units connected by VOV bonds up to distorted tetrahedral coordination, two-dimensional polymeric units in octahedral coordination, and bulk vanadium oxides). The contribution deals with the understanding of the relationship between the distribution of vanadium species and their activity in ODH of ethane. It has been found that both monomeric and oligomeric vanadium species play important role in ODH of ethane. The activity correlated with the population of oligomeric tetrahedrally coordinated vanadium species, which were evidenced by the UV–vis band at 315 nm. To analyze this effect, V-HMS catalysts were characterized by means of UV–vis spectroscopy, H₂-TPR and N₂-adsorption.     

黏结剂对柴油车用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂选择性催化还原性能的影响

采用偏NH_4VO_3和TiO_2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到整体涂覆式SCR催化剂。研究了SiO_2溶胶、H_3PO_4及H_3NO_3对催化剂涂层耐久性及活性的影响。在模拟评价装置上对催化剂活性进行了评价。结果表明,SiO_2溶胶和H_3PO_4对催化剂涂层耐久性具有明显改善作用,质量分数8%的SiO_2溶胶和4%的H_3PO_4使催化剂涂层脱落率从32.71%降至4.08%和17.89%;V_2O_5-WO_3/TiO_2-4%SiO_2溶胶催化剂表现出较高的活性和选择性,新鲜催化剂NO的起燃温度(T_(50))为205℃,随着H_3PO_4添加量的增加,催化剂低温活性逐渐降低,高H_3PO_4添加量时,催化剂表面被H_3PO_4覆盖,大部分与钛及钒键连接的羟基基团被P—OH所取代,催化剂SCR活性降低。     

V2O5-MoO3/TiO2 催化剂的NOx选择性催化还原及SO2氧化活性

采用浸渍法以TiO₂为载体制备V₂O₅-MoO₃/TiO₂ 选择性催化还原催化剂,研究V₂O₅和MoO₃负载量对于催化剂选择性催化还原反应及SO₂氧化活性的影响,并考察氧含量、氨氮物质的量比和反应空速对3%V₂O₅-6%MoO₃/TiO₂催化剂选择性催化还原脱硝活性的影响。结果表明,随着催化剂中V₂O₅负载质量分数增加,V₂O₅-MoO₃/TiO₂ 催化剂的选择性催化还原活性和SO₂氧化活性均呈上升趋势。MoO₃的负载对催化剂的SO₂氧化活性有明显抑制作用。MoO₃负载质量分数超过9%,制备的催化剂既保持较高的低温选择性催化还原活性,又使选择性催化还原反应中的SO₂转化率小于1%。     

Raman, FTIR and Theoretical Evidence for Dynamic Structural Rearrangements of Vanadia/Titania DeNOx Catalysts

Insight into the selective catalytic reduction (SCR) of NO by NH₃ over vanadia/titania catalysts is obtained from a combination of Raman and FTIR spectroscopic investigations and density functional theory (DFT) calculations. Studies of the V–OH and V=O functional groups under different conditions coupled with calculations of the stability and mobility of H atoms provide evidence that dynamic structural rearrangements may occur during the SCR reaction. Hydrogen atoms are bonded more strongly to oxygen atoms that are coordinated to a single vanadium atom (V=O species), compared to bonding at oxygen atoms that are coordinated to multiple vanadium atoms (e.g., V–O–V species); and, activation energy barriers for hydrogen transfer from a V=O species to another V=O species and to a V–O–V species are estimated from DFT calculations to be 60 and 130 kJ/mol, respectively. This dynamic nature of hydrogen transfer between oxygen atoms having different coordination environments also appears to explain some of the spectroscopic changes observed for vanadia/titania catalysts having different vanadia loadings.