介孔二氧化硅的形貌控制:螺旋纳米纤维,纳米介孔球和多级结构空心球

报道了不同形貌(包括螺旋纳米纤维、纳米球和多级结构空心球)的介孔二氧化硅的合成和表征.以阳离子表面活性剂十六烷基三甲级溴化铵为模板,在两相体系中合成了螺旋纳米介孔纤维.这类螺旋纳米纤维中的六方排列介孔孔道围绕纤维轴向呈螺旋状盘绕,同时,纤维整体也可进一步盘绕出更高一级的螺旋结构.以N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂为模板,合成了具有中心辐射孔道结构的单分散二氧化硅纳米球,球的尺度可以通过合成体系的酸度调节.还以一种简单的乳液模板方法合成了同时具有蠕虫介孔球壳和层状结构芽式结构的空心球,并讨论其形成机理.     

介孔纳米二氧化硅的制备及应用

介孔纳米二氧化硅由于具有大的比表面积、高的化学稳定性、良好的生物相容性等特点,在许多领域得到广泛应用.本文综述了介孔纳米二氧化硅常见的制备方法(模板法)及在吸附、催化、环境、医学方面的应用.     

负载氧化钴的碳纳米管催化剂催化氧化环己烷

 采用浸渍-沉淀法制备出负载型碳纳米管氧化钴催化剂(Co₃O₄/CNTs),将其用于环己烷的氧化反应,考察了硝酸钴浓度对所制备的Co₃O₄/CNTs催化环己烷氧化反应效果的影响,同时考察了反应时间、温度、催化剂用量、引发剂用量等因素对环己烷催化氧化反应的影响。结果表明,硝酸钴浓度为0.5mol/L所制备的Co₃O₄/CNTs催化剂对环己烷氧化反应催化效果较好;以叔丁基过氧化氢为引发剂,空气为氧化剂,在反应温度150℃、反应时间2h条件下,环己烷的转化率可达到14.2%,环己醇、环己酮和环己基过氧化氢总选择性可达到90.2%。     

合成方法对Co基介孔二氧化硅纳米球丙烷脱氢性能的影响

以树枝状介孔二氧化硅纳米球为载体、Co为活性组分,分别采用等体积浸渍法、嫁接法和掺杂法制备了含Co介孔二氧化硅纳米球催化剂,利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、XPS等方法对催化剂进行表征,考察了催化剂的丙烷脱氢制丙烯的催化活性。实验结果表明,在嫁接法和掺杂法制备的催化剂中,活性组分Co的分散性更好,主要以Co²⁺形式存在并与载体产生较强的相互作用;掺杂法合成过程简单,催化剂中树枝状介孔二氧化硅纳米球载体的结构保持更完整,催化剂表现出良好的丙烷脱氢活性和稳定性。     

MCM-41介孔分子筛负载取代酞菁钴催化氧化乙硫醇

采用浸渍法将β-四(4-羧基苯氧基)酞菁钴((p-HOOCPhO)4PcCo)负载在MCM-41介孔分子筛中制备了(p-HOOCPhO)4PcCo/MCM-41催化剂,通过X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、Raman光谱、N2吸附方法对催化剂的结构和组成进行了表征,研究了常温、常压下,该催化剂催化氧化乙硫醇反应的动力学。实验结果表明,MCM-41介孔分子筛是(p-HOOCPhO)4PcCo的良好载体,(p-HOOCPhO)4PcCo在MCM-41介孔分子筛中不易聚集,主要以单体形式存在。(p-HOOCPhO)4PcCo/MCM-41催化剂具有优良的催化氧化乙硫醇反应的性能,且具有酶催化氧化反应的特征,遵循米氏方程动力学规律,最大反应速率和米氏常数分别为1.94mL/min和0.018mol/L。     

超声法制备负载Cu-Fe分子筛催化剂及其催化氧化甲苯性能研究

挥发性有机化合物(VOCs)是大气污染物的重要组成部分,可对生态环境和人体健康造成严重危害,因此设计并制备高效催化剂降解VOCs尤为重要。作为商业应用的催化剂,分子筛具有稳定性好和抗毒能力强等优点,然而单一分子筛催化活性较差,需要负载活性组分进一步提高催化性能。采用超声法,分别以ZSM-5、Beta和SAPO-34分子筛作载体同时负载Cu、Fe过渡金属氧化物制备了Cu-Fe/ZSM-5、Cu-Fe/Beta和Cu-Fe/SAPO-34催化剂并用于甲苯催化氧化。催化活性测试结果表明,Cu-Fe/ZSM-5催化剂表现出最佳催化活性,300℃下甲苯转化率可达90%。X-射线衍射(XRD)分析结果表明,同时负载Cu、Fe金属氧化物未对分子筛结构造成明显破坏,且金属氧化物具有良好的分散性。NH₃程序升温(NH₃-TPD)分析结果表明,酸性不是影响催化活性的唯一因素。原位漫反射红外(in situ DRIFT)和色谱质谱联用(GC-MS)分析结果表明,催化活性较好的催化剂上生成的中间产物较少,而催化活性较差的催化剂上会生成更多的中间产物。     

介孔氮化碳负载钒催化氧化四氢糠醇制备γ-丁内酯

羰基是有机化学中重要的含氧官能团,许多有机化工原料含有羰基官能团（包括醛、酮、酸等）。C-C键和C-H键选择氧化断裂反应是生成羰基官能团的重要途径之一。本文以分子氧为氧化剂,以四氢糠醇为底物选择氧化制备γ-丁内酯（GBL）,开发了催化氧化制备羰基化合物的新体系。探讨了反应温度、反应压力、反应时间对催化活性的影响及催化剂循环使用的稳定性;在V/MCN催化剂作用下,四氢糠醇的转化率和GBL的选择性分别达到84.6%和92.8%;循环使用20次,催化剂活性未见明显降低。测试结果表明催化剂活性中心是分散的氧化钒物种,介孔氮化碳（MCN）材料作为一种碱性载体可以有效地抑制GBL的深度氧化。     

介孔化活性白土的合成及其催化氧化丙硫醇的研究

以团聚块状活性白土为母体,在碱性条件下将其分散剥离,并通过十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的导向作用,向白土层间引入近程有序介孔SiO2,成功合成了片状介孔化活性白土。采用等体积浸渍法对活性白土和介孔化活性白土进行铜离子（Cu2+）改性。静态试验结果表明,铜负载量(w)为25 %、活化温度为150 ℃时,所制得的介孔化活性白土催化作用下模拟原料中丙硫醇的转化率接近100 %。动态试验结果表明,介孔化活性白土具有更高的Cu2+承载能力,并且在相同的Cu2+负载量下,表现出比活性白土更为优异的丙硫醇催化氧化性能。研究丙硫醇催化氧化机理后发现,过量丙硫醇在Cu2+的催化作用下,形成了二丙基二硫醚。     

掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展

催化燃烧法是一种高效、清洁的挥发性有机化合物（VOCs）末端治理技术,钙钛矿材料由于其特殊的结构、良好的催化性能、抗烧结能力以及较低的成本受到广泛关注。在钙钛矿结构中,A位元素起稳定结构的作用,B位元素对催化活性有较大影响。通过部分取代A位、B位或A和B位元素皆可进行钙钛矿结构的调控,实现对钙钛矿氧化物的催化活性、稳定性、抗中毒能力等性质的改善。综述了近年来国内外掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展,对A位掺杂型钙钛矿氧化物、B位掺杂型钙钛矿氧化物以及A和B位元素同时掺杂型钙钛矿氧化物的结构,主要掺杂元素,处理污染物的类型分别进行阐述;同时对钙钛矿氧化物的稳定性、中毒性质做出分析,并对掺杂型钙钛矿催化剂催化燃烧VOCs的研究方向进行展望。     

纳米碳纤维负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢研究

考察了纳米碳纤维(CNF)、活性炭、石墨以及CNF负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢(ODP)反应性能。采用SEM、HRTEM、XRD、TG和BET表征了催化剂的组成和结构。结果表明炭材料自身对于ODP过程具有较高的活性和选择性,尤其是CNF由于其独特的结构特点更适合用作ODP过程催化剂。负载磷氧化物提高了CNF催化剂的适用温度,并提高了丙烯产得率。以磷酸氢二铵为前驱体,负载于经液相氧化处理的CNF上可以得到高选择性的ODP过程催化剂,在500℃下,丙烷转化率为42.07%时,丙烯选择性达到39.63%。     

铈钛氧化物载体对La0.8Ce0.2MnO3催化燃烧甲苯性能的影响

以复合氧化物CeO2 TiO2为载体、La08Ce02MnO3为活性组分,采用等体积浸渍法制备了氧化物负载型催化剂La08Ce02MnO3/CeO2 TiO2(记为La/CexTi)。以甲苯为模型污染物,考察了载体的制备方法、nCe/nTi、焙烧温度、钙钛矿负载量对催化剂活性的影响。并采用XRD对催化剂进行了表征分析。结果表明,以共沉淀法制备的CeO2 TiO2作为载体负载钙钛矿活性组分制备的La/CexTi催化剂表现出较高的催化活性;当采用载体中nCe/nTi为05、活性组分负载质量分数为20%、焙烧温度为600℃时制备的La/CexTi催化剂,甲苯完全转化温度为240℃。CeO2 TiO2复合氧化物载体以非晶态CexTi1 xO2固溶体形式存在,钙钛矿均匀分散在载体的表面,载体对于催化剂活性的提高起到协同效应。     

SiO_2负载磷钼酸铵液相催化氧化二苯并噻吩

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了不同负载量的SiO2负载磷钼酸铵(AMPA)催化剂(AMPA/SiO2);利用XRD,FTIR,SEM等手段对AMPA/SiO2催化剂进行了表征;并以二苯并噻吩等含硫化合物为底物、以30%(w)H2O2为氧化剂,初步评价了AMPA/SiO2催化剂催化氧化噻吩类化合物的性能。实验结果表明,溶胶-凝胶法制备的AMPA/SiO2催化剂保持了磷钼酸铵的Keggin结构;含有AMPA/SiO2催化剂、30%H2O2(w)的正己烷/乙酸的双液相氧化体系可高效地将噻吩类化合物氧化为相应的砜,噻吩类化合物氧化反应活性的高低顺序为:4,6-二甲基二苯并噻吩>二苯并噻吩>苯并噻吩>噻吩;在MoO3质量分数为10%的AMPA/SiO2催化剂用量0.20 g、H2O2与二苯并噻吩摩尔比2∶1、反应温度50℃、反应时间30 min的优化条件下,二苯并噻吩砜的收率达94%,AMPA/SiO2催化剂可多次重复使用。     

含铁介孔氧化硅材料的研究进展

综述了含铁介孔氧化硅材料的合成及其应用研究的最新进展,从合成方法(直接合成法和后合成法)、铁物种的表征(酸性表征、氧化还原表征、配位状态表征)及催化性能(用于酸催化反应、选择氧化反应、环境催化反应等)等方面评述了含铁介孔氧化硅材料的研究概况。     

介孔硅分子筛原位改性功能化的研究进展

综述了介孔硅分子筛原位改性功能化的研究进展,选择将金属盐加入到酸性的合成溶液中和在介孔材料微粒形成时对其进行沉积镀饰,再经焙烧分解生成覆盖细密的强碱性表面层。该方法突破"后处理"改性的传统思路,在试样合成时实施改性,直接在强酸性体系中制备强碱性介孔材料和碱强度达到27的介孔超强碱。还综述了含氧酸盐的种类、添加方式对产物的形貌、孔结构及稳定性的影响。利用弱酸性和盐效应合成出具有双螺旋Ia3d对称性并经原位改性的立方相材料,采用原粉研磨法新技术,利用介孔材料里胶束与孔壁之间的超微空间,提供了介孔功能化的新材料。     

焙烧温度对CeCu氧化物催化剂上苯基挥发性有机物催化燃烧的影响

采用柠檬酸络合法制得Ce Cu氧化物催化剂,考察焙烧温度对Ce Cu氧化物催化剂性能的影响。采用XRD和H2-TPR方法对Ce Cu氧化物催化剂进行表征,通过对苯基挥发性有机物(PVOCs)催化燃烧活性评价催化剂的性能。实验结果表明,Cu O物种能有效地溶入Ce O2晶格中形成Ce Cu氧化物固溶体,提高了催化剂体系中金属氧化物的低温可还原性;焙烧温度为350℃的Ce Cu氧化物催化剂(Ce Cu(350))对甲苯的催化燃烧活性高于焙烧温度为300℃和400℃的Ce Cu氧化物催化剂;在反应温度225℃下,Ce Cu(350)氧化物催化剂上甲苯的转化率为94.3%;Ce Cu(350)氧化物催化剂对PVOCs有良好的催化燃烧活性,转化率高低的顺序为:乙苯二甲苯甲苯苯。     

VAPO-11分子筛的合成及甲苯氧化性能

水热法合成了VAPO-11分子筛,对合成出的VAPO-11分子筛进行了XRD、BET、NMR、TGA、DTA、SEM、荧光元素分析、ICP等物化表征。VAPO-11分子筛中隔离的骨架四面体钒在甲苯氧化中有较好的活性和选择性,甲苯转化率可达29%,苯甲醛选择性达到46%,苯甲酸选择性为19%。其催化性能优于AlPO4-11、硅胶、Naβ、NaZSM-5、NaY负载的V2O5催化剂和VAPO-5催化剂。     

Ce-OMS-2催化剂气相催化氧化甲苯制苯甲醛

采用回流法合成了氧化锰八面体分子筛(K-OMS-2),采用浸渍法制备了不同Ce含量的八面体分子筛(Ce-OMS-2)催化剂,并将其用于甲苯气相氧化制苯甲醛反应;考察了Ce含量、反应温度、空速、n(空气)∶n(甲苯)对催化剂活性的影响;用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、O2程序升温脱附方法对催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,以Ce质量分数为46.0%的Ce-OMS-2为催化剂,在反应温度723K、空速2 400h-1、n(空气)∶n(甲苯)=4.2的条件下,甲苯的转化率为14.0%,苯甲醛的选择性达85.0%,苯甲醛收率为12.0%。表征结果显示,所制备的催化剂具有结晶良好的八面体分子筛结构,且Ce-OMS-2催化剂中存在Mn3O4,CeO2,CexMn1-xO2-y物相,Ce3+/Ce4+间的氧化还原循环给活性中心Mn提供晶格氧,改善了活性中心的电子传递,提高了甲苯的转化率和苯甲醛的选择性。     

甲苯气相选择性氧化制苯甲醛的研究进展

综述了近年来甲苯气相选择性氧化制苯甲醛反应的研究进展,重点对负载型钒氧化物、钒基复合氧化物、含钒分子筛、钼基复合氧化物和其他金属元素复合氧化物等各类催化剂进行了评述,认为催化性能和稳定性较好的含钒或钼的多组分复合氧化物催化剂应为今后的研究重点;同时对反应机理进行了讨论,认为氧化物催化剂表面的亲核氧物种有利于甲苯选择性氧化生成苯甲醛,而亲电氧物种则使甲苯完全氧化生成碳氧化物。此外,值得关注的是将膜反应器应用于甲苯气相选择性氧化制苯甲醛的反应,可打破反应平衡限制,提高甲苯转化率。