铜基类水滑石的制备及其催化合成ε-己内酯的研究

采用变化p H值共沉淀法制备了高活性、稳定性较好的Cu-Zn-Al三元类水滑石,并对其结构进行了表征。其中FTIR谱图验证了合成的产物具有类水滑石的特征;粒度分析图表明合成的类水滑石粒径分布均匀、分散度较好。将其经500℃高温焙烧后得到铜基催化剂,通过控制变量法将催化剂用量、反应时间、反应温度和铜含量等反应条件对催化性能的影响进行了研究,并比较了不同铜基催化剂对H_2O_2氧化环己酮合成ε-己内酯的催化性能。结果表明,在催化剂用量为0.362 6 g(环己酮的20%)、环己酮为1.813 g、反应时间为4 h、反应温度为80℃、选择Cu/Zn比值为1/4的水滑石时,环己酮的转化率为82.5%,该反应对ε-己内酯的选择性为92.5%,从而说明Cu-ZnAl三元类水滑石具有较好的催化性能。     

磷钨酸插层锌钛水滑石的制备及催化脂肪酸甲酯环氧化反应

采用离子交换法制备了一系列磷钨酸根插层Zn-Ti水滑石,利用XRD、FTIR、SEM对所制催化剂进行了表征。结果表明,磷钨酸根插层锌钛水滑石后仍保持原有的骨架结构。用制备的类水滑石催化脂肪酸甲酯环氧化反应,考察了所制催化剂的催化性能。当n(过氧化氢)∶n(原料双键)=1.5∶1,催化剂用量为脂肪酸甲酯质量的7.0%,在70℃下反应7 h时,脂肪酸甲酯转化率可达90.6%,环氧化产物选择性可达86.0%,优于Zn-Ti水滑石,其对脂肪酸甲酯环氧化反应显示出较高的催化活性。插层水滑石重复使用5次后,催化性能仍较稳定。     

甘油氢解合成1,2-丙二醇铜锌铝催化剂的性能

采用共沉淀法制备了铜锌铝类水滑石前驱体,经焙烧和还原后制得铜基催化剂。采用XRD、H₂-TPR、H₂-TPD、NH₃-TPD和CO₂-TPD等表征手段并结合甘油氢解反应评价,研究了类水滑石前驱体的老化对催化剂结构和性能的影响,考察了反应条件对催化剂甘油氢解反应性能的影响。结果表明,老化有利于形成结构更为完整的类水滑石前驱体,但对铜物种的还原性能未造成显著影响。与由未老化前驱体制备的催化剂相比,由老化前驱体制备的铜锌铝催化剂具有较大Cu表面及较大酸量,但表面碱中心数量较低,从而该催化剂具有较好的甘油氢解活性及稳定性。在220 ℃、H₂压力3.0 MPa、n(H₂)/n(甘油)为18.9、甘油重时空速1.26 h^-1及质量分数为60%甘油水溶液的条件下,经老化前驱体制备的铜锌铝催化剂上甘油转化率接近100%、1, 2-丙二醇选择性约为96%。     

水滑石制备及应用于催化氧化反应的新进展

介绍了水滑石材料的组成和结构;叙述了水滑石材料的常用制备方法,并对各种方法的特点进行了评价;介绍了水滑石材料作为催化剂在苯酚羟化反应、烯烃环氧化反应和甲醇氧化反应等催化氧化反应中的应用。认为类水滑石化合物的独特结构和理化特性,元素组成在宽范围内的可调变性,以及优良的催化性能奠定了这类材料有可能成为具有潜在应用前景的工业催化剂的基础,并在未来的绿色氧化工业中发挥重要的作用。     

催化湿式氧化法处理对硝基酚废水

利用含Cu、Fe类水滑石焙烧产物为催化剂研究了水中对硝基苯酚的氧化催化降解行为,确定了催化湿式氧化法处理对硝基酚废水的反应条件.     

不同结构铜基酯加氢催化剂应用于DMCD加氢制CHDM

采用共沉淀方法改变元素比例以及焙烧温度合成具有不同微观规整结构(无定型、类水滑石型、尖晶石型)包括镧、铈改性的铜基酯加氢催化剂,应用于1,4-环己烷二甲酸酯(DMCD)加氢生成1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的反应。通过物相分析,XRF方法对催化剂元素组成及含量进行分析;BET方法对催化剂比表面参数、孔容、孔径的计算;H₂-TPR则可分析沉淀方式对催化剂还原性能的影响。考察了催化剂的结构、氢气与DMCD的摩尔比、温度对DMCD加氢的影响。结果表明,在200℃,5.0 MPa, WHSV为0.1 h^-1,氢气与DMCD的摩尔比例为120∶1条件下,La改性的类水滑石型催化剂选择性最高为96.05%,转化率92.98%,反顺比为4.48∶1。     

稀土杂多配离子柱撑水滑石催化合成环己烯

以十四酸根阴离子柱撑ZnAl水滑石为预撑前体,用离子交换法将稀土杂多配离子[Ce(PMoV)2]19-(记为Ce(PMoV)2)插层组装到了水滑石层板间,制备了稀土杂多配离子柱成水滑石催化材料ZnAl-Ce(PMoV)2。对其催化环己醇脱水合成环己烯的反应进行了研究,考察了催化剂用量、反应时间、反应温度和催化剂重复使用等因素对环己烯产率的影响,最佳反应条件为:催化剂用量为环己醇质量的4.0%,反应时间为40min,反应油浴温度为160～170℃,环己烯产率可达86.81%,纯度可达96.7%。反应条件温和,操作简便,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀,对环境无污染。     

Cu-Mg-Al复合金属氧化物的制备及其催化ClO2氧化降解苯酚的研究

采用共沉淀法制备系列Cu-Mg-Al类水滑石化合物,以类水滑石为前躯体经焙烧制备复合金属氧化物,通过XRD、IR对产物进行表征,研究各个工艺参数对产物结构的影响.通过使用自制铜基复合金属氧化物催化ClO2氧化降解苯酚实验,考察催化剂活性及催化剂用量对水样COD去除率的影响.结果表明随着Cu含量减少、晶化时间增长得到的类水滑石晶型越规整、结晶度越好.在试验焙烧温度、时间范围内,温度越高、时间越长制备的复合金属氧化物纯度越高、结晶度越好,且具有良好的催化活性,能有效提高ClO2氧化降解苯酚的能力,相比单纯的ClO2氧化降解率提高了4.4％.     

三元含铜类水滑石制备及其催化性能

采用共沉淀法制备三元含铜类水滑石CuNiAl-LDHs、CuMgAl-LDHs和CuZnAl-LDHs,利用X射线衍射和傅立叶红外光谱对催化剂结构进行表征,研究该催化剂体系对苯直接氧化制苯酚反应的催化性能。在反应温度65 ℃、反应时间6 h、催化剂用量10 mg、溶剂用量15 mL和n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)=3∶1的条件下,CuNiAl-LDHs具有较高的催化活性,苯转化率达4.1%,苯酚选择性100%,无副产物。     

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%。     

纳米Au-Pd@Ce修饰介孔磷酸铝的制备及其催化氧化环己烷性能

采用水热合成法制备Ce修饰介孔磷酸铝,再通过原位还原法负载纳米Au-Pd制备催化剂;通过以空气为氧化剂的环己烷选择性氧化反应测试催化剂的催化性能,并考察水热温度、Ce掺杂量、负载贵金属对催化剂催化氧化环己烷的的影响。结果表明,以140℃水热制备的Ce掺杂质量分数为0. 15%的Ce0. 15-APO(140)负载Au-Pd双金属(Au与Pd质量比3∶1)催化剂活性最高。在反应温度120℃,空气压力1 MPa和反应1 h的条件下,环己醇+酮的产率可达11. 81%,选择性达99%,催化剂在同样条件下循环使用5次,活性无明显下降。     

甲醇合成催化剂的国内外研究状况与发展趋势

本文系统介绍了甲醇合成催化剂的种类,总结了甲醇合成催化剂的最新进展与研究成果,并展望了甲醇合成催化剂的发展趋势。甲醇合成催化剂主要分为铜基催化剂和非铜基催化剂,铜基催化剂主要有工业化应用最广泛的铜锌铝三元催化剂和含锆催化剂以及加入其他元素的铜基多元催化剂,各类铜基催化剂的活性、选择性及寿命各有特性。此外,本文还介绍了非铜基甲醇合成催化剂、低温液相铜基催化剂及催化剂中金属铜作为活性中心的一些新发现。     

Mg-Al水滑石催化合成立体受阻胺类氮氧自由基

以Mg-Al水滑石为催化剂,在过氧化氢(30%)氧化体系中氧化4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶制备4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基。合成的氮氧自由基通过元素分析、IR、GC-MS等手段进行表征。通过考察不同Mg/Al摩尔比的水滑石的催化性能及反应时间、反应温度、催化剂用量、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶与双氧水的配比等因素对反应的影响,得到了适宜的反应条件:以n(Mg)/n(Al)=3的水滑石为催化剂,n(过氧化氢)/n(4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶)=3,催化剂量为4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶质量的2.5%[n(4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶)=0.025mol],反应温度为70℃,反应时间为2.5h,收率在97%以上。催化剂有良好的循环使用性能。     

Cu/Mn/Ce三元氧化物催化剂对甲苯催化燃烧性能的研究

采用浸渍法制备了不同Cu/Mn/Ce摩尔比的铜锰铈三元复合氧化物催化剂。通过XRD、和H_2-TPR对催化剂的晶相结构和晶格氧的移动性进行了表征和分析,采用常压气-固反应装置考察了不同的铜锰铈摩尔比对催化氧化甲苯性能的影响,并讨论了催化剂晶相组成、氧移动性与催化活性的关系。结果显示,铜锰氧化物复合形成的新相Cu1.4Mn1.6O4是具有更高催化活性的中心,Ce O_2的加入提高了Cu_(1.4)Mn_(1.6)O_4分散度,从而增强了催化剂的氧移动性,提高了催化剂的活性和氧化能力。当Cu/Mn/Ce摩尔比为1:1:4时,催化氧化甲苯的活性最佳,T95%为282.6℃,CO_2选择性为100%。     

丁二酸插层S_2O_8~(2-)/Mg-Al水滑石的制备及催化环己酮自缩合反应

开发出了一系列具有较高转化率和选择性的适用于环己酮缩合反应的固体催化剂,采用浸渍法、焙烧复原法制备S-2O28/Su-Mg Al水滑石,利用XRD、FT-IR、BET、SEM对所制催化剂进行了表征。有机酸根插层S2O2-8改性后的镁铝水滑石仍保持原有的层状骨架结构;S2O2-8改性后,水滑石酸性增强,使水滑石成为具有酸碱双功能的催化剂。以环己酮自缩合反应为探针反应,考察了催化剂的催化性能。当(NH4)2S2O8浸渍液浓度为1.0 mol?L-1,催化剂用量为环己酮质量的5.0%(wt),甲苯为带水剂,140℃下反应6 h时,环己酮转化率可达85.7%,二聚物选择性可达89.6%,活性优于Mg-Al水滑石(5.6%)和丁二酸根插层水滑石(53.4%),该催化剂对环己酮自缩合反应显示出较高的催化活性,体现出了明显的酸碱协同催化作用。     

以类水滑石为前体的铜基催化剂催化甘油氢解反应

以Cu-Zn-Al和Cu-Mg-Al类水滑石为前体经焙烧、还原制备了铜基催化剂,采用XRD、H2-TPR、N2吸附、H2-TPD、NH3-TPD、CO2-TPD及活性评价等方法,研究了M2+离子(M2+=Zn2+或Mg2+)及n(M2+)/n(Al3+)比对催化剂结构和甘油氢解反应性能的影响。结果表明,经450℃焙烧后,类水滑石转变为由尖晶石和/或氧化物组成的氧化态前驱体,再经270℃还原后制得高分散Cu催化剂。随氧化铝含量提高,催化剂比表面及酸量增加。Cu-Zn-Al催化剂表面氢吸附量大于CuMg-Al。Cu-Mg-Al催化剂碱性强于Cu-Zn-Al。Cu-Zn-Al[n(Cu)∶n(Zn)∶n(Al)=1∶1∶4]催化剂具有较佳甘油氢解活性及1,2-丙二醇选择性,这与其具有较多表面铜中心、较大酸量及Zn物种参与氢吸附有关。此外,Cu-Mg-Al催化剂表面铜中心和碱中心可能存在协同作用促进甘油氢解反应。     

CuNiAl复合金属氧化物催化ClO2氧化处理苯酚废水

采用共沉淀法合成CuNiAl类水滑石(CuNiAl-LDHs),将水滑石在600℃下焙烧制备出高分散CuNiAl复合金属氧化物催化剂,用XRD、FTIR和SEM对产品进行表征,并用CuNiAl复合金属氧化物催化ClO2氧化处理苯酚。研究结果表明,类水滑石中Cu、Ni、Al的摩尔比影响类水滑石的晶形结构,当n(Cu)∶n(Ni)∶n(Al)=1∶1∶1,可以得到结晶度高、晶体单一的CuNiAl类水滑石,该水滑石焙烧得到的复合金属氧化物催化ClO2氧化处理苯酚废水,可促进废水中苯酚的深度降解,使COD去除率大大提高。适宜的反应条件是:催化剂投加量为3 g/L,废水pH=7.0,反应时间60 min,反应温度室温,废水COD去除率达到65%左右。     

3,4-O-亚异丙基吡哆醛的催化氧化合成工艺研究

以分子氧为氧化剂、含Ni类水滑石为催化剂,研究了盐酸西氯他宁中间体3,4-O-亚异丙基吡哆醛的催化氧化合成工艺。结果表明,在原料3,4-O-亚异丙基吡哆醇物质的量为2 mmol、Ni2MgG a类水滑石催化剂质量为1.0 g、均三甲苯溶剂用量为8 mL、氧气流量为10 mL/min、反应温度为110℃、反应时间为6 h的条件下,3,4-O-亚异丙基吡哆醛的收率达到93.3%。     

双氧水作用下的芳香基烯烃氧化

芳香基烯烃是重要的石油化工原料,其氧化产物是常用的有机中间体。为进行芳烯氧化反应的研究,先以苯乙烯为原料,着重讨论了催化剂、氧化剂用量和溶剂用量对氧化反应的影响。在0.52 g(5.0 mmol)苯乙烯、0.02 g催化剂水滑石、2.6 m L溶剂乙腈、2.4 m L氧化剂双氧水、70℃下反应10 h,苯乙烯转化率为93%,苯乙酮产率为87%。并且在相同的反应条件下,其他芳香基烯烃也可氧化生成相应的酮类。实验结果表明,由双氧水、水滑石、乙腈构成的反应体系能很好地进行苯乙烯等芳香基烯烃的氧化。     

分子氧存在下镁铝水滑石负载高锰酸钾活化醇类液相氧化反应研究

用共沉淀和浸渍法分别制得镁铝水滑石固载MnO4-催化剂HT-MnO4-,并将该催化剂在温和条件下、以分子氧为氧化剂用于催化醇的液相氧化反应.以苯甲醇氧化反应为模型探讨了不同制备方法制得的催化剂以及温度、溶剂等条件对反应的影响,结果显示两种制备方法对催化性能影响的差别不大,非极性溶剂更有利于反应进行,苯甲醇转化率随着温度上升明显提高.XRD表征给出水滑石经过MnO4-阴离子交换以后,X射线衍射峰中最强峰对应晶面的平均粒径减小,但结构仍然完整;XPS表征表明HT-MnO4-中Mn的结合能较之KMnO4中的Mn有所降低.说明镁铝水滑石负载高锰酸钾远比高锰酸钾温和,在醇的液相氧化中同时起着催化剂和氧化剂的作用.