Cu—ZSM—5分子筛表面铜离子的价态研究

以吸附ＣＯ红外光谱结合ＴＰＲ谱详细表征了经真空自还原及用不同还原剂还原的Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛样品，考察了表面铜离子的价态分布情况及其影响因素，得知铜在Ｃｕ－ＺＳＭ－５是还原的。用不同方法进行氧化和还原时的难易程度不同。研究了用不同方法进行氧化还原时铜的价态转变条件和铜离子在不同价态间氧化还原循环的可逆性。     

CuY和Cu－ZSM－5催化剂上NO直接分解活性及活性中心的研究

研究了ＣｕＹ，Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛制备条件对ＮＯ直接分解活性的影响．结果表明，在不同酸碱度下交换的ＣｕＹ分子筛，在ｐＨ＝９时活性较好，而Ｃｕ－ＺＳＭ－５型在ｐＨ＝７时较好．随交换度提高，Ｃｕ－ＺＳＭ－５活性上升，而ＣｕＹ交换度达４５％后活性趋于平稳：用ＤＴＡ，ＴＰＤ，ＸＰＳ及ＩＲ等技术，对活性中心进行了研究，表明钢是以水合离子形式与分子筛中Ｎａ＋进行交换．Ｃｕ－ＺＳＭ－５的活性位单一，ＣｕＹ上则有两种ＮＯ吸附位．经４００℃焙烧后，铜优先占据Ｙ的β笼，此即活性位．未经焙烧的样品中铜主要以Ｃｕ２＋存在．４００℃抽空处理产生Ｃｕ＋．讨论了ＮＯ在含铜样品表面的反应过程．     

ZSM－5沸石中V的还原性能

用ＴＰＲ并结合ＸＲＤ、ＥＳＲ和ＸＰＳ等测试手段研究了Ｖ（Ⅳ，Ⅴ）－ＺＳＭ－５、Ｖ２Ｏ５－／ＺＳＭ－５（分别用浸渍法和机械混合法制备）及Ｖ２Ｏ５样品的还原性能，获得了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息，发现分散在分子筛表面上的Ｖ（Ⅴ）还原温度比Ｖ２Ｏ５低，而位于ＺＳＭ－５骨架上的Ｖ（Ⅴ）却比Ｖ２Ｏ５更难还原。高于１２００Ｋ骨架Ｖ才开始还原；高于１３７０Ｋ，Ｖ－ＺＳＭ－５分子筛开始解体并转变成方英石结构，从骨架中析出的Ｖ完全还原成低价态。     

Cu－ZSM－5分子筛中铜的超计量交换和铜氧铜桥的形成

用离子选择性电极原位监测离子交换制备ＣＵ－ＺＳＭ－５的过程，并用ＴＰＤ－ＭＳ研究了样品加热脱水时的变化．发现在ｐＨ值较高的条件下铜可能多数以Ｃｕ（ＯＨ）＋参与交换而使Ｃｕ－ＺＳＭ－５达到所谓的超计量交换．当新鲜样品受热时，Ｃｕ（ＯＨ）＋会迁移至另一个Ｃｕ（ＯＨ）＋的近邻进行脱水而形成铜氧铜桥，此桥可进一步脱氧而使二价铜还原成一价铜．迁移、脱水形成铜氧铜桥的过程是完全可逆的．     

Cu-ZSM-5上Cu+位置的CO吸附红外光谱表征

本文以ＣＯ为探针分子系统考察了不同铜交换度的Ｃｕ－ＺＳＭ－５经不同条件预处理后吸附ＣＯ的红外光谱特征，实验结果表明；在真加热条件下，Ｃｕ＾２＾＋一定程度地自动还原为Ｃｕ＾＋甚至Ｃｕ＾０；Ｃｕ－ＺＳＭ－５中存在着两种Ｃｕ＾＋离子位（Ｓ１和Ｓ１），两种位置上Ｃｕ＾＋的氧化还原性质不同，Ｓ１位的Ｃｕ＾＋容易被氧化和还原，在热力学性质上，Ｓ１位的Ｃｕ＾＋－ＣＯ表面体比Ｓ１位的更稳定；室温下，Ｓ１位的Ｃｕ＾     

NO在Cu－ZSM－5分子筛上程序升温脱附研究

本文用等温动态吸附和程序升温脱附技术研究了ＮＯ与Ｃｕ－ＺＳＭ－５的相互作用，并根据还原预处理样品上ＮＯ吸、脱附循环的研究探讨了全过程样品所经历的氧化还原循环，在２５℃等温吸附时，ＮＯ与Ｃｕ￣＋和／或Ｃｕ￣０反应产生了Ｎ＿２、Ｎ＿２Ｏ和Ｃｕ￣（２＋）以及超晶格氧，同时在Ｃｕ￣＋上有许多可逆吸附的ＮＯ．ＮＯ吸附在Ｃｕ￣（２＋）上是稳定的，升高温度时，ＮＯ分为三种状态脱附，分别位于约１００，１８０和４００℃．后两种可能以Ｃｕ￣（２＋）－ＮＯ＿２和Ｃｕ￣（２＋）－ＮＯ＿３为中间态．第三种ＮＯ脱附同时伴随着Ｏ＿２脱附，对于还原预处理的样品，吸附和脱附的一个循环总体上会使样品部分氧化。     

Cu－ZSM－5分子筛中铜的精细结构和NO催化分解

用ＥＸＡＦＳ技术研究了不同交换度的和还原、再氧化处理的Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛中铜离子的精细结构．在ＺＳＭ－５分子筛中，存在两种铜可占据的位置：一种具有饱和的氧配位和较短的铜氧距离，另一种钢氧配位不饱和且铜氧距离较远．离子交换时，铜离子可能优先占据前者，其量低于３０％．这两类铜的催化能力差别甚大，前者几乎无催化分解ＮＯ的活性．     

Cu-Ce/ZSM-5催化剂的TPR及动力学研究

由Ｃｕ、Ｃｅ的硝酸盐（氧化物）用浸渍法、分散法制备了系列Ｃｕ－Ｃｅ／ＺＳＭ－５催化剂。对这些催化剂进行了ＴＰＲ、ＩＲ表征及动力学研究。考察了铜含量、铈含量及不同铈源对催化剂还原性能的影响。结果表明：１．不含铈的Ｃｕ／ＺＳＭ－５催化剂的ＴＰＲ谱,铜离子的两个还原峰峰温及峰面积随铜含量增加而增加;２．铈源为ＣｅＯ２,铈含量增大,使Ｃｕ－Ｃｅ／ＺＳＭ－５催化剂的铜离子还原峰峰温略为降低;铈源为Ｃｅ（ＮＯ     

铜离子的引入对甲烷无氧芳构化催化剂Mo／CuH—ZSM—5中Mo物种 …

对比考察了Ｍｏ／ＣｕＨ－ＺＳＭ－５和Ｍｏ／Ｈ－ＺＳＭ－５催化剂的甲烷无氧芳构化性能,并用ＸＲＤ,ＸＰＳ,ＥＳＲ等多种测试手段对反应前后催化剂上的Ｍｏ物种及铜助剂的价态变化进行了详细研究,发现Ｃｕ（Ⅱ）部分取代Ｈ－ＺＳＭ－５变换位上的Ｈ＾＋后,抑制了活性组分ＭｏＯ２的还原,而Ｃｕ物种自身被还原,进而将这种价态变化与催化剂的活性进行了关联。     

Cu，Pd－ZSM－5上NO分解和CO氧化的催化作用

双交换Ｃｕ，ｐｄ－ＺＳＭ－５催化剂（Ｃｕ交换度为１０５％，Ｐｄ交换度分别为３．４％和３３％）对ＣＯ氧化反应有活性增强作用，对ＮＯ分解反应不存在增强效应．双交换催化剂在于交换程序不同，而表面物种不同，活性组分的分布状态不同，因而有不同的活性．先交换Ｃｕ，４００℃焙烧后再交换ｐｄ的Ｃｕ－Ｐｄ－ＺＳＭ－５催化剂，对上述两类反应的活性存双组分催化剂中均为最高．Ｈ_２－ＴＰＲ谱表明，共交换的Ｃｕ－Ｐｄ－ＺＳＭ－５中尚有部分ＣｕＣｌ＋占据了部分交换位置，而使ＣＯ氧化活性稍有下降．Ｎ_２－ＤＴＡ和Ｈ_２－ＴＰＲ谱结果表明，Ｐｄ交换到Ｃｕ－ＺＳＭ－５中后，抑制了吸附水和水合铜化合物的形成，由此提高了在２００—３００℃时氧的吸附量．后者的大小和ＣＯ氧化活性有顺变关系．Ｎ_２－ＤＴＡ谱中３４０—４４５℃的放热峰可能分别表征了和ＮＯ分解活性有关的铜氧桥或把氧桥的形成，该放热峰的峰温愈低，峰面积愈大，则ＮＯ分解活性愈高．     

N-芳基香豆素甲基酮缩氨基硫脲对Cu2+的选择性比色识别

设计合成了2种新型N-芳基香豆素甲基酮缩氨基硫脲受体分子S1和S2, 利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱考察了其对Fe3+, Hg2+, Ag+, Ca2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Cr3+和Mg2+等阳离子的识别作用. 结果表明, 当加入Cu2+时, 溶液颜色立刻由无色变为黄色, 而加入其它阳离子则无变化, 从而实现了对Cu2+的裸眼检测, 具有专一选择性比色识别效果. 通过计算可知, 受体分子S2对Cu2+的络合常数大于S1, 且主客体间形成1: 1的配合物. 受体分子S2对Cu2+的检出限为2.0×10-7 mol/L, 稳定常数Ks=1.02×105 L/mol. 另外, 在EDTA存在时, 配合物可以释放出Cu2+, 与EDTA结合, 表现出对Cu2+的"off-on"模式.     

催化剂表面Cu0含量对二氧化碳加氢合成C2+醇性能的影响

通过在空气气氛下焙烧Cu@Fe-MIL-88B MOF材料制备了CuFe组分均匀分散的催化剂前驱物, 该前驱物经过不同温度下的预还原制得表面具有不同Cu和Fe价态分布的系列催化剂. 将所制备的催化剂用于固定床反应器上CO₂加氢合成C₂₊醇的性能研究, 并结合催化剂的X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氮气吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM) 和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征结果发现, 较高的还原温度增加了催化剂表面低价态的Cu和Fe的含量; 当还原温度为350 ℃时, 催化剂表面Cu⁰/(Cu⁺+Cu⁰)摩尔比为73.9%, 单质Fe摩尔分数为0.40%, 催化效果最好, CO₂转化率达到6.82%, 总醇选择性为39.4%, 其中C₂₊醇的摩尔比达到95.1%.     

Cu-ZSM-5分子筛上[Cu-O-Cu]2+物种的原位红外光谱研究

通过原位监测Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛的振动动红外光谱随温度及不同处理条件的变化情况,观察到［Ｃｕ－Ｏ－Ｃｕ］＾２＋物种的形成过程,即两个Ｃｕ（ＯＨ）＾＋在脱水过程中经二聚形成［Ｃｕ－Ｏ－Ｃｕ］＾２＋,低交换度样品开始产生［Ｃｕ－Ｏ－Ｃｕ］＾２＋物种所需脱水温度较高,通过观察不同处理条件对［Ｃｕ－Ｏ－Ｃｕ］＾２＋的影响,说明Ｃｕ＾２＋是通过脱出［Ｃｕ－Ｏ－Ｃｕ］＾２＋中的超各氧而被还原为Ｃｕ＾＋,较高     

液相还原法制备Cu/Zn/Al/Zr催化剂用于CO2加氢合成甲醇

近年来,由于大气CO2浓度增加引起的温室效应正日益威胁着人类的生存与发展,CO2的捕获与利用是有望解决温室效应和能源危机的有效途径.CO2催化转化为甲醇成为众多研究者关注的焦点,这是因为甲醇不仅是一种重要的基本化工原料,也是一种洁净的绿色燃料和能源载体.Cu基催化剂广泛应用于CO2加氢合成甲醇反应,并表现出良好的催化性能.通常,金属催化剂的制备是采用H2对金属氧化物进行还原.然而,传统的气相还原过程伴随着强烈的热效应,且需要在高温(473-573 K)下进行,会引起表面铜颗粒长大并加速其聚集烧结,使得活性组分利用率下降.近年来,以NaBH4为还原剂的液相还原法逐渐受到人们的重视,该方法操作简单、快捷且条件可控,反应在低温下进行,放出的热量可在液相环境中迅速得到转移,大大抑制了铜颗粒的聚集.因此,液相还原法可制备出高铜分散度、高活性的催化剂.焙烧温度对铜基催化剂结构和催化性能的影响已得到广泛探究,但这仅限于含二价铜物种催化剂,焙烧温度对含多种铜价态催化剂的影响未见报道.由于液相还原法制备的催化剂含有还原态的铜物种(Cu0和Cu+),它们比Cu2+具有更强的流动性,因此在后续的焙烧过程中催化剂更容易发生烧结和聚集.本文采用液相还原法合成了Cu/Zn/Al/Zr催化剂,分别于423,573,723和873 K焙烧后用于CO2加氢合成甲醇反应,考察了焙烧温度对制备的铜基催化剂结构性质和催化性能的影响,并与传统共沉淀法制备的催化剂进行了对比.结果显示,随着焙烧温度升高,铜物种聚集作用增强,金属铜颗粒尺寸增大,873 K时烧结出现显著增强.由于比表面积随焙烧温度升高而减小,高温度焙烧的催化剂具有小的表面碱性位数目.焙烧温度会影响催化剂中铜物种与其它组分的相互作用,进而影响催化剂的还原.随着焙烧温度的升高,催化剂的还原温度逐渐降低,表面Cu+/Cu0的比例先增后减.CO2加氢活性评价显示,液相还原法制备的催化剂具有更高的催化活性,尤其是甲醇选择性;随着焙烧温度升高,催化剂的CO2转化率和甲醇选择性先增后减,CZAZ-573催化剂具有最高活性,且在1000 h长周期活性测试中表现稳定.CO2转化率与催化剂暴露金属铜的比表面积密切相关.相比Cu0,产物甲醇更容易在Cu+表面催化生成,催化剂表面的Cu+/Cu0比与甲醇选择性的变化规律一致.通过调控焙烧温度可得到高Cu比表面积以及高Cu+/Cu0比的催化剂,有利于CO2加氢生成甲醇.     

空穴掺杂对Li1-xCuVO4(x≤0.1)一维自旋链材料光谱性质的影响

采用固相烧结方法合成了部分Li+缺失的一维自旋链材料Li1-xCuVO4(x≤0.1). X射线衍射和Raman光谱分析结果表明, 所得材料属于正交晶系, 具有反尖晶石结构; Li+的缺失并未对材料的长程和短程结构具有明显的影响. X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明, 空穴掺杂前后, O离子和V离子的价态并未随Li+缺失而发生改变, 仍然为-2价和+5价. 而Cu离子的2p53d10 L态向高结合能区发生了偏移, 说明在部分Cu2+上出现了空穴, 形成了Cu3+.     

Activation of methane by gold cations: guided ion beam and theoretical studies

The potential energy surface for activation of methane by the third-row transition metal cation, Au+, is studied experimentally by examining the kinetic energy dependence of this reaction using guided ion beam tandem mass spectrometry. A flow tube ion source produces Au+ primarily in its 1S0 (5d10) electronic ground state level but with some 3D (and perhaps higher lying) excited states that can be completely removed by a suitable quenching gas (N2O). Au+ (1S0) reacts with methane by endothermic dehydrogenation to form AuCH2+ as well as C-H bond cleavage to yield AuH+ and AuCH3+. The kinetic energy dependences of the cross sections for these endothermic reactions are analyzed to give 0 K bond dissociation energies (in eV) of D0(Au+ - CH2) = 3.70 +/- 0.07 and D0(Au+ -CH3) = 2.17 +/- 0.24. Ab initio calculations at the B3LYPHW + /6-311++G(3df,3p) level performed here show good agreement with the experimental bond energies and previous theoretical values available. Theory also provides the electronic structures of the product species as well as intermediates and transition states along the reactive potential energy surface. Surprisingly, the dehydrogenation reaction does not appear to involve an oxidative addition mechanism. We also compare this third-row transition metal system with the first-row and second-row congeners, Cu+ and Ag+. Differences in thermochemistry can be explained by the lanthanide contraction and relativistic effects that alter the relative size of the valence s and d orbitals.     

吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚酰腙衍生物的合成及Cu2+荧光探针行为

设计合成了吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚酰腙衍生物6. 测试了其紫外光谱和荧光光谱, 研究了其对铜离子的选择性识别作用. 结果表明, 化合物6作为铜离子荧光探针, 受常见离子干扰较小, 对于铜离子有着较高的选择性和较低的检出限.     

(Pd-Cu)/C上苯乙烯氧化羰化合成肉桂酸甲酯的研究

在常压130℃下研究了Pd-Cu催化剂组成,反应温度,少量添加剂和原料气中O_2含量等对苯乙烯氧化羰化合成肉桂酸甲酯的影响,并对催化剂的形、相态进行表征.发现O_2有双重作用;O_2不仅使Pd-Cu之间的价态循环,而且能抑制反应过程中饱和苯丙酸甲酯的生成.指出催化反应中Pd-Cu之间的催化协同效应促进了产物的生成.初步讨论了本反应的机理.     

Sr14-xCaxCu24O41的芯能级光电子发射谱

The core-level X-ray photoelectron emission spectra of the quasi-one dimensional spin 1/2 antiferromagnetic system Sr14-xCaxCu24O41(x=0, 3.5, 6, 7, 8.4) were measured. The main peak of Cu2p3/2 was about 933.8 eV, and the full width of half maximum height was about 3.3 eV. Simulation of Cu2p3/2 by XPSPEAK41 shows that the percents of Cu2+ and Cu3+ in Sr14Cu24O41 are 92.13% and 7.87%, no obvious change to Cu2p core-level is observed by the partial substituting Ca for Sr, and the average valence of Cu in this system is estimated to be 2.08. The main peak of O1s is about 531.0 eV, and the weak shoulder toward the low binding energy direction can be considered as the contribution of Ca-O bond. The binding energies of Ca2p3/2 and Sr3d5/2 indicate that their valence in this system are both +2, without mixed valence.