HMOR分子筛骨架铝分布研究及二甲醚羰基化反应活性中心的辨识※

HMOR分子筛在二甲醚羰基化反应中具有类似酶催化的优异性能. 关于骨架铝的分布和反应活性位的识别是研究该反应机理的关键科学问题. 早期的工作是基于理论计算研究二甲醚羰基化活性位点, 但缺乏直接的谱学证据. 通过在不同温度下焙烧NH₄MOR制备了一系列HMOR催化剂, 通过多种谱学表征手段研究分子筛骨架铝的稳定性以及铝原子落位信息, 进一步通过二甲醚羰基化反应活性关联MOR分子筛的酸性和铝分布关系获得反应机理的谱学证据. 首先从XRD (X-Ray diffraction)和SEM (Scanning electron microscope)发现经过不同温度焙烧, MOR分子筛结晶度和宏观形貌没有发生明显变化, 但是通过一维²⁹Si, ²⁷Al和¹H魔角旋转固体核磁谱(MAS NMR)发现分子筛局部环境发生了脱铝现象, 产生了明显的缺陷羟基以及B酸量的下降. 焙烧温度对HMOR分子筛骨架Al稳定性的影响较大, 随着温度升高, 脱铝逐渐加剧. 定量¹H MAS NMR结合红外(IR)光谱提供了HMOR分子筛不同孔道B酸含量的分布. 进一步使用2D ²⁷Al MQ MAS NMR的方法以及结合切片分峰拟合技术区分出分子筛骨架中的四种不同T位点, 发现当温度低于600 ℃, 不同T位脱铝速率相当; 当焙烧温度为600 ℃时, T3位点的Al原子脱除速率加快. 最后研究了二甲醚羰基化反应性能与酸分布和铝分布的关系, 获得羰基化反应活性中心的确凿谱学证据, T3-O33位置的Al位是羰基化反应的活性中心.     

水合铵硼氧酸盐及其饱和溶液的FTIR和Raman光谱研究

研究了NH₄B₅O₈·4H₂O和(NH₄)₂B₈O₁₃·6H₂O及其饱和溶液于20℃的FTIR和Raman光谱,对振动频率进行了归属.根据振动光谱特征,预测(NH₄)₂B₈O₁₃·6H₂O中所含基本结构单元为[B₇O ₁₁(OH)·B(OH)₃]^2-.首次将Raman光谱中516cm^-1处的强散射峰归属为这一多聚硼氧配阴离子的对称脉冲振动峰,并对以上2种铵硼氧酸盐饱和溶液中硼氧配阴离子的存在形式{B(OH)₃,[B₃O₃(OH)₄]^-和[B₅O₆(OH)₄]^-}和相互作用机理进行了探讨.     

有机-无机骨架杂化酸碱双功能高硅Y型沸石的制备和结构表征

以甲胺水溶液为改性剂, 高硅Y型沸石可在常温下吸附甲胺(MA)制备有机-无机杂化酸碱双功能高硅Y型沸石材料. X 射线粉末衍射(XRD), 固体²⁹Si魔角核磁共振(¹³C及²⁹Si MAS NMR)表征表明甲胺分子与高硅Y型沸石骨架相互作用导致沸石结构发生变化, 骨架上生成新的Si—N键及Si—OH. 以热重分析(TG/DTG), NH₃, CO₂程序升温脱附(NH₃-TPD和CO₂-TPD)研究杂化Y型沸石的酸碱性质及其经不同温度焙烧后的变化, 结果表明, 杂化后沸石的酸/碱量, 尤其是后者明显增大, 其原因是骨架上生成了新的Si—OH及Si—N键.     

浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学研究

研究了浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学行为,反应对Al(OH)₄^-、SiO₂(OH)₂^2-均为一级反应.结合溶液的结构和沸石形成机理,提出了五配位中间体形成机理;提高反应温度、降低碱浓度、加强搅拌或加入晶种(或杂质)均有利于水合铝硅酸钠的形成.     

磷酸铁锂废料中FePO4·2H2O提取及其杂质形成机理

采用化学共沉淀方法从磷酸铁锂废料中提取FePO₄·2H₂O,并研究了回收过程中杂质形成的机理。在热力学计算基础上绘制了298和363 K时Fe-P-Li-H₂O体系的电势(φ)-pH图,结果表明当pH≤5.0时,Fe(OH)₃相可以自发地转成FePO₄·2H₂O相,从而得到高纯的FePO₄·2H₂O。但实验结果发现当溶液中铁、磷的物质的量之比(n_Fe∶n_P)为1∶1,合成pH为1.5～2.2时得到的FePO₄·2H₂O中存在Fe(OH)₃杂质,这是因为在共沉淀过程中少量Fe³⁺以Fe(OH)₃快速沉淀,而陈化时Fe(OH)₃相转化速率慢,因此FePO₄·2H₂O中含有Fe(OH)₃     

一种水溶性氢氧根钌配合物的合成及其对乙腈的催化水化作用

以RuCl₃•3H₂O为原料合成了水溶性钌配合物[(bipy)₂Ru(H₂O)₂](OTf)₂ (bipy＝2,2-bipyridine, Otf^－＝triflate), 利用DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)脱质子化合成了水溶性氢氧根配合物[(bipy)₂Ru(H₂O)(OH)](OTf). 研究了[(bipy)₂Ru(H₂O)(OH)](OTf)催化水化乙腈生成乙酰胺的反应. 机理研究表明, 催化循环的关键中间体为氧配位的酰亚胺配合物[(bipy)₂Ru(CH₃CN)(OCMe＝NH)]^＋, 经过生成[(bipy)₂Ru(k²-N,O-NH＝CMeN＝CMeO)]^＋、水亲核进攻开环生成{(bipy)₂Ru[NH＝C(OH)Me](OCMe＝NH)}^＋、乙腈取代其NH＝C(OH)Me配体产生乙酰胺, 同时再生成[(bipy)₂Ru- (CH₃CN)(OCMe＝NH)]^＋完成催化循环.     

系列Co-M(M=Cd,Zn, Co)配位聚合物的合成、结构及光电性能

采用水热合成方法得到了3个Co-M配聚物: [CoCd(mal)₂(H₂O)₄]_n(1), [CoZn(mal)₂(H₂O)₄]_n(2) 和[Co₂(mal)₂(H₂O)₄]_n(3)(mal=malonate). 通过X射线单晶衍射确定了各配聚物的结构. 3个配聚物都是由丙二酸构筑并具有2D层状结构, 通过氢键进一步将2D层网联成3D无限网络结构. 通过表面光电压谱(SPS)对3个配聚物的表面光电性能进行了重点研究, 并与其相应的UV-Vis吸收光谱进行了对比. 结果表明, 这3个配聚物在300~600 nm范围内均表现出正的光伏响应, 而且SPS和UV-Vis光谱之间具有较好的对应关系.     

脱铝丝光沸石的制备和结构特征

用高温水蒸气结合酸洗的方法制备了SiO_2/Al_2O_3为16～186的脱铝丝光沸石。用X光衍射和红外光谱法研究了它们的结构持征。随丝光沸石脱铝,晶格参数呈非线性和各向不同步收缩。由于α方向发生明显收缩,使椭园形主孔道的长轴方向缩小。其骨架振动频率自600～1300cm~(-1)随着脱铝明显向高频方向漂移。当Al/u.c.自4脱至3时,丝光沸石的结构特征发生了明显的变化,可能与骨架上2位铝的脱除有关。当Al/u.c.≤3时,有新的Si—O—Si骨架生成,同时晶体重排为均匀有序的结构。     

HEDP与Fe(Ⅲ)配位化合物的制备和性质研究

制备了K₃[Fe(C₂H₅P₂O₇)₂]·4.5H₂O和K₃[Fe(C₂H₆P₂O₇)₂(OH)₂]·3H₂O两种固体配合物,用化学分析、穆斯堡尔谱、红外光谱、差热热重分析和电导测定等研究了它们的性质,推测了配合物的结构。     

四氢呋喃/水体系中以蒸气相传输法合成高硅FER沸石

以X射线衍射(XRD), 红外光谱(FT-IR), 扫描电镜(SEM), 低温氮吸附, ²⁹Si固体核磁共振(MAS NMR)等研究了含FER晶种的Na₂O-SiO₂-Al₂O₃干胶(SDG)在四氢呋喃(THF)/水(H₂O)混合蒸气相中的结晶行为, 同时研究了体系中THF分子和[SiO₄], [AlO₄]基团在结晶前后状态的变化. 结果表明, 在THF/H₂O混合蒸气中以蒸气相传输法(VPT)可合成结晶度较高、结构完美且孔道开放的FER沸石. ¹³C交叉极化固体核磁共振(CPMASNMR)和差热分析(TG-DTG-DTA)等研究证明THF分子作为模板剂, 位于FER笼内. FER晶种和水能促进FER沸石的结晶.     

Solid-state NMR spectra of paramagnetic silica-based materials: observation of 29Si and 27Al nuclei in the first coordination spheres of manganese ions

Some silica-based solids, prepared by the sol/gel method in the presence of high Mn2+ concentrations, have been characterized by the 29Si, 27Al MAS NMR spectra and 29Si T1 measurements. The single-pulse 29Si and 27Al MAS NMR spectra have shown broad spinning sideband patterns that are interpreted in terms of anisotropic bulky magnetic susceptibility (BMS) and dipole-field effects. In the absence of paramagnetic isotropic shifts, the 29Si and 27Al nuclei observed in the single-pulse NMR spectra have been assigned to nuclei remote from paramagnetic centers. It has been demonstrated that the 29Si and 27Al nuclei, which are in the vicinity of the manganese ions, can be detected by the Hahn-echo MAS NMR experiments at different carrier frequencies.     

Methane dehydrogenation and aromatization in the absence of oxygen on Mo/HZSM-5: A study on the interaction between Mo species and HZSM-5 by using Al and Si MAS NMR

By using a high-resolution solid state nuclear magnetic resonance spectrometer with ²⁷Al and ²⁹Si probes, the interaction between Mo species and HZSM-5 of frsol|Mo/HZSM-5 catalysts has been studied. The results show that there is a strong interaction between Mo species and HZSM-5 zeolite. The framework aluminum in the zeolite can be easily extracted by the introduction of Mo species. The extractability of framework aluminum by Mo species increases with increasing Mo loading and the calcination temperature. The extraction process leads to the formation of non-framework Al at first and then a new crystalline phase of Al₂(MoO₄)₃. The dealumination of the catalyst having a Mo loading of 15% and had been calcined at 973 K is so severe that all the aluminum in the framework are extracted and no framework Al could be detected by ²⁷Al MAS NMR. The catalyst, therefore, lost its catalytic activity for methane dehydrogenation and aromatization in the absence of oxygen. The Si/Al ratio measured from ²⁹Si MAS NMR further confirms the dealumination process observed by ²⁷Al MAS NMR. The MAS NMR results give us an evidence that Al₂(MoO₄)₃ crystallites are much less active for the reaction.     

焙烧对HZSM－5分子筛结构的影响

运用魔角自转固态核磁共振谱（ＭＡＳ－ＮＭＲ），研究了焙烧对ＨＺＳＭ－５分子筛结构的影响．结果表明，高温焙烧将引起ＨＺＳＭ－５分子筛骨架的脱铝，当焙烧温度从５００℃增加到７００℃时，ＨＺＳＭ－５的骨架Ｓｉ／Ａｌ比由１６．７增加至２２．７；而当焙烧温度由７００℃到８００℃时，骨架Ｓｉ／Ａｌ比则由２２．７增加到了４８．５．２７Ａｌ－ＭＡＳＮＭＲ结果表明，从骨架上脱下来的铝，部分地形成了ＮＭＲ不可见的无定形态．随着焙烧温度的升高，ＮＭＲ不可见铝增多     

TS-1分子筛的合成Ⅰ.29Si和1H NMR研究正硅酸乙酯的水解

利用29Si和1H NMR方法研究了TS-1分子筛合成过程中正硅酸乙酯(TEOS)的水解行为.1H NMR结果表明,TEOS在四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液中的水解速度快于在四乙基氢氧化铵(TEAOH)中的水解速度.TEOS水解后的29Si NMR谱显示,TEOS在TPAOH中水解产生的聚合硅酸根物种的分布与在TEAOH中的类似,都存在着单体、二聚、三聚及环聚等硅酸根物种的平衡,但TEOS-TEAOH体系中低聚硅酸根物种的浓度明显大于TEOS-TPAOH中的浓度.向水解后的样品中添加水,可促使多聚硅酸根物种转化为低聚物种.大量异丙醇的加入将导致单聚和二聚硅酸根物种的高聚.钛酸四丁酯加入到TEOS-TPAOH水解体系中得到的29Si NMR结果明显不同于TEOS-TEAOH水解体系.     

Si-VPI-5分子筛的多核固体NMR研究

磷酸铝类分子筛是近年来继Y型和ZSM七分子筛之后的第三代合成分子筛材料，其骨架由A10。和P0。四面体均匀交替地组成问．由于带负电行的A10。和带正电荷的PO。四面体数目相等，整个骨架呈电中性，所以这类分子筛本身无离子交换能力和催化活性．当用硅或某些金属离子（如Mg、Fe、Co、Zn等）对磷酸铝分子筛进行同晶取代，就会在骨架上造成电行不平衡，从而使这类分子筛具有一定的离子交换能力和酸性【习．因而对硅或金属离子在磷酸错类分子筛中取代机理的研究一直是人们感兴趣的问题问．Vpl－5是最近才合成出来的具有18圆环一维孔结构的…     

^29Si（^27Al）MAS NMR考察镧离子在LaDAlY型沸石中的作用

用~(29)Si(~(27)Al)MAS NMR和辅加乙酰丙酮(acac)处理样品的静态~(27)Al NMR研究了镧离子对脱铝Y型沸石(DAIY)骨架硅、铝和非骨架铝(EFAL)的影响.结果表明,~(29)Si MAS谱的化学位移及其形状不仅取决于连接[SiO_4]四面体的[AlO]-四面体数目,而且还与引入镧离子的量有关.镧离子的引入导致~(27)Al MAS谱的明显宽化和不对称形变.另外,还讨论了镧离子对非骨架铝的影响.     

27Al和29Si MAS-NMR对Mo/HZSM-5催化剂的研究

使用＾２９Ａｌ固体离分辨核磁技术对甲烷无氧芳构化催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛进行了研究，发现ＨＺＳＭ－５分子筛本体中仅含有少量非骨架Ａｌ，Ｍｏ物种与分子筛骨架Ａｌ的相互作用随Ｍｏ担载量以及焙烧的温度的升高而增加，在高温焙烧下，Ｍｏ物种会使分子筛骨架严重脱铝，并且生成Ａｌ２（ＭｏＯ４）３新相，最终导致分子筛骨架塌陷，催化性能下降。     

High magnetic field solid‐state NMR analyses by combining MAS,MQ‐MAS,homo‐nuclear and hetero‐nuclear correlation experiments

A general strategy of structural analysis of alumina silicate by combining various solid‐state NMR measurements such as single pulse, multi‐quantum magic angle spinning, double‐quantum homo‐nuclear correlation under magic angle spinning (DQ‐MAS), and cross‐polarization hetero‐nuclear correlation (CP‐HETCOR) was evaluated with the aid of high magnetic field NMR (800 MHz for ¹H Larmor frequency) by using anorthite as a model material. The high magnetic field greatly enhanced resolution of ²⁷Al in single pulse, DQ‐MAS, and even in triple‐quantum magic angle spinning NMR spectra. The spatial proximities through dipolar couplings were probed by the DQ‐MAS methods for homo‐nuclear correlations between both ²⁷Al–²⁷Al and ²⁹Si–²⁹Si and by CP‐HETCOR for hetero‐nuclear correlations between ²⁷Al–²⁹Si in the anorthite framework. By combining various NMR methodologies, we elucidated detailed spatial correlations among various aluminum and silicon species in anorthite that was hard to be determined using conventional analytical methods at low magnetic field. Moreover, the presented approach is applicable to analyze other alumina‐silicate minerals. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

用固体核磁共振研究Al/P>1的磷酸铝分子筛AlPO4-5

用固体高分辩核磁共振（ＮＭＲ）方法对一系列Ａｌ／Ｐ＞１的新型磷酸铝分子筛ＡｌＰＯ４－５中磷和铝的结构状态及联结方式进行了研究，＾２７Ａｌ和＾３１Ｐ ＮＭＲ都给出了在分子筛骨架中存在有Ａｌ－Ｏ－Ａｌ联结方式的实验证据，寓示着在该体系中Ｐ和Ａｌ的排布不再遵循Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ规则。