纳米Pd的形貌和尺寸可控制备及其1,4-丁炔二醇加氢性能

采用化学还原法合成Pd纳米立方体,并将其作为晶种,进一步合成大尺寸的纳米Pd立方体以及具有不同{100}和{111}晶面比例的纳米Pd多面体.将形貌和尺寸可控的纳米Pd溶胶应用于1,4-丁炔二醇催化加氢的反应中,反应结果表明,纳米Pd的催化性能取决于其尺寸和形貌.{111}晶面的催化活性高于{100}晶面,PVP稳定的Pd胶体对1,4-丁烯二醇均具有较高选择性,具有适当{100}和{111}晶面比例的纳米Pd多面体对1,4-丁烯二醇的选择性可达96%.     

一步法合成Pt@ZIF-8及其在1,4-丁炔二醇选择加氢中的应用（英文）

1,4-丁炔二醇(BYD)部分加氢生成1,4-丁烯二醇(BED),BED进一步加氢生成1,4-丁二醇(BDO).此外,BYD,BED和BDO还会发生脱水反应生成单醇类产物.工业上BYD加氢反应主要用于生产BDO.由于传统的单金属加氢催化剂很难控制反应的加氢程度,因此一般通过提高反应温度和压力使BYD尽量转化为完全加氢产物BDO,以减少部分加氢产物BED对最终产品收率的影响.部分加氢产物BED在精细化工领域也具有重要的应用,所以选择合适的催化剂和反应条件来提高部分加氢产物BED的选择性具有重要的理论意义和潜在应用价值.文献中常采用Zn、微生物等活性抑制剂来降低贵金属催化剂的加氢活性.这些方法往往比较复杂,所使用的添加剂不仅存在毒性和污染产物,还会增加成本.这些方法得到的催化材料虽然可以提高烯醇的选择性,但是仍需要严格控制反应条件才能得到较高收率的部分加氢产物.本文基于MOFs材料独特的结构和性质,探索了MOFs负载型贵金属催化剂在选择加氢反应中的催化性能.首先制备了一种羧酸根保护的Pt纳米溶胶,并以水为溶剂,增加2-甲基咪唑的加入量,实现了室温下ZIF-8晶体的快速生成.在室温合成ZIF-8的过程中加入羧酸根保护的Pt纳米溶胶,通过羧酸根与ZIF-8之间存在的化学吸附力,实现ZIF-8对Pt纳米粒子的包覆.羧酸根不仅可以稳定溶液中的纳米粒子,同时还起着"桥梁"的作用.羧酸根中的C=O基团与ZIF-8中的Zn原子或有机骨架之间弱的配位作用,增加了纳米粒子和ZIF-8之间的亲和力,实现了金属纳米粒子被ZIF-8包围.Pt纳米粒子的引入对ZIF-8的形成也没有影响,得到的Pt@ZIF-8材料拥有良好的晶体结构和高的比表面积.采用XRD、N2吸附和TEM等表征揭示了Pt@ZIF-8的结构特点,并研究了其在水相1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能.结果显示,该材料不仅具有很高的活性,还具有突出的部分加氢选择性.在5次循环反应中,BYD转化率没有明显变化,说明催化剂在反应过程中活性没有降低.在多次反应之后,反应产物的分布也没有发生明显变化,1,4-丁烯二醇选择性在5次反应中都保持在94%以上.结构表征结果则显示,在4次循环使用之后,催化剂的结构已经遭到破坏;5次循环使用之后,催化剂的XRD谱图中ZIF-8的特征衍射峰完全消失.其余谱峰为Zn O特征衍射峰,说明由于反应温度较高,催化剂在多次反应之后其载体ZIF-8发生了分解.循环寿命实验说明,ZIF-8中Zn离子和含氮有机骨架的抑制作用是导致1,4-丁烯二醇高选择性的重要原因.ZIF-8的分解虽然会使孔道塌陷,但是结构中的Zn和含氮的有机骨架组成依然存在,仍然可以达到抑制烯醇进一步加氢的效果,并且Pt纳米溶胶主要存在于外表面,所以催化剂的活性和选择性没有发生明显变化.     

原子层沉积构筑Pd/TiO2限域催化剂及其在1,4-丁炔二醇加氢的应用

利用ALD制备了TiO₂限域的Pd催化剂, 研究了限域空间内Pd纳米颗粒与TiO₂的界面作用对1,4-丁炔二醇(BYD)加氢性能的影响. 相比于管外负载型催化剂, 限域催化剂在催化1,4-丁炔二醇选择性加氢反应中体现出非常高的催化活性和1,4-丁烯二醇的选择性. HR-TEM、 EDX-Mapping、 XRD、 XPS和H₂-TPR表征说明, 限域体系中Pd-TiO₂的界面相互作用强于传统TiO₂表面负载型Pd催化剂, 这种强界面作用不仅能够提高BYD的加氢活性, 也可抑制半加氢产物1,4-丁烯二醇的异构化和深度加氢, 提高1,4-丁烯二醇的选择性, 而且限域结构也可阻止管内壁Pd纳米颗粒的脱落, 提高催化剂的稳定性.     

Ni-M/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢的金属助剂效应

以SiO₂气凝胶为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及不同金属助剂改性的Ni-M/SiO₂（M=Fe、Co、Cu）催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD等手段对催化剂进行了表征,考察了不同第二金属对催化剂结构与1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,第二金属与Ni物种具有不同程度的双金属协同效应,其中Cu的加入不仅能够提高Ni活性物种的分散度,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,15Ni5Cu/SiO₂催化剂不仅可以实现1,4-丁炔二醇的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇的选择性.     

Cu对Ni-Cu/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢性能的影响

采用超临界干燥法和等体积浸渍法制备了不同Ni/Cu比例的Ni-Cu/SiO₂双金属催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD、NH₃-TPD等手段对催化剂进行了结构表征,考察了不同Ni/Cu比例对催化剂结构以及1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,少量Cu的引入不仅能够提高Ni活性物种的分散性,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,Ni/Cu比为3：1时,15Ni5Cu/SiO₂催化材料不仅可以实现BYD的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇及1,4-丁二醇的选择性.     

Ni-Cu作用对于1,4-丁炔二醇一步法低压加氢的影响

采用沉积沉淀法将金属助剂引入Ni/Al₂O₃催化剂,考察不同金属助剂对于BYD加氢体系的影响,进一步优选助剂的最佳含量,并结合BET、XRD、H₂-TPR、EDX-MAPPING、TEM、XPS、NH₃-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行研究。结果表明,金属助剂的添加主要影响了活性组分与载体间相互作用,成为影响催化活性的主要原因。Cu与Fe的引入使催化剂中Ni²⁺与载体之间相互作用明显减弱,提高了还原性能,BYD转化率提高至95%。通过考察优选金属助剂Cu含量对于催化剂物化性质的影响,发现使Ni²⁺与载体间相互作用力减弱的主要原因在于Cu表面氢溢流现象,然而,较多还原后的Ni颗粒由于与载体间的弱相互作用,易发生团聚,对加氢过程造成不利影响,通过Ni-Cu金属作用可有效地将金属固定于在载体表面,避免粒子迁移、团聚,Cu添加量5%时,催化剂凭借较多分散度良好的活性组分和适宜酸性,最终表现出最优加氢性能。     

1,4-丁炔二醇的均聚及与苯乙炔的共聚研究

<正> 炔类聚合物由于具有长链π体系的结构特点,理论上可作为结构型导电聚合物,这一领域的研究工作正在迅速展开。 1,4-丁炔二醇(BD)可用PdCl_2,ZnCl_2,(Ph_3P)_2PdCl_2等多种催化剂催化聚合,得到长链共轭的聚(1,4-丁炔二醇)(PBD)。苯乙炔(PA)可用热聚合,光聚合、电聚合、自由基聚合、等离子体聚合、催化聚合等聚合方法,得到长链共轭的聚苯乙炔     

对苯二酚催化加氢制备1,4-环己二醇的研究

对Pt/C、Pd/C、Ru/C、Rh/C和Raney Ni几种催化剂,以及以钌为活性组分的催化剂载体如活性碳、SiO2、Al-MCM-41、ZSM-5、MgO、TiO2在对苯二酚加氢反应中的催化活性进行了比较.结果表明Ru/C催化剂的催化活性和对目的产物的选择性最好.对Ru/C催化剂催化对苯二酚加氢反应的反应条件如反应温度,氢气压力,反应溶剂,反应时间等对反应转化率和产物选择性的影响进行了讨论.反应的适宜条件为:反应物和催化剂的物质量比为367∶1,温度为150℃、氢气压力5 MPa,乙醇为溶剂,反应时间2 h.在此反应条件下,对苯二酚的转化率为98.8%,目的产物1,4-环己二醇的选择性为77.7%.并根据产物随时间的变化规律对该反应路径进行了分析.     

负载Ni催化剂上1,4-丁炔二醇加氢反应的载体效应研究

制备了Ni负载量为15%的3种催化剂Ni/Al_2O_3、Ni/SiO_2、Ni/ZrO_2,考察了其在1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能,结合XRD、H_2-TPR、H_2-TPD、N_2物理吸附等表征,研究了载体性质对催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,Ni/SiO_2催化剂上,由于Ni与SiO_2间弱的相互作用,Ni物种主要以大晶粒形式存在,产生大量弱吸附H_2物种,有利于低温下1,4-丁炔二醇加氢,在温度50℃,氢气压力1 MPa时,反应2 h可实现1,4-丁炔二醇的完全转化,1,4-丁烯二醇和1,4-丁二醇选择性分别达到68.1%与18.2%.Ni/Al_2O_3中Ni与载体间具有强相互作用,主要存在Ni-Al_2O_3界面或溢流到Al_2O_3载体表面的强吸附H_2物种,而Ni表面的弱吸附H_2物种较少,催化加氢活性明显降低.Ni/ZrO_2中由于还原过程中ZrO_2的迁移包裹作用,Ni表面低温吸附H_2物种最少,活性最低,1,4-丁炔二醇转化率仅为8.1%,主产物为1,4-丁烯二醇.     

1,4-丁炔二醇与4,4′-二乙炔联苯共聚物的合成及表征研究

本文用(Ph_3P)_2PdCl_2为催化剂,合成了1,4-丁炔二醇(BD)与4,4-二乙炔联苯(DEBP)共聚物。对用不同比例的两种单体得到的共聚物测定了比重(d_4~(25)、溶胀度(θ_D)、最良溶剂及相邻两交联点之间的平均分子量(M_c)。实验表明,在两种单体摩尔比中,DEBP用量越多,共聚物中泡状微孔越多,颜色越淡,溶胀度和比重越小,交联度越大;DEBP/BD(摩尔比)大于1/5时,共聚物的最良溶剂为苯,溶度参数为9.15卡~(0.5)·cm~(-1.5),是1/10时,其最良溶剂为乙醇,溶度参数是12.7卡~0.5·cm~(-1.5)。对共聚物还做了红外光谱表征。     

Water as an additive for selective synthesis of saturated 1,4-diketones and tetrasubstituted furans directly from 1,4-enediones

Water-controlled and phosphine-mediated selective synthesis of saturated 1,4-diketones and tetrasubstituted furans has been developed directly from 1,4-enediones. Saturated 1,4-diketones were selectively obtained in acetone with water as an additive, whereas tetrasubstituted furans were selectively obtained in anhydrous 1,2-dichloroethane. A large variety of functional groups are tolerated under these reaction conditions, including electron-rich, electron-poor, halogen, and heteroaryl substituents. This method also has significant advantages in easily available substrates, mild reaction conditions, and high reaction efficiency.     

温控相转移纳米铑催化邻氯硝基苯选择性加氢反应(英文)

研究了水/1-戊醇两相体系中铑纳米催化剂在邻氯硝基苯选择性还原制邻氯苯胺反应中的催化性能.在优化的反应条件下,邻氯硝基苯的转化率和邻氯苯胺的选择性分别为100%和98%.铑纳米催化剂经简单分相后可循环使用8次,其催化活性和选择性基本保持不变.     

IB金属对Ni/SiO2催化剂乙炔选择性加氢反应性能的影响

乙烯是合成聚乙烯的原料,其主要来源是石油裂解气,其中少量的乙炔杂质会严重毒化生产聚乙烯的催化剂,因此需要将其去除.对于乙炔选择加氢反应,传统工业上使用的是Pd基催化剂,尽管其乙炔转化率很高,但对乙烯的选择性很低.我们前期的研究发现,IB族金属(Au,Ag和Cu)与Pd形成的合金单原子催化剂可以有效地提高乙烯的选择性.作为与Pd同组的非贵金属,Ni催化剂在多种催化加氢反应中显示出优异活性,而在乙炔选择加氢反应中,Ni是否能够替代贵金属Pd尚无定论.本文系统地研究了IB金属对Ni/SiO2催化剂乙炔选择性加氢性能的影响.与Pd/SiO2催化剂不同,单金属Ni/SiO2催化剂在低温下不具有活性.将IB金属添加到Ni/SiO2催化剂中,可以显著提高其催化活性以及对乙烯的选择性.其中,AuNix/SiO2和CuNix/SiO2催化剂的催化活性随还原温度升高而提高,而AgNix/SiO2催化剂对预处理温度不敏感.通过调变IB/Ni原子比和还原温度优化了催化剂的催化性能,发现优化后的三种催化剂(CuNi0.125/SiO2、AgNi0.5/SiO2和AuNi0.5/SiO2)的活性和选择性随反应温度升高表现出相似的变化趋势.催化稳定性考察结果显示,CuNi0.125/SiO2催化剂表现出最高选择性和稳定性;尽管AuNi0.5/SiO2的初始活性最高,但是稳定性最低.采用XRD、TPR和微量吸附量热等表征手段对不同IB金属对Ni基催化剂性质的影响进行了系统考察.以Cu-Nix/SiO2催化剂为例,H2-TPR测试结果表明,Cu-Ni双金属纳米颗粒的形成使得还原温度低于相应的单金属催化剂,表明铜和镍之间存在明显的相互作用.此外,通过TPR获得的CuNix/SiO2催化剂上的氢气消耗量与理论耗氢量相吻合,表明在还原处理的过程中双金属催化剂中的CuO和NiO可以被完全还原.乙炔的微量吸附量热结果表明,在CuNi0.125/SiO2,AgNi0.5/SiO2,AuNi0.5/SiO2和Ni0.5/SiO2催化剂上的初始吸附热分别为187,196,304和103 kJ/mol,即它们的初始乙炔吸附强度顺序为AuNi0.5/SiO2>AgNi0.5/SiO2>CuNi0.125/SiO2>Ni0.5/SiO2.该结果与三者的初始催化活性顺序一致,表明IB金属的加入可以增强乙炔在催化剂表面的吸附,从而提高催化活性.     

Synthesis of carbon-supported Pd/SnO_2 catalyst for highly selective hydrogenation of 2,4-difluoronitrobenzene

Halogenated anilines have a wide range of applications in the production of pharmaceuticals and agrochemical substances, and thus it is of great importance to develop highly active and selective catalysts for the hydrogenation of halogenated nitrobenzenes. We approach this challenge by probing noble metal/non-noble metal oxide nanoparticles(NPs) catalysts. Carbon-supported Pd/SnO2catalysts were synthesized by the chemical reduction method, and their catalytic activity was evaluated by the hydrogenation reaction of 2,4-difluoronitrobenzene(DFNB) to the corresponding 2,4-difluoroaniline(DFAN), showing a remarkable synergistic effect of the Pd and SnO2 NPs. The as-prepared Pd/SnO2/C catalysts were characterized using TEM, XRD, H2 TPD and XPS techniques. Modifications to the electronic structure of the Pd atoms through the use of SnO2 led to the suppression of the hydrogenolysis of the C–F bond and the acceleration of nitrosobenzene(DFNSB) conversion and consequently, resulted in the inhibition of the formation of reactive by-products and may be responsible for the enhancements observed in selectivity.     

Pd/C modified with Sn catalyst for liquid-phase selective hydrogenation of maleic anhydride to gamma-butyrolactone

Pd catalysts suffered from poor selectivity and stability for liquid-phase hydrogenation of maleic anhydride (MA) to gamma-butyrolactone (GBL). Thus, Pd/C catalysts modified with different Sn loadings were synthesized, and characterized by XRD, XPS, TEM and elemental mapping. The types of alloy phase and the amounts of the surface Pd-SnOx sites altered along with Sn/Pd mass ratios from 0-1.0 synthesized in the process of preparation. The maximum reaction rate was 0.57 mol-GBL/(mol-Pd min) and selectivity was 95.94% when the Sn/Pd mass ratio was 0.6. It might be attributed to the formation of Pd₂Sn alloy and less amounts of Pd-SnOx sites.     

Unique hydrogenation activity of supported tin catalyst: Selective hydrogenation catalyst for unsaturated aldehydes

Selective hydrogenation of unsaturated aldehydes, crotonaldehyde (CH₃CH=CHCH=O) and cinnamaldehyde (C₆H₅CH=CHCH=O), has been studied over SiO₂-supported monometallic Sn and bimetallic Rh---Sn catalysts in the liquid phase. Over a silica-supported monometallic Rh catalyst, Rh/SiO₂, no unsaturated alcohol (crotyl alcohol or cinnamyl alcohol) was formed, whereas considerable amounts of the corresponding saturated aldehyde and saturated alcohol were obtained. The selectivity to the unsaturated alcohol was improved over the Rh---Sn bimetallic catalyst. The selectivity to the corresponding unsaturated alcohol attained ca. 65% over the Rh---Sn bimetallic catalysts. On the other hand, The supported Sn catalyst showed markedly high selectivity to the unsaturated alcohols. The selectivity of the Sn/SiO₂, attained 95% to crotyl alcohol and 100% to cinnamyl alcohol, respectively. Although the conversion of each unsaturated aldehyde over Rh---Sn/SiO₂ catalysts was greater than that over Sn/SiO₂ catalysts, the selectivity of Sn/SiO₂ catalysts to the corresponding unsaturated alcohols was superior to that over Rh---Sn/SiO₂. The selectivity of Sn/SiO₂ was also compared with that of Rh---Sn/SiO₂ at a similar conversion of the unsaturated aldehydes. The selectivity of Sn/SiO₂ was significantly greater than that of the Rh---Sn bimetallic catalyst. These results indicate that the high selectivity over Sn/SiO₂ was ascribed not to low conversion but to intrinsic selectivity of the Sn catalyst.     

CO_2加氢制甲醇用高活性和高选择性催化剂的研制

研制了一种CO2加氢制甲醇用高活性和高选择性催化剂Cu-ZnO-Al2O3(简记为RK-11),测定了其催化性能.结果表明,当原料气组成(体积分数)为68.5%H2、2.0%CO、20.5%CO2、9.0%N2,温度为240℃,气体时空速度GHSV=6 000h-1,压力为8.0MPa时,CO2转化率达35.2%,CO转化率达39.8%,甲醇的时空产率达686.1g/(L·h),而甲醇在产物中的选择性达99.3%.     

焙烧温度对1,4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响

在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10%NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N_2吸附-脱附、TEM和NH_3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96m~2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。     

超高稳定性的等级孔碳负载高分散铜基选择性加氢催化剂

负载型Pd,Pt,Au等贵金属催化剂由于具有较高活性而被广泛应用于选择性加氢催化领域,但资源稀缺、价格昂贵等问题严重制约了其在催化领域的长远发展.目前大量研究结果表明,非贵金属催化剂也具有较高的选择性催化加氢能力,在已被报道的非贵金属加氢催化剂中,铜基催化剂由于在选择性加氢反应中表现出较高加氢选择性和活性引起了人们的广泛关注.然而,早期研究的负载型铜基催化剂普遍存在催化稳定性较低的问题,所以提高铜基催化剂的使用寿命成为了问题关键.本文以铜基有机金属框架HKUST-1作为合成目标催化剂的前驱体,首先探究了水热合成条件对HKUST-1合成结构完整性及结晶度的影响,再通过精确调控HKUST-1的原位碳化过程,利用金属有机框架高温分解自还原行为,成功制备出了等级孔碳负载的高分散铜基催化剂,并将所制备的催化剂应用于1,3-丁二烯选择性加氢反应中.扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、氮气吸脱附、傅里叶红外吸收光谱、X射线光电子能谱等技术用来表征了碳化前后催化剂载体结构的变化,铜粒子尺寸、价态及其在载体中分布的变化.文中也深入探究了以上因素对催化剂选择性催化加氢性能的影响.研究表明:120℃水热合成18 h能获得尺寸在15μm左右,结晶度高且形貌规整的HKUST-1前驱体.随后通过合理地控制金属有机框架分解过程,可实现对碳载体的等级孔结构和活性铜纳米粒子的分散程度的精确调控,获得高效等级孔载体结构和高分散铜位点的催化剂.不仅如此,通过一步碳化自还原HKUST-1制备的等级孔碳负载Cu的催化性能表现出对碳化温度高度的关联性.其催化活性随碳化处理温度的升高呈现先增强后减弱的趋势,但所有获得的催化剂对单烯烃都具有很高的选择性(>98%).特别地,本文发现在600℃碳化合成的催化剂在低温75℃反应可实现对1,3-丁二烯的100%转化,对丁烯的选择性为100%.同时,该催化剂在恒温75℃下持续反应120 h以上,其对丁二烯转化率和对丁烯选择性依然保持100%,表现出了超高的催化稳定性和潜在的商用价值.本文展示了通过简单地调控金属有机骨架的碳化过程是获得具有优异选择性催化加氢性能的铜基催化剂的有效途径.