邢丽
,
丁维平
,
陈懿
功能材料
以醋酸铅和钛酸丁酯为原料,乙二醇单甲醚为溶剂,分别用溶胶-凝胶直接水解法和溶胶-凝胶水热合成法制备纳米晶体PbTiO3,用xRD、TEM、Raman、ICP和氮吸附表面积测量等测试手段对纳米PbTiOa进行了分析.单纯sol-gel直接水解法(无酸催化)合成样品经400℃处理后仍为无定形结构,但同样条件下经溶胶-凝胶水热过程处理过的样品经400℃热处理可得到形状均一,颗粒较小,平均粒径在20～30nm左右,具有单相钙钛矿结构的钛酸铅纳米粉.在sol-gel酸性条件下水解合成的样品300℃形成晶相,但颗粒分布不均匀,经400℃处理的样品平均粒径在50nm左右.
关键词:
PbTiO3
,
溶胶-凝胶法
,
水热合成法
,
纳米晶
宋晨海
,
王蒙
,
赵理
,
薛念华
,
彭路明
,
郭学锋
,
丁维平
,
杨为民
,
谢在库
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60721-9
由于水蒸气处理HZSM-5生成的骨架外铝在分子筛中体现Lewis酸性,分子筛中骨架外铝物种的可移动性导致Lewis酸与分子筛本身的Br(o)nsted酸在空间上具有临近性.当甲基环己烷分子在HZSM-5的笼中转化时,Lewis酸与Br(o)nsted酸的协同作用加快了甲基环己烷分子的转化速率,且骨架外铝物种浓度越高,这种协同效应越明显.而产物的选择性只与催化剂的孔道结构有关,与水蒸气处理所导致的酸性质的变化无关.
关键词:
甲基环己烷
,
HZSM-5
,
水蒸气处理
,
协同效应
,
Lewis酸
,
Br(o)nsted酸
符滕
,
胡佩
,
王涛
,
董珍
,
薛念华
,
彭路明
,
郭学峰
,
丁维平
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60904-4
作为一种重要的化学中间体,对氯苯胺广泛应用于杀虫剂、染料和医药等.考虑到对环境的影响,目前合成对氯苯胺最为有效的方法仍然是对氯硝基苯的直接加氢过程.该反应的主要难点在于要做到严格的不脱氯,即在反应过程中不能生成苯胺.传统上所采用的雷尼Ni催化剂虽然活性很高,但对氯苯胺的选择性较低,因此通常情况下需要向反应体系中加入抑制剂以提高产物选择性.贵金属也可用作催化剂,但其选择性也不高,且价格高昂.采用适当方法调节金属-载体间相互作用或使用不同金属的合金也可来提高反应的选择性.不过总体而言,利用简易的催化剂在高转化率条件下获得高的对氯苯胺选择性依然是一个挑战.氮化碳(CN)作为一种近年来被广泛研究的材料,其结构主要由以sp2共价键相连接的C和N原子构成,因而具有很多独特多变的性质.它的电子性质容易受到与其接触材料性质的影响.当CN与不同材料相互接触时,电子可以在二者之间相互转移.作为一种催化剂, CN在光解水和氧还原等多相催化反应中都表现出非常有趣的性质.这主要归因于其特殊的电子性质和结构性质,例如其费米能级附近的态密度会随着N含量的增加而增加,并形成一种类金属的材料. CN表面所拥有的丰富的缺陷位和N原子为电子的局域和锚定提供了位点,因而它可能用作金属催化剂的载体,而金属与CN之间形成的异质结已经被证明可以提高其光解水产氢的性能.研究表明,当某些金属与CN发生接触时,两者之间产生很强的相互作用,从而为我们调控CN的性质提供了一种可能的途径.本课题组曾通过利用CN包裹高度分散于Al2O3表面的Ni,发现在制备过程中催化剂中的Ni被还原到了金属态,且与CN之间形成了电子相互作用,从而成功地调节了CN的电子性质和能带结构.本文将这种纳米复合材料用于对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺反应中.结果发现,催化剂中的Ni在与CN相互作用时将电子转移到CN上,使得CN具备了吸附和活化氢的能力.氢氘交换实验发现, CN表面化学吸附氢的交换温度在516 K左右,含量约为156μmol/g,氢的吸附密度约在0.65/nm2.考虑到CN中的N含量,化学吸附的H和N物种的比例约在1/27.当用于对氯硝基苯加氢反应时,虽然该催化剂的活性相对较低,但产物选择性很高,对氯硝基苯转化率达到96.8%时,对氯苯胺的选择性仍在99.9%以上.而对于Ni/Al2O3催化剂,虽然其活性很高,但对氯苯胺选择性却较低,且随着对氯硝基苯转化率的增加,体系中苯胺的含量逐渐上升,表明本文所采用的催化剂具有独特的很高的产物选择性.这可能与其相对较弱的加氢活性以及催化剂表面被CN包裹,缺乏可以吸附对氯硝基苯的金属位点有关. Ni调节的CN所构成的纳米复合材料有望用作选择加氢等一系列反应的温和催化剂.
关键词:
加氢反应
,
对氯硝基苯
,
氮化碳
,
镍
,
选择性
丁维平
,
郭学锋
,
莫敏
,
祝艳
,
陈懿
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00714
在Tween系列非离子/阴离子混合型表面活性剂与过渡金属盐所形成的溶致液晶体系中加入NaBH4,制备了过渡金属(M)与B的非晶态合金纳米管M-B(M=Fe,Co,Ni);制备时若在含Ni盐溶液中添加第三种组分(可为P, Co或Cu的化合物),则还可得到相应的NiPB,NiCoB或NiCuB三元非晶态合金纳米管.讨论了这类反应的机制,指出层状液晶相模板的存在是获得纳米管的关键,层中过渡金属离子被NaBH4还原的同时析出H2,导致层状液晶相解离并卷曲形成纳米管.在这一基础上通过微调实验条件并添加适当的稳定剂,可得到稳定的二元或三元过渡金属非晶态合金纳米管,并可在一定范围内调控其管径.在某些加氢反应中,非晶态纳米管具有比相应的非晶态纳米颗粒更好的催化性能,而且管径小的纳米管的催化性能比管径大的更好.由于非晶具有与结晶材料迥异的特性,非晶态合金纳米管可能具有独特的性能和应用前景.
关键词:
非晶态合金
,
纳米管
,
液晶
,
催化加氢
薛念华
,
郭学锋
,
丁维平
,
陈懿
催化学报
低碳烯烃催化裂解增产丙烯是一项新技术,高水热稳定催化剂的研究和开发是关键技术之一,硅酸铝分子筛催化剂因具有相对较好的稳定性而得到了广泛研究. 本文总结了HY, HZSM-5和 MCM-22等微孔、介孔以及具有微-介孔复合结构的新型分子筛在烯烃催化裂解反应中的稳定性,特别是水热稳定性方面的研究进展,归纳了提高酸性分子筛催化剂水热稳定性的方法,比较了不同方法制得分子筛的催化裂解性能,对高稳定性催化剂在实际应用中的问题和前景进行了探讨,为研发新一代低碳烯烃裂解催化剂提供参考.
关键词:
烯烃
,
催化裂解
,
丙烯
,
分子筛
,
水热稳定性
,
积炭
李轩
,
叶霜
,
赵建波
,
李磊
,
彭路明
,
丁维平
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60619-6
采用声化学水热法制备了V2O5纳米带,并将十六烷基膦酸负载在它和块状V2O5表面上,以修饰催化剂表面,通过调变催化剂中晶格氧活动性以及表面酸碱性来控制其催化甲苯氧化产物的选择性.结果表明,V2O5纳米带具有较强的晶格氧活动性,与普通块状V2O5相比,甲苯转化率更高,但苯甲醛和苯甲酸的总选择性下降.经过表面修饰后,V2O5纳米带的催化活性以及苯甲醛、苯甲酸总选择性增加；而块状V2O5上苯甲醛、苯甲酸总选择性更高,但催化活性显著下降.
关键词:
五氧化二钒纳米带
,
选择氧化
,
甲苯
,
十六烷基膦酸
,
表面修饰
张丽宏
,
胡晨晖
,
程立媛
,
丁维平
,
侯文华
,
陈静
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60692-5
将层状HTiNbO5剥层絮凝成HTiNbO5纳米片,然后与硫脲焙烧,制得了S掺杂的HTiNbO5纳米片.与原始HTiNbO5和HTiNbO5纳米片相比,该样品具有较大的比表面积和明显的可见光吸收.以罗丹明B为降解物,评价了该催化剂的吸附性能和可见光催化性能.结果表明,HTiNbO5纳米片和S掺杂的HTiNbO5纳米片都具有很好的吸附能力和很高的可见光降解速率.然而,对于罗丹明B的矿化,S掺杂的HTiNbO5纳米片可以达到41％矿化率,而HTiNbO5纳米片上矿化单几乎为零.这说明S掺杂能有效改善纳米片的光催化效果.最后,对可能的光催化机理进行了探讨.
关键词:
钛铌酸纳米片
,
硫
,
掺杂
,
光降解
,
罗丹明B
,
可见光
王立
,
马涛
,
盛蔚
,
郭学锋
,
丁维平
,
陈懿
催化学报
通过固相反应和Kirkendall效应制备了钼酸铁纳米管,采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征,并考察了不同组成的钼酸铁纳米管催化分子氧氧化丙烯的性能.结果表明,具有纳米尺度FeOx/MoO3壳核结构的前驱物可以在比通常低得多的温度下发生固相反应生成钼酸铁纳米管,其表面Mo物种富集,Mo与Fe的相互作用较特殊.用于丙烯选择氧化反应时其催化性能比通常的钼酸铁更好,可生成环氧丙烷,且选择性较高.
关键词:
钼酸铁
,
纳米管
,
丙烯
,
环氧化
,
Kirkendall效应
,
固相反应
沈晓晨
,
戴敏
,
高鸣
,
赵斌
,
丁维平
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60577-4
分别以不同粘度和极性的水、甲醇、乙醇、正丙醇为溶剂制备了钴硼催化剂,并通过X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和N2吸附等表征手段对溶剂效应进行了深入探索.所制备的钴硼催化剂具有非晶结构,且随着溶剂粘度的增加,粒子团聚现象加剧.不同溶剂中制备的钴硼催化剂对于硼氢化钠水解产氢反应的活性具有显著差异,XPS测试表明钴元素和硼元素均以元素态及氧化态形式存在,而且不同溶剂中制备的钴硼催化剂具有不同的表面钴/硼比,具有高钴/硼比的催化剂有更好的催化性能.从溶剂的粘度、溶剂分子的空间位阻效应等方面对溶剂效应进行了分析,并提出了钴硼催化剂在不同溶剂中可能的形成机理.
关键词:
硼氢化钠
,
水解
,
产氢
,
钴硼
,
非晶结构
,
溶剂效应
