任利敏
,
张一波
,
曾尚景
,
朱龙凤
,
孙琦
,
张海燕
,
杨承广
,
孟祥举
,
杨向光
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(10)60280-X
以低廉的铜胺络合物为新型模板剂,成功地合成了含铜的SSZ-13沸石分子筛(Cu-ZJM-1).在合成过程中,铜胺络合物既是模板分子,又是催化活性组分铜物种的直接来源.理论计算表明,该模板分子的构型与尺寸恰好与构成SSZ-13分子筛结构的CHA笼相匹配,因而可以成功地导向该沸石分子筛结构.采用X射线衍射、扫描电镜、氮气吸附、红外、紫外-可见吸收光谱、差热-热重分析、氨气程序升温脱附及氢气程序升温还原等手段对样品的性质及模板分子的状态进行了系统表征.结果表明,所制Cu-ZJM-1样品为结晶度很高的SSZ-13沸石结构,硅铝比和铜负载量可调且铜处于高分散状态,在NH3选择催化还原氮氧化物反应中表现出优异的催化性能.
关键词:
新型模板剂
,
铜胺络合物
,
设计合成
,
Cu-SSZ-13
,
理论计算
,
氨还原消除氮氧化物反应
邹永存
,
孟祥举
,
于沂
,
杨淼
,
林凯峰
,
蒋大振
,
肖丰收
催化学报
Fe取代系列磷酸铝分子筛(FeAlPO4-5, FeAlPO4-11和FeVPI-5)在催化氧化芳香族化合物反应(如苯酚和苯的羟化、苯乙烯的环氧化以及萘酚的氧化)中具有很高的活性. 系统研究的数据显示,在苯酚和苯的羟化及苯乙烯的环氧化反应中,FeAlPO4-5及FeAlPO4-11的活性与TS-1催化剂相近; 在大分子萘酚的氧化反应中,FeVPI-5具有较高的活性,而小孔的TS-1则没有活性. 比较不同催化剂的活性结果表明,骨架中的Fe(Ⅲ)是催化剂的活性中心.
关键词:
磷酸铝铁分子筛
,
苯酚
,
苯
,
羟化
,
苯乙烯
,
环氧化
,
萘酚
,
氧化
,
过氧化氢
戴志锋
,
陈芳
,
孙琦
,
纪妍妍
,
王亮
,
孟祥举
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60952-4
Pd催化的C-C均相偶联反应,如Suzuki,Heck和Sonogashira广泛应用于有机合成、药物化学、材料科学等领域.均相催化剂具有难分离和不易循环利用的缺点,因而其应用有所受限.因此,开发具有高稳定性和高活性以及可循环性的Pd负载的多相催化剂具有重要意义.多孔有机聚合物具有独特的多级孔结构以及良好的稳定性,因而为制备新型的多相催化剂提供了可能.本文将乙烯基修饰的1,10-菲罗啉有机配体与二乙烯基苯共聚得到了菲罗啉功能化的多孔有机聚合物(PCP-Phen),负载Pd(OAC)2后所制催化剂(Pd/PCP-Phen)在Suzuki,Heck和Sonogashira等偶联反应中表现出优异的活性、选择性和稳定性.固体核磁和红外结果表明所合成的多孔有机聚合物具有1,10-菲罗啉有机配体;热重分析显示该聚合物具有较高的热稳定性;N2吸附测试表明该多孔有机聚合物及其钯负载物均具有丰富的介孔结构(11.2和7.3 nm)和大的比表面积;扫描电镜和透射电镜结果确也证实了它们具有丰富的介孔结构.X射线光电子能结果表明,Pd/POP-Phen催化剂中Pd 3d5/2和Pd 3d3/2的结合能分别为337.6和343.1 eV,略低于Pd(OAc)2的(338.6和343.8 eV).同时,该催化剂的N 1s结合能为400.0 eV,高于POP-Phen的399.3 eV.由此可见,该催化剂中菲罗啉有机配体与Pd物种有很强的配位作用.将得到的Pd/POP-Phen催化剂用于Suzuki,Sonogashira以及Heck反应.对于Suzuki反应,当以溴苯和苯硼酸为底物,乙醇和水(2∶3)为溶剂时,反应30 min联苯的产率高于99％;而在菲罗啉和醋酸钯(Pd/Phen)混合均相催化剂作用下,同样条件下转化率仅为1.7％.可见,Pd/POP-Phen多相催化剂在Suzuki反应中的催化活性高于均相催化剂.更为重要的是,该催化剂在循环使用五次后并未见明显的失活,且在反应液中也未检测到Pd,说明反应中金属物种基本上没有流失,与Pd/POP-Phen 多相催化剂的高稳定性一致.当将反应物扩展到多种不同底物时,Pd/POP-Phen催化剂均显示出非常优异的催化性能.在Sonogashira和Heck反应中,该多相催化剂也有非常好的催化性能.在碘苯和苯乙炔为反应物的Sonogashira反应中,于120℃进行30 min后,转化率即可达99％以上,高于Pd/Phen均相催化剂(93％);且该反应在没有CuI参与下也可以进行,从而避免了副产物二苯炔的形成.在碘苯和丙烯酸甲酯为底物的Heck反应中,于130℃只需反应20 min转化率可达到＞99％,也优于相应的均相催化剂.循环实验表明,该催化剂具有很高的稳定性.Pd/POP-Phen多相催化剂表现出高于均相催化剂的活性,主要原因归于催化剂孔道中相对较高的反应物浓度.在多相催化反应中,因为其丰富的多孔结构对反应物具有很强的富集作用,从而使得多相催化剂里的反应物浓度大大高于均相催化剂.例如,在Suzuki反应中,溴苯在多相催化剂中的浓度是均相催化体系的14倍.
关键词:
多孔有机聚合物
,
菲罗啉配体
,
碳-碳偶联反应
,
钯基多相催化剂
孙波
,
孟祥举
,
王世超
,
孙淑清
,
肖丰收
催化学报
介绍了一种简单的组合化学技术,该技术利用催化反应中产物或反应物导致的化学指示剂的颜色变化快速地指示反应进程.选用甲基橙为指示剂,分子筛为催化剂,考察了不同反应条件下羧酸的酯化反应,并用气相色谱和高效液相色谱分析方法对实验结果进行验证.结果表明,利用化学指示剂进行的高通量颜色筛选结果与色谱检测结果很好地吻合,该方法具有简单和高效的特点,可应用于对化学指示剂敏感的反应.
关键词:
组合化学
,
高通量筛选
,
化学指示剂
,
沸石
周晓兆
,
刘艳
,
孟祥举
,
申宝剑
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60638-X
以天然凹凸棒石为硅源、铁源和钛源,一步合成了Fe/Ti-ZSM-5分子筛.X射线衍射、扫描电镜和N2吸附等温线测定结果表明,所合成的样品具有良好的结晶度和较大的比表面积；NH3程序升温脱附和H2程序升温还原结果表明,该样品具有强的酸性和氧化还原性能.更为重要的是,与常规方法制备的ZSM-5沸石相比,Fe/Ti-ZSM-5在催化裂解原料油(LGO,加拿大)的测试中,丙烯的产率提高0.21％,总轻烯烃的产率提高0.33％.由此可见,Fe与Ti物种在ZSM-5沸石分子筛中的存在有利于提高轻烯烃的产率,有望在石油炼制过程中提高烯烃产率.
关键词:
天然凹凸棒石
,
铁
,
钛
,
ZSM-5
,
沸石分子筛
,
催化裂化
,
丙烯
常伟伟
,
刘艳
,
孙琦
,
孟祥举
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60679-2
采用一种全新的方法实现了无氟、在阳离子聚合物参与下合成具有丰富(001)面的锐钛矿TiO2晶体(TiO2-P),并通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外-可见光谱等手段对样品进行了表征.光催化测试显示,该样品对甲基橙的降解具有比常规锐钛矿TiO2和商业P25更好的活性,这可归因于TiO2-P具有大量的暴露(001)晶面.
关键词:
锐钛矿二氧化钛
,
(001)晶面
,
溶剂热合成
,
阳离子聚合物
,
高光催化活性
和东亮
,
孟祥举
,
陶艳春
,
张琳
,
肖丰收
催化学报
采用多孔树脂和钛酸四丁酯为起始物制备出碳掺杂的纳米TiO2 (RN700A550). 该材料的SEM和比表面积测定表明, RN700A550 具有与P25类似的高分散性,这归于多孔树脂的存在强烈限制了纳米粒子的团聚. 另外,多孔树脂的使用还造成了样品的碳掺杂(大约1.0%). 罗丹明B的光降解实验表明, RN700A550 不仅在可见光而且在紫外光激发条件下都显示了比P25更高的光催化活性.
关键词:
二氧化钛
,
多孔树脂
,
碳掺杂
,
光降解
,
可见光
,
紫外光
章凌
,
彭悦欣
,
张娟
,
陈龙
,
孟祥举
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61073-7
作为空气污染物的主要成分之一，挥发性有机化合物(VOCs)会极大地破坏生态环境并损害人体健康。在众多消除 VOCs的方法中，吸附法由于操作简单、成本低廉的优势而在工业上得以广泛应用。催化燃烧法则因去除效率高，适用范围广且无二次污染等优点被认为是 VOCs消除最有效的手段之一。
目前，活性炭是最常用的 VOCs吸附剂，但存在再生困难、抗湿性差、易燃等诸多问题。与活性炭等常规吸附剂相比，沸石分子筛作为 VOCs吸附剂其主要优势在于：(1)沸石分子筛的疏水性可调，通过调控分子筛骨架的硅铝比可以调节分子筛的亲疏水性，高硅铝比的沸石分子筛有着优异的疏水性能，从而可以有效降低在一定湿度条件下水对 VOCs分子的竞争吸附；(2)均一的孔径分布可以有效地进行分子识别，从而使吸附剂对VOCs的选择性吸附性大大提高；(3)沸石分子筛一般由硅铝构成，本身不可燃且水热稳定性好，因此能够与微波加热等其他手段相结合以降低吸附剂重生能耗，提高操作安全性；(4)沸石分子筛比表面积大，吸附容量高，是作为蜂窝转轮吸附技术中吸附剂的理想材料，而该技术是目前工业大规模消除VOCs的研究热点。因此，沸石分子筛由于其独特的性质，被视为一种简单高效、选择性好的VOCs吸附剂。现阶段，催化燃烧VOCs所使用的催化剂常用金属氧化物作为载体，但是金属氧化物比表面积相对较小且孔道结构不均一，因此严重影响了催化剂对VOCs的催化燃烧效率，限制了催化燃烧活性的提高。而与金属氧化物载体相比，沸石分子筛材料具有均一的孔道结构以及相对较大的比表面积等优点，而将具有较好吸附选择性和吸附容量的沸石分子筛作为载体，负载活性组分后可以实现催化剂催化燃烧性能的显著提高，从而成为VOCs催化燃烧的理想催化剂。
本文综述了目前沸石分子筛材料作为吸附剂和催化剂载体的负载型催化剂消除各类VOCs的研究进展。对于沸石分子筛作为VOCs吸附剂，我们小结了影响其吸附容量和吸附选择性的因素，发现分子筛的孔道大小和阳离子类型与VOCs的吸附情况密切相关。在此基础上，进一步简单介绍了分子筛蜂窝吸附转轮技术的研究现状。对于沸石分子筛作为催化剂载体，我们总结了其用于各类VOCs催化燃烧的研究情况，如烷烃类、芳烃类和醛类等。探究了催化性能的影响因素及相应的催化机理，发现分子筛的孔道结构、阳离子类型、硅铝比等都会显著影响沸石分子筛负载型催化剂的催化活性。最后，探讨了沸石分子筛应用于VOCs消除目前所存在的问题，同时展望了该领域未来的研究和发展方向。
关键词:
空气污染
,
挥发性有机物
,
沸石分子筛
,
负载型催化剂
,
催化燃烧
王亮
,
孟祥举
,
肖丰收
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(09)60091-7
采用离子交换法和NaBH4还原法制备了Mg-Al-水滑石(LDH)负载的Au纳米粒子(Au/LDH)催化剂.X射线衍射和透射电镜结果表明,Au粒子较均匀地分散在水滑石表面,载体仍保持层状结构.在温和的反应条件下,Au/LDH对一系列醇的氧化反应表现出优异的催化性能,如在室温常压下进行分子O2氧化1-苯基乙醇的反应,底物转化率和苯乙酮选择性都接近100%,而且催化剂经过多次循环使用后,其活性未见下降.可见,Au/LDH催化剂在醇氧化反应中具有良好的应用前景.
关键词:
金
,
纳米粒子
,
水滑石
,
醇
,
氧化
,
分子氧
孟祥举
,
谢彬
,
肖丰收
催化学报
工业上广泛应用的某些沸石催化材料,如ZSM-5和β沸石,通常是在有机模板剂存在条件下合成的,但合成过程常常会造成环境污染以及CO2和氮氧化物的排放.如果能在无有机模板剂条件下合成这些材料,则不仅在基础研究上具有重要意义,而且在工业应用方面也具有经济和环保价值.本文对最近有关无有机模板剂合成沸石材料的一些突破性进展进行了综述,并重点讨论了调节起始凝胶配比、使用导向剂溶液以及使用晶种导向合成等路线.
关键词:
沸石
,
合成新路线
,
有机模板剂
,
凝胶配比
,
导向剂溶液
,
晶种
