张庆
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郭杨龙
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詹望成
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郭耘
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王丽
,
王筠松
,
卢冠忠
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62539-1
环氧丙烷(PO)是一种重要的有机化工中间体,可以用来生产聚氨酯、丙二醇和表面活性剂等化工产品,具有很高的工业应用价值.然而,目前PO的生产工艺仍然存在着环境污染、副产物、原料经济性等不足之处.考虑到环保、技术、资金等关键性问题,丙烯气相环氧化工艺是PO生产工艺未来的发展方向,利用分子氧作为氧化剂的丙烯气相环氧化反应是最理想、原子经济性最高的反应,也是当今催化界最具挑战性的课题之一.研究报道Ag基催化剂和Cu基催化剂催化丙烯气相环氧化反应可得到较好的催化性能.尽管Ag催化剂催化乙烯氧化制环氧乙烷反应已成功实现工业化,但是Ag催化剂催化丙烯环氧化反应得到的PO选择性低于10%,这是由于丙烯比乙烯多出的甲基中的α-H受双键影响变得非常活泼,C?H键易断裂,导致丙烯容易发生完全氧化反应生成CO2.因此,研究报道采用不同助剂对Ag催化剂进行改性以提高Ag基催化剂的催化性能.我们在前期研究中制备了Ag-CuCl2/BaCO3催化剂,当CuCl2的负载量为0.036 wt%Cu和0.040 wt%Cl时,催化剂具有最优的催化性能,可以得到1.3%的丙烯转化率和71.2%的PO选择性.适量CuCl2的改性使得催化剂表面吸附分子氧物种,同时抑制原子氧物种的形成,从而提高PO选择性.但是CuCl2作为前驱体有一个不足之处,就是引入的Cu和Cl的比例是恒定的,不可调节.因此,我们以Cu(NO3)2和NH4Cl作为Cu和Cl的前驱体,采用还原-沉积-等体积浸渍法制备Ag-Cu-Cl/BaCO3催化剂,分别通过调节Cu和Cl的负载量来进一步提高Ag-Cu-Cl/BaCO3催化剂的催化性能,采用粉末X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和氧气程序升温脱附(O2-TPD)等表征手段来研究催化剂中Cu和Cl的作用.研究发现,Cl负载量的提高更容易导致大尺寸Ag颗粒的形成,而Cu负载量的提高对Ag颗粒尺寸影响不大.适当的Cl负载量可抑制氧气在催化剂表面解离吸附形成原子氧物种,从而抑制了丙烯的完全氧化,提高PO选择性.过高的Cl负载量会导致催化剂发生Cl中毒,从而降低了催化性能.适当的Cu负载量有利于丙烯气相环氧化反应生成PO,但当Cu负载量过高时容易导致Cu物种发生聚集,更多原子氧物种吸附于Ag颗粒表面,有利于丙烯完全氧化反应生成CO2,降低了PO选择性.适当的Cu和Cl负载量使得催化剂表面吸附的分子氧物种和原子氧物种达到平衡,有利于丙烯气相环氧化反应.当Cu和Cl负载量分别为0.036 wt%和0.060 wt%时,Ag-Cu-Cl/BaCO3催化剂具有最优的催化性能,在200℃,0.1 MPa,3000h-1反应条件下可得到1.2%的丙烯转化率和83.7%的PO选择性.
关键词:
丙烯环氧化
,
环氧丙烷
,
分子氧
,
Ag基催化剂
,
铜
,
氯
李乃旭
,
杨斌
,
刘明
,
陈勇
,
周建成
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62832-8
近年来,丙烯环氧化已引起人们广泛的兴趣;然而,大多数过程仍面临分离困难等问题.此外,丙烯转化率和环氧丙烷(PO)的选择性仍然非常低.从环境和经济观点来看,分子氧是丙烯选择性环氧化的理想氧化剂.开发一种气相光催化环氧化方法,即在光能和多相光催化剂存在的情况下,用于化学品生产.因此,本文探讨了通过光催化O2选择氧化丙烯环氧化.传统的制备方法存在环境污染及能耗大等缺点,而利用氧气直接进行光催化丙烯环氧化制备环氧丙烷是相当具有前景的化学品生产途径.本文采用水热法制备了微球状TS-1载体,再通过浸渍还原法制备了不同Au/Ag质量比的Au–Ag/TS-1双金属催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、透射电镜、X射线光电能谱、荧光光谱和N2吸脱附法等手段对合成的催化剂的组成、形貌和性质进行了研究,通过气相色谱在线分析得到光催化反应结果.结果表明,通过浸渍还原法可以很好的将贵金属分散到载体表面上.对于Au–Ag/TS-1双金属催化剂,当Au/Ag质量比为4/1时,反应温度为443 K时,环氧丙烷生成速率最大(68.3μmol/(g·h)),其选择性达52.3%.对于Au–Ag/TS-1光催化剂,双金属负载有利于O2吸附活化,同时促进了电子的传递,从而抑制电子空穴的复合,有利于氧自由基的形成.结果表明,Au,Ag双金属之间存在协同催化作用,根据实验现象提出了一种可能的反应机理.
关键词:
金
,
银
,
钛硅分子筛
,
光催化
,
丙烯环氧化
,
协同作用
张水洞
,
林泽声
,
黄加乐
,
黄汉雄
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.02.018
以过氧化氢氧化淀粉制备水溶性羧基淀粉(OST),通过红外光谱、滴定法、粘度和水溶性测试表征OST结构与性能.选择溶解性最高、羧基含量42.1%OST(OST42.1)用于还原氯金酸获得纳米金颗粒,通过溶胶负载制备纳米金催化剂.利用紫外-可见光谱、透射电镜、X衍射和低温N2物理吸附表征所制备的催化剂的微观结构与性能.结果表明,随着OST42.1浓度由5 g/L上升40 g/L时,纳米金颗粒直径呈先降低而上升的趋势,在20 g/L时还原所得纳米金颗粒负载量和颗粒平均直径分别为0.5%和1.8 nm,比表面积和容积率分别为353.01 m2/g和0.293 cm3/g.以20 g/L的OST42.1制备的催化剂,用于催化丙烯环氧化反应,转化率、氢气效率和丙烯环氧化选择性分别达到18.5%,31.1%和68%.其原因在于OST42.1在水中具有溶解度高和粘度低等优点, 以均相还原氯金酸能增加纳米金颗粒负载量及降低直径,提高丙烯气相环氧化效率.研究表明,高水溶性的羧基淀粉能有效还原氯金酸,获得高催化活性的纳米金颗粒,在丙烯气相环氧化领域中具有广泛的应用.
关键词:
羧基淀粉
,
纳米金催化剂
,
丙烯环氧化
,
催化
孙菲菲
,
钟顺和
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2003.09.008
沉积沉淀法制得Au/TiO2催化剂,采用化学吸附-IR、化学吸附-TPD与微反技术研究了Au/TiO2的化学吸附性质和丙烯临氢环氧化反应性能. 丙烯分子中 CC 键上的π电子与催化剂表面的Lewis酸位Tin+作用,形成d-π配键. 环氧丙烷以碳氧三元环上的O吸附在Au/TiO2催化剂表面的Tin+位上,O的孤对电子进入Tin+的空d轨道,形成配位键. Au粒子吸附活化O2与H2,将其转变为吸附在其上的过氧化物H2O2物种. 丙烯吸附在Tin+位并活化后,与吸附在Au粒子上的过氧化物物种相互作用,被氧化为环氧丙烷.
关键词:
Au/TiO2
,
环氧丙烷
,
丙烯环氧化
