张召艳
,
王英
,
李娴
,
戴维林
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60159-5
研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD, UV-Vis DRS, TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察。结果表明, Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成。 Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性。当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%。此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应。 AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性, Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性。
关键词:
金
,
钯
,
氧化铈
,
双金属催化剂
,
苯甲醇
,
催化氧化
,
苯甲酸盐
殷梦瑶
,
何松波
,
余正坤
,
吴凯凯
,
王连弟
,
孙承林
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60608-1
以基于借氢策略的苯甲醇和苯胺一步合成N-苯基苄胺为模型反应,研究了三种不同表面结构的氧化铝对其负载的Pt-Sn催化剂上N-烷基化合成仲胺反应性能的影响.采用N2吸附-脱附法、压汞法、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、CO脉冲吸附、H2-程序升温还原及NH3-程序升温脱附等技术对载体和Pt-Sn/Al2O3催化剂进行了表征.结果表明,与Al2O3相互作用较弱且高度分散的Pt颗粒具有很高的催化活性,Al2O3载体较大的孔体积和大孔分布的孔结构有助于反应物扩散和吸附到催化剂表面并提高反应活性.同时也有利于反应产物从催化剂表面离开,从而提高催化剂的稳定性.然而Al2O3较强的酸性及酸性分布降低了产物仲胺的选择性和催化剂稳定性.
关键词:
氧化铝
,
铂-锡
,
苯胺
,
苯甲醇
,
N-烷基化
,
借氢策略
张鹏飞
,
邓江
,
毛建拥
,
李浩然
,
王勇
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60871-3
醇的氧化产品(醛和酸)是精细化工中的重要中间体.醇类的选择性氧化无论是在基础研究还是在工业应用方面都具有非常重要的意义.传统的方法是使用化学计量的氧化剂(如：高氯酸盐,重铬酸盐,高锰酸盐,过氧酸)来氧化醇.但是,这些氧化剂具有强腐蚀性,价格较昂贵,有些氧化剂还具有很强的毒性或者反应后产生大量重金属废液.而以分子氧作为氧化剂在温和条件下实现醇到醛的氧化具有更好的经济性也更环保.在过去几十年里,科学家们发展了许多催化体系来活化氧气分子.这些体系大部分是基于钌、钯、铜和钛等金属催化剂.近年,考虑成本和环境因素,越来越多的科学家把目光投向无金属催化剂来实现醇的氧化.石墨型氮化碳(g-C3N4)是二维层状类石墨结构,层内原子以共价键相连,层与层之间由于分子间作用而堆叠在一起.在g-C3N4中引入介孔(mpg-C3N4)能够提高g-C3N4的比表面积,提供更多的活性位点.由于mpg-C3N4具有半导体性质(带隙宽度为2.7 eV),在可见光照射下能够激发出一个电子给氧气,氧气得到电子后生成具有较高氧化活性的?O2–.这样我们就可以在比较温和的条件下得到活性较高的氧化剂.但是?O2–活性和产量有限、并且容易被猝灭,因此我们想通过选用一个能形成比较稳定的自由基的有机分子来“传递氧化性”.基于上述思考,我们引入mpg-C3N4和N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)作为组合催化体系实现光催化和有机催化有效的结合来催化选择性氧化醇.以苯甲醇为模型化合物、以mpg-C3N4/NHPI作为组合型催化剂、普通的钨丝灯为光源,在25 oC下通入1 atm O2,实现了醇的选择性氧化.通过电子自旋共振测试,我们探测到?O2–自由基.在只有mpg-C3N4的体系中,产生的?O2–自由基很快被猝灭,从而不能有效地氧化苯甲醇.而加入NHPI后,?O2–自由基能够夺取NHPI中O–H键的氢,形成PINO自由基.形成的PINO自由基能够在温和的反应条件下氧化苯甲醇得到苯甲醛.(图1)通过调节mpg-C3N4和NHPI的比例,我们发现增加mpg-C3N4的比例有利于苯甲醛的生成.一方面,较低的反应温度不利于生成的醛被进一步氧化成酸.另一方面,由于苯甲醇和mpg-C3N4通过O-H...N或者O-H...π相互作用能够很好的吸附到mpg-C3N4表面,从而氧化为苯甲醛；而生成的苯甲醛与mpg-C3N4的相互作用比较弱,容易脱附到溶液中,避免被进一步的氧化.同时,我们也将mpg-C3N4/NHPI催化体系拓展到其他醇类的氧化反应,同样能够得到很好的转化率和选择性.该催化体系不需要任何金属元素,利用偶合的光催化组合进行可见光催化氧化过程,反应温度低,为醇类分子的选择性氧化制备醛或者酸提供了一条有效并且环保的策略.
关键词:
空气氧化
,
苯甲醇
,
N-羟基邻苯酰亚胺
,
自由基
,
氮化碳
伍颖斯
,
余皓
,
王红娟
,
彭峰
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60114-5|
采用直接浸渍法、过氧化氢均相氧化沉积法和氨水催化水解法制备了石墨烯负载的铁、钴、镍金属氧化物纳米颗粒。研究了三种沉积方法对颗粒尺寸分布的影响；采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱表征了催化剂的形貌与结构。用过氧化氢均相氧化沉淀法可制得粒径分布最均匀的纳米颗粒。过氧化氢的氧化作用可使石墨烯表面的氧化基团含量最大化，为纳米颗粒提供了足够的吸附与成核点。氨水加速了金属离子的水解与成核，导致纳米颗粒的粒径增大与不均。以苯甲醇氧化为探针反应考察了催化剂的性能。催化剂的活性按以下顺序逐渐下降：过氧化氢辅助沉积法>直接浸渍法>氨水催化水解法，与纳米颗粒尺寸增长趋势一致。纳米催化剂颗粒尺寸与其活性的良好关联性显示，发展石墨烯负载尺寸可控的纳米催化剂的方法具有重要意义。
关键词:
颗粒尺寸
,
石墨烯
,
金属氧化物
,
过氧化氢
,
苯甲醇氧化
苏浩
,
杨春
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60097-8|
以Keggin结构的磷钨酸和三乙胺(TEA)为原料,通过简单的酸碱反应合成了磷钨酸的TEA盐.并以它们为催化剂,考察了以H2O2为氧化剂、以水为溶剂的体系中苯甲醇选择氧化制备苯甲醛的反应性能.结果表明,(TEAH)nH3-nPW12O40(n =1,2,3)系列催化剂对苯甲醇的选择氧化反应有很高的活性和选择性,且可被分离和循环使用.在适宜的反应条件下,最佳催化剂(TEAH)H2PW12O40上,苯甲醇的转化率可达99.6%,苯甲醛的选择性为100%.还采用IR,31P NMR谱和元素分析技术,对催化剂和反应过程中催化剂物种的转化和分布进行了考察,进而导出了反应机理.在这个水--油两相反应中,(PW12O40)3-首先在H2O2的作用下,氧化降解为溶于水的小分子过氧物种(PO4(WO(O2)2)4)3-和自由W物种.(PO4(WO(O2)2)4)3-是真正的活性物种,可将部份溶于水层的苯甲醇氧化为苯甲醛,自身转变为失去活性氧的反应后物种(SAR).而SAR又可与自由W物种一起聚合为前驱体状态的(PW12O40)3-,完成催化循环.
关键词:
苯甲醇
,
选择氧化
,
磷钨酸盐
,
机理
马良
,
贾丽华
,
郭祥峰
,
项礼军
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60720-7
以SBA-15为载体,采用浸渍法制备了不同Ag含量的Ag/SBA-15,通过N2吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱对催化剂进行了表征.将Ag/SBA-15用于苯甲醇气相选择性催化氧化合成苯甲醛,研究了反应条件对转化率和选择性的影响.结果表明,Ag/SBA-15具有均一的一维孔道结构、较厚的孔壁(3-5 nm)及较大的比表面积(411-541 m2/g),其规整纳米空间的限域作用使一定负载量的Ag以纳米尺寸均匀分散于介孔SBA-15孔道内,增加了活性组分的比表面积.亲核性氧物种从Ag到SBA-15表面的氧溢流,提高了低温下Ag/SBA-15对苯甲醇气相选择性氧化合成苯甲醛的催化性能.5.3％Ag/SBA-15中的Ag粒径为5-5 nm,且均匀分散于载体孔道中,反应温度为220℃时,苯甲醇转化率为87％,苯甲醛选择性为95％; 240℃时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别高达94％和97％;并在240-300℃范围内,其催化活性和选择性保持不变,表现出了良好的温度耐受能力.催化剂经活化再生可以连续使用40 h,选择性基本保持不变.
关键词:
银
,
SBA-15
,
低温气相氧化
,
苯甲醇
,
苯甲醛
