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氧分子在碳纳米颗粒表面吸附的密度泛函理论研究

娄昀璟 , 李雪花 , 陈景文

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.09.2015042201

基于密度泛函理论,模拟了氧分子在3种典型碳纳米颗粒(富勒烯、碳纳米管和石墨烯)表面的吸附,计算了氧分子垂直和平行吸附于碳纳米颗粒表面的吸附能和吸附距离,确定氧分子在六元环中心平行吸附为最稳定构型.氧分子在3种碳纳米颗粒表面的吸附作用受到碳纳米颗粒的曲率和表面电荷分布的影响,吸附作用力大小顺序为石墨烯>富勒烯>碳纳米管.电荷分布结果表明,氧分子在碳纳米管、石墨烯表面吸附时无显著的电荷转移,而富勒烯与氧分子之间有部分电荷(0.21e)转移.

关键词: 碳纳米颗粒 , 吸附 , 氧分子 , 密度泛函理论

钠灯下α-蒎烯光敏氧化反应中区域选择性的催化调控

游奎一 , 尹笃林 , 毛丽秋 , 刘平乐 , 罗和安

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60271-9

发展了一种简单有效的α-蒎烯光敏催化氧化方法,该方法以高压钠灯为绿色光源,内循环氧气作为氧化剂和搅拌气,自制水浴式光化学反应器.考察了催化剂种类和反应条件对α-蒎烯转化率和产物选择性的影响.结果表明,α-蒎烯可通过催化一步生成单萜醇、醛和酮,且通过催化剂的酸碱协同作用可调节产物的区域选择性.当以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂时,α-蒎烯的转化率可达98%,主产物马鞭草烯酮和马鞭草烯醇的总选择性达到了84%.此外,还探讨了N,N-二甲基甲酰胺酸碱协同催化的作用机理,并利用密度泛函计算结果对α-蒎烯分子中化学反应活性和产物选择性之间的对应关系进行了合理的解释.

关键词: 光敏氧化 , α-蒎烯 , 催化调控 , 分子氧 , N,N-二甲基甲酰胺 , 密度泛函理论

交联聚苯乙烯微球固载2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基的催化氧化性能与机理

董婷婷 , 毕丛丛 , 高保娇

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.09.150452

将交联聚苯乙烯(CPS)微球表面固载有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)的非均相催化剂微球(TEMPO/CPS)与过渡金属盐相结合,构成复合催化剂体系,用于分子氧对肉桂醇的氧化过程的研究。分别采用高价金属离子氧化性比硝酸根NO3-更弱和更强的两类过渡金属盐为助催化剂,与微球TEMPO/CPS构成组合催化剂,深入探索研究了其催化性能与催化机理。研究结果表明,几种过渡金属盐(如Fe、Cu、Mn、Co盐)与微球TEMPO/CPS形成的复合催化剂,可有效地催化分子氧对肉桂醇的氧化过程,将其转化为唯一的产物肉桂醛。以过渡金属硝酸盐为助催化剂,当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO3-离子弱时(如Fe(NO33与Cu(NO32),正负离子共同发挥助催化作用;当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO3-离子强时,比如Co(NO32与Mn(NO32对应的Co(Ⅲ)与Mn(Ⅲ)离子,金属离子单独发挥助催化作用,NO3-离子不起作用。实验结果表明,对于肉桂醇的分子氧催化氧化,在几种过渡金属盐中,Fe(NO33作为最适宜的助催化剂,温和条件下(55℃、常压O2),可高效地将肉桂醇转化为肉桂醛,转化率为92%。

关键词: 四甲基哌啶氮氧自由基 , 非均相催化剂 , 肉桂醇 , 分子氧氧化 , 催化氧化

后修饰法合成介孔钴金属有机框架及其催化烯烃环氧化

沙莎 , 李军 , 庄长福 , 刘术侠 , 高爽

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2014.30511

通过后修饰水热合成法制备了新型Co2+配位的金属有机框架材料,并采用红外、电感耦合等离子分析和N2吸附等技术手段对其进行了表征.在氧气/异丁醛反应体系中,介孔钴金属有机框架对烯烃环氧化反应表现出较高的活性.其中,环辛烯的转化率及环氧环辛烷的选择性分别达到了94%和91%,转化频率(TOF)值为509 h-1.催化剂循环使用5次之后,其结构和活性无明显变化.

关键词: 金属有机框架 , 后修饰 , 烯烃环氧化 , 分子氧

交联聚苯乙烯微球固载2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基的催化氧化性能与机理

董婷婷 , 毕丛丛 , 高保娇

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.09.150452

将交联聚苯乙烯(CPS)微球表面固载有2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)的非均相催化剂微球(TEMPO/CPS)与过渡金属盐相结合,构成复合催化剂体系,用于分子氧对肉桂醇的氧化过程的研究.分别采用高价金属离子氧化性比硝酸根NO;更弱和更强的两类过渡金属盐为助催化剂,与微球TEMPO/CPS构成组合催化剂,深入探索研究了其催化性能与催化机理.研究结果表明,几种过渡金属盐(如Fe、Cu、Mn、Co盐)与微球TEMPO/CPS形成的复合催化剂,可有效地催化分子氧对肉桂醇的氧化过程,将其转化为唯一的产物肉桂醛.以过渡金属硝酸盐为助催化剂,当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO3-;离子弱时(如Fe(NO3)3与Cu(NO3)2),正负离子共同发挥助催化作用;当硝酸盐结构中对应的高价态(氧化态)金属离子的氧化性比NO;离子强时,比如Co(NO3)2与Mn(NO3)2对应的Co(Ⅲ)与Mn(Ⅲ)离子,金属离子单独发挥助催化作用,NO3-;离子不起作用.实验结果表明,对于肉桂醇的分子氧催化氧化,在几种过渡金属盐中,Fe(NO3)3作为最适宜的助催化剂,温和条件下(55℃、常压O2),可高效地将肉桂醇转化为肉桂醛,转化率为92%.

关键词: 四甲基哌啶氮氧自由基 , 非均相催化剂 , 肉桂醇 , 分子氧氧化 , 催化氧化

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