李志
,
巩前明
,
王野
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
易茂中
,
黄伯云
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.04.014
采用化学气相沉积(CVD)方法制备了厚度超过4 mm的定向碳纳米管(ACNTs)阵列,并以此为骨架,利用化学气相渗(CVI)工艺制备了新型的定向碳纳米管/炭(ACNT/C)复合材料.利用SEM、PLM、XRD、TGA和Raman光谱对ACNT/C复合材料进行了表征.结果表明:ACNT/C复合材料中的热解炭主要为类粗糙层(RL)结构,而在相同工艺条件下制备的炭/炭(C/C)复合材料的热解炭为典型的光滑层(SL)结构.ACNT/C复合材料晶化程度明显优于相同工艺条件下的C/C复合材料.同时,ACNT/C复合材料在空气中的热失重转变温度比相同工艺条件下制备的C/C复合材料提高了约50 ℃左右.
关键词:
定向碳纳米管
,
复合材料
,
制备
,
表征
李志
,
巩前明
,
王野
,
吴建军
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
黄伯云
新型炭材料
以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料.通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究.结果表明: 所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构.这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Soft epitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭.该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用.
关键词:
定向碳纳米管
,
炭/炭
,
热解炭
,
纳米复合材料
,
微观结构
周布康
,
王琪
,
陈亚中
,
崔鹏
,
沈泽斌
,
张庆红
,
王野
应用化学
doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.09.160021
采用等体积共浸渍法，制备了一批不同钾含量的KxMoP/Al2O3（x表示K与Mo摩尔比，0≤x≤3）催化剂，考察其对高硫合成气制甲硫醇性能的影响，并采用X射线衍射分析（XRD）、程序升温还原法（TPR）和激光拉曼光谱（LRS）等技术手段对催化剂进行了表征。结果表明，氧化铝负载的磷钼氧化物前驱体在850℃经H2气还原制备出了MoP/Al2O3催化剂，少量添加钾催化剂有较高的甲烷选择性，大量添加钾助剂促进了催化剂表面活泼钼硫物种的生成，使得磷化钼基催化剂有较好的甲硫醇选择性，而过量添加钾又会阻碍了甲硫醇的生成。当n（K）/n（Mo）比在2~2.5之间时，磷化钼基催化剂对该反应有较好的催化活性。
关键词:
钾助剂
,
磷化钼
,
高硫合成气
,
甲硫醇
周布康
,
王琪
,
陈亚中
,
崔鹏
,
沈泽斌
,
张庆红
,
王野
应用化学
doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.09.160021
采用等体积共浸渍法,制备了一批不同钾含量的KxMoP/Al2O3(x表示K与Mo摩尔比,0≤x≤3)催化剂,考察其对高硫合成气制甲硫醇性能的影响,并采用X射线衍射分析(XRD)、程序升温还原法(TPR)和激光拉曼光谱(LRS)等技术手段对催化剂进行了表征.结果表明,氧化铝负载的磷钼氧化物前驱体在850℃经H2气还原制备出了MoP/Al2O3催化剂,少量添加钾催化剂有较高的甲烷选择性,大量添加钾助剂促进了催化剂表面活泼钼硫物种的生成,使得磷化钼基催化剂有较好的甲硫醇选择性,而过量添加钾又会阻碍了甲硫醇的生成.当n(K)/n(Mo)比在2～2.5之间时,磷化钼基催化剂对该反应有较好的催化活性.
关键词:
钾助剂
,
磷化钼
,
高硫合成气
,
甲硫醇
汤清虎
,
赵培真
,
张庆红
,
王野
催化学报
分别采用模板剂离子交换法(TIE法)、水热合成法(DHT法)及浸渍法合成了Co-MCM-41,此催化剂能够在无共还原剂存在条件下催化以氧气为氧化剂的烯烃环氧化反应. 另外考察了催化剂的结构特别是钴的存在状态与催化性能之间的关系,以期能够弄清催化环氧化反应中催化剂活性位的本质. X射线衍射及N2吸附-脱附等结果证实,当导入分子筛中的钴的量在2.2%以下时,所有的Co-MCM-41均具有规整排列的六方孔道结构. 漫反射光谱和H2程序升温还原等结果表明,通过TIE法合成的样品中钴主要以孤立态钴离子(single-site Co(Ⅱ))形式存在,而以DHT法合成的样品中钴主要以微晶态Co2SiO4形式存在,浸渍法合成的样品中则存在大量颗粒状氧化钴. 催化反应结果表明,当钴含量均接近1.0%时,采用 TIE法合成的样品的苯乙烯转化率为45%,而用DHT法和浸渍法合成的样品的苯乙烯转化率均低于30%. 考虑到氧化钴和Co2SiO4的低活性以及DHT法和浸渍法合成样品中可能存在一小部分孤立态钴离子,我们推测MCM-41中的孤立态钴离子是催化活化分子氧发生环氧化反应的高效活性位.
关键词:
钴
,
MCM-41分子筛
,
孤立态钴
,
硅酸钴离子
,
氧化钴
,
苯乙烯
,
氧气
,
环氧化
游震亚
,
邓卫平
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60559-2
研究了非负载型铁催化剂上CO2加氢制低碳烯烃反应.结果显示,添加碱金属可显著提高铁催化剂上的CO2转化率和烯烃选择性.在经K和Rb修饰的Fe催化剂上,CO2转化率可达约40％,烯烃选择性达到50％以上,其中C2～C4烯烃收率超过10％.催化剂表征结果表明,碱金属促进了催化剂中碳化铁的生成,这可能是催化剂性能提高的一个关键原因.随着K含量由1wt％增加至5wt％,CO2转化率及烯烃选择性均升高.但K含量过高时,催化剂活性降低.这可能是由于催化剂比表面积和CO2化学吸附量降低所致.当K含量为5％～10％时,K-Fe催化剂上烯烃收率较高;进一步添加适量的硼可进一步提高烯烃选择性,且CO2转化率下降不大.
关键词:
二氧化碳
,
加氢反应
,
低碳烯烃
,
铁催化剂
徐霆
,
宋航
,
邓卫平
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60681-0
比较了几种典型的沸石分子筛在氯甲烷转化制乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃反应中的催化性能,发现H-ZSM-34具有较佳的催化活性和选择性.经乙二胺四乙酸二钠(Na2H2EDTA)水溶液处理,并经离子交换及焙烧后,H-ZSM-34上氯甲烷转化制低碳烯烃的催化性能显著改善.当Na2H2EDTA浓度为0.1 mol/L,反应温度为673 K,CH3Cl分压9.2 kPa时,C2-C4烯烃选择性和收率分别达82％和61％.研究还发现,Ce修饰H-ZSM-34催化剂同样可改善氯甲烷制低碳烯烃的选择性和收率.表征结果表明,Na2H2EDTA处理和Ce修饰均降低了H-ZSM-34的酸性.酸性的降低可抑制低碳烯烃的氢转移反应,继而避免了其进一步转化为低碳烷烃.
关键词:
氯甲烷
,
低碳烯烃
,
H-ZSM-34
,
乙二胺四乙酸二钠处理
,
铈修饰
,
酸性
郁风驰
,
吴雪娇
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60152-2
报道了一种HCl存在时温和条件下的乙烷氧化脱氢制乙烯催化转化新途径。研究发现,在多种金属氧化物催化剂中, CeO2呈现最佳乙烯生成的催化性能。与纳米粒子相比,具有棒状和立方体状形貌的CeO2纳米晶具有较高的乙烷转化率和乙烯选择性。以MnOx修饰CeO2可进一步提高催化性能。在8 wt% MnOx-CeO2催化剂上,723 K反应2 h时乙烷转化率和乙烯选择性分别为94%和69%。该催化剂性能稳定,反应100 h乙烯收率可保持在65%-70%。 HCl的存在对乙烯的选择性生成起着至关重要的作用,一部分乙烯来自于氯乙烷的脱HCl反应。
关键词:
乙烷
,
乙烯
,
氧化脱氢
,
氯化氢
,
二氧化铈
邓卫平
,
张宏喜
,
薛来奇
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60923-8
高效转化来源丰富且可再生的木质纤维素制备化学品和燃料对建立可持续发展社会具有重要意义。木质纤维素利用的一条理想途径是将其主要成分纤维素、半纤维素和木质素在温和条件下高选择性地催化转化为关键平台化学品。本文综述了近年报道的有关纤维素、半纤维素和木质素或其模型分子中C–O键选择性活化生成葡萄糖、葡萄糖衍生物(包括葡萄糖苷、六元醇和葡萄糖酸)、木糖、阿拉伯糖和芳香化合物的新催化剂和新策略,阐述了决定催化性能的关键因素。本文还讨论了相关反应机理以深入理解C–O键选择性活化。纤维素由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成,通过水解反应,选择性切断这些糖苷键可以获得葡萄糖或其低聚物。鉴于葡萄糖在水热条件下不稳定,发展纤维素温和条件下水解的酸催化剂至关重要。众多研究表明,均相酸催化剂(如无机酸,杂多酸等)具有强Br?nsted酸,在该水解反应中显示高的催化活性。另一方面,拥有强酸性基团-SO3H的固体酸也表现出优异的水解糖苷键性能,但是-SO3H官能团易于流失,限制了这类固体酸催化剂的循环使用。最近研究显示,一些催化剂尤其是碳材料上引入能够与纤维素形成氢键的官能团时,其催化纤维素水解性能显著增强。设计合成这类具备酸性位和氢键位协同效应的稳定固体酸催化剂是纤维素水解转化的一个颇具前景的研究方向。以醇替代水为溶剂实施纤维素醇解制葡萄糖苷是高效活化糖苷键的有效策略。杂多酸被证实为该醇解反应的高性能催化剂。在相同反应条件下,醇解产物葡萄糖苷较水解产物葡萄糖更为稳定,因此可以获得高的葡萄糖苷收率。开发稳定可重复利用的固体酸催化剂是纤维素醇解的关键。耦合水解与加氢或氧化反应可以直接将纤维素转化为相对稳定且具有广泛用途的多元醇或有机酸。目前已有一系列双功能催化剂被报道,这些催化剂通常组合了具备水解功能的液体酸或固体酸和具备加氢或氧化功能的贵金属或过渡金属(譬如Ru, Pt, Ni和Au)。其中杂多酸盐或含有磺酸官能团的固体酸负载Ru或Au双功能催化剂显示出优异的生成六元醇或葡萄糖酸的催化性能。半纤维素由葡萄糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖等单糖单元通过糖苷键连接而成,糖苷键选择性活化可生成各种单糖混合物。硫酸可以有效水解半纤维素,但是同时也易于催化所生成的单糖深度转化为呋喃及其衍生物。较之硫酸,酸性较弱的有机酸特别是二元羧酸(例如马来酸、草酸等)具有较高的单糖选择性。固体酸如酸性树脂,分子筛等亦可催化半纤维素水解反应,但树脂类催化剂中官能团的流失问题有待解决。木质素是由含甲氧基等取代基的苯丙烷单元通过一系列化学键连接而成的复杂大分子,其芳香单元间包括β-O-4,α-O-4和4-O-5等三种主要连接方式,选择性切断这些C–O键可获得高附加值的芳香化合物。水解和氢解是两类普遍用以活化木质素及其模型化合物C–O键的反应。酸和碱均可催化木质素及其模型化合物水解,但是通常需要苛刻条件获取高转化率。近期研究显示,通过对木质素Cα-OH预氧化,再以HCOOH/HCOONa实施水解反应,可以成功实现温和条件下有机溶剂提取木质素及其模型化合物的高效转化。另一方面,均相金属络合物(如Ni, Fe和Ru)或多相负载型金属催化剂(如Ni, Cu, Mo, Pt, Ru, Pd或Ru等)均可有效催化木质素及其模型化合物中C–O键氢解,获得芳烃化合物。在部分多相催化剂体系中,除C–O键活化断裂外,还伴随芳环深度加氢反应,产生较多环己烷衍生物。因此,设计合成具备氢解功能同时抑制过度加氢功能的催化剂是获得芳烃化合物的关键。
关键词:
生物质
,
纤维素
,
半纤维素
,
木质素
,
碳-氧键活化
陈静
,
张庆红
,
方文浩
,
王野
,
万惠霖
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00505
研究了多种载体负载Pd催化剂上苯甲醇无氧脱氢反应.结果发现,以兼具较强酸性和碱性的水滑石(HT)为载体时,Pd催化剂具有优异的苯甲醇转化活性和苯甲醛选择性,当Pd含量为0.32%～0.55%时催化性能最佳.Pd/HT催化剂可重复使用,且对于含推电子取代基的芳香醇、2-噻吩甲醇、α,β-不饱和醇与环状脂肪醇等的直接脱氢反应均具有较好催化性能.HT表面的Pd(Ⅱ)物种反应后转变为平均粒径为2.0～2.5nm的Pd纳米粒于或纳米簇.具有较高分散度的Pd(Ⅱ)物种易转变为较小的Pd纳米粒子,从而具有较佳的催化性能.本文推测,催化剂表面的碱性位可促进苯甲醇O-H键的活化,形成Pd-苯甲氧基中间体,该中间体进一步脱氢生成苯甲醛和Pd-H物种;而催化剂表面的质子酸位可与Pd-H作用,促进H2的脱除.
关键词:
绿色催化
,
醇
,
脱氢反应
,
水滑石
,
钯
,
纳米粒子
,
酸碱双功能
