曹诗林
,
徐培
,
马永正
,
姚潇晓
,
姚远
,
宗敏华
,
李雪辉
,
娄文勇
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62528-7
催化剂是化学工业的重要基础，其中酶是重要的高效天然催化剂。近年来，酶被越来越多地应用于工业领域，如精细化工、食品工业、制药工业、纺织业和制浆造纸。然而，由于游离酶存在价格昂贵及操作稳定性(特别是回收与重复使用性能)低等缺点，其在工业上的进一步应用受到一定限制。对酶进行固定化是解决上述问题的有效途径。一个理想的酶固定化技术需要载体具有良好的生物相容性和高比表面积，能够负载适量的酶并且具有很好的重复使用性能，固定化酶的过程简单温和，所得到的固定化酶制剂具有良好的催化性能、稳定性以及工业应用价值。尽管固定化酶技术经过了多年的发展，但仍需进一步研究。近几年，人们研究了基于纤维素纳米晶类、聚多巴胺类纳米载体以及生物相容性合成有机物纳米胶等新型载体对酶的固定化，取得了较好的成果。本文综述了这些新型纳米载体的制备以及酶的固定化过程，阐述了纳米载体固定化酶的结构和催化性能，并展望了发展前景。纤维素是全球产量最高、来源最广的生物聚合物。纤维素经过一定的酸(常用硫酸和盐酸)水解处理后，剩下的是具有高结晶度的纤维素纳米晶。它具有高比表面积、高机械强度和高长径比等优异性能。因此，研究者利用纤维素纳米晶作为载体进行酶固定化，获得了高负载量、高催化性能的固定化酶制剂。基于仿生矿化法制备的聚多巴胺类材料近年来获得研究者越来越多的关注。多巴胺具有良好的自聚合能力，可以对无机、有机等各种材料进行表面修饰。同时，聚多巴胺中含有的活性官能团可以与酶发生交联，从而达到固定化酶的效果。基于合成性聚合物纳米胶载体的固定化酶技术同样是一个新兴的、有意义的研究领域。相关的固定化过程可分为两大类：(1)在酶分子表面通过原位聚合生成纳米胶(growing-from过程)；(2)将酶与预先合成的纳米胶进行交联(grafting-to过程)。其中， growing-from过程是先将酶分子丙烯酰化，再进行原位聚合。而原位聚合又可分为自由基聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)。其中， ATRP和 RAFT主要用于制备环境响应型的酶-聚合物纳米凝胶。
关键词:
酶固定化
,
纤维素纳米晶
,
聚多巴胺
,
生物相容性材料
李雪辉
,
李华
,
高翔
,
陈志航
,
杨青
,
王芙蓉
,
王乐夫
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.00832
采用共沉淀法制备了一系列具有CrMn1.5O4晶相的新型Cr-Mn复合氧化物催化剂并用于低温有氧条件下氨选择性催化还原(SCR)NOx.结果表明,NOx转化率随着Cr/(Cr+Mn)摩尔比从0.1到0.4的增加而升高.其中Cr(0.4)-MnOx具有较高的低温活性,在140℃,空速为30 000h-1的条件下,NOx转化率可高达90%.利用N2吸附法,X射线衍射及X射线光电子能谱对系列催化剂进行了表征,发现通过添加Cr元素,可形成新型CrMn1.5O4活性物相;由于Cr元素对催化剂表面电子性能具有调变作用,Mn元素主要以高氧化态形式Mn4+及Mn3+富集,不仅可以促进对NO的氧化,而且有利于对NH3的吸附和活化,从而使该催化剂具有较好的低温SCR活性.
关键词:
共沉淀
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
氨
,
低温
,
铬
,
锰
陈志航
,
李雪辉
,
高翔
,
江燕斌
,
吕扬效
,
王芙蓉
,
王乐夫
催化学报
采用柠檬酸法合成了一系列铬锰复合氧化物催化剂,利用X射线衍射及X射线光电子能谱研究了催化剂活性相态,并考察了铬锰摩尔比对反应活性的影响. 结果表明,该体系在有氧条件下氨低温选择性催化还原氮氧化物反应中显示出优异的活性,其中Cr(0.4)-MnOx催化剂具有最佳低温催化活性,在空速 30 000 h-1和120 ℃条件下, NOx转化率达98.5%, N2选择性达100%. 在MnOx中添加Cr后形成了CrMn1.5O4晶相, 该相态在低温选择性催化还原NOx过程中起重要作用.
关键词:
铬锰复合氧化物
,
低温
,
选择性催化还原
,
氮氧化物
,
氨
陈英
,
何俊
,
马玉刚
,
陈小平
,
王乐夫
,
李雪辉
催化学报
采用共沉淀-浸渍法制备了新型催化剂Pt-Pd/BaO/TiAlO, 通过对催化剂进行NOx吸附储存实验、有硫(SO2)和无硫情况下的NOx储存-还原循环实验以及程序升温脱附、程序升温还原、N2吸附-脱附和X射线衍射等表征分析,考察了该催化剂的储存NOx性能以及抗硫性能. 结果表明,在Pt-Pd/BaO/TiAlO中,复合氧化物TiAlO为储存NOx的组分兼载体, Ti和Al原子比为1:2时,储存NOx能力最大;BaO (4%)作为助剂不但增加了催化剂的热稳定性,还提高了其储存NOx的能力. 与Pt/BaO/γ-Al2O3相比, Pt-Pd/BaO/TiAlO具有良好的抗硫性能. Pt-Pd/BaO/TiAlO上吸附形成的硫化物稳定性较差,易被还原脱除,这是其抗硫性能良好的原因之一.
关键词:
铂
,
钯
,
氧化钡
,
钛铝复合氧化物
,
氮氧化物
,
储存-还原催化剂
,
抗硫性能
,
贫燃发动机尾气
陈学伟
,
宋红兵
,
李雪辉
,
王芙蓉
,
钱宇
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.01238
报道了咪唑根1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Im)碱性离子液体的合成与表征,该离子液体具有强碱性和较好的热稳定性.碱性离子液体[Bmim]Im用于催化水介质中Knoevenagel反应,发挥了碱催化剂与相转移催化剂双重作用.此外,离子液体[Bmim]Im及其水溶液还具有良好的循环使用性能.水介质、低催化剂用量、室温与高收率、简单的后处理操作是该催化体系的主要特点.
关键词:
咪唑根
,
碱性
,
离子液体
,
水介质
,
Knoevenagel反应
陈英
,
王乐夫
,
陈小平
,
何俊
,
李雪辉
稀土
doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2006.04.003
研究了新型SO2和NO吸附-催化剂La-Cu-Na-γ-Al2O3的制备条件,并用均匀设计法确定了La-Cu-Na-γ-Al2O3的组成.研究表明,当用分步等体积浸渍法制备La-Cu-Na-γ-Al2O3时,以Na2CO3、Cu(NO3)2和La(NO3)3为原料,在873K下空气中焙烧制备的含Na2CO3、CuO、La2O3的质量分数分别为8%、5%、5%的La-Cu-Na-γ-Al2O3,具有较好的低温(423K)同时吸附储存SO2和NO的能力.
关键词:
同时吸附储存
,
二氧化硫
,
一氧化氮
,
吸附-催化剂La-Cu-Na-γ-Al2O3
,
制备
,
均匀设计
朱鹏
,
李雪辉
,
徐建昌
,
黄苑
,
王乐夫
催化学报
对硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时还原SO2和NO反应进行了研究,探讨了温度、空速、H2配比以及Ni负载量对反应的影响. 结果表明,催化剂的活性随反应温度的升高而增加,550 ℃时, SO2和NO在15%Ni-10%W/Al2O3上的转化率达100%,单质硫的产率达90%以上; 增加空速对NO转化率和单质硫的选择性影响不大,但SO2转化率及单质硫产率明显下降; 提高n(H2)/n(SO2+NO)的比值可显著提高SO2转化率,但单质硫选择性明显下降,其比值为2.0时单质硫产率最大,随后随H2浓度的增加而迅速下降, NO转化率几乎不受H2配比的影响; 增加催化剂的Ni含量可明显提高各反应物的转化率及单质硫的选择性和产率; 预硫化过程对催化剂性能有很大影响,是获得高活性催化剂的必要条件. 催化剂稳定性测试及XRD结果表明,催化剂不会因为晶格硫的大量流失而失活. 最后,提出了H2同时还原SO2和NO反应的机理.
关键词:
镍
,
钨
,
氧化铝
,
氢气
,
催化还原
,
二氧化硫
,
一氧化氮
,
废气处理
陈学伟
,
李雪辉
,
宋红兵
,
吕扬效
,
王芙蓉
,
胡艾希
催化学报
设计合成了由1-丁基-3-甲基咪唑阳离子与咪唑阴离子搭配的[bmim]Im新型碱性离子液体并对其碱性进行研究.[bmim]Im离子液体的碱性与[bmim]OH的碱性接近且强于[bmim]OAc.在水溶液及室温条件下,2%的[bmim]Im离子液体对系列芳香醛与活泼的亚甲基化合物之间的Knoevenagel缩合反应具有较好的催化性能,目标产物的收率达到86%～95%,选择性为100%.同时,该催化剂体系具有良好的循环性能.
关键词:
咪唑阴离子
,
碱性离子液体
,
催化
,
Knoevenagel缩合反应
李雪辉
,
耿卫国
,
王芙蓉
,
王乐夫
催化学报
利用羧基对咪唑型离子液体的阳离子进行功能化,得到一系列具有不同羧基数目及与不同阴离子搭配的N-羧基功能化咪唑离子液体(TSILs), 进而构筑PdCl2/TSILs催化剂体系. 以过氧化氢为氧化剂,将PdCl2/TSILs用于选择性催化氧化苯乙烯合成苯乙酮. 研究结果表明, PdCl2/TSILs催化体系对目标反应具有理想的催化性能,羧基功能化离子液体的阳离子及其搭配的阴离子对苯乙酮的选择性和产率均有显著的影响. 阳离子的羧基数目越多,阳离子的不对称性越高, PdCl2/TSILs催化剂体系的活性越好. 含有相同阳离子的PdCl2/TSILs催化剂体系,其催化性能按照阴离子PF-6＜H2PO-4＜Cl-＜BF-4的顺序递增且与其酸强度顺序相反. 含有三羧基的功能化离子液体与PdCl2构筑的催化剂体系具有最佳的催化性能,在55 ℃下,该催化剂体系的转换频率值达到125 h-1, 苯乙烯可以完全转化且苯乙酮的选择性为91%.
关键词:
羧基
,
功能化离子液体
,
钯
,
苯乙烯
,
选择性催化氧化
,
苯乙酮
,
咪唑阳离子
