艾亚妮
,
王介妮
,
赵维娜
,
曹磊昌
,
韩生
材料导报
介绍了乙醇作为制备地沟油生物柴油原料醇的应用前景,综述了均相催化(碱、酸及酸碱两步催化酯交换反应)及非均相催化(固体酸、固体碱、酶及超临界法)酯交换反应制备地沟油生物柴油的研究进展,并着重分析了各自的优缺点,旨在为后续研究制备地沟油生物柴油提供参考.
关键词:
乙醇
,
地沟油
,
生物柴油
,
非均相催化
申曙光
,
王涛
,
秦海峰
,
代光
,
李焕梅
功能材料
采用磁性碳纳米管(CNTs)、葡萄糖、炼焦酚渣为碳源,制得碳基固体酸催化剂.通过XRD、FTIR、13C NMR和SEM/TEM对其结构和活性基团进行表征,并且以经过预处理的微晶纤维素为纤维素模型物,以总还原糖得率为考察指标,利用制备的碳基固体酸非均相催化水解纤维素,比较了3种碳源制得的碳基固体酸在水解纤维素中的水解效率.研究结果表明,与传统原料葡萄糖制得的碳基固体酸相比,酚渣基固体酸碳环上除了含有酚羟基、羧基和磺酸基外,还含有其它碳基固体酸不具备的烷基侧链,这一结构优势对碳基固体酸催化剂的催化活性具有促进作用,能够提高碳基固体酸催化剂的水解效率；碳纳米管固体酸尽管具有致密的碳层结构、磺化后磺酸密度低,但高比表面积使其在非均相催化水解纤维素中表现出较高的活性.
关键词:
碳基固体酸
,
水解纤维素
,
非均相催化
,
碳纳米管
,
酚渣
尹冬菊
,
张立忠
,
赵秀峰
,
陈汉
,
翟倩
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61011-7
Fenton氧化法通过Fe2+离子催化分解H2O2产生羟基自由基,能够氧化降解绝大多数有机污染物.但是传统的均相Fenton氧化法使用高浓度二价铁盐作为催化剂,催化剂不便于回收利用,而且还会引发新的环境问题.另外,均相Fenton氧化法通常需要在pH约为3的酸性条件下进行,在较高pH条件下,有机物氧化降解速率降低,同时铁盐水解产生铁泥.文献报道了一些含铁固体材料作为非均相类Fenton催化剂,能够解决催化剂回收和重复利用问题,但是许多固体催化剂仍然只在酸性条件下表现出较高催化活性.多金属氧簇是除过渡金属氧化物之外的一类光催化剂.近年来,多金属氧簇在Fenton氧化过程中的应用开始受到关注.可以预计,含铁的多金属氧簇固体化合物有可能同时具有类Fenton催化活性和光催化活性.本文以三价铁盐(FeI I)、谷氨酸(Glu)和硅钨酸(SiW)为原料在水溶液中合成了一种不溶性的三元固体配合物FeШGluSiW,并用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对FeШGluSiW进行了表征.根据ICP-AES, TG和FT-IR结果推断, FeШGluSiW可能的化学组成为[Fe(C5H8NO4)(H2O)]2SiW12O40·13H2O,其中含有铁、谷氨酸根单元和Keggin结构的SiW12O404?阴离子. FE-SEM和XRD测试结果表明, FeШGluSiW是由结晶度较低、尺寸为100–200 nm的无规则颗粒组成,并含有无定形相.通过考察在自然初始pH 6.5条件下100 mg/L 4-氯酚(4-CP)在FeШGluSiW(1.0 g/L)/H2O2(20 mmol/L)体系中的氧化降解反应,我们发现在暗态和光照条件下,4-CP完全降解所需时间分别为40和15 min,延长反应时间至2 h,总有机碳(TOC)去除率分别达到27%和72%.结果表明, FeШGluSiW具有很高的催化活性,而且在光照条件下活性更高.进一步研究发现, FeШGluSiW在pH 3–6.5范围内均表现出高的催化活性,而且在酸性条件下活性更高.用ICP-AES测定Fe元素在溶液中的析出量,证实4-CP氧化降解主要发生在固体催化剂表面.在反应体系中加入正丁醇能显著抑制4-CP降解,说明4-CP降解反应涉及羟基自由基的氧化作用.在光照反应条件下,催化剂颜色明显变深,表明光照条件下的反应机理涉及催化剂中SiW12O404?阴离子的还原.考虑到催化剂中含有谷氨酸根和SiW12O404?杂多阴离子,推测H2O2有可能通过氢键吸附于催化剂表面,这可能是FeШGluSiW表现出高催化活性的重要原因.结合文献报道的含铁固体材料类Fenton催化机理和多金属氧簇光催化机理,可以很好地解释4-CP降解反应实验结果.在暗态条件下, FeШGluSiW的催化机理归因于催化剂表面FeII的氧化还原循环FeII?FeI,即H2O2分子在催化剂表面分解产生羟基自由基,从而导致4-CP氧化；而在光照条件下,除了催化剂中FeI I的类Fenton催化作用之外,催化剂中SiW12O404?杂多阴离子的光催化作用同时发生,导致4-CP降解速率加快.在光催化过程中,4-CP可以被激发态SiW12O404?直接氧化,也可以被激发态SiW12O404?与H2O相互作用产生的羟基自由基氧化.被还原的杂多阴离子可以被O2氧化,也可以被H2O2氧化,因而H2O2的存在也促进了FeШGluSiW的光催化作用.
关键词:
多金属氧簇
,
硅钨酸
,
非均相催化
,
Fenton氧化
,
4-氯酚降解
代新
,
高保娇
,
雷海波
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2012.11129
利用水杨醛(SA)和氨甲基(MA)交联聚苯乙烯(CPS)微球反应,制得键合有双齿席夫碱配体SAAM的交联聚苯乙烯SAAM-CPS微球,再与硫酸氧钒发生螯合配位反应,制备了固载有席夫碱型氧钒(Ⅳ)配合物催化剂,采用红外光谱、扫描电镜及热失重等手段对催化剂进行了表征,并用于催化分子氧氧化苯甲醇反应,考察了催化剂用量、反应温度和溶剂对反应性能的影响.结果表明,通过SAAM-CPS微球表面配体与硫酸氧钒之间的螯合配位反应,可成功制得固载化的席夫碱型氧钒(Ⅳ)配合物催化剂;它在分子氧氧化苯甲醇的反应中表现出很高的催化活性与选择性.在常压O2和90℃的温和条件下,可高效地将苯甲醇转化为单一产物苯甲醛.另外,溶剂极性越弱,催化剂活性和苯甲醛收率越高,且具有优良的循环使用性能.
关键词:
交联聚苯乙烯微球
,
氧钒(Ⅳ)配合物
,
非均相催化
,
苯甲醇
,
分子氧
,
苯甲醛
冷炎
,
仇学谦
,
蒋平平
,
王军
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2012.20305
合成并表征了聚乙烯基吡咯烷酮修饰的杂多酸杂化催化剂PVP-PW,比较了它与其它催化剂上乙酸和正丁醇的酯化反应性能.结果表明,PVP-PW是催化酯化反应的高效多相催化剂,所得酯收率和选择性分别高达98.4％和100％;反应结束后,催化剂通过简单过滤即可分离回收,重复使用6次后,其催化活性没有明显下降.通过改变反应底物羧酸和醇,发现催化剂PVP-PW在众多酯化反应中均具有较高的催化活性.
关键词:
杂多酸
,
吡咯烷酮
,
Br(o)nsted酸催化剂
,
酯化反应
,
非均相催化
伏振宇
,
李志光
,
郭开
,
夏兴良
,
彭海军
,
何纯莲
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20606
采用湿式浸渍法,将6种含过渡金属(Cu,Fe,Zn,Ni,Mn,Ce)元素的化合物负载在活性炭(AC)上,制得6种催化剂AC/M(M=Cu,Fe,Zn,Ni,Mn,Ce),在室温条件下,催化臭氧化处理苯酚溶液和印染污泥.催化剂AC/M通过Boehm滴定、XRD和BET分析进行表征.苯酚的3种降解方法中,AC/M催化剂的臭氧催化最好,AC/M吸附处理次之,单独臭氧处理的效果最差.在苯酚的降解处理过程中,AC/M催化臭氧化处理苯酚溶液的效率依次为:AC/Fe＞ AC/Zn＞ AC/Ni＞ AC/Ce＞ AC/Cu＞ AC/Mn.AC/M催化剂催化臭氧化效果随溶液pH值的增大而增强.AC/M催化剂处理印染污泥的效率依次为:AC/Fe＞ AC/Zn＞ AC/Ce=AC/Ni＞AC/Cu＞ AC/Mn,AC/Fe催化臭氧化处理印染污泥可使污泥中有机质含量降低8.17％.
关键词:
活性炭
,
苯酚
,
催化臭氧化
,
非均相催化
,
印染污泥
焉晓明
,
丁璇
,
潘昱
,
许小伟
,
郝策
,
郑文姬
,
贺高红
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62819-5
CO2是造成温室效应的主要原因,同时又是地球上储量最为丰富的可再生C1能源.因此,CO2资源化受到了广泛关注.CO2与环氧化物反应可合成环状碳酸酯,后者广泛用作极性溶剂、锂离子电池的电解液和聚碳酸酯中间体等.但是,由于CO2的化学惰性,其反应需要高活性的催化剂.近年来,碱性金属、金属配合物及离子液体等均相催化剂被用于催化CO2与环氧化物加成反应.其中,离子液体具有高热稳定性、低挥发性和结构可调性,得到了广泛研究.季铵盐、咪唑盐和季鏻盐等离子液体已经被证实具有较高的催化活性.然而,均相催化剂回收困难,而且产物需要进一步纯化.将离子液体固载化制备成非均相催化剂,可以实现简单的固/液分离.聚合物、SiO2、SBA-15、氧化石墨烯和羧甲基纤维素等固载化催化剂已经广泛用于CO2和环氧化物的环加成反应.虽然非均相催化剂显示了潜在的优势,但是催化活性较低的问题仍然亟待解决,尤其是在较温和的反应条件下.因此,通过催化剂分子结构设计以提高催化性能,成为目前的研究热点.本文提出在催化活性基团和载体之间引入长烷基链,增加催化活性位点与反应物的接触面积,同时引入助催化的羟基,通过长链与羟基的协同作用,提高非均相催化剂活性.本文合成了羟基功能化长柔性链季铵化聚苯乙烯微球非均相催化剂([AHTAPC-PS]X,X=Cl,Br,I),用于催化CO2与环氧化物的环加成反应,并与不含羟基的长烷基链季铵盐离子液体非均相催化剂([TAPB-PS]Br)及短烷基链季铵盐离子液体非均相催化剂([TMA-PS]X)的催化性能进行了对比.考察了固载后的离子液体烷基链长及侧链羟基对催化性能的影响,并通过实验和密度泛函理论计算研究了催化机理.红外光谱、扫描电镜和能量散射谱结果充分证明了季铵盐非均相催化剂的成功合成;热重测试表明,此类催化剂具有可以满足反应需求的热稳定性.密度泛函理论计算结果显示,与短烷基链非均相催化剂相比,长烷基链非均相催化剂的阴离子负电性更强,同时羟基与环氧化合物的氧原子之间存在强的氢键作用.羟基形成的氢键可以增加环氧化物的C–O键长,同时强负电的阴离子更加容易攻击β-碳原子,促进环氧化物开环.另外,长烷基链结构使得卤素阴离子具有与反应物更大的接触范围,因此提高了反应活性.当采用短烷基链季铵盐非均相催化剂时,环氧丙烷(PO)与CO2环加成反应生成碳酸丙烯酯(PC)的产率仅为70.9%,而采用长烷基链季铵盐非均相催化剂时产率可达91.4%(135°C,1.5MPa,3h),进一步加入助催化的羟基,则PC产率可提高到98.5%.此外,含羟基的长烷基季铵盐非均相催化剂在温和条件下也具有较高的催化活性(100°C,1.5 MPa,3 h,PC产率78.4%),该催化剂同时具有较高的循环稳定性(10次循环后,PC产率≥96%,选择性≥99%).综上所述,该催化剂具有优异的综合性能,展现了良好的工业应用前景.
关键词:
环加成反应
,
季铵盐
,
长烷基链
,
羟基
,
非均相催化
郭效军
,
韩晓
,
严虎东
硅酸盐通报
以结晶紫溶液为模拟染料废水,Fe/HAP为催化剂,对该多相类Fenton体系的催化活性进行了研究,探讨了H2O2投加量、催化剂投加量、pH值、反应温度、溶液初始浓度对结晶紫去除效果的影响.结果表明在H2O2用量为1 mL,催化剂投加量为1g/L,pH值为9,降解温度为30℃,浓度为40 mg/L的结晶紫溶液脱色率在96％以上.
关键词:
类Fenton
,
非均相催化
,
Fe/HAP
,
结晶紫
