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N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其应用

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化学学报 2024年第5期82卷 541-550页

作者：李万红穆应红王新李星刘海洋彭素红宜春学院化学与生物工程学院宜春336000 华南理工大学化学系广州510641

N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成与应用研究已成为当今卟啉化学的前沿课题之一.本文综述了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化化学和生物化学等领域的研究进展,系统介绍了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化烯烃氧... 详细信息

N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成与应用研究已成为当今卟啉化学的前沿课题之一.本文综述了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化化学和生物化学等领域的研究进展,系统介绍了N-错位卟啉锰、铁和钴配合物的合成及其在催化烯烃氧化、环丙烷化、亚硝酸根还原酶和化学核酸酶等领域的应用.

关键词： N-错位卟啉锰、铁和钴配合物合成应用

微波辅助氯化胆碱/乳酸低共熔溶剂法制备高聚合度木质纤维

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中国造纸 2024年第9期43卷 83-93,195页

作者：黄盼杨东杰周杰李玉洁方志强华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640

以云杉木片为原料、氯化胆碱/乳酸为反应液,采用微波辅助低共熔溶剂法制备高纤维素聚合度的木质纤维,考察了氯化胆碱与乳酸的物质的量比、反应温度、反应时间和水掺杂量等制浆工艺参数对纤维素聚合度的影响。结果表明,微波加热有效地缩... 详细信息

以云杉木片为原料、氯化胆碱/乳酸为反应液,采用微波辅助低共熔溶剂法制备高纤维素聚合度的木质纤维,考察了氯化胆碱与乳酸的物质的量比、反应温度、反应时间和水掺杂量等制浆工艺参数对纤维素聚合度的影响。结果表明,微波加热有效地缩短了脱木质素反应所需时间,从而减少了纤维素的酸性降解,有效地保留了木质纤维的纤维素聚合度。在氯化胆碱与乳酸的物质的量比1∶11、反应温度140℃、反应时间45 min、水掺杂量3%时,所制木质纤维的纤维素聚合度最高(1998),零距抗张强度达261.9 N·m/g,其抄造的纸张也呈现出良好的拉伸应力(51.6 MPa)和韧性(2.0 MJ/m^(3))。

关键词：微波低共熔溶剂纤维素聚合度力学性能

铜催化草酸二甲酯加氢副产物1,2-丙二醇生成机理的DFT研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第4期52卷 553-564页

作者：伦国栋严伟琦周静红朱贻安李伟华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 华东理工大学化工学院上海200237

利用密度泛函理论对Cu(111)及Cu_(2)O(111)表面上草酸二甲酯加氢副产物1,2-丙二醇(1,2-PDO)的生成机理进行了探究,计算了两种表面上1,2-PDO生成的不同反应路径基元步骤的热力学数据以及所涉及物种的吸附行为,进行了局域态密度以及差分... 详细信息

利用密度泛函理论对Cu(111)及Cu_(2)O(111)表面上草酸二甲酯加氢副产物1,2-丙二醇(1,2-PDO)的生成机理进行了探究,计算了两种表面上1,2-PDO生成的不同反应路径基元步骤的热力学数据以及所涉及物种的吸附行为,进行了局域态密度以及差分电荷密度分析,阐明了铜催化剂的主要活性位点及1,2-PDO生成的主要路径。结果表明,1,2-PDO主要由乙二醇和甲醇于Cu_(2)O(111)表面通过Guerbet醇缩合反应生成,具体包括醇脱氢、羟醛缩合以及不饱和醛加氢三个过程。Cu_(2)O(111)表面Cu_(us)^(+)及O_(suf)^(-)位点形成的Lewis酸碱对能够促进反应物、产物及反应中间体的吸附且对于1,2-PDO生成过程的整体催化活性更高。Cu_(2)O(111)表面的O_(suf)^(-)位点是醇类脱氢生成醛、羟醛缩合过程中生成烯醇物种以及不饱和醛类中间体加氢的主要活性中心,而C-C偶联反应则发生在Cu_(us)^(+)金属位点上。论文研究结果可为铜催化剂设计和改性以及草酸酯加氢工艺的优化提供理论指导。

关键词：草酸二甲酯加氢 Cu催化剂 1,2-丙二醇密度泛函理论反应机理

稀土金属催化糠醛合成环戊-2-烯酮衍生物的本科实验设计

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大学化学 2024年

作者：冯梦霞李小洪胡建强黄良斌华南理工大学化学与化工学院

介绍了稀土金属催化剂ErCl3·6H2O催化的生物质平台化合物糠醛和大宗化学品二苄胺，通过Nazarov人名反应及4π电环化，一步高收率构建重要合成中间体环戊-2-烯酮衍生物的本科实验方案。实验设计整体方案包括：反应合成–抽滤–重结晶分... 详细信息

介绍了稀土金属催化剂ErCl3·6H2O催化的生物质平台化合物糠醛和大宗化学品二苄胺，通过Nazarov人名反应及4π电环化，一步高收率构建重要合成中间体环戊-2-烯酮衍生物的本科实验方案。实验设计整体方案包括：反应合成–抽滤–重结晶分离–样品表征四个环节。反应条件温和、操作简单、重复性良好、安全无毒、耗时短、产率高等特点完全满足本科生实验课程要求。实验中引入绿色化学理念、生物质平台化合物高附加值转化、稀土金属催化等主题，不仅丰富了本科生课程实验，而且能更充分地提升学生的化学素养和学习兴趣。

关键词：绿色化学稀土金属催化三氯化铒生物质资源糠醛

基于“STS理念”的“课题式”本科综合化学实验教学探究——以金纳米粒子相关实验为例

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大学化学 2024年第10期 337-343页

作者：刘利娜魏小兰胡建强华南理工大学化学与化工学院

为全面推进科教融合，推进化学实验教学的改革，本文以金纳米粒子实验为例，在综合化学实验中引入“科学、技术、社会(STS)理念”，通过“课题”形式开展本科实验教学。将科研方法和科学技术融入本科教学，让学生掌握科学研究方法和最... 详细信息

为全面推进科教融合，推进化学实验教学的改革，本文以金纳米粒子实验为例，在综合化学实验中引入“科学、技术、社会(STS)理念”，通过“课题”形式开展本科实验教学。将科研方法和科学技术融入本科教学，让学生掌握科学研究方法和最新的科学技术，培养学生科研实践探索能力，实现科学与技术在社会中得到应用的获得感。

关键词：本科实验教学 STS理念实验探究科学研究科学技术

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催化转移氢化制生物质基2,5-呋喃二甲醇研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第5期52卷 735-755页

作者：李微贡红辉史显磊河南理工大学化学化工学院、河南省煤炭绿色转化重点实验室河南焦作454003 天津化学化工协同创新中心天津300072

生物质基2,5-呋喃二甲醇(BHMF)可从廉价易得的糖类出发,经催化转化-选择性氢化制取,并作为一种用途广泛的化工中间体及燃料前体,尤其在改善传统聚酯性能以及合成绿色可降解的生物基聚酯新材料方面具有独特优势。BHMF制取过程中,传统的... 详细信息

生物质基2,5-呋喃二甲醇(BHMF)可从廉价易得的糖类出发,经催化转化-选择性氢化制取,并作为一种用途广泛的化工中间体及燃料前体,尤其在改善传统聚酯性能以及合成绿色可降解的生物基聚酯新材料方面具有独特优势。BHMF制取过程中,传统的氢化方式消耗了大量高品位能源氢气,且高压氢气存在安全隐患并导致基础设施投入多。本工作立足于催化转移氢化的优势,综述了甲酸、醇类及其他类型氢供体通过催化转移氢化的方式选择性加氢制取BHMF的研究进展;并针对催化转移氢化过程中不同类型氢供体、催化剂和反应工艺的特点及存在的问题,分析了反应条件、强化手段等对BHMF选择性和收率的影响以及反应体系的优劣。在此基础上,提出了转移氢化制取BHMF新型催化体系的研究方向,并对清洁高效、本质安全BHMF制取工艺的发展进行了展望,为生物质转化中特定催化体系的研发提供科学参考。

关键词： 2,5-呋喃二甲醇催化转移氢化 5-羟甲基糠醛氢供体催化剂

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溶剂效应对Pt/MIL-100(Fe)催化肉桂醛选择性加氢性能的影响

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 78-87页

作者：蔡佳霓刘颖雅孙志超王瑶王安杰大连理工大学精细化工国家重点实验室大连116024 大连理工大学化工学院大连116024

采用绿色环保的方法制备了MIL-100(Fe),通过双溶剂浸渍法将Pt纳米颗粒限域在MIL-100(Fe)的孔笼内部,经过盐酸质子化和甲醛还原制备出具有加氢中心及Lewis酸中心的双功能催化剂Pt/MIL-100(Fe).以肉桂醛选择性加氢为探针反应评价其催化性... 详细信息

采用绿色环保的方法制备了MIL-100(Fe),通过双溶剂浸渍法将Pt纳米颗粒限域在MIL-100(Fe)的孔笼内部,经过盐酸质子化和甲醛还原制备出具有加氢中心及Lewis酸中心的双功能催化剂Pt/MIL-100(Fe).以肉桂醛选择性加氢为探针反应评价其催化性能,在60℃和1 MPa的最优条件下反应2 h,肉桂醛转化率为88.3%,肉桂醇选择性为84.9%.通过比较Cr,Al和Fe 3种金属中心的Pt/MIL-100催化肉桂醛加氢制肉桂醇及糠醛加氢制糠醇的反应性能发现,Fe中心有利于C=O加氢.重点研究了反应体系中水含量对肉桂醛选择性加氢反应的影响.表征和静态吸附实验结果表明,除去Pt/MIL-100(Fe)孔笼中的游离水有利于肉桂醛在孔道内直接富集,肉桂醛转化率提高;除去金属Fe簇上的络合水有利于肉桂醛C=O基团的吸附,肉桂醇选择性提高.在最优条件下,Pt/MIL-100(Fe)经过5次循环后,催化性能基本不变;X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及低温氮气吸附结果表明反应后催化剂结构仍保持稳定.

关键词：肉桂醛选择性加氢 MIL-100(Fe) Pt 肉桂醇

图神经网络模型预测和解释离子液体毒性的研究

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化工学报 2024年

作者：冯海军章冰璇周健深圳信息职业技术学院计算机学院华南理工大学化学与化工学院广东省绿色化学产品技术重点实验室

离子液体对环境有潜在毒性，为了解其毒性机制，建立了三种传统机器学习（支持向量机，随机森林，多层感知机）和三种图神经网络（图注意力网络，消息传递神经网络，图卷积模型）模型，预测离子液体对大鼠IPC-81细胞等4种活生物体的毒... 详细信息

离子液体对环境有潜在毒性，为了解其毒性机制，建立了三种传统机器学习（支持向量机，随机森林，多层感知机）和三种图神经网络（图注意力网络，消息传递神经网络，图卷积模型）模型，预测离子液体对大鼠IPC-81细胞等4种活生物体的毒性。凭借分子结构信息，图卷积模型在4个数据集中的RMSE和MAE均最低，R2均最高，因此，图卷积模型在预测离子液体毒性上更优越。同时，基于图卷积模型，建立毒性解释模型，从数据驱动上来分析原子基团对毒性的贡献。阳离子的芳香环和长烷基链会产生毒性，S+，P+，N+，NH+等原子基团会显著增强离子液体的毒性，而P-，F，B-，C等原子基团会有效降低离子液体的毒性。该发现为快速筛选和开发更绿色低毒型离子液体提供理论依据。

关键词：离子液体毒性机器学习图神经网络模型预测可解释性

碳载体空位工程助力原位合成的Pt纳米枝晶促进电催化氧气还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 260-271页

作者：廖伟周乾龙瑾吴臣中王彬彭琼曹建新王青梅贵州大学化学与化工学院贵州省双碳与新能源技术创新发展研究院贵州大学工业废弃物高效利用工程研究中心贵州大学绿色化工与清洁能源技术重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学物理学院贵州贵阳550025 华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)易从碳载体上脱落,严重降低了ORR的催化活性.此外,Pt的高成本和稀缺性也限制了其广泛应用.相比之下,Pt纳米枝晶(NDs)因具有高利用率的表面活性位点而备受关注.然而,Pt NDs的合成通常需要严格控制反应条件,且其与碳基底间的弱相互作用易导致活性位点损失和性能下降.因此,开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对PEMFCs的实际应用至关重要.本文通过原位Cl-介导的生长策略,结合碳本征空位工程,成功制备了分散在富含碳本征空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂(Pt@HNC-V-800).拉曼光谱和电子顺磁共振光谱结果表明,碳本征空位的形成机制源于碳基底结构中氮原子的耗散,该过程引起碳原子的重新排列,进而产生了丰富的本征缺陷位点.X射线吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,与无碳空位的Pt@HNC催化剂相比,富含本征碳空位的样品(Pt@HNC-V-800)表现出较低的Pt-Pt键配位数(8.64)和更强的给电子效应.得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基底之间的强电子效应,Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V,质量活性和比表面活性分别为1.55 A mg^(-1) Pt和1.85 mA cm^(-2),是商用Pt/C的8.2和6.8倍(0.191 A mg^(-1)Pt和0.27 mA cm^(-2)).加速耐久性测试结果表明,经20000次电势循环后,Pt@HNC-V-800的活性无明显变化,其活性损失远低于无碳本征空位的Pt@HNC材料和商业Pt/C催化剂.因此,与无碳本征空位的Pt@HNC材料相比,Pt@HNC-V-800的ORR活性和稳定性都有较大提升,进一步证实了碳本征空位工程协同Pt NDs策略的优越性.此外,密度泛函理论计算结果表明,Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势,优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能,进而提高了催化剂的ORR本征活性.同时,富碳本征空位的存在增强了Pt NDs在碳载体上的结合能,使Pt NDs不易在电势循环过程中脱离碳载体,从而增强了稳定性.综上所述,本文通过Pt NDs与碳本征空位工程协同效应策略,精准调控碳负载Pt基催化剂的结构,大幅提升其在酸性条件下的ORR性能,为进一步设计高性能的ORR电催化剂提供了新思路.

关键词：氧还原反应 Pt纳米枝晶碳本征空位电催化剂金属载体相互作用