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钴掺杂二氧化钛的光催化制氢性能

物理化学学报 2011年第10期27卷 2406-2410页

作者：闫石黄勤栋林敬东袁友珠廖代伟厦门大学化学化工学院化学系福建厦门361005 醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室福建厦门361005 固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

采用聚合络合法(PCM)制备出钴掺杂二氧化钛(CO/TiO_2)光催化剂.以热重-差示扫描量热同步热分析(TGA-DSC),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X射线粉末衍射(XRD),氮气吸附-脱附,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)等手段对... 详细信息

采用聚合络合法(PCM)制备出钴掺杂二氧化钛(CO/TiO_2)光催化剂.以热重-差示扫描量热同步热分析(TGA-DSC),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X射线粉末衍射(XRD),氮气吸附-脱附,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行了表征.采用光催化制氧作为探针反应,以氧气的产量评价材料的光催化性能结果表明:采用聚合络合法制备的样品主体成分为锐钛矿晶型的二氧化钛,钴元素呈高度分散,钴的掺杂能够明显提升二氧化钛光催化材料的光催化制氢活性,当钴钛物质的量之比为0.3%时,催化剂具有最佳的光催化制氢活性,达到2499μmol,是同等条件下制备的无掺杂二氧化钛的近六倍.还对钴离子掺杂增强机理进行了探讨.

关键词：钴掺杂: 二氧化钛: 聚合络合法: 光催化: 制氢

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纤维素及其衍生物催化脱氧转化制化学品

物理化学学报 2022年第10期38卷 21-34页

作者：王伟王瑶占自祥谭天邓卫平张庆红王野厦门大学化学化工学院醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室能源材料化学协同创新中心固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

纤维素是木质纤维素生物质中最为丰富的组分,将其催化转化制备高附加值化学品在生物质资源化利用中占据极为重要的一席之地。由于纤维素中氧含量过高,需选择性地脱除部分氧原子才可获得满足当前化学工业对各类高值化学品的要求。近年来... 详细信息

纤维素是木质纤维素生物质中最为丰富的组分,将其催化转化制备高附加值化学品在生物质资源化利用中占据极为重要的一席之地。由于纤维素中氧含量过高,需选择性地脱除部分氧原子才可获得满足当前化学工业对各类高值化学品的要求。近年来,针对纤维素以及由其衍生的关键平台分子葡萄糖和5-羟甲基糠醛(HMF)等催化脱氧的研究已引起广泛关注,并取得诸多重要进展。在此,我们总结了具有代表性的多相催化剂体系,讨论了利用氢解或脱水脱氧策略分别将纤维素和葡萄糖等分子中一个或多个C―O键裁剪制备乙醇、烯烃或己二酸等的研究。我们还着重介绍了HMF和其衍生的呋喃化合物选择性剪切C―OH/C=O键或呋喃环中的C―O―C键分别制备二甲基呋喃和1,6-己二醇等催化体系。此外,对各多相催化剂的作用机制和特定C―O断键机理也分别进行了探讨,以期深入理解纤维素及其衍生物的催化脱氧反应。

关键词：纤维素糖类化合物 5-羟甲基糠醛 C―O键活化催化脱氧

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木质纤维素中C–O键选择性活化和高效转化制化学品（英文）

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催化学报 2015年第9期36卷 1440-1460页

作者：邓卫平张宏喜薛来奇张庆红王野厦门大学化学化工学院能源材料化学协同创新中心固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室福建厦门361005 昌吉学院化学与应用化学系新疆昌吉831100

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... 详细信息

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

丙二酸二甲酯均相催化加氢合成3-羟基丙酸甲酯的研究

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有机化学 2019年第5期39卷 1450-1455页

作者：方霄龙段宁章敏张春燕刘睿朱红平池州学院化学与材料工程学院池州247000 厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯清洁生产国家工程实验室厦门361005

以乙酰丙酮钌和膦胺配体作为催化剂体系,用于催化丙二酸二甲酯加氢制3-羟基丙酸甲酯.围绕催化反应性能,系统探讨了配体结构和用量、温度、时间以及溶剂等对丙二酸二甲酯转化率和3-羟基丙酸甲酯产率的影响.研究发现,乙酰丙酮钌和o-二苯... 详细信息

以乙酰丙酮钌和膦胺配体作为催化剂体系,用于催化丙二酸二甲酯加氢制3-羟基丙酸甲酯.围绕催化反应性能,系统探讨了配体结构和用量、温度、时间以及溶剂等对丙二酸二甲酯转化率和3-羟基丙酸甲酯产率的影响.研究发现,乙酰丙酮钌和o-二苯基膦苯胺构成的催化剂体系在合适反应条件下可以有效催化丙二酸二甲酯选择性加氢制3-羟基丙酸甲酯.在优化的反应条件下,这一催化体系也可以催化多种不同结构酯类分子加氢制醇.

关键词：乙酰丙酮钌 o-二苯基膦苯胺丙二酸二甲酯 3-羟基丙酸甲酯

生物质基含氧化合物在过渡金属碳化物上加氢脱氧研究进展

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化工学报 2021年第7期72卷 3562-3575页

作者：方辉煌吴历洁陈伟坤袁友珠厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室能源材料化学协同创新中心福建厦门361005

过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成,具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质,是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料,在催化加氢、加氢脱氧(hydrodeoxygenation,简写为HDO)和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能... 详细信息

过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成,具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质,是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料,在催化加氢、加氢脱氧(hydrodeoxygenation,简写为HDO)和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能。近年来,对过渡金属碳化物的研究及其催化应用取得显著进展,但由于其固有的复杂性如相组成、表面缺陷与物种等导致构效关联等科学问题尚不清晰,仍有待进一步研究。本文综述了近年来过渡金属碳化物在生物质热解油中代表性含氧化合物HDO制备燃料和高附加值化学品中的研究进展,在分析了代表性含氧化合物反应路径的基础上,重点介绍了过渡金属碳化物的设计与合成策略及其结构与HDO催化性能关联,并展望了过渡金属碳化物作为生物质基含氧化合物HDO催化材料的研发方向与发展前景。

关键词：过渡金属碳化物生物质含氧化合物 C—O键加氢脱氧

Ni的化学态对甲烷部分氧化反应机理的影响：能学分析

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物理化学学报 2011年第7期27卷 1567-1573页

作者：夏文生常刚侯玉慧翁维正万惠霖固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯清洁化工生产国家工程实验室福建省理论计算化学重点实验室厦门大学化学化工学院福建厦门361005

采用键指数归一-平方势(UBI-QEP)法对不同化学态Ni上甲烷部分氧化反应中各可能基元步骤进行了能学计算研究.结果表明,反应的速度控制步骤与金属Ni的化学态有关.还原态Ni上CO形成的反应速度控制步骤为表面上CH_3与O物种间的缔合,而带部... 详细信息

采用键指数归一-平方势(UBI-QEP)法对不同化学态Ni上甲烷部分氧化反应中各可能基元步骤进行了能学计算研究.结果表明,反应的速度控制步骤与金属Ni的化学态有关.还原态Ni上CO形成的反应速度控制步骤为表面上CH_3与O物种间的缔合,而带部分正电荷的Ni上CO形成的反应速度控制步骤则为甲烷氧助解离形成表面CH_xO物种.还原态和带部分正电荷的Ni中心在表面上共存时,反应的速度控制步骤将取决于表面CH_3形成与表面CH_3、O物种缔合两反应间的竞争,其竞争的强弱涉及Ni的化学态.此外,反应活性中心向正电荷的Ni转化时,会导致表面C和O及H和H物种缔合的活化能显著降低,有利于CO、H_2的形成,而表面CH_x物种解离则变得不容易,表面积炭受到明显的抑制.

关键词：甲烷部分氧化镍化学态速度控制步骤机理能量学

BPOB的绝对不对称合成机理及固体CD光谱

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物理化学学报 2008年第6期24卷 955-960页

作者：宣为民邹方陈雷奇方雪明连伟章慧厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

以苯乙酮与间苯二甲酸甲酯为原料经由Claisen缩合制备了1,3-二(3-苯基-3-氧代丙烯醇)苯(BPOB).用元素分析、MS、1H NMR、UV吸收光谱、X射线单晶衍射和固体CD光谱等对其进行了表征.晶体结构数据显示,BPOB属于Sohncke空间群P212121,UV和1H... 详细信息

以苯乙酮与间苯二甲酸甲酯为原料经由Claisen缩合制备了1,3-二(3-苯基-3-氧代丙烯醇)苯(BPOB).用元素分析、MS、1H NMR、UV吸收光谱、X射线单晶衍射和固体CD光谱等对其进行了表征.晶体结构数据显示,BPOB属于Sohncke空间群P212121,UV和1H NMR谱表明,BPOB在溶液中主要以烯醇式存在,固体CD光谱和重结晶实验证明,BPOB手性晶体的形成是结晶诱导的绝对不对称合成.

关键词： 1,3-二(3-苯基-3-氧代丙烯醇)苯手性对称性破缺绝对不对称合成手性晶体固体CD光谱

合成气制C2含氧化合物Rh-Mn/SiO2催化剂上CO吸附的红外光谱研究

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催化学报 2011年第4期32卷 672-681页

作者：陈明英翁维正华卫琦伊晓东万惠霖厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室福建厦门361005 烟台万华聚氨酯股份有限公司山东烟台264002

采用浸渍法制备了一系列不同Mn含量的Rh-xMn/SiO2(x为Mn/Rh=0～3)催化剂,在对催化剂进行透射电镜、X射线衍射表征和CO加氢制C2含氧化合物催化性能评价的基础上,采用红外光谱技术分别考察了50和280°C下CO在催化剂上的吸附,以及50～280°... 详细信息

采用浸渍法制备了一系列不同Mn含量的Rh-xMn/SiO2(x为Mn/Rh=0～3)催化剂,在对催化剂进行透射电镜、X射线衍射表征和CO加氢制C2含氧化合物催化性能评价的基础上,采用红外光谱技术分别考察了50和280°C下CO在催化剂上的吸附,以及50～280°C内合成气在Rh/SiO2和Rh-0.5Mn/SiO2催化剂上的程序升温反应,并在真空和CO气氛中考察了Rh-3Mn/SiO2催化剂上孪生CO吸附物种随温度的变化情况.结果表明,在CO气氛中,当温度升至200°C时,孪生CO吸附物种消失,表明在反应温度下可能不存在Rh+,即Rh+可能不是CO插入的活性位;Mn的添加有助于倾斜式CO吸附物种的生成;在合成气反应中Mn通过促进高位能甲酰基中间态的生成,提高了催化剂氢助解离CO的能力.这与适量添加Mn使催化剂上CO转化率提高的结果一致.同时,Mn的添加还有助于削弱线式CO吸附物种的Rh-C键,使其更易于在表面上迁移,进而有利于CO的插入,提高C2含氧化合物的选择性.

关键词：一氧化碳加氢碳二含氧化合物铑锰二氧化硅负载型催化剂红外光谱

焙烧气氛对Ru/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响

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催化学报 2011年第1期32卷 93-99页

作者：郑好转王梅柳华卫琦翁维正伊晓东黄传敬万惠霖厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室化学化工学院化学系福建厦门361005 烟台万华聚氨酯股份有限公司山东烟台264002

采用气相色谱、质谱和原位时间分辨红外光谱等技术对空气和Ar气氛中焙烧的Ru/Al2O3催化剂样品上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应进行了跟踪,并采用化学吸附、X射线衍射、拉曼光谱和H2-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征.结果表明,在R... 详细信息

采用气相色谱、质谱和原位时间分辨红外光谱等技术对空气和Ar气氛中焙烧的Ru/Al2O3催化剂样品上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应进行了跟踪,并采用化学吸附、X射线衍射、拉曼光谱和H2-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征.结果表明,在Ru/Al2O3-Air上POM反应出现振荡现象,而在Ru/Al2O3-Ar上则可较平稳地进行.经600°C还原后,Ru/Al2O3-Air上Ru的分散度仅为1%,而Ru/Al2O3-Ar上接近9%.这是导致两种样品上POM反应性能差异的主要因素.新鲜催化剂上存在两类Ru物种,分别是与载体相互作用较弱、较易还原的RuO2物种以及与载体相互作用较强、较难还原的Ru-O-Al物种.前者在POM反应过程中被还原为金属Ru0,后者则可随温度的升降发生周期性的还原和氧化,进而改变催化剂对CH4燃烧、重整或部分氧化等反应的相对活性,导致Ru/Al2O3-Air上POM反应尾气中各组分的浓度随时间而发生振荡.

关键词：钌氧化铝焙烧气氛甲烷部分氧化合成气振荡