催化学报杂志 CSCD期刊

催化学报 2016年第05期杂志 文档列表

远红外光谱在催化领域的应用前景637-643

摘要：中红外光谱是催化领域的重要技术之一,已被广泛应用于催化过程的研究,而远红外光谱（FIR）的应用相对而言并不成熟.FIR可用于分析催化过程中较低能量的振动模式,如氢键、芳烃骨架振动、重原子间的伸缩振动、气体分子的转动等,从而可弥补中红外光谱的应用.在本文中,我们综述了有关FIR在催化领域的应用,FIR可以用来表征金属有机化合物类、金属原子簇类、不同晶相的氧化铝等催化剂的结构.在研究气体在催化剂表面上的吸附过程中FIR展现出独特的优势：直接检测到气体（如CO）与不同类型载体（如MOx）的成键M–C,分析两者的相互作用强度,进而表征催化剂载体表面的性质.如CO在载体M-ZSM-5（M=Li,Na,K,Rb,Cs）上的吸附强度ν（M–C）和交换离子M的1/r2成正比（r是M的半径）,且CO在ZnO上的吸附强度（ν（Zn–C）=215 cm–1）相对于在M-ZSM-5的吸附较强（ν（M–C）=85–150 cm–1）,因ZnO载体的电负性较碱金属强,对于CO的吸附作用更强.另外原位FIR可通过分析金属物与多种底物的相互作用强度、反应过程中催化剂的结构、浓度的变化趋势等,为催化机理的分析提供理论支持.在最新的研究成果中,我们借助原位远红外光谱研究了多种金属氯化物催化葡萄糖异构化过程的机理,经分析得知活性最高的催化剂CrCl3与底物葡萄糖分子中的羰基、羟基、乙二醇等结构配位较弱,而与葡萄糖分子中的活性部位羟基乙醛结构作用较强.而其他的金属氯化物如VCl3和FeCl3不仅与羟基乙醛结构配位较强,与底物和产物分子中的羰基或羟基的作用也较强,这对于其选择性地异构化葡萄糖不利.综上所述远红外光谱在催化领域的应用展现了广阔的前景,我们期待远红外光谱在催化研究中得到更广泛的运用.

烷烃脱氢制烯烃用碳催化剂的微结构和表面化学调控研究进展644-670

摘要：烯烃是重要的大宗有机化工原料,广泛用于塑料、树脂、橡胶等高分子材料和基础有机化工产品和中间体的生产.同时,烯烃也是重要的精细化工原料和中间体,广泛用于染料、医药、香料、农用化学品、水性油墨和感光树脂等精细化工领域.长链烯烃通常是由小分子烯烃聚合制得,而小分子烯烃和苯乙烯的合成在学术界和工业界备受关注.在脱氢、裂解、脱水等诸多合成方法中,烷烃脱氢制烯烃是直接而中的路线,包括直接脱氢和氧化脱氢.小分子烷烃和乙苯催化脱氢制备对应的烯烃,尤其是乙苯制苯乙烯,目前工业上主要采用铁基催化剂催化直接脱氢工艺.积炭失活是该工艺面临的严峻挑战.工业上采用引入大量过热水蒸气的方法来解决这一难题,同时,还可以为脱氢反应提供热量.但是,这势必造成巨大的能耗和反应器容积效率的显著降低.氧化脱氢工艺是放热反应,并可有效抑制积炭,但又存在过氧化所致的低选择性的问题.直接脱氢和氧化脱氢各有利弊.目前,科学家和工业界都在扬长避短,开展两种脱氢工艺的新结构高性能催化剂的研究,并取得了长足进展.碳催化是近年来发展起来的一类重要的无机非金属固相催化剂,在光催化、电催化,以及热催化领域得到了广泛关注同时也是材料领域研究的前沿和热点.碳材料,尤其是纳米碳,在诸多反应中展示出了比常规金属催化剂更好的催化性能,且具有可持续的特征.因此,碳催化具有广阔的发展空间和巨大的应用前景.众所周知,固体催化剂的催化性能重要依赖于催化剂表面催化活性位的性质及其可及性.元素组成、化学状态及缺陷边角特征决定着活性位的性质,而形貌、尺寸、形状、纹理、表面结构等催化剂的微结构特征决定着固相催化剂活性位的可及性.因此,探索有效的方法和策略,来调节固相催化剂的微结构和表�

纳米ZSM-5用于石脑油催化裂化的最新进展671-680

摘要：综述了纳米ZSM-5在石脑油催化裂解中的应用.比较了纳米ZSM-5和毫米级ZSM-5对产物选择性、反应转化率和催化剂寿命的影响.纳米ZSM-5的应用不仅延长了催化剂寿命,而且表现出更稳定的轻质烯烃选择性.讨论了反应条件,如温度和进料对纳米ZSM-5催化性能的影响,发现高温和线式烷烃作为进料时可提高轻质烯烃的选择性和反应转化率.

Chinese Journal of Catalysis（《催化学报》）文种变更为英文的通知680-680

摘要：经国家新闻出版广电总局批准,《催化学报》于2016年开始业务范围中的文种变更为英文,变更后的期刊基本信息如下：期刊名称Chinese Journal of Catalysis（《催化学报》）,中国标准连续出版物号ISSN 0253-9837,国内统一连续出版物号CN 21-1601/O6,月刊.

异质哑铃型纳米颗粒合成中的关键因素681-691

摘要：哑铃型纳米颗粒由一种包含强相互作用的异质结构成,它两端是不同物质的纳米颗粒.这两种不同功能的纳米颗粒紧密相连,形成一种哑铃形的外观.这种结构的纳米颗粒在电子、磁性、光学及催化等方面有着不同于单一组分纳米颗粒的独特性质,因此受到人们广泛关注.哑铃型纳米颗粒的这些独特性质是由两种物质交界面处的电子转移引起的,得益于较强的界面相互作用,两种物质都可以通过界面处的电子转移得到改良,使得这种结构的催化剂在较低温度下催化氧化有机废气时活性很高.以CO氧化反应为例,Au纳米颗粒通常情况下对该反应没有催化活性,但是被负载到金属氧化物上面以后,却表现出了很高的催化活性.这正是氧化物载体与Au纳米颗粒之间电子传输的结果.通常在核壳结构中,核心物质以及两种物质的交界面都被外壳所包裹,而哑铃型结构当中的两种物质的功能面以及它们之间活泼的交界面均可以充分地暴露在反应物中,从而极大提升了其催化效果.这种独特的结构优势也在疾病诊断与治疗中的多功能探针上得到了广泛应用.由于哑铃型结构的两种物质的纳米颗粒相对位置是固定的,当用作催化剂时可以发挥出很好的抗烧结性能,还可使这两种物质更协调地均匀分布.因此哑铃型结构催化剂不仅催化活性更高,而且在较高温度下具有较高的稳定性.哑铃型结构可以看作是独立纳米颗粒与核壳型纳米颗粒之间的一种中间状态,它通常是由一种物质的纳米颗粒在另一种种子颗粒上面经过外延生长得到的.这与核壳结构纳米颗粒的合成很相似,但是必须准确地控制成核过程,使得成核可以各向异性地发生在种子颗粒的某一个晶面上.而在核壳结构的合成中,这一成核过程是均匀分布的.所以在制备哑铃型结构纳米颗粒时,很重要的就是要促进非均质成核,同时抑制�

Pd/ZnO在乙炔选择加氢反应中的不同催化机制研究692-699

摘要：化学选择性是评价催化剂性能最重要的参数之一,它直接决定了产物的经济价值及后续的分离成本.传统的负载型金属催化剂由于其金属粒径分布不均,且不同原子数组成的粒子通常具有特征产物选择性,从而限制化学选择性的提高;另一方面,对于金属多原子活性中心,反应物在催化剂表面可以存在多种吸附构型进而衍化为不同产物,产物可控性差.因此,获得金属尺寸均一,且具有原子分散的活性中心,即单原子催化剂,成为官能团多相催化转化高选择性的迫切需求.本课题组通过400 oC还原1%-Pd/ZnO得到PdZn金属间化合物,依据其规律排布的Pd-Zn-Pd单元获得Pd基单原子催化剂.该催化剂在乙烯化工中少量乙炔的加氢转化反应中获得令人欣喜的催化性能——兼具有乙炔的高转化率和乙烯的高选择性.结合微量吸附量热、理论计算等表征,Pd活性中心在PdZn金属间化合物中的特殊空间排布是其优异催化性能的根源,即乙炔以较强的σ键吸附在两个相邻的单Pd金属中心,易吸附活化加氢生成乙烯,而乙烯则吸附于单Pd金属中心,较弱的π键形式吸附有利于其脱附避免过渡加氢.基于前期研究,构筑具有均一单金属中心的负载型单原子催化剂是获得高选择性的另一有效方法,且较之于PdZn金属间化合物催化剂,该类单原子催化剂兼具有原子利用率最大化的优点.本文采用等体积浸渍法制备Pd/ZnO催化剂,通过降低Pd金属含量（1 wt%→0.1 wt%→0.01 wt%）并在较低的温度下（100 oC）还原（H2-TPR表明高温还原形成PdZn金属间化合物型合金）得到负载型单原子催化剂（Pd1/ZnO SAC）.高分辨电镜结果表明,当Pd负载量由1%降至0.1%,金属纳米颗粒的粒径尺寸显著降低,而在0.01%-Pd/ZnO催化剂表面,Pd活性中心则以单原子状态分散于载体ZnO表面.X-射线吸收光谱及电子能谱表明,随着负载量的降低,Pd活性物种具有更高的

高分散Cu-Al2O3催化剂选择氢解生物质基糠醇制备1,2-和1,5-戊二醇700-710

摘要：生物质是唯一可再生的有机碳资源,开发清洁高效稳定的催化剂体系,将富氧的生物质及其平台化合物高选择性的C–O键氢解转化为可供石化行业利用的高附加值产品成为当前的研究热点.糠醛可由农林副产物如玉米芯,甘蔗渣和秸秆等中富含的半纤维素经酸水解而得.采用便宜的糠醛及其衍生物糠醇和四氢糠醇为原料,通过温和条件下一步选择氢解合成高附加值的1,2-和/或1,5-戊二醇的研究受到了越来越多的关注,但目前的研究主要集中在Ru,Rh,Pt和Ir等贵金属催化剂,对无铬非贵金属催化剂的研究甚少;此外,目前文献报道催化剂的活性和选择性还有待提高.开发清洁高效的非贵金属催化剂在温和条件下选择氢解糠醇或糠醛是目前面临的一项难题.我们的最新研究发现采用以水滑石为前驱体制备的弱碱性Cu-Mg3AlO（4.5）双功能催化剂在糠醇选择氢解反应中表现出优异的催化性能,在413 K和6 MPa的温和条件下可取得约80%的戊二醇总收率.虽然碱性载体有利于稳定糠醇氢解中间体并抑制羟基脱水从而提高戊二醇选择性,但也有文献报道酸性载体或助剂同样对呋喃衍生物的选择氢解制二元醇有促进作用.为了研究固体酸负载的双功能催化剂在糠醇氢解中的催化性能,我们采用共沉淀法制备了酸性Al2O3载体分散的不同Cu含量（2–30 wt%）的纳米双功能催化剂,并对比考察了其他不同载体（SiO2,TiO2,ZrO2,MgO和ZnO）负载的催化剂,Al2O3负载的Ni,Co和Pt催化剂及商业Cu-Cr催化剂的糠醇氢解性能.研究发现,在金属负载量相同时,Cu-Al2O3催化剂表现出最优异的糠醇氢解性能,而Cu-Al2O3催化剂的转化率随Cu铜含量的升高先增高后降低,在20 wt%时达最高,而戊二醇的总选择性在10 wt%时达最高.为了揭示Cu-Al2O3催化剂在糠醇氢解反应中的构效关系,采用X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）,N2物理吸附,N2O化学�

AgBr/Ag3PO4光催化降解染料的性能及其降解产物的生态毒性711-719

摘要：通过调节Na3PO4溶液中H3PO4的含量制得沉淀剂,AgNO3与此沉淀剂反应制得Ag3PO4粉末.当沉淀剂pH=6时,所制得的Ag3PO4粉末表现出最高的光催化降解甲基蓝和罗丹明B活性.进一步添加KBr溶液修饰Ag3PO4可制得AgBr/Ag3PO4粉末.该光催化剂可使阴离子染料（如活性橙和甲基橙）脱色.采用适当的捕获剂考察了参与光催化降解过程的活性物种的抑制活性.光催化反应之后,质谱检测证实染料降解为更小的分子.以Chlorella vulgaris为生物指示剂考察了处理前后染料的生态毒性.

氧化铝负载催化剂作用下以甲醇为烷基化试剂的苯酚气相转化制备苯甲醚720-726

摘要：苯甲醚作为重要的化学品和医药中间体而广泛应用于香料、调味剂及有机合成.液相法是传统的苯甲醚制备工艺,例如在碱性环境下,通过酚钠与硫酸二甲酯反应,溴苯与甲醇反应,酚钠与氯代甲烷反应均可制得苯甲醚.然而,这些方法具有环境处理负担较重和所用原料毒性较强等不足而备受限制.因此,环境友好的绿色苯甲醚合成工艺的开发成为必然,苯酚的气相烷基化工艺由此提出.其中,以碳酸二甲酯（DMC）为烷基化试剂的苯酚气相转化苯甲醚制备方法最受关注.DMC是常用的绿色高效烷基化试剂,但其价格相对较高,在一定程度上增加了苯甲醚制备工艺的复杂性和产品成本.鉴于DMC可由甲醇经氧化羰基化制得,因此以甲醇为烷基化试剂的苯酚气相烷基化转化制备苯甲醚方法成为另一研究热点.然而,与DMC的烷基化性能相比,以甲醇为烷基化试剂的反应产物分布较为复杂,作为苯酚O-烷基化（在苯酚的羟基氧原子上发生的烷基化）产物的苯甲醚相对较难获得,而苯酚的C-烷基化（在苯酚的芳环上发生的烷基化）产物甲基酚产率更易提高.总体而言,与DMC烷基化方法相比,以甲醇为烷基化试剂的苯酚气相转化制备苯甲醚方法有待改善,相关反应机理也更欠明晰,因此具有重要的研究价值.本文研究了γ-Al_2O_3（AA）负载型催化剂上以甲醇为烷基化试剂的苯酚气相转化制备苯甲醚方法,考察了反应温度、气体空速、苯酚与甲醇配比以及催化剂中K负载量和焙烧温度等对反应性能的影响,并分析了该体系中的反应机理.研究表明,在AA上负载的8种化合物（NaCl,MgCl_2,Fe_2（SO_4）_3,Co（NO_3）_2,ZnCl_2,La（NO_3）_3,Ce（NO_3）_3和KH_2PO_4）的催化剂中,KH_2PO_4/AA的催化性能最佳,相应催化剂中K离子负载量为7.53 wt%,于700 oC焙烧8 h.苯酚与甲醇气相反应过程中,苯甲醚最大收率出现在400–450 oC,且随甲醇�

铁氧体吸附剂的穆斯堡尔谱解析及其反应吸附脱硫性能727-734

摘要：运输燃料中的含硫化合物依然是空气污染的主要源头.随着人们环保意识日益增强,世界各国对燃料油标准特别是硫含量提出了越来越严格的要求.为了应对燃料油的无硫化趋势,探索新型脱硫技术去除油品中的含硫化合物成为研究热点.吸附脱硫技术（ADS）能够选择性地脱除汽油中的含硫化合物,而不影响其中的烯烃含量,从而避免了加氢精制过程中烯烃饱和导致的辛烷值降低问题,成为目前成熟的清洁油品生产技术本文采用微波辅助燃烧技术,将一定化学计量比的金属硝酸盐和尿素混合物快速燃烧反应,成功合成一系列铁氧体吸附剂（MgFe2O4,NiFe2O4,CuZnFe2O4,ZnFe2O4,CoFe2O4）.以含有噻吩的正庚烷（总含硫量3000 mg/L）为汽油模型,在固定床反应器中500 oC反应条件下探索了所合成铁氧体吸附剂的吸附脱硫性能.结果表明,铁氧体吸附脱硫活性大小为：MgFe2O4〉NiFe2O4〉CuZnFe2O4〉ZnFe2O4〉CoFe2O4.其中MgFe2O4较其他铁氧体具有更高的吸附脱硫性能.这是由于Mg-Fe合金化程度低,而且掺杂的Mg降低了Fe与S之间的相互作用,从而显著提高了吸附脱硫性能.此外,Mg作为一种典型的碱金属可在一定程度上显著促进噻吩分解.X射线衍射和穆斯堡尔谱作为敏感的结构和组成检测手段,广泛用于解析铁氧体吸附剂在吸附脱硫过程中的结构和相态变化.通过穆斯堡尔谱成功解析了铁氧体中Fe的存在形式及其化合态.对新鲜铁氧体吸附剂、吸附脱硫后的吸附剂以及氧化再生的吸附剂进行监测对比,发现在吸附过程中铁氧体被部分硫化成Fe1-xS和双金属硫化物.在空气中经高温（500 oC）处理可成功实现铁氧体吸附剂再生.本文通过对铁氧体吸附剂的结构解析和性能测试,为新型吸附脱硫剂开发提供了理论依据.

消化污泥负载稳定高效非均相光Fenton催化材料的制备及性能优化735-742

摘要：近年来,随着我国经济飞速发展和城市人口快速增长,城市污水排放量不断增加,市政污泥产生量也随之增大.市政污泥含有大量有毒有害物质,如寄生虫卵、致病菌、有机污染物和重金属等,若不进行妥善处理处置将会对环境造成严重的二次污染.传统的污泥处理处置方法如卫生填埋、露天堆放和土地利用等已经无法满足日趋严格的污泥处理处置标准,研发新的污泥资源化利用方法具有重要的环境意义和经济价值.本课题组前期以铁盐为前驱体通过简单步骤制备了以市政污泥为载体,污泥中的重金属为可见光光敏剂,铁氧化物为活性中心的稳定高效非均相光Fenton催化剂.此催化剂在制备过程中虽然已经充分利用了市政污泥中的所有成分,但是其中部分可生化的有机大分子物质在制备过程中被直接燃烧或碳化,从而造成能源流失和浪费.为了更加充分利用市政污泥中的有机物,在制备稳定高效催化剂的同时尽可能多地回收能源和资源,本文在前期研究基础上进行了如下改进和优化：（1）采用市政污泥厌氧消化后的消化污泥为载体,通过厌氧消化手段将其中可生化的有机物转化为沼气,相对于直接用市政污泥制备催化剂,减少了能量流失,更具有经济效益和环境意义;（2）通过改变焙烧温度（250,350,450,550,650和750°C）、铁盐类型（（NH4）2Fe（SO4）2,FeSO4,FeCl3和Fe（NO3）3）和铁盐添加量（0,0.5,1.0,1.5,2.0和3.0 mol/L）对所制得催化材料的性能进行优化.利用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和电感耦合等离子体质谱法等手段对所制备光Fenton反应催化剂结构进行了表征.结果表明,以消化污泥为原料制备的催化材料具有多孔和较高的比表面积,保证了在反应过程中催化剂与H2O2和被降解物质充分接触.样品中Fe含量较高,主要是以α-Fe2O3或无定形铁化合物形式存在,并通过Si–O

采用射频热等离子体合成Ni-CeO2催化剂用于甲烷部分氧化743-749

摘要：采用射频热等离子体制备了Ni含量为50 mol%的Ni-CeO2催化剂,考察了其在甲烷部分氧化反应中的催化活性.在催化剂制备过程中,采用板功率为52 kVA的射频等离子体火炬将Ni（直径约5μm）和CeO2粉末（直径约200 nm）混合物同时加热,粉末添加速率约为120 g/h.X射线衍射和透射电镜表征结果表明,所用前驱体形成了高结晶的CeO2载体,其表面Ni颗粒的粒径较小（〈50 nm）.在常压、500 oC以上、反应物中CH4：O2=2：1（摩尔比）,并用Ar稀释的条件下考察了所制样品的甲烷部分氧化反应性能.结果表明,尽管所制样品中Ni含量较高（～50 mol%）,但在550 oC反应24 h后,甲烷转化率为70%以上,CO和H2选择性大于90%,有少量积碳.然而,在750 oC反应24 h时,催化剂表面形成了丝状碳,甲烷转化率升至90%以上.

具有丰富介孔Cu-SAPO-34催化剂制备及其低温氨气选择性催化还原反应750-759

摘要：氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一,与光化学烟雾、全球气候变暖等环境问题密切相关.随着汽车产业的高速发展,柴油车排放尾气中的NOx脱除成为国内外尾气催化净化领域最突出的难点之一.其中氨气选择性催化还原技术（NH3-SCR）由于其高效率、低成本的特征已成为主要的移动源脱硝技术.目前,实际应用中最广泛的是V2O5-WO3（MoO3）/TiO2催化剂,然而一些不可避免的因素仍然存在,比如V具有较强的毒性,较高的操作温度,较窄的活性温度窗口以及易将SO2氧化为SO3导致催化剂表面会有大量的硫酸盐沉积而失活等.因此很有必要开发一种无钒SCR催化剂.近年来,分子筛负载过渡金属作为催化剂引起了研究者的广泛兴趣,其中Cu-CHA分子筛催化剂因其高SCR活性,高N2选择性,较宽的温度窗口以及优异的稳定性引起研究者的广泛关注.就Cu/SAPO-34而言,传统的制备方法是利用离子交换法将Cu离子引入到SAPO-34微孔孔道中,然而由于微孔会限制Cu离子的分布,导致绝大多数Cu优先分布在分子筛外表面,从而限制了其活性发挥.Martínez-Franco课题组利用双模板一步法成功制备了Cu-SAPO-34催化剂,提高了分子筛中活性Cu离子数目.Peden课题组发现在NOx的NH3-SCR反应中Cu-SAPO-34催化剂存在低温动力学限制.因此开发一种具有丰富介孔的多级孔Cu-SAPO-34催化剂势在必行.我们利用一步水热晶化法成功制备了一系列具有丰富介孔的Cu-SAPO-34催化剂.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、^27Al核磁共振（Al-NMR）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H2-TPR）和电子顺磁共振（EPR）等表征手段研究了Cu-SAPO-34多级孔催化剂的物理化学性质.XRD测试结果证实,H-Cu-SAPO-34催

耦合氧化石墨烯的N掺杂Bi2O2CO3微球光催化性能增强机制760-768

摘要：光催化作为一种环境友好技术,在解决环境污染和能源匮乏问题方面展现出巨大应用潜力.TiO2因其化学稳定性、无毒和低成本被广泛应用于能源转换和污染物降解等领域,但其快速的电子-空穴复合与低太阳能利用率等限制了其在光催化中的潜在应用.因此,寻找新的有优越可见光活性的催化剂是一个挑战.最近,（BiO）2CO3因其独特的形貌、化学稳定性和较高的催化效率成为有前景的光催化剂.然而,（BiO）2CO3较大的带隙限制了对太阳光的利用,快速的电子-空穴复合阻碍了光催化性能的提高.因此,提高（BiO）2CO3的光催化效率是当务之急.近期研究表明,通过与氧化石墨烯杂交提高载流子的分离能力,可有效增强光催化性能.基于此,我们设计并合成了一种氮掺杂的（BiO）2CO3与氧化石墨烯（GO）耦合的新型光催化剂（N-BOC-GO）.首先,通过一步水热法合成了N-BOC-GO微球.N-BOC-GO光催化剂对NO可见光光催化去除性能达到62%.采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）和光致发光光谱（PL）等表征手段研究了N-BOC-GO的光催化性能增强机制.从N-BOC-GO的XRD谱中没有发现GO的衍射峰,说明加入的GO分散度高;N-BOC-GO中的BOC晶格参数没有发生变化,说明GO没有进入BOC晶格,但加入GO增强了N-BOC的结晶度.XPS结果表明,与N-BOC相比,N-BOC-GO的峰位置发生了明显位移,表明N-BOC和GO之间存在强相互作用.此外,FT-IR和拉曼光谱证明了在复合物中存在GO.SEM表明,N-BOC规则地团聚成微球,且微球被固定在有褶皱的GO片上.这说明GO与N-BOC的作用是静电作用或物理作用,在光激发过程中有利于N-BOC微球上的电子转移到GO片上.UV-Vis图谱中,N-BOC-GO表现出明显增强的可见光吸收,说明加入GO会明显提高N-BOC的吸收能力.此外,3D分层结构会通过SSR效应提高光吸收.从PL�

花生壳碳基固体酸催化环己烯与甲酸酯化反应769-777

摘要：碳基固体酸是一种可替代液体质子酸的无定形碳材料,具有酸密度大、催化活性高等优点.花生壳是农业废弃物,以其为原料制备碳基固体酸具有成本低、原料可再生和环境友好等优点.甲酸环己酯是重要的化工产品,可用于香料和涂料工业.传统的甲酸环己酯制备方法是以环己醇和甲酸为原料,在酸催化条件下进行酯化反应而得.近年来,随着环己烯的大规模生产,利用环己烯与甲酸直接酯化制备甲酸环己酯引起广泛关注.此外,甲酸环己酯还可通过水解反应转变为环己醇.环己醇可以进一步转化为己二酸和己内酰胺,从而用于化纤工业中尼龙-6和尼龙-66的生产.目前,工业上采用环己烯水合反应制备环己醇,由于热力学限制,并受到环己烯与水相容性差的影响,环己烯单程转化率仅为~10%,循环量较大,能耗很高.以环己烯为原料,通过甲酸环己酯制备环己醇克服了上述环己烯直接水合的缺点,具有很好的发展前景.我们研究组使用HZSM-5分子筛作为催化剂,采用＂一锅法＂由环己烯经甲酸环己酯制备环己醇,环己醇收率可达40%.但是环己烯在酸性条件下可发生低聚反应,生成的副产物会堵塞HZSM-5孔道,造成催化剂失活.本文在前述研究基础上,以花生壳为原料,经过碳化、磺化过程制备得到了碳基固体酸PSCSA.采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、热重分析（TG）、X射线光电子能谱（XPS）和元素分析等方法表征了PSCSA的结构、微观形貌、热稳定性以及酸性质,考察了其催化环己烯与甲酸酯化反应性能,并与几种常见的固体酸催化剂进行了比较.FT-IR结果显示,经磺化后,PSCSA表面出现了–SO3H和–COOH基团.XPS结果则说明PSCSA表面所有的S元素均属于–SO3H,可利用元素分析测定S含量,进而得到–SO3H密度.此外,由于花生壳属于天然物