Ru改性碳纳米管催化甲醇分解的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论,运用VASP软件计算了甲醇在Ru改性单壁碳纳米管(Ru/CNTs)表面分解的全部基元反应所涉及的吸附能、活化能和部分反应速率常数,探究了甲醇在该催化剂表面的分解机理。根据吸附能确定了各物种的最优吸附位;其中,COH、CH和C最优吸附位是bridge~(Ru-C)(br1)位,其余物种的最优吸附位均为Top~(Ru)(T1)位。甲醇分解的第一步基元反应存在三条反应路径,即CH_3OH→CH_3+OH、CH_3OH→CH_2OH+H和CH_3OH→CH_3O+H;由活化能及反应速率常数分析可知,主反应路径为CH_3OH→CH_2OH→CHOH→COH→CO,即甲醇分解时其C—H键最易发生断裂,生成的CH_2OH分子经连续脱氢最终生成CO.因此,Ru/CNTs催化甲醇分解的主产物是CO和H,且不易积碳。     

烷川九羰基三钴簇合物的正负化学电离质谱研究

报道(μ_3-CR)CO_3(CO)_(R=CH_3,C_4H_5,H.Cl)的Ar-NCl、CF_2Cl_2-NCl和CH_4-PCl质谱,在气相中,这些簇合物发生离解的电子附着、Cl~-亲核加成和质子化反应,分别生成[RCCo,(CO)_]~-、[RCCo_3(CO)_Cl]~-和[RCCo_3(CO)_2H]~+,随后连续脱CO;此外,ClCCo_3(CO)_易被质子提取Cl~-、而HCCo_3(CO)_,也可被Cl~-提取质子,在CH_4/痕量H_2O-PCl条件下,还生成[RCCo_3(CO)_2H(H_2O]~+(X≤9),讨论了上述各反应过程,确认R基团电子效应的传递对离子稳定性的影响。     

α-萘乙酸合成反应的FT-IR光谱法研究

采用FT-IR光谱法,对铝粉催化下的α-萘乙酸合成反应气体产物进行现场动态测定,并对固相中间产物和最终产物取样分析。结果表明反应气体中主要有CH_4、C_2H_6、HCl、CO、CO_2等。推断出此合成反应主要是通过羧甲基自由基(·CH_2COOH)进行的。     

大气中O,S-二甲基-甲基硫代磷酸酯与OH自由基降解反应的理论研究

采用量子化学计算方法,几何构型在M062X/6-31+G(d,p)理论水平,单点能在M062X/6-311++G(3df,2pd)理论水平下,对大气中O,S-二甲基-甲基硫代磷酸酯(OSDMMP)与OH自由基反应的降解过程进行了详细的机理研究。结果显示:整个反应过程需要经历3个氢抽提反应通道,经过这3个反应通道分别生成3种不同的产物,即产物1 CH_3SP(O)(CH_3)OCH_2、产物2 CH_2SP(O)(CH_3)OCH_3和产物3 CH_3SP(O)(CH_2)OCH_3,其中生成产物1和产物2所需要跨越的能垒比生成产物3要低,在发生反应时的竞争优势更为明显;产物1CH_3SP(O)(CH_3)OCH_2和产物2 CH_2SP(O)(CH_3)OCH_3在环境中与氧化剂NO和O_2发生后继反应所生成的最终产物其毒性比反应物OSDMMP有明显的降低,而产物3 CH_3SP(O)(CH_2)OCH_3的最后降解产物其毒性与OSDMMP相近。     

H_2、D_2、CO与Pd同时反应的热力学耦合理论和排代效应

应用密度泛函B3P86方法,对H(D)、C、O采用6-311++G~(**),对Pd采用相对论有效势SDD基集合进行理论计算,得到PdH(PdD)、PdCO、H_2、D_2、CO等分子的平衡几何和离解能.利用电子-振动近似理论,分别计算了在不同温度下Pd与氢、Pd与氘、以及Pd与CO反应的平衡常数及平衡分压.进而利用同时反应的热力学理论,研究Pd与H_2、D_2、CO同时反应的平衡组份、平衡分压力及其排代效应和相互耦合竞争效应.     

2—烃基喹噁啉的合成

邻苯二胺与α—溴代酸酯反应,产物经氧化后生成2—羟基—3—烃基喹噁啉■(R=-CH_3,-C_2H_5,-CH_2CH_2CH_3,-CH_2(CH_2)_2CH_3,-CH_2CH(CH_3)_2,-CH_2(CH_2)_4CH_3)。2—羟基—3—烃基喹噁啉(R=-H,-CH_3,-C_2H_5,-CH_2CH_2CH_3,-CH_2(CH_2)_2CH_3,-CH_2CH(CH_3)_2,-CH_2(CH_2)_4CH_3,-C_6H_5)转变成2—氯—3—烃基喹噁啉后,与肼作用生成2—肼基—3—烃基喹噁啉,后者用氧化汞处理得到2—烃基喹噁啉■(R=-H,-CH_3,-C_2H_5,-CH_2CH_2CH_3,-CH_2(CH_2)_2CH_3,-CH_2CH(CH_3)_2,-CH_2(CH_2)_4CH_3,-C_6H_5)。     

煤中脂肪族硫醚结构氧化过程机理

应用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究煤中脂肪族硫醚结构(C_6H_5CH_2SCH_3)吸附O_2分子及氧化反应过程的能量变化,确定分子间氧化反应机制,为预防煤炭自燃奠定理论基础。由计算结果可知,煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构物理吸附O_2分子形成复合物Ⅰ,形成过程是一个无势垒的过程,在热力学上是稳定的。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构与O2分子的相互作用距离dS-O为2.582A,经CP校正后的相互作用能为-20.60kJ/mol。分析复合物Ⅰ的电子密度变化,可确定其相互作用为范德华力,属于物理吸附。当复合物Ⅰ吸收足够的能量,将进一步发生化学反应。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构氧化反应共有5条反应路径,Path 4是反应的主反应路径,其产物P_3(C_6H_5CH_2SOH+CH_2O)是反应的主产物。经分析发现:煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构易发生初步氧化,仅需12.36kJ/mol的能量,物理吸附一个O2分子释放的能量足以提供,但若要深度氧化将Path 4进行下去,需要再从外界吸收相当于物理吸附5个O_2分子释放的能量。     

透氧膜反应器中合成气制备过程研究

以内表面积为4.1 cm2的La2NiO4致密管状透氧陶瓷膜构建膜反应器,以CH4与CO2混合进气,在880°C的条件下,通过CH4的催化部分氧化反应及CO2重整反应制备了合成气;当CH4的进气流量控制在14.1 cm3/min,CO2流量为5.6 cm3/min时合成气生成速率为36 cm3/min,CH4与CO2的转化率分别为87%和83%;与CH4单独进料相比,合成气的产率增加了约60%,H2与CO体积比从1.7下降到1.3。实验结果,在透氧膜反应器中可实现CH4、CO2共进料制备合成气。     

醇分子作为牺牲剂对Pt/TiO2光催化水解产氢效率的影响

鉴于太阳光催化分解水获取氢能源反应中,产氢效率受到牺牲剂组成和结构的影响,以Pt/TiO_2为模型催化剂,125 W高压汞灯为光源,在常压环境下,比较不同一元醇(甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇)和多元醇(乙二醇、丙三醇、丁四醇、聚乙二醇)的反应性能.实验结果发现,乙二醇作为牺牲剂时产氢效率最高,可达到17.62 mmol·(g·h)-1.研究还发现,反应不仅生成了H2和CO_2,还生成了CO、CH_4、C_2H_6、C_2H_4等产物.基于产物分布,进一步对醇分子作为牺牲剂时,光解水的产氢机理进行了探讨.     

MMT/FeCl_3催化的2-二乙硫基亚甲基-3-羟基丁酸乙酯与吲哚衍生物的Friedel-Crafts烷基化反应

探讨了价廉易得、环境友好和无毒性的MMT/FeCl_3催化的α-羟基二硫缩烯酮与吲哚衍生物的Friedel-Crafts烷基化反应.研究表明,在室温条件下,CH_2Cl_2中,在x=15%MMT/FeCl_3存在下,α-羟基二硫缩烯酮与吲哚衍生物能有效进行Friedel-Crafts烷基化反应,高产率生成α-吲哚基二硫缩烯酮.反应具有催化剂经济易得及其用量少、反应条件温和、环境友好和易操作等优点.     

在相转移催化剂存在下超声波辐射对威廉姆逊反应影响的研究

本文研究了以羧酸根负离子为亲核试剂,以 Ph—CH_2X、(CH_3)_3CX、C_2H_5·CH_3·CHX、C_4H_9X、C_3H_7X、C_2H_5X、CH_3X 为底物的亲核取代反应。结果表明上述反应在相转移催化剂存在下,经超声波辐射比单独使用超声波及机械搅拌法均有较为明显的加速效果。研究中采用了季铵盐为相转移催化剂,在相同条件下,超声波辐射与机械搅拌对照进行,以色谱跟踪,观察反应时间与收率的关系。本实验不以选择最佳反应条件为目的,而旨在相同条件下,对超声波的促进作用加以评估.     

甲烷在镍催化剂上转化的反应动力学

为了制取氢和合成气,烃类的催化反应动力学,到目前为止,研究得还是很不够的。在常压下,使用由氧化铬活化过的镍催化剂(以2—3毫米的耐火粘土块作为载体),以流动法,对反应速度(CH_4:H_2O=1:1-1:3)进行了研究(温度范围为400～700℃,接触时间为0.008～0.06秒)。对于总的反应,提出下列动力学方程式:ω=K(P_(CH_4)P_(H_2O))/(10P_(H_2) P_(H_2O)) (11—6)式中:ω—反应速度,毫米汞柱/秒K—反应速度常数P_(CH_4),P_(H_2O),P_(H_2)—相应组份的分压,毫米汞柱     

氘代二茂铁炔酮的合成及其在机理研究中的应用

二茂铁炔醇 FcCH(OH)C≡CH (Fc=二茂铁基)与乙基溴化镁反应,再与重水和氘代乙酸反应,得到氘代二茂铁炔醇 FcCH(OH)C≡CD,氘代率为95;.氘代二茂铁炔醇用二氧化锰氧化,得到氘代二茂铁炔酮FcC(O)C≡CD,氘代率为92;.氘代二茂铁炔酮与半夹芯16e 碳硼烷化合物 CpCo(S2C2B10H10)反应,分离得到3个碳碳双键构型分别为 Z/Z、Z/E 和 E/E 的产物(FcCH=CHS)2(C2B10H10).核磁共振氢谱结果表明:在CH=CHS结构单元中,与硫原子相连的CH单元上的氢原子氘代率约为60;~65;,远离硫原子的CH单元上的氢原子氘代率约为5;~10;.     

一种新型的催化反应及其机理

通过对金属冠醚[Fe_6~Ⅲ(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4]和[Fe_6(C_(12)H_8N_2O_5Cl)_6(H_2O)_4(CH_3OH)_2]反应体系的分析,认为水杨酸基双酰肼羧酸的酯化是一种新型的由金属冠醚自身进行的内部酯化反应,并将这种酯化反应定义为内部自催化反应.对于18-MC-6金属冠醚[Fe_6(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],在其内部自催化反应中,反应物为[Fe_6(C_(10)H_6N_2O_3-COOH)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],其中主要配体(Z)-H_4shcpa具有羧酸基团(—COOH).作为酯化反应的功能基团—COOH,通过与铁离子的配位,再与具有活性的配位甲醇结合,生成酯化合物(Z)—H_3mshcp,最终得到内部自催化反应产物[Fe_6~Ⅲ(C_(10)H_6N_2O_3—COOCH_3)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4].其中,内部自催化反应的催化中心应是铁离子.     

在Rh/SiO_2催化剂上CO反应性能的研究

本文利用装备有程序控温反应池、抽空和质谱检测脱附物系统的FT—IR,在室温条件下研究了CO在Rh/SiO_2催化剂上的化学吸附态及其与O_2、NO、H_2的反应性能。实验站果表明:CO在Rh/SiO_2催化剂上存在着Rh(CO)_2[Ⅰ]、Rh(CO)[Ⅱ]和Rh_2(CO)[Ⅲ]三种化学吸附态;它们与O_2及H_2的反应活性顺序是[Ⅰ]>[Ⅱ](?)[Ⅲ];NO能从催化剂表面上置换CO吸附态[Ⅱ],並相应在此吸附位上产生两种吸附态Rh(NO)及RhO_2(NO);通过对CO和H_2共吸附、吸附的CO和H_2反应及H_2CO吸附的化学吸附态的检测及其脱附产物的质谱分析,说明了在Rh/SiO_2催化剂上CO和H_2反应过程中无H_2CO中间物产生。     

无声放电和电晕放电转化温室气体比较研究

在无声放电和电晕放电条件下 ,研究了温室气体甲烷和二氧化碳的转化特性 .实验结果表明 ,甲烷和二氧化碳在不同放电形式下反应得到不同的产物 .甲烷、二氧化碳电晕放电反应的主要产物是合成气 ,无声放电反应的产物包括合成气、烃、含氧化物和高聚物等 ,类似于Fischer- Tropsch合成的产物 ,但分布不符合 Schulz- Flory方程 .在实验条件下 ,电晕放电反应体系的能量产率是 2 .2 6 mol/ (k W· h) ,无声放电反应体系的为 0 .34 mol/ (k W· h) .输入功率对等离子体反应影响较显著 ,甲烷和二氧化碳转化率随体系输入功率的提高而很快增加 .将 13X分子筛催化剂引入无声放电反应 ,提高了烃类产物选择性 ,抑制了炭黑和高聚物的生成 ,但甲烷和二氧化碳转化率分别由 6 4.3%和 5 5 .4%降低至 5 1.6 %和 41.7% ,合成气的H2 / CO比由 1.7降至 1.4     

甲醇同系化:反应变数的系统研究

系统研究了催化剂组成及反应条件:I/Co、P/Co、第二金属组份、H_2/CO及反应温度等,对Co_2(CO)_8-PPh_3(或二磷)-CH_3I体系催化剂在甲醇同系化制乙醇反应中的催化性能的影响。这些变数对甲醇的转化率和乙醇的选择性的影响是强烈互相约制的。这些变数的若干优化组合,例如,对含PPh_3体系在I/Co=0.5、P/Co=1.5和H_2/CO=4;或对含二磷体系在相应比例为2、0.5和2或3时,乙醇选择性可高于85％。     

三相床甲醇合成过程I.富CO合成气甲醇合成宏观反应动力学

以液体石蜡为液相介质 ,在富 CO合成气条件下研究了 C30 2铜基催化剂上 CO、CO2 加氢合成甲醇的宏观反应动力学 ,得到了相应的动力学模型 ,通过对模型进行比较 ,认为在 CO浓度较高的情况下 ,幂函数模型优于 Langmuir- Hinshelwood模型。实验结果表明 ,催化剂和液相介质在富 CO合成气条件下表现出良好的适应性。     

碳纳米管促进Cu-基高效甲醇合成催化剂

用自行制备的碳纳米管（CNTs）作为促进剂，研制出一类高效甲醇合成催化剂CuiZnjAlk-Ox-wt%CNTs，评价它们对CO／CO加氢成甲醇的催化活性，并与非CNTs促进的相应体系作对比研究。实现发现，碳纳米管能显著地促进甲醇合成反应活性的提高。在493K，5．0MPa,H2/CO/CO2/N2=62/30/5/3(V/V),GHSV=8000h^-1的反应条件下, Cu6Zn3Al1-Ox-12.5wt%CNTs催化剂上，甲醇的时空产率达1064mgh^-1(g-catal)^-1；产物中甲醇的选择性达98％以上；而在相同的制备和反应条件下、在非促进相应催化剂Cu6Zn3Al1-Ox上，甲醇的时空产率只达729mgh^-1（g-catal)-1.H2-TDP观测揭示，常压下在CNTs材料、以及CNTs促进催化剂CuiZnjAlk-Ox-wt%CNTs上，可以吸附存储着数量相当可观、在423－573K温度范围处于可逆吸、脱附的吸附氢物种。这一特性将有助于在甲醇合成反应条件下，营造较高氢稳态的表面氛围，以有利于提高表面加氢反应的速率；与此同时，很可能由于加氢活性的提高，使得碳纳米管促进催化剂上甲醇合成反应所需温度比非促进的相应体系下降15－25K，这在相当大程度上将有利于提高CO的平衡转化率和甲醇合的平衡产率。本文结果表明，碳纳米管对H2优异的吸附、活化及存储性能对于促进其所改进催化剂上甲醇合成反应活性的显著提高，起着关键作用。     

芳香族化合物的新的合成反应

近年来,关于芳香族化合物等的新的合成反应发展很快,合成的数目很多,现将其综合归纳,择要地予以介绍。一、芳香族化合物与亚砜的 pummerer 反应C_6H_5COCH_2SOCH_3 C_2H_5O_2C—CH_2SOCH_3 NC—CH_2SOCH_3等β—酮基亚砜与(CF_3CO)_2O 反应,生成如下正离子: