两种多酸基无机-有机杂化纳米材料的合成、表征与催化作用研究探讨

采用室温固相法合成了2种无机-有机杂化纳米材料,1∶12杂多酸苄基三甲基铵盐纳米微粒, (C10H16N)3[PW12O40]·5H2O (1) 和 (C10H16N)4[SiW12O40]·2H2O (2).分别用元素分析、IR、TG-DTA和TEM等对其组成、结构、颗粒大小和表面形态等进行了表征.并研究、探讨了2种材料对H2O2分解的催化作用.结果显示,2种产物的微粒仍保持Keggin结构,化合物1微粒近似为球形,化合物2微粒为棒形,平均粒径分别为60 nm和50 nm.2种季铵盐纳米微粒对H2O2分解均具有一定的催化作用.     

H_3PW_(12)O_(40)掺杂制备聚吡啶及其结构表征

采用H3PW12O40为氧化剂和掺杂剂,用化学氧化法制备聚吡啶.通过红外光谱、扫描电镜TG-DSC手段表征产物的结构和微观形貌,考察产物的热稳定性以及H3PW12O40物质量的浓度对转化率的影响.结果表明,随着体系中H3PW12O40物质量浓度的增加,单体转化率增加,最大可达到57%,之后则降低;制备的聚吡啶是从几十纳米到几个微米、大小不规律的颗粒状,并且伴随有团聚现象.在转化率达到57%之后得到的不用溶剂分离的产物中,含有形状规则的剩余无机H3PW12O40晶体;TG-DSC分析表明,在500～590 ℃聚吡啶很快分解失重.     

导电聚苯胺不同纳米结构的制备

分别以纤维状材料(如H3PW12O40/PVA纤维、头发丝、涤纶丝、玻璃丝、细铜丝)、环状材料(如细铜丝环、头发丝环)以及膜状材料(如保鲜膜)等为模板,以杂多酸H3PW12O40为掺杂剂,过二硫酸铵为氧化剂,制备了具有不同纳米结构的多酸掺杂聚苯胺材料.采用红外光谱和扫描电镜对聚苯胺进行了结构和形态表征.结果表明:模板形态对聚苯胺纳米结构有较大的影响,纤维状模板导致聚苯胺具有纳米棒结构,直径在300～400 nm之间;环状模板导致聚苯胺具有微米球结构,直径在1 000～3 000 nm之间;膜状模板导致聚苯胺具有片状结构.所得材料的电导率均大于0.1 S/cm.     

纳米磷钨酸银光催化剂的微波固相合成

首次应用微波辐射以H3PW12O40和AgNO3为原料,固相反应合成出Ag3PW12O40.12H2O纳米微粒;用FT-IR、UV-vis、TG-DTA确定产物的组成和结构;SEM和BET对产物的形貌、晶粒尺寸和比表面积进行了表征;结果表明,产物为纳米粒子,平均粒径为40 nm,比表面积为179.6938 m2.g-1.在固相反应中,结晶水能形成无数微小的反应水池,限制了产物粒子的晶粒尺寸大小,在微波的磁场和电场作用下,Ag+有序定向的扩散到[PW12O40]3-的外表面,由于微波有极强的穿透力,对样品是内外一起加热,物体快速均匀地升温,从而使游离的H2O、NO2和CO2瞬间同时均匀的挥发出来,溢出的气流阻止了Ag3PW12O40.12H2O颗粒间的团聚.图4,参9.     

新型纳米复合杂多酸催化剂H3PW12O40/SiO2催化合成双酚A的研究

研制了新型复合杂多酸钠米粒子H3PW12O40／SiO2，并用于催化合成双酚A；用IR、XRD、TEM等研究了它的结构形态，考察了原料配比、反应时间、反应温度、催化剂用量等对催化性能的影响，实验结果表明，使用溶胶凝胶法得到的纳米复合杂多酸催化剂，双酚A单程收经达到65．5％。     

PW12O3-40-ZrO2微孔杂化材料多相催化合成碳酸丙烯酯

采用溶胶-凝胶方法制备了Keggin结构PW12O3-40-ZrO2微孔杂化材料,并通过N2吸附等温数据测定、原子发射光谱(ICP-AES)、吡啶吸附傅立叶变换红外光谱(FTIR)、固体核磁共振波谱(MAS NMR)等测试手段对其结构进行了表征.结果表明,杂化材料中的Keggin结构阴离子仍然保留其基本骨架结构,并与ZrO2载体之间存在着较强的化学作用.制得的PW12O3-40-ZrO2复合材料能在温和条件下高选择性、高效率地催化合成碳酸丙烯酯.     

PW_(12)O_(40)~(3-)-ZrO2微孔杂化材料多相催化合成碳酸丙烯酯

采用溶胶 凝胶方法制备了Keggin结构PW12O3-40 ZrO2微孔杂化材料,并通过N2吸附等温数据测定、原子发射光谱(ICP AES)、吡啶吸附傅立叶变换红外光谱(FTIR)、固体核磁共振波谱(MASNMR)等测试手段对其结构进行了表征.结果表明,杂化材料中的Keggin结构阴离子仍然保留其基本骨架结构,并与ZrO2载体之间存在着较强的化学作用.制得的PW12O3-40 ZrO2复合材料能在温和条件下高选择性、高效率地催化合成碳酸丙烯酯.     

H3PW12O40/H2O2/H2O体系催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

合成一系列杂多酸(盐)并采用红外光谱对其进行表征,研究它们对苯甲醇氧化合成苯甲醛反应的催化性能.并以H3PW1 2O40为催化剂,分别考察溶剂类型、反应时间、反应温度、催化剂用量和H2O2用量对该反应的影响,并且初步探讨该反应的反应机理.实验结果表明:5种杂多酸(盐)均具有Keggin型结构,以水为溶剂时,5种杂多酸(盐)均具有催化活性,其中H3PW12O40催化活性最高.在催化剂用量0.04mmol、w(H2O2)=30%的H2O2用量0.015mol、反应时间3.5h、反应温度90℃、溶剂水用量10mL的优化反应条件下,苯甲醇的转化率为95.59%,苯甲醛的收率可达91.62%.由此可知,H3PW12O40/H2O2/H2O体系是环境友好的高效催化体系,具有工业化应用前景.     

H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2高效催化Mannich反应合成β-氨基酮衍生物

在室温条件下,采用浸渍法合成的H3PW12O40/Si O2为催化剂,高效催化酮、芳香醛和苯胺的Mannich反应合成系列β-氨基酮衍生物.对新型催化剂H3PW12O40/Si O2的制备条件进行优化,系统地研究了H3PW12O40负载量、焙烧温度、活化时间对催化剂的影响.探讨了H3PW12O40/Si O2对酮、芳香醛和苯胺的Mannich反应的催化活性,系统地研究了反应温度、催化剂用量、反应物的摩尔比等因素对产物收率的影响.实验结果表明:在n(酮)∶n(芳香醛)∶n(苯胺)=1.5∶1.2∶1.0,催化剂的用量占反应物料总质量的8%,反应温度为20℃,反应时间为9 h的最佳条件下,β-氨基酮衍生物的收率在61.2%~77.0%之间.整个反应体系具有条件温和、操作简单、不污染环境和催化剂可重复回收利用等优点.     

NaxH3-xPW12O40催化苯乙烯的烷基化反应

研究了磷钨酸(H3PW12O40,简记为PW12) 及其钠盐(NaxH3-xPW12O40,简记为NaxH3-x,x=1～3)催化苯酚与苯乙烯的烷基化反应.NH3-TPD及吡啶热脱附结果表明:随着钠含量的增加,催化剂的酸性及催化活性皆依次降低:PW12＞Na1H2＞Na1.5H1.5＞Na2H1＞Na2.5H0.5＞Na3.