PVA@Au凝胶催化剂还原4-硝基苯酚的影响因素

以PVA为基体、炔丙胺为炔基源,通过氨基甲酸在一定条件发生酯化反应,在PVA高分子链上引入炔基,形成炔基功能化的PVA高分子链来稳定Au粒子,制备出PVA@Au凝胶复合材料,并用于催化4-硝基苯酚还原反应以研究其催化活性。分别考察了不同载体、不同催化剂用量、不同p H值对4-硝基苯酚还原反应的影响。结果表明:多壁碳纳米是一种比较理想的载体,在酸性条件下其催化活性更好。对该催化剂进行了3次循环回收利用实验,循环3次后仍然可以使4-硝基苯酚的转化率达到100%。     

银纳米粒子的制备及对4-硝基苯胺的催化还原作用

采用氢气还原法制备了粒径为40~60 nm的银纳米粒子,通过紫外可见吸收光谱现场跟踪了其对硼氢化钠还原4-硝基苯胺反应的催化作用,并利用表面增强拉曼散射技术研究了反应体系中各物质与催化剂表面的作用方式.结果表明:4-硝基苯胺通过硝基与银纳米粒子的直接接触,并以银纳米粒子为中转站实现了电子的传递,在室温下极大地加速了对4-硝基苯胺的还原反应;催化剂用量和还原剂用量的增加可明显加快催化还原反应的速度.     

Fe-Cu催化还原法处理硝基苯类化合物废水

以硝基苯、4-氯硝基苯、4-硝基苯酚与2-硝基苯酚为目标污染物，对比了铁单独处理和铁铜联合处理的效果，并研究了硝基苯与4-氯硝基苯、4-硝基苯酚、2-硝基苯酚双组分混合以及2-硝基苯酚与4-硝基苯酚双组分混合状态下，Fe-Cu催化还原体系降解各组分的效果和相互影响．结果表明：铜可以催化铁屑法对硝基苯的还原；无论是单一组分还是混合状态下，硝基苯类化合物的催化还原降解反应均符合准一级反应动力学；除2-硝基苯酚以外，其他硝基苯类化合物均是以混合状态存在时催化降解速率比其单独存在时的慢；在双组分混合溶液中，另一种化合物对硝基苯催化还原降解产生的抑制作用大小为：2-硝基苯酚〉4-硝基苯酚〉4-氯硝基苯．化合物的扩散速率越快，表面反应速率越慢时，它对混合溶液中其他共存硝基苯类化合物的催化还原反应速率抑制作用越大．     

SiO2/PAA/Ag复合纳米粒子的制备、表征及催化性能

利用溶胶-凝胶法合成胶体二氧化硅微球,用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)对其修饰从而连接上可供聚合的双键,然后采用原位聚合方法合成二氧化硅-聚丙烯酸(SiO2/PAA)核壳型复合微球,以此为模板采用化学还原法得到SiO2/PAA/Ag复合纳米粒子.采用FT-IR、TGA、TEM、XRD和UV-Vis对复合粒子的形貌、结构进行表征.结果表明,银纳米粒子(粒径15～20 nm)均匀地分散在SiO2/PAA表面.催化性能研究结果表明,SiO2/PAA/Ag对4-硝基苯酚的硼氢化钠还原反应具有良好的催化性能,1 h内4-硝基苯酚的转化率达到96.4%.     

负载型催化剂Au(Pd)@UIO-66的制备及其催化性能

以多孔金属有机骨架UIO-66为基材,采用浸渍还原法分别合成了Au@UIO-66和Pd@UIO-66两种负载型催化剂,通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、N2物理吸脱附对所制备催化剂进行了表征。结果表明:尺寸为13nm的金纳米粒子(AuNPs)均匀分散在载体上,钯纳米(PdNPs)呈现出纳米粒子(粒径5~8nm)和纳米线两种状态,且分散均匀。研究了两种催化剂在不同条件下催化还原对硝基苯酚的性能,结果表明:Au@UIO-66和Pd@UIO-66这两种催化剂都具有较高的催化活性,各使用10mg催化100mL、1.6×10~(-4) mol/L的对硝基苯酚溶液,5min内对硝基苯酚都可达到95%以上的转化率。     

催化剂Cu/PC-GO的制备及对4-NP的催化性能研究

开发具有良好催化还原活性的非贵金属催化剂用于对硝基苯酚(4-NP)的高效快速还原是目前研究的重点。以HKUST-1为牺牲模板剂,通过原位掺杂氧化石墨烯的方法成功地制备出多孔高活性的金属纳米复合材料Cu/PC-GO,并将其用于对硝基苯酚的高效快速还原。采用XRD、SEM、ASAP等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,Cu/PC-GO复合催化剂具有活性组分丰富(Cu/CuO/Cu_2O),较大的比表面积(113.6 m~2/g)和孔体积(0.253 cm~3/g),以及较高的表面Cu含量(5.88%)等特征。研究发现,室温条件下,Cu/PC-GO可以实现对对硝基苯酚的快速完全还原,其反应速率是原始材料Cu/PC的17.5倍,而且其活化能也显著降低,由掺杂前的122.22 kJ/mol降至掺杂后的61.9 kJ/mol。可见,以HKUST-GO为前驱体,可以获得具有高催化活性的Cu/PC-GO复合催化剂,其在4-NP的还原过程中展示出良好的催化还原性能。     

核壳型Co-Pt纳米粒子的氧还原电催化性能

采用两步化学还原法制备不同壳层厚度的核壳型Co-Pt纳米粒子。采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电镜(TEM)技术表征催化剂的结构和组成,用旋转圆盘电极动电位扫描法测试其对氧还原反应的催化性能。结果表明:核壳型Co-Pt纳米粒子直径约30 nm;相对于Pt/C,Co-Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,催化剂随着Pt壳层厚度的增加氧还原活性增大,抗甲醇能力逐渐降低。随着甲醇浓度的增加,氧还原起始过电位增大,峰电流密度减小。     

磁性核壳型纳米负载催化剂的制备及在重要有机反应中的应用进展

负载型催化剂可以解决均相催化剂存在的难分离、不易回收等缺点,磁性纳米粒子在催化化学反应的过程中,可以均匀地分散在反应体系中,与反应物充分接触,而提高反应速率,表现出优良的催化性能.综述了近年来磁性核壳型纳米负载催化剂的制备及应用,即γ-Fe_2O_3或Fe_3O_4为磁核和以尖晶石铁氧体(MFe_2O_4)为磁核的磁性核壳型纳米负载催化剂在C—C偶联反应、氧化反应、氢化反应等几类重要有机反应中的应用,进而对其研究前景进行了展望.     

Pd/C催化水合肼还原法制备邻氨基苯酚

采用在Pd/C催化下水合肼还原邻硝基苯酚的方法制备邻氨基苯酚,研究了反应温度、催化剂用量和还原剂用量对反应产物收率的影响.优化条件为:95%乙醇为溶剂,0.010 g质量分数为10%的Pd/C催化下,1.300 g质量分数为85%的水合肼还原1.390 g邻硝基苯酚,在75~80℃下反应4 h后,反应粗产物用95%乙醇重结晶得邻氨基苯酚0.95 g,收率为87.16%.目标产品通过了红外、紫外、氢核磁共振和质谱表征.     

吸附树脂负载铁酞菁光催化降解4-硝基苯酚

针对铁酞菁在水溶液中易于聚合而降低催化活性的问题,将铁酞菁负载在吸附树脂上,制得多相催化剂,该催化剂在可见光的照射下能有效地催化H2O2降解4-硝基苯酚.考察了可见光强度、催化剂用量、H2O2投加量、pH值、温度等因素对4-硝基苯酚去除效果的影响.结果表明:4-硝基苯酚初始质量浓度为50 mg/L,卤灯功率为50 W,催化剂投加量为2.0g/L,H2O2用量为50 mmol/L,pH为5.7,温度为40℃时,反应540 min,4-硝基苯酚去除率达到92.2％,TOC去除率达到82.5％,且催化剂具有很好的稳定性,可重复使用.     

还原剂对纳米金粒子大小及粒径分布的影响

探究了还原剂盐酸羟胺、硼氢化钠对于纳米金颗粒的形貌、粒径分布的影响,用紫外和透射电子显微镜（TEM）对还原得到的纳米金形貌和粒径进行了表征,并用对硝基苯酚转化为对氨基苯酚的模板反应评价了其催化性能.结果显示,单独以盐酸羟胺为还原剂时,在实验条件下不能将三价金还原为Au0;以盐酸羟胺、硼氢化钠依次为还原剂制备的纳米金基本呈球形,粒径较小,平均粒径为4.0 nm,粒径分布均匀、转化频率（TOF）高、催化效果最好.其中硼氢化钠不仅为盐酸羟胺提供了碱性环境,同时起到了一定的还原作用.     

六方相氮化硼负载铜纳米粒子的制备及其催化还原对硝基苯酚

利用一步高温烧结法制备得到稳定的六方相氮化硼(h-BN)负载纳米单质铜复合物Cu/BN,并通过X-射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪以及扫描电子显微镜等仪器对其结构进行表征.另外,将所制备的Cu/BN复合物用于催化还原对硝基苯酚.研究发现,Cu/BN复合物具有良好的稳定性和催化还原对硝基苯酚的性能,利用不同温度下反应速率的线性拟合算出反应的动力学活化能约为110 k J·mol-1.     

还原条件对Pd/Al2O3催化剂上对硝基苯酚加氢性能的影响

用过量浸渍-液相还原法制备Pd/Al2 O3催化剂,采用等离子发射光谱仪(ICP)、X线衍射仪(XRD)对催化剂进行表征,并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察其催化性能.结果表明:还原剂的类型、还原温度和还原时间对Pd/Al2 O3催化剂的晶型和活性影响显著.当采用水合肼(N2 H4·H2O)作还原剂、0℃还原30 min时,催化剂表现出较高的对硝基苯酚加氢活性,加氢速率达到22.7 mmol/(min·g),对氨基苯酚的选择性为100％,收率为99％.与工业常用骨架Ni催化剂的性能进行比较,Pd/Al2 O3催化剂在活性、选择性和稳定性都明显优于骨架Ni催化剂.     

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^-2 s^-1)和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。     

多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极对CO2的光电催化还原研究

通过溶胶法制备了氢氧化铁溶胶纳米粒子及镧掺杂氢氧化铁溶胶纳米粒子,多壁碳纳米管负载后,化学修饰在碳纤维簇电极上,制备出多壁碳纳米管负载镧掺杂氢氧化铁纳米胶粒修饰碳纤维簇电极,该电极对CO_2有光电催化还原作用。多壁碳纳米管修饰后增加了电极的表面积,氢氧化铁纳米胶粒修饰后还原电流变大增强了电催化还原功能,镧掺杂后起始电位正移增加了光催化还原功能。以MOPAC2012提供的PM7半经验分子轨道方法在设计的铁-氧-氯构成的氢氧化铁分子簇模型上进行半经验分子轨道计算,通过对计算结果的热力学,能级,分子轨道组成以及光谱分析表明,氢氧化铁溶胶纳米粒子及其镧掺杂对CO_2有光电催化还原行为。所设计的分子簇模型是具有热力学稳定的结构,镧掺杂加强了其稳定性。氢氧化铁分子簇具有较好的电子转移性,镧掺杂降低了其费米能级高度,有利于光催化,与实验结果相对应。且催化后的CO_2在键长、分子结构以及红外光谱都发生了较大变化,并具有碳酸的前体结构,实现了对CO_2分子的活化和光电化学催化还原。     

层状材料负载钌纳米簇及催化性能

通过离子交换与原位还原,实现了钉纳米簇在蒙脱石层间的负载.采用X射线衍射,透射电镜,X射线荧光分析多种手段对所制备的负载催化剂的结构、形貌和钌纳米簇负载量进行了表征;以硼氢化钠和水反应作为探针反应,考察了负载钉纳米簇对硼氢化钠水解产氢的催化性能.结果表明:钌纳米簇成功被引入蒙脱石的层间,插层后的钌纳米簇粉体分散度高,平...     

臭氧与对硝基苯酚溶液在鼓泡塔中反应的模拟

研究了鼓泡塔中臭氧与对硝基苯酚水溶液反应的吸收传质过程．首先在半连续状态及298K下,将气相臭氧连续注入盛有对硝基苯酚溶液的鼓泡塔中进行吸收实验,并对吸收过程进行模拟．然后运用全混流模型,建立了臭氧吸收过程的质量平衡方程．采用Matlab软件中的ODE程序求解该质量平衡方程和增强因子的联立方程,模拟吸收过程中臭氧和对硝基苯胺浓度的变化,并与实验值进行比较．发现在合适的pH值下,在80％的对硝基苯酚降解之前,模拟值和实验值吻合较好,当对硝基苯酚的浓度下降到某一值时,模拟值和实验值出现一定的偏差．研究结果表明,在短的鼓泡塔中,应用全混流模型来描述气相和液相的流体状态是可行的。     

ZnWO4纳米微粒高效催化合成5-苯基-1H-四氮唑

通过简单的溶剂热法成功合成ZnWO4纳米微粒催化剂,将其用于催化环加成制备5-苯基-1H-四氮唑的反应.实验结果表明,0.2mmol的ZnWO4纳米微粒110℃催化反应10h,合成产物的产率达到81%;而非晶态、纳米棒ZnWO4作为催化剂的产率分别为43%和65%.显然,ZnWO4纳米微粒表现出了优越的催化性能.这可能归因于ZnWO4纳米微粒的小尺寸和高分散性,导致其具有比较大的比表面积.另外,纳米微粒ZnWO4的表面酸性在催化过程中也起着重要的作用.     

MnOx/TiO2催化剂的制备及其低温NH3选择性催化还原NO性能

为了研究MnOx/TiO2催化剂的低温催化还原NO性能,采用微乳液法在不同的煅烧温度下制备了不同晶相的纳米TiO2,并以此为载体,利用浸渍法制备了一系列MnOx/TiO2催化剂.然后,利用BET,XRD,HRTEM,H2-TPR等方法研究了载体和催化剂的微观结构、分散状态和氧化还原性质.实验结果表明:随着煅烧温度的增加,纳米TiO2从锐钛型逐渐向金红石型转变,700℃煅烧得到的纳米TiO2呈混晶相,800℃煅烧得到的纳米TiO2则为纯金红石型;锐钛型及混晶相TiO2载体与活性氧化物MnOx之间的相互作用较为强烈,当纳米TiO2中金红石型与锐钛型并存时,MnOx优先与锐钛型纳米TiO2作用;纯金红石型纳米TiO2与MnOx之间的相互作用较弱.模拟NH3选择性催化还原NO的反应活性测试结果表明,500℃煅烧得到的MnOx/TiO2催化剂表现出较高的低温活性.     

不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子对对硝基苯酚的表面增强拉曼活性特性分析

通过种子生长法合成了不同形态的金纳米粒子,之后加入至氧化石墨烯水分散液中超声震荡得到不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子复合物。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱等表征手段,探究复合物的表面结构、结合能与电荷状态,通过对对硝基苯酚的检测以表征其拉曼活性,并分析造成不同增强效果的原因。结果表明,氧化石墨烯-金纳米粒子复合物表现出良好的表面增强拉曼活性,可以成功地检测到10^-5 mol/L的对硝基苯酚,且复合物的表面增强拉曼活性因金粒子的形状不同而有所差异。