摘要：生物质资源丰富、价格低廉,是有机碳的唯一可持续与可再生来源,如能将其有效转化将足以满足人类对燃料和化学品日益增长的需求.生物质衍生的5-羟甲基糠醛(HMF)具有良好的反应性能,被誉为有望跨越化石能源经济与可持续经济之间鸿沟的关键平台分子.但HMF高度不稳定及见光易分解等缺点很大程度上限制了其广泛应用,基于此,5-甲基糠醛(5-MF)是一种HMF的脱氧衍生物,作为另一种有前途的平台化合物近期引起了广泛关注.目前,由HMF直接转化制5-MF的报道相对较少,且存在需使用氢气或效率较低等问题.如何利用生物质衍生的甲酸(FA)作为氢源,高效的将HMF转化为5-MF仍存在挑战.本文设计合成了一种氮掺杂的多孔碳层(NPC)包覆的纳米金催化剂(Au-4/TiO_(2)@NPC),用于HMF催化转化,以FA为氢源,实现了5-MF的高选择性和高收率合成.采用简单的两步法制备Au-4/TiO_(2)@NPC.用沉积-沉淀法制得具有均一尺寸(约为4 nm)纳米Au的Au-4/TiO_(2),再将其置于多巴胺溶液中利用多巴胺的自氧化作用在其表面形成一层聚多巴胺(PDA)膜,经高温煅烧将PDA膜转化为NPC层.系统考察了Au粒径、多巴胺浓度和煅烧温度等条件对催化剂活性的影响.最佳催化剂Au-4/TiO_(2)@NPC在4倍化学计量的FA(相较HMF)和180℃条件下反应1.5 h,HMF100%转化,5-MF收率达95%,其性能远高于无NPC包覆的Au-4/TiO_(2)以及半包覆的催化剂.X射线光电子能谱结果表明,催化剂中Au具有明显的电子结合能偏移,表明Au呈富电子状态.一氧化碳-原位红外漫反射结果表明,Au-CO线式吸附峰发生红移,NPC向Au转移电子.为进一步探究其高活性的原因,测试了不同催化剂对关键反应步骤即中间产物脱羧和甲酸分解的性能.结果表明,Au-4/TiO_(2)@NPC促进了HMF与FA的优先酯化并显著抑制了FA的无效分解,由此促进了HMF中羟基的选择性甲酰化-脱羧,从而促进了5-MF的生成.此外,得益于PDA衍生的氮掺杂多孔碳层的稳定化作用,该催化剂可有效阻止Au纳米颗粒在反应条件下的团聚烧结,表现出较好的稳定性.本文提出的催化剂制备策略为面向生物质资源可控转化的多相催化剂的理性设计提供了潜在指导.

摘要：设计了Dawson型杂多酸的制备实验,同时结合最新科研成果,引入配体和过渡金属离子与Dawson型杂多酸水热合成多酸配位聚合物,并通过X射线粉末衍射表征、红外和热重对多酸配位聚合物进行结构表征。通过该实验,不仅让学生了解多酸配位聚合物这一无机合成化学前沿领域,还可以锻炼学生的科研思维,在培养化学研究兴趣的同时提升创新思维和知识融会贯通的能力。

摘要：介绍了非晶态合金催化剂的结构特点和制备方法,对非晶态合金催化剂在加氢领域中的应用进行了总结。重点综述了非晶态合金纳米粒子的可控合成和特殊形貌非晶态合金的有序组装领域的最新研究进展。对非晶态合金催化剂未来的发展方向和前景进行了分析和展望,指出今后的研究重点是进一步开发高效的非晶态合金催化剂,提高其催化性能,拓展非晶态合金在其他催化领域中的应用。

摘要：5-羟甲基糠醛(HMF)是最具应用前景的平台化合物之一,HMF制备的研究越来越成为热点,并且已经取得了令人瞩目的研究成果.尽管如此,在现阶段利用固体酸催化剂催化碳水化合物制备HMF的研究仍然面临许多挑战,以葡萄糖为原料制备HMF时产物选择性普遍较低.因此,合成制备高活性催化糖类化合物脱水制HMF的固体酸催化剂,并且研究固体酸催化剂表面酸性质比如酸密度、酸强度以及Bronsted/Lewis酸比值等对糖类化合物制HMF反应中各反应产物选择性的影响,对新型高效催化剂的开发设计具有重要意义.本文通过溶剂挥发自组装法合成了一系列介孔Ta及Ta-W氧化物固体酸催化剂,并用于催化果糖和葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛.以三甲基膦(TMP)为探针分子,利用^31P固体核磁共振谱技术表征催化剂表面酸性质,考察复合金属氧化物固体酸催化剂酸量、酸强度以及酸类型对催化果糖和葡萄糖制备HMF反应性能的影响,为高效催化剂的设计提供一定的理论指导.另外,我们还通过引入2-丁醇构建有机溶剂/水体系,考察有机溶剂对葡萄糖脱水制HMF反应中所用催化剂活性和产物选择性的影响.31P固体核磁共振技术表征样品的酸性质发现,随着W掺杂量的增加,系列Ta及Ta-W氧化物的酸强度和Bronsted/Lewis酸量比值逐渐增加.催化反应结果表明,以介孔Ta及Ta-W复合氧化物为催化剂时,果糖和葡萄糖脱水制HMF反应的催化活性和HMF选择性与所用催化剂的酸量、酸类型和酸强度有关.介孔Ta及Ta-W复合氧化物催化剂表面的B/L比值越高,催化反应过程中的己糖转化率也越高,HMF选择性也普遍越高.具有较高Bronsted酸强度的催化剂在水溶液中更易降低HMF产物选择性,归结于HMF的再水解和葡萄糖的非选择性脱水等副反应.实验结果发现,产物甲酸(FA)的选择性远高于乙酰丙酸(LA),说明过量FA很可能来自果糖在Lewis酸位上的分解.2-丁醇的引入能够提高己糖转化率和HMF选择性,并且在B/L比值越高的催化剂上提升的效果越显著.其中,Ta7W3氧化物为催化剂时,HMF选择性最高可达54%,并且该催化剂具有良好的催化稳定性,这主要是因为2-丁醇的加入能够有效地抑制反应中胡敏素等聚合物的生成,防止后者在催化剂表面附着导致催化活性降低,进而提高了催化剂在催化反应中的稳定性.

摘要：报道了以分子工程学的观点设计与制备一种沸石基气敏材料 .该材料氢型STI沸石结构中的 10员氧环孔道适宜组装敏感物质LiCl,而与之相通的 8员氧环孔道适宜水分子的吸附 .这种H STI/LiCl复合材料的湿度敏感性、线性与重现性优良 ,响应快速 .