金属-有机骨架载体钌-硼催化剂的性能

金属-有机骨架载体钌-硼催化剂的性能
金属-有机骨架载体钌-硼催化剂的性能

金属-有机骨架载体钌-硼催化剂的性能

2016-07-27 13:28来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部

H2压力对钌催化苯加氢性能影响近年来, 新型多孔复合材料——金属-有机骨架(MOF)材料受到了人们的广泛关注. MOF 材料通过金属离子与有机配体自组装形成, 具有拓扑结构多样、比表面积大、孔隙率高、孔道规则、孔道尺寸可调等优点, 在气体储存与分离、分子筛分与识别及催化等领域有着广阔的应用前景.

在催化应用中, MOF材料通常有不饱和配位的金属中心或功能化的有机配体, 从而具有一定的Lewis酸性, 使MOF材料本身显示出催化作用. MOF材料的有序孔道也可以在特定反应中起到择形催化的作用. 另一方面, MOF材料的大比表面积和多孔性使其有可能成为优秀的加氢催化剂载体. 如Jiang等采用沉积-还原法制备了ZIF-8(I22)负载的Au@Ag核壳催化剂,发现在NaBH4还原4-硝基苯酚反应中, 催化活性高于Au和Ag的单金属催化剂. Proch等制备了

Pt@MOF-177催化剂, 在无溶剂、无碱、室温下的醇氧化反应中显示出较高的活性. Schr?der 等制备了Ru@MOF-5催化剂用于苯加氢制环己烷, 在0.3MPa H2压力和75°C下反应20 h, 苯的转化率为25%. Wu等在超临界CO2-甲醇流体中制备了Ru@Zr-MOF催化剂, 在60 °C和6 MPa反应条件下, 苯加氢生成环己烷的转换频率(TOF)为5260 h-1,高于Ru/La-MOF催化剂. 其原因可能是Zr-MOF同时具有微孔和介孔, 有利于反应物和产物的扩散及反应的发生.

与苯加氢制环己烷相比, 苯部分加氢制环己烯在热力学和动力学上难度均更高. 由于环己烯拥有活泼的C=C双键, 是一种用途更广的化学合成中间体, 因此苯部分加氢制环己烯催化剂有着重要的研究价值. 已有的研究表明,在苯部分加氢反应中, 催化剂载体的性质对环己烯选择性的影响很大. 然而, 在文献中尚未见到将MOF材料用于苯部分加氢反应的报道. 通常, 为了促进中间产物环己烯从催化剂表面脱附, 以提高环己烯的选择性, 苯部分加氢反应一般在140°C 以上有水相存在的条件下进行.因此在选择MOF材料作为苯部分加氢催化剂载体时, 热稳定性尤其是水热稳定性是重要考虑因素. 在保证MOF材料有较高热稳定性的前提下, 优先选择以水热(溶剂热)法制备的MOF材料为催化剂载体, 以期MOF材料的结构在反应中能够保持稳定. Férey与其合作者最早开展了MIL(materials of Insititut Lavoisier)系列MOF的研究工作.

他们通过水热法合成了大量三价金属与对苯二甲酸或均苯三甲酸配位形成的MIL-n材料. MIL-n材料通过MO4(OH)2(M=Cr3+, Al3+, Fe3+)八面体与有机配体相互桥联, 形成具有菱形孔道的三维骨架结构, 其中MIL-53(Al)有较高的热稳定性, 其热分解温度高达500 °C. Cavka等报道了通过溶剂热法合成的另一种高热稳定性的MOF材料, 命名为UIO-66. 它通过高度对称的八面体无机金属单元Zr6O4(OH)4与有机配体相互桥联, 形成四面体和八面体两种类型的孔笼. 每个八面体孔笼的八个面上, 均与一个四面体孔笼相连, 在三维空间形成不断延伸的骨架结构材料, 其热分解温度亦高于500°C.

上海市分子催化和功能材料重点实验室谭晓荷等人制备了多种金属-有机骨架(MOF)材料, 采用浸渍-化学还原法制备了非晶态Ru-B/MOF催化剂, 考察了它们在苯部分加氢反应中的催化性能. 催化性能评价结果表明, 这些催化剂的初始反应速率(r0)顺序为

Ru-B/MIL-53(Al)>Ru-B/MIL-53(Al)-NH2>Ru-B/UIO-66(Zr)>Ru-B/UIO-66(Zr)-NH2>Ru-B /MIL-53(Cr)>Ru-B/MIL-101(Cr)>>Ru-B/MIL-100(Fe),环己烯初始选择性(S0)顺序为

Ru-B/MIL-53(Al)≈

Ru-B/MIL-53(Cr)>Ru-B/UIO-66(Zr)-NH2>Ru-B/MIL-101(Cr)>Ru-B/MIL-53(Al)-NH2>Ru-B/UIO-66(Zr)≈Ru-B/MIL-100(Fe).催化性能最好的Ru-B/MIL-53(Al)催化剂上的r0和S0分别为23 mmol?min-1?g-1和72%. 采用多种手段, 对催化性能差异最为显著的Ru-B/MIL-53(Al)和Ru-B/MIL-100(Fe)催化剂的物理化学性质进行了表征. 发现MIL-53(Al)载体能够更好地分散Ru-B纳米粒子, 粒子的平均尺寸为3.2 nm, 而MIL-100(Fe)载体上Ru-B纳米粒子团聚严重, 粒径达46.6 nm. 更小的粒径不仅能够提供更多的活性位, 而且也有利于环己烯选择性的提高. 对Ru-B/MIL-53(Al)催化剂的反应条件进行了优化, 在180 °C和5 MPa的H2压力下, 环己烯得率可达24%, 展示了MOF材料用作苯部分加氢催化剂载体的良好前景.

有机催化剂的应用及发展

催化化学综述 综述题目:有机催化剂的应用及发展 学院:_ 专业:_ 班级:___ 学号:_ 学生姓名:_ 2013年 6月16日

有机催化剂的应用及发展 前言 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒),在现代有机合成化学及化工中有着举足轻重的地位。现代化学工业产品的85%都是通过催化过程生产的,每种新催化剂的发现及催化工艺的研制成功,都会引起化学工业的重大革新。有机催化剂作为其中非常重要的一种,和我们生活的各个方面都有着联系,其发展历史也是几经波折,最终也取得了不错的成果。有机催化剂主要分为金属有机催化剂和非金属有机催化剂,其在社会生产中具有重要作用。

1.非金属有机催化剂 金属有机催化剂相反,非金属有机催化剂是指具备催化剂基本特征的一类不包含金属离子配位的低分子量有机化合物.此类非金属有机催化剂不同于通常的单纯以质子酸中心起主导作用的有机羧酸类、苯磺酸类有机催化剂,它是通过分子中所含的N,P等富电子中心与反应物通过化学键或范德华力形成活化中间体,同时利用本身的结构因素来控制产物的立体选择性。 1.1、非金属有机催化剂的种类 1、有机胺类:脯氨酸、咪唑啉酮类、金鸡纳碱类、Ⅳ杂环卡宾类、二酮哌嗪类、胍类、脲及硫脲类等; 2 、有机膦类:三烷基膦类、三芳基膦类等; 3 、手性醇类质子催化剂:如TADDOL类催化剂。 非金属有机催化剂和金属有机催化剂以及生物有机催化剂有着非常密切的联系,有的非金属有机催化剂例如叔膦本身又是金属有机催化剂很好的配体,还有些非金属有机催化剂显示出类似于酶的特性和催化机理.大量的研究发现大多数非金属催化剂有较高的催化活性,尤其是应用在不对称合成中,经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性,并且具有毒性低、价格低廉、容易制备、稳定性好、易于高分子固载等一系列优点,所以越来越受到各国化学家的重视。 1.2、非金属有机催化剂的应用 1.2.1.松香酯化催化剂 松香是自然界极其丰富的一种天然树脂 ,分为脂松香、浮油松香和木松香三种 ,松香具有防腐、防潮、绝缘、粘合、乳化、软化等特性 ,广泛应用于食品工业、胶粘剂工业、电子工业、医药和农药等 ,但松香性脆、易氧化、酸值较高、热稳定性差等缺点严重妨碍了它的应用。研究发现可以通过对松香进行化学改性 ,人为地赋予它各种优良性能 ,使其得到更广泛的应用。松香化学反应主要在枞酸型树脂酸分子的两个活性基团——羧基和共扼双键上进行。它的主要反应有:异构、加成、氢化、歧化、聚合、氨解、酯化、还原、成盐反应和氧化反应。松香的氢化和酯化是其中最主要的改性手段。

第六章金属催化剂催化作用讲解

第六章金属催化剂催化作用 章节分配 一、金属催化剂重要类型及重要催化反应示例 二、乙烯环氧化催化作用 1. 乙烯环氧化工业催化剂 2. 乙烯环氧化反应机理 3. 乙烯环氧化中助催剂、促进剂的作用及新型催化剂 三、氨合成催化剂催化作用 1. 合成氨催化剂简况 2. 熔铁催化剂的结构 3. 各种助剂的作用及含量的最佳值范围 4. 氨合成铁催化剂活性中心模型及其作用机理 四、烃类催化重整催化剂作用原理 1. 催化重整反应及重整催化剂 2. 烃类在过渡金属上的吸附态及烃类脱氢 3. 催化重整作用机理 五、其他重要类型金属催化剂简介 1. 镍系催化剂 2. 裂解气中炔烃选择加氢催化剂 六、金属催化剂的电子迁移、d空穴与催化活性 七、多位理论的几何因素与能量因素 八、对多位理论及电子理论的评价 金属催化剂是固体催化剂中研究得最早、最深入,同时也是获得最广泛应用的一类催化剂,例如,氨的合成(Fe)和氧化(Pt),有机化合物的加氢(Ni,Pd,Pt,等)、氢解(Os, Ru,Ni,等)和异构(Ir,Pt,等),乙烯的氧化(Ag),CO的加氢(Fe,

Co,Ni,Ru,等)以及汽车尾气的净化(Pt,Pd,等)等等。其主要特点是具有很高的催化活性和可以使多种键发生开裂。 (1) 自从上世纪P.Sabatier发现金属镍可催化苯加氢生成环己烷以来,迄今除金属催化剂以外,尚未发现过能催化这一反应的其它类型催化剂.又如,乙烷氢解对金属催化剂来说并非难事.然而除金属催化剂之外,也末发现可使乙烷加氢分解的别种催化剂,另外,如众所周知,F—T合成也只有在金属催化剂上才能进行等等.那么,金属催化剂之所以具有这种高的活性,其内在因素是什么? (2)所有金属催化剂几乎都是过渡金属,而且,金属催化剂的功能又都和d 轨道有关,这是为什么? (3)当过渡金属催化剂按其活性排列时,对每个反应都有自己独有的序列,即使对每类反应,至今也未发现它们有相同的序列,什么是决定这种序列的内在因素? (4)对一个反应来说,为什么同类金属又常常有明显不同的选择性? (5)对某些反应来说,单位表面积的催化活性决定于金属的晶面、金属晶粒的大小(如果金属是负载着的),载体以及制法,为什么对活性有这种差别?又怎样和反应相联系? (6)由两种金属制成的合金催化剂,其催化功能随组分有强大变化,而且又明显地取决于所研究的反应,产生这些效果的原因是什么? 表6-1 金属催化剂类型(按制备方法划分)

从废三元催化剂中提纯铂族金属的方法

1/2页 一种从废三元催化剂中提纯铂族金属的方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种废汽车催化剂的回收利用方法,特别是涉及一种从废三元催化剂中提纯铂族金属的方法,是对现有废汽车催化剂中铂族金属的回收方法的改进,属于废物回收利用和贵金属冶金技术领域。 背景技术 [0002] 目前废汽车催化剂中铂族金属的回收方法主要可以分为火法和湿法。火法提取铂族金属的基本流程是将汽车催化剂加入熔化的金属收集剂中加热熔融、合金相与炉渣相的分离、合金相用强酸溶解使铂族金属进入溶液。但是火法冶金提取铂族金属工艺复杂,能量和原料消耗大,设备要求高,环境污染问题不易解决,不宜推广。 [0003] 湿法处理废催化剂有载体溶解法、全溶解法和活性组分溶解法等工艺。与火法工艺相比,湿法处理废催化剂具有流程短、投资节省等特点,湿法工艺的不足在于铑的提取率低,一般为65—80%左右,回收率偏低。 [0004] 终上所述,现有的由废汽车催化剂提取铂族金属方法中,无论是湿法还是火法工艺,都或存在作业环境差、铂族金属收率低、能量消耗大等问题,还有待于进一步改进和完善。 发明内容 [0005] 本发明的目的就在于克服现有技术存在的不足,针对现有从废汽车催化剂铂族金属回收方法存在的问题,给出了在回收铂族金属流程中加入催化剂预处理和使用不同氧化剂做浸出剂的一种从废三元催化剂中提纯铂族金属的方法,具有作业环境好、铂族金属收率高、能量消耗小的特点。 [0006] 本发明给出的技术解决方案是:这种从废三元催化剂中提纯铂族金属的方法,其特点是:首先对废三元催化剂破碎研磨至少200目,并进行高温焙烧除碳、硫,后经硼氢化钠水溶液还原。并在浸出时加入亚氯酸钠作为氧化剂,具体有以下步骤。 [0007] (1)经破碎研磨、高温焙烧得到的废三元催化剂,加入2~4%质量比的硼氢化钠水溶液煮沸还原,铂族金属活性得到增强。 [0008] (2)将步骤(1)得到的还原液过滤,配入氯化钠和亚氯酸钠的盐酸溶液,混匀后转入浸出装置,然后在85~90℃进行浸出时间至少180min ,过滤得到固体催化剂,再加入10%HCl 酸洗(80℃,20min )和水洗(80℃,20min ),将洗液和浸出液合并,浓缩,化验。 [0009] (3)将步骤(2)得到浓缩后的浸出液,进行铂族金属分离,提纯,得到高纯铂族金属。 [0010] 为更好的实现本发明的目的,步骤(1)中对废三元催化剂破碎研磨至200目,并在600℃下高温焙烧。 [0011] 为更好的实现本发明的目的,步骤(2)中加入10%HCl 酸洗至少两次。 [0012] 与现有技术相比,本发明的有益效果是。说 明 书 CN 103131857 A 3

【CN110038634A】一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂及其合成方

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910373344.X (22)申请日 2019.05.07 (71)申请人 大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工 路2号 (72)发明人 王治宇 邱介山 孙富  (74)专利代理机构 大连理工大学专利中心 21200 代理人 李晓亮 潘迅 (51)Int.Cl. B01J 31/22(2006.01) B01J 35/00(2006.01) B01J 35/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合 结构的析氧反应催化剂及其合成方法 (57)摘要 一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合 结构的析氧反应催化剂及其合成方法,属于纳米 材料、能源与催化领域。该催化剂由表面均匀负 载MOFs纳米颗粒的MXene二维纳米薄片组成,具 有二维结构。制备方法:将MXene、金属盐、有机配 体和缚酸剂溶解混合均匀后,离心、洗涤、真空干 燥,获得结构、成分可精细调控的二维纳米结构 的电催化剂。本发明获得的电催化剂可有效克服 MOFs导电性差、稳定性差而导致析氧反应催化性 能无法发挥的基础性难题;所得催化剂在碱性电 解液中对析氧反应表现出优异的催化活性与稳 定性,为燃料电池、金属空气电池、电解水等新能 源技术的广泛应用奠定基础。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 110038634 A 2019.07.23 C N 110038634 A

权 利 要 求 书1/1页CN 110038634 A 1.一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂,其特征在于,该催化剂由表面均匀负载MOFs纳米颗粒的MXene二维纳米薄片组成,具有二维结构,尺寸在100-500nm之间;MXene上负载的MOFs纳米颗粒含量在75wt.%以上,尺寸在10-100nm之间,MOFs中的金属元素包括镍、铁、钴、锰中的至少一种或两种以上;所得催化剂在碱性条件下对析氧反应具有优异的催化活性与稳定性。 2.权利要求1所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法,其特征在于,包括如下步骤: 1)将MXene于常温常压条件下分散在水中制备分散液; 2)将金属盐和有机配体于常温常压条件下溶解于N,N-二甲基甲酰胺DMF和乙醇的混合溶剂中形成均一溶液;所述的金属盐和有机配体摩尔比为1:1,有机配体的浓度为0.0375-0.04mol/L;所述的有机配体为对苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸的至少一种;所述的金属盐为镍、铁、钴、锰的氯化盐、硝酸盐、醋酸盐中的至少一种或两种以上; 3)于常温常压条件下将步骤1)制备的MXene分散液与步骤2)制备的金属盐/有机配体均一溶液均匀混合; 4)于常温常压条件下向步骤3)制备得到的混合溶液中加入缚酸剂三乙胺后,搅拌反应2-4h,反应结束后使用乙醇离心洗涤,真空干燥得到产物。 3.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法,其特征在于,步骤1)所述的MXene分散液浓度为5-15mg mL-1。 4.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法,其特征在于,步骤2)所述的混合溶剂中,DMF与乙醇的体积比为5:1-15: 1。 5.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法,其特征在于,步骤2)中,当使用两种金属盐时,两种不同阳离子金属盐的摩尔比为5:1-1:5;当使用三种金属盐时,三种不同阳离子金属盐的摩尔比为1:1:1。 6.根据权利要求2所述的一种基于MXene与金属有机骨架化合物复合结构的析氧反应催化剂的合成方法,其特征在于,步骤4)所述的三乙胺与混合溶液体积比为:1:20-68。 2

金属有机骨架材料(MOFs)简介

金属—有机骨架(MOFs)材料代表了一类杂合的有机—无机超分子材料,是通过 有机桥联配体和无机的金属离子的结合构成的有序网络结构。MOFs 呈现出目前最高的 比表面积,最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构,使 MOFs 可以实现一些特 殊的应用,包括气体的存储和分离,催化以及药物缓释等。通过在有机配体中引入功能 基团或者利用 MOFs 作为主体环境引入活性组分,合成功能化的 MOFs 材料,可以大大 拓宽其应用范围。-华南理工-袁碧贞 金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks MOFs)材料是利用含氧、氮等多齿有机 配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的一种类沸石材料 [1]。—华南理工-袁碧贞 MoF材料是由含氧!氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金 属离子自组装而成的配位聚合物,是一种比表面积大!孔隙率高!热稳定性好! 构型多样化的类沸石材料[22一],其发展历程大致可以分为三代12.]"如图1一1所示" 最早的MoF材料是由Kattagawa/J!组在20世纪90年代中期合成的,但其合成的材 料在客体分子去除后,骨架坍塌,晶体结构遭到破坏,未形成永久性的孔隙率" 这也是第一代MOF材料"随后科学家们开始研究新型的阳离子!阴离子以及中 性的有机配体链接形成的配位聚合物"第二代材料在客体分子移走后能够留下空 位形成永久性的孔隙率"MOF材料在受到压力!光!化学刺激或者除去溶剂分 子时,材料骨架的形状会发生变化,这就是第三代MOF材料"含有梭基的阴离 子配体和金属离子链接构成的MOF材料属于我们所说的第二代MOF材料,然而 含有氮杂环的有机中性配体构建的MOF材料属于我们所说的第三代MOF。——北化-安晓辉金属-有机骨架 ( metal-organic frameworks, MOFs) 材料是由金属离子与有机配体通过自组装过 程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔 晶体材料,具有纳米级的骨架型规整的孔道结构,大 的比表面积和孔隙率以及小的固体密度,在吸附、分 离、催化等方面均表现出了优异的性能,已成为新材 料领域的研究热点与前沿。MOFs 材料的出现可以 追溯到 1989 年以 Robson 和 Hoskins 为主要代表的 工作,他们通过 4,4',4″,4-四氰基苯基甲烷和正 一价铜盐[Cu( CH 3 CN) 4 ]·BF 4 在硝基甲烷中反应, 制备出了具有类似金刚石结构的三维网状配位聚合 物 [1] ,同时预测了该材料可能产生出比沸石分子筛 更大的孔道和空穴,从此开始了 MOFs 材料的研究 热潮。但早期合成的 MOFs 材料的骨架和孔结构不 够稳定,容易变形。直到 1995 年 Yaghi 等合成出了 具有稳定孔结构的 MOFs

有机催化剂的应用及发展

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有机催化剂的应用及发展 前言 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒),在现代有机合成化学及化工中有着举足轻重的地位。现代化学工业产品的85%都是通过催化过程生产的,每种新催化剂的发现及催化工艺的研制成功,都会引起化学工业的重大革新。有机催化剂作为其中非常重要的一种,和我们生活的各个方面都有着联系,其发展历史也是几经波折,最终也取得了不错的成果。有机催化剂主要分为金属有机催化剂和非金属有机催化剂,其在社会生产中具有重要作用。

1.非金属有机催化剂 金属有机催化剂相反,非金属有机催化剂是指具备催化剂基本特征的一类不包含金属离子配位的低分子量有机化合物.此类非金属有机催化剂不同于通常的单纯以质子酸中心起主导作用的有机羧酸类、苯磺酸类有机催化剂,它是通过分子中所含的N,P等富电子中心与反应物通过化学键或范德华力形成活化中间体,同时利用本身的结构因素来控制产物的立体选择性。 1.1、非金属有机催化剂的种类 1、有机胺类:脯氨酸、咪唑啉酮类、金鸡纳碱类、Ⅳ杂环卡宾类、二酮哌嗪类、胍类、脲及硫脲类等; 2 、有机膦类:三烷基膦类、三芳基膦类等; 3 、手性醇类质子催化剂:如TADDOL类催化剂。 非金属有机催化剂和金属有机催化剂以及生物有机催化剂有着非常密切的联系,有的非金属有机催化剂例如叔膦本身又是金属有机催化剂很好的配体,还有些非金属有机催化剂显示出类似于酶的特性和催化机理.大量的研究发现大多数非金属催化剂有较高的催化活性,尤其是应用在不对称合成中,经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性,并且具有毒性低、价格低廉、容易制备、稳定性好、易于高分子固载等一系列优点,所以越来越受到各国化学家的重视。 1.2、非金属有机催化剂的应用 1.2.1.松香酯化催化剂 松香是自然界极其丰富的一种天然树脂 ,分为脂松香、浮油松香和木松香三种 ,松香具有防腐、防潮、绝缘、粘合、乳化、软化等特性 ,广泛应用于食品工业、胶粘剂工业、电子工业、医药和农药等 ,但松香性脆、易氧化、酸值较高、热稳定性差等缺点严重妨碍了它的应用。研究发现可以通过对松香进行化学改性 ,人为地赋予它各种优良性能 ,使其得到更广泛的应用。松香化学反应主要在枞酸型树脂酸分子的两个活性基团——羧基和共扼双键上进行。它的主要反应有:异构、加成、氢化、歧化、聚合、氨解、酯化、还原、成盐反应和氧化反应。松香的氢化和酯化是其中

金属有机骨架材料

金属有机骨架材料 金属有机骨架材料(MOFs )是近十年来发展迅速的一种配位聚合物,具有三维的孔结构, 一般以金属离子为连接点,有机配体位支撑构成空间3D延伸,系沸石和碳纳米管之外的又 一类重要的新型多孔材料,在催化,储能和分离中都有广泛应用,目前,大多数研究人员致力于氢气储存的实验和理论研究。金属阳离子在MOFs骨架中的作用一方面是作为结点 提供骨架的中枢,另一方面是在中枢中形成分支,从而增强MOFs的物理性质(如多孔性和手性)。这类材料的比表面积远大于相似孔道的分子筛,而且能够在去除孔道中的溶剂分子 后仍然保持骨架的完整性。因此,MOFs具有许多潜在的特殊性能,在新型功能材料如选 择性催化、分子识别、可逆性主客体分子(离子)交换、超高纯度分离、生物传导材料、光 电材料、磁性材料和芯片等新材料开发中显示出诱人的应用前景,给多孔材料科学带来了新的曙光。常见的不同类型的金属有机骨架材料的结构如下图所示: 如下图所示: 卜叮 MOFs材料作为储氢领域的一名新军,由于具有纯度高、结晶度高、成本低、能够大批量生产、结构可控等优点,正受到全球范围的极大关注,近年来已成为国际储氢界的研究热点。经过近10年的努力,MOFs材料在储氢领域的研究已取得很大的进展,不仅储氢性能有了大幅度的提高,而且用于预测MOFs材料储氢性能的理论模型和理论计算也在不断发展、逐步完善。但是,目前仍有许多关键问题亟待解决。比如,MOFs材料的储氢机理尚存在 争议、MOFs材料的结构与其储氢性能之间的关系尚不明确、MOFs材料在常温常压下的储 氢性能尚待改善。这些问题的切实解决将对提高MOFs材料的储氢性能并将之推向实用化 进程发挥非常重要的作用。

金属-有机骨架材料的合成及在催化反应中的应用研究进展

存档日期:存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称:超细粉体制备 任课教师:教授 完成日期:2015 年12 月5 日 专业:化学工程与技术 学号:2015 姓名: 成绩:

金属-有机骨架材料的合成及在催化反应中的应用研究进展 (北京化工大学化研北京 100029) 摘要:金属有机骨架化合物(MOFs)作为一种结构新颖的材料,相比于传统的分子筛等具有优越的设计性和结构可调控性,在气体的吸附和分离、催化、生物医学等领域展现出较好的应用前景,近年来研究较为活跃。本文介绍了MOFs材料的类型和常用的合成方法,综述了近年来MOFs材料在催化领域的应用。 关键词:金属—有机骨架材料;类型;合成;催化;应用 Research Development of Synthesis and Applications in Catalysis for Materials of Metal-organic Frameworks (Beijing University of Chemical TechnologyHuayanBeijing 100029) Abstract:Metal organic frameworks (MOFs), as a new type of structure materials, has a better design and structure than the traditional molecular sieve.MOFs have exhibited the attractive prospects in many fields, such as the gas adsorption and separation,the catalysts and the bio-medicine.This paper introduces the types of MOFs materials and the methods of synthesis, and summarizes the application of MOFs in catalytic domain. Key words:metal-organic;frameworks; categories; synthesis; catalysis; applications 引言 金属-有机骨架配合物(Metal-organic Frameworks,MOFs),通常是指金属离子或金属簇与氮、氧刚性有机配体通过自组装过程形成的多孔有机骨架材料[1],因此兼备了有机高分子和无机化合物两者的特点。在过去十几年里,不计其数的有机配体和无机金属离子团族链接而得的固体材料被合成出来,这类材料有多种不同命名:金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)、多孔配位聚合物(porous coordination polymers)、有机无机杂化材料(hybrid organic-inorganic materials)、有机分子蹄类似物(organic zeolite analogues)等[2,3]。这些命名都对应着不同的含义,但大多称其为“金属有机骨架材料”,以描述材料所具有的属性,该术语意味着其具有较强的键合能力,可以为骨架结构提供刚性,而作为连接链的有机分子的官能团可以调变。此外,骨架结构还可以通过几何拓扑结构进行定义[4,5]。已合成的MOFs材料具有纳米级的骨架型规整的孔道结构,大的比表面积和孔隙率以及小的固体密度等优点,在吸附、分离、催化等方面均表现出了优异的性能[6],已成为新材料领域的研究热点与前沿。 1 MOFs的分类 随着大量新配体、新方法的应用,各种拓扑结构的MOFs材料不断被合成出来,常见的3d型二价金属离子(Ni2+、Cu2+、Zn2+等),三价金属离子(Sc3+、V3+、Cr3+、Fe3+等)和p型三价金属离子(Al3+、In3+等)以及一些稀土金属离子都可以用来作为骨架的金属节点,常用的有机配体包括多羧酸芳香配体(对苯二甲酸、均苯三甲酸等)和含氮杂环配体(咪唑类、四唑类、嘧啶、吡啶、嘌呤类等)。根据配体的不同,可将MOFs材料分为含羧酸配体、含氮杂环配体、混合配体MOFs等;根据功能的不同,可分为发光、磁性、导电MOFs等;根据命名的不同,又可以分为MOF、ZIF、MIL等系列。以下介绍几种代表性的MOFs材料。 1.1MOF系列 1999年Yaghi等[7]首次报道了一个典型的材料即M0F-5,其单晶的化学式是Zn4O(BDC)3(DMF)8(C6H5Cl)(BDC为有机配体对苯二甲酸,DMF和C6H5Cl为配位分子)。其晶体结构如图1所示,它由以氧为中心的Zn4O四面体通过6个羧基配体相互桥联形成八面体

金属催化剂的研究进展

金属催化剂的研究进展 1前言 催化技术作为现代化学工业的基础,正日益广泛和深入地渗透于石油炼制、化学、高分子材料、医药等工业以及环境保护产业中,起着举足轻重的作用。长期以来,工业上使用的传统催化剂往往存在着活性低、选择性差等缺点,同时常需要高温、高压等苛刻的反应条件,且能耗大,效率低,不少还对环境造成污染。为此人们在不断努力探索和研究新的高效的环境友好的绿色催化剂[1]。本文重点讲解金属催化剂的作用机理,以及金属催化剂在甲醇气相羰基化合成碳酸二甲酯的应用、茂金属催化剂的应用以及金属催化剂在乙烯环氧化合成环氧乙烷的应用。 2金属催化剂的作用机理 2.1 金属催化剂的吸附作用 众所周知,吸附是非均相催化过程中重要的环节,过渡金属能吸附O2、C2H4、C2H2、CO、H2、CO2、N2等气体,强化学吸附能力与过渡金属的特性有关,是因为过渡金属最外层电子层中都具有d空轨道或不成对d电子,容易与气体分子形成化学吸附键,吸附活化能较小,能吸附大部分气体,需主要的是d轨道半充满或者全充满,较稳定,不易与气体分子形成化学吸附键。由此可知,过渡金属的外层电子结构和d轨道对气体的化学吸附起决定作用,有空穴的d轨道的金属对气体有较强的化学吸附能力,而没有d轨道的金属对气体几乎没有化学吸附能力,由多相催化理论,不能与反应物气体分子形成化学吸附的金属不能作催化剂的活性组分。 催化反应中,金属催化剂先吸附一种或多种反应物分子,从而使后者能够在金属表面上发生化学反应,金属催化剂对某一种反应活性的高低与反应物吸附在催化剂表面后生成的中间物的相对稳定性有关,一般情况下,处于中等强度的化学吸附态的分子会有最大的催化活性,因为太弱的吸附使反应物分子的化学键不能松弛或断裂,不易参与反应;而太强的吸附则会生成稳定的中间化合物将催化剂表面覆盖而不利于脱附[2]。 2.2 金属-载体间的相互作用 我们课题组研究的是甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯,使用的是负载型

从废催化剂中回收铂族金属的湿法工艺研究

从废催化剂中回收铂族金属的湿法工艺研究 杜欣张晓文周耀辉杨金辉吕俊文 (南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001) 摘要:铂族金属已被广泛地应用于各种催化剂中,废催化剂是再生回收铂族金属的重要原料。本文介绍了近年来采用预处理、溶浸、分离和提取等湿法冶金过程,从废催化剂中回收铂族金属的方法和技术,并对这些方法的优缺点进行了比较。 关键词:废催化剂;回收;铂族金属;湿法冶金 中图分类号: TF111·3文献标识码: B文章编号: 1004-4051 (2009) 04-0082-04 铂族金属在地壳中含量低、储量少,其价格昂贵,具有高熔点、高沸点和低蒸汽压的特性。在所有的金属元素中,它们具有最好的抗氧化性和耐腐蚀性,被广泛地应用于现代工业中。其中,贵金属催化剂是铂族金属的最大用途。而从废催化剂中回收铂族金属的生产成本,比原生金属生产要低好多倍,可减少大量能源消耗和对环境的危害,因此, 从废催化剂中回收铂族金属显得至关重要。回收方法主要有湿法、火法和气相挥发法。本文主要介绍回收铂族金属的湿法工艺,包括预处理、溶浸和提取过程。 1预处理 催化剂主要由载体和活性物质两部分组成,不同工业的催化剂其用途不同,载体亦不相同。例如汽车工业的催化剂载体材料大多为α-Al2O3和陶瓷堇青石;石油工业的催化剂载体一般为氧化铝;比较常用的工业载体还有二氧化硅、活性炭、分子筛等。在催化反应过程中,载体中的铂族金属微粒处于内外移动的动平衡状态,由于热扩散,温度升高,金属微粒周围的γ-Al2O3转变成α-Al2O3。冷却后,铂族金属包裹在难溶的α-Al2O3中。有时催化剂可能会吸附有机物并带入其它杂质,造成催化剂表面积炭。因此,根据不同种类催化剂的物理化学性质,采用相应的预处理措施,如细磨[1]、焙烧[2-4]、溶浸打开包裹[5,6]等,可提高铂族金属的浸出率。 周俊等[7]采用硫酸化焙烧-水浸法,首先将废汽车催化剂中γ-Al2O3转化为可溶性硫酸铝,用水溶解硫酸铝,铝粉置换溶液中铂族金属,再回收渣中铂族金属,最终回收率为: Pt97%~99%、Pd 99%、Rh 96%。一般而言,在溶浸前先用还原剂对废催化剂进行预处理,对铂族金属的浸出有利。日本专利[8]就报道了用硼氢化钠水溶液还原,再用王水或盐酸加氧化剂浸出铂和铑的工艺。另有文献[9]报道,先将废催化剂用2 mol/L的La (NO3)3浸透后,在1200℃空气中烧结,然后用硼氢化钠还原,用盐酸加氧化剂浸出铂族金属,铑和铂的回收率分别为81%和97%。Formanek[10]把废汽车催化剂先氧化焙烧,再用HCl+Cl2在120℃、 1·5MPa加压浸出,铂回收率达97%。 2溶浸 溶浸是使废催化剂中载体与铂族金属分离的重要步骤之一,常用的方法有载体溶解法、活性组分溶解法和全溶法三种。 2·1载体溶解法 由于废催化剂的载体氧化铝是一种两性氧化物,可采取酸溶或碱溶的方法溶解,使其转入溶液与活性组分分离,达到富集铂族金属的目的。 文献[11]报道了将汽车催化剂载体破碎至约 25·4 mm,用稀硫酸溶解γ-A12O3的结果。进入溶液中的铂族金属,用铝粉和二氧化碲(碲作为捕集剂)置换回收。浸出渣中的铂族金属,用盐酸和氯气或王水溶解,氯化液中的铂族金属用二氧化硫和二氧化碲置换沉淀回收。液中的碲,用磷酸三丁脂萃取,用浓盐酸反萃。此法耗酸少,但铑的回收率较低(仅78%~85%)。 刘公召等[12]研究了从失活的Pd-Al2O3催化剂中提取Pd的工艺方法。用15%的硫酸溶液在 100℃、液固比10∶1的条件下, 12h浸出经过预处理的废催化剂。浸取后,用王水溶解钯精渣,过滤、除杂质后,将溶液蒸发结晶即得氯化钯样品。实验结果表明,钯回收率可以达到97%以上,制得的氯化钯纯度可达到99%以上。

有机金属化合物的研究

摘要:简要的评述了分别以无机物和有机物作载体的表面金属有机化合物,金属有机化合物与固体表面反应的基本规律和表面金属有机化合物的结构。 关键词:金属有机化合物;无机物;有机物;载体 表面金属有机化学(Surface Organometallic Chemistry简称SOMC)是化学、材料学及催化科学等学科的交叉融合而诞生的一门新型学科。该学科主要以分子金属有机化学、表面化学和分子配位化学为基础,以金属有机化合物与固体表面反应为研究对象,目的是通过在固体表面接枝金属有机基团制备表面组成和结构明确的、具有特殊性能的无机-有机杂化材料、表面金属原子簇、表面功能化膜等,是近年来化学和材料学学科中非常活跃的研究领域之一。金属有机化合物在固体材料表面的接枝反应性能是SOMC研究的基础,此类化合物在有机合成、烯烃聚合和氢化异构化等领域表现出卓越的性能。因而一直是当今金属有机化学研究最为活跃的一类化合物。近年来的研究表明,茂金属类催化剂一经与固体表面反应后,其所形成的表面金属有机化合物,不仅可以改善原物种的动力学性能、控制聚合物的形态,而且可以大大减少助催化剂的用量等,因此,有关表面茂锆金属有机化合物的研究已经成为人们备受关注的热点。本文简要的评述了分别以无机物和有机物作载体的表面金属有机化合物。 1 无机物载体表面金属有机化合物 1.1 氧化物载体表面金属有机化合物氧化物表面金属有机化合物分为两种反应形式,一种是金属有机化合物与氧化物表面的羟基发生反应,另一种是金属有机化合物与氧化物表面的≡M-O-M≡发生反应。 在500°C下处理的MCM-41分子筛上存在着大量的硅羟基,这些硅羟基亲电进攻金属有机化合物上的配位体,发生M-C间的断裂。一个典型的例子就是四新戊基锆化合物与MCM-41(500)表面羟基的反应[1],反应用红外光谱检测,且分析气体产物,表面接枝产物用13C NMR和化学探针反应等方法表征,结果表明Zr-C键在表面羟基的进攻下发生断裂,生成烷基锆化合物。 Michelle Jezequel[2]等用Cp*Zr(CH3)3和Cp2Zr(CH3)2分别与处理过的SiO、SiO2-Al2O、Al2O、Al2O发生反应,用红外光谱、元素分析、固态核磁、EXAFS等表征,推断出化合物的结构。这些复合材料可用作烯烃聚合反应催化剂,但发现表面化合物的结构与催化活性有很大的关系。Cp*Zr(CH3)3和Cp2Zr (CH3)2与SiO反应得到的固体无催化活性,而当接枝在SiO2-Al2O、Al2O、Al2O上时则有催化活性。 此外还有王绪绪等用四烷基锡化合物与SiO表面羟基发生反应,新戊基钛化合物与MCM-41表面羟基发生反应;丁基锡化合物分别与MCM-41、MCM-41表面羟基发生反应;四甲基锡化合物与MCM-41表面羟基发生反应。 当SiO2在高温下(>800°C)处理后,其表面羟基发生缩合形成≡Si-O-Si≡桥,可以与金属有机化合物反应并发生断裂,Bu3Sn-O-SnBu3与SiO2(1000)表面的反应是通过≡Si-O-Si≡的开环生成两个 ≡Si-O-SnBu3接枝物种[3]。并且这个反应不仅发生在四元环中的≡Si-O-Si≡上,而且还与六元环,甚至是八元环中的≡Si-O-Si≡反应。https://www.360docs.net/doc/ac1746641.html,lot[4]等人报道了在SiO和Cp*ZrMe3反应,主要生成两种不同的产物。 1.2 非氧化物MgCl2载体表面的金属有机化合物李现忠[5]等报道了以球型MgCl2为载体的 Ziegler-Natta催化剂与含有茂配体的硅烷化合物反应,制备了一种球型MgCl2负载型单茂钛催化剂,利用该类催化剂进行了乙烯与1-己烯共聚,茂金属配体影响催化剂活性的高低顺序为 Me4Ind>Ind>Cp>Me4Cp (其中 Me表示甲基、Ind表示茚基、Cp表示环戊二烯基)。Soga[10]等将Cl2Si(Ind)2ZrCl2负载到MgCl2上,制备了相应的负载型催化剂,该催化剂用于丙烯聚合可以制得全同立构的聚丙烯。 1.3 金属载体表面的金属有机化合物通过金属表面与金属有机化合物的反应可以制备高分散的双金属或多金属催化剂,并且在不同的催化反应中有特定的选择性。 在氢气的氛围下,四丁基锡可以与铑、镍、或铂(负载在SiO2或Al2O3上)反应制备Sn-Rh[6]、Sn-Ni 合金,这种双金属配合物金属相明显,稳定性得到很大改善,可应用到天然气催化合成中。同样,用茂铁或茂镍可以将铁或镍沉积在钯上形成铁钯合金或表面镍钯合金。 2 有机物载体表面金属有机化合物 使用载体催化剂时,无机载体被引入聚合物而影响聚烯烃的性能。和无机载体相比较,有机聚合物载

钌金属催化剂

钌金属催化剂 1 钌催化剂简介 金属催化剂是指以金属为主要活性组分的固体催化剂。主要是贵金属及铁、钴、镍等过渡元素。有单金属和多金属催化剂。 近半个世纪以来,贵金属催化剂的发展十分迅速,已被广泛应用于石油化工、制药、环境工程和精细化工工业。其中钌在有机物如烯烃和醇的催化氧化中具有很好的活性;同时还具有良好的加氢性能;可以在常温常压下活化N2和H2分子,适用于低温低压下合成氨;因而对钌催化剂进行研究开发具有重要的理论意义和工业应用前景。Ru原子的电子结构为4d75s1,是氧化态最多的元素,每一种电子结构又具有多种几何结构,为多样的Ru配合物合成提供良好的基础,因而广泛应用于烯烃复分解聚合和异构化等有机合成反应中 2 应用实例 以钌催化苯选择加氢制备环己烯的反应为例。 2.1 主催化剂 在苯选择加氢制备环己烯的反应中,Ru、Ni、Pt、Rh、Pd和稀土(La、Eu、Yb)等第Ⅷ族及周边的金属都具有一定的活性。使用Pt、Ir、Pd等金属的络合物催化加氢制备环己烯时,环己烯选择性几乎100%,收率可达90%,但该过程过于复杂,难以实现工业化;采用苯蒸气为原料进行气固相催化加氢制备环己烯时, Ni、Ru、Rh都是较好的催化剂,但因其反应条件苛刻,使得环己烯得率很低。大量研究表明,对于目前研究得最多、并且已用于工业生产的气液液固相法催化加氢,Ru是最合适的主催化剂,它可有效抑制环己烯的深度加氢,具有较高的苯选择加氢性能。但是,Ru催化剂的性能,也受到催化剂前驱体、制备方法、助剂和载体等因素的影响。 对于液相苯部分加氢制备环己烯的反应,钌是最适宜的催化剂。随着活性组分前驱体 RuCl 3·3H 2 O、Ru(acac) 3 、Ru(Ac) 3 和Ru(NO)(NO 3 ) 3 的不同,钌的分散状况、电子云密度等发 生变化,从而对反应活性、环己烯的选择性和得率影响较大。Milone等的研究发现,以 RuCl 3·3H 2 O作为前驱体制备的催化剂在催化苯部分加氢时有着较高的环己烯选择性。其可

从废催化剂中回收铂族金属的湿法工艺研究精编版

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从废催化剂中回收铂族金属的湿法工艺研究 杜欣张晓文周耀辉杨金辉吕俊文 (南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001) 摘要:铂族金属已被广泛地应用于各种催化剂中,废催化剂是再生回收铂族金属的重要原料。本文介绍了近年来采用预处理、溶浸、分离和提取等湿法冶金过程,从废催化剂中回收铂族金属的方法和技术,并对这些方法的优缺点进行了比较。 关键词:废催化剂;回收;铂族金属;湿法冶金 中图分类号:TF111·3文献标识码:B 文章编号:1004-4051(2009)04-0082-04 铂族金属在地壳中含量低、储量少,其价格昂贵,具有高熔点、高沸点和低蒸汽压的特性。在所有的金属元素中,它们具有最好的抗氧化性和耐腐蚀性,被广泛地应用于现代工业中。其中,贵金属催化剂是铂族金属的最大用途。而从废催化剂中回收铂族金属的生产成本,比原生金属生产要低好多倍,可减少大量能源消耗和对环境的危害,因此,从废催化剂中回收铂族金属显得至关重要。回收方法主要有湿法、火法和气相挥发法。本文主要介绍回收铂族金属的湿法工艺,包括预处理、溶浸和提取过程。 1 预处理 催化剂主要由载体和活性物质两部分组成,不同工业的催化剂其用途不同,载体亦不相同。例如汽车工业的催化剂载体材料大多为α-Al2O3和陶瓷堇青石;石油工业的催化剂载体一般为氧化铝;比较常用的工业载体还有二氧化硅、活性炭、分子筛等。在催化反应过程中,载体中的铂族金属微粒处于内外移动的动平衡状态,由于热扩散,温度升高,金属微粒周围的γ-Al2O3转变成α-Al2O3。冷却后,铂族金属包裹在难溶的α-Al2O3中。有时催化剂可能会吸附有机物并带入其它杂质,造成催化剂表面积炭。因此,根据不同种类催化剂的物理化学性质,采用相应的预处理措施,如细磨[1]、焙烧[2-4]、溶浸打开包裹[5,6]等,可提高铂族金属的浸出率。 周俊等[7]采用硫酸化焙烧-水浸法,首先将废汽车催化剂中γ-Al2O3转化为可溶性硫酸铝,用水溶解硫酸铝,铝粉置换溶液中铂族金属,再回收渣中铂族金属,最终回收率为:Pt97%~99%、Pd99%、Rh96%。一般而言,在溶浸前先用还原剂对废催化剂进行预处理,对铂族金属的浸出有利。日本专利[8]就报道了用硼氢化钠水溶液还原,再用王水或盐酸加氧化剂浸出铂和铑的工艺。另有文献[9]报道,先将废催化剂用2mol/L 的La(NO3)3浸透后,在1200℃空气中烧结,然后用硼氢化钠还原,用盐酸加氧化剂浸出铂族金属,铑和铂的回收率分别为81%和97%。Formanek[10]把废汽车催化剂先氧化焙烧,再用HCl+Cl2在120℃、 1·5MPa加压浸出,铂回收率达97%。 2 溶浸 溶浸是使废催化剂中载体与铂族金属分离的重要步骤之一,常用的方法有载体溶解法、活性组分溶解法和全溶法三种。 2·1载体溶解法 由于废催化剂的载体氧化铝是一种两性氧化物,可采取酸溶或碱溶的方法溶解,使其转入溶液与活性组分分离,达到富集铂族金属的目的。 文献[11]报道了将汽车催化剂载体破碎至约25·4mm,用稀硫酸溶解γ-A12O3的结果。进入溶液中的铂族金属,用铝粉和二氧化碲(碲作为捕集剂)置换回收。浸出渣中的铂族金属,用盐酸和氯气或王水溶解,氯化液中的铂族金属用二氧化硫和二氧化碲置换沉淀回收。液中的碲,用磷酸三丁脂萃取,用浓盐酸反萃。此法耗酸少,但铑的回收率较低(仅78%~85%)。 刘公召等[12]研究了从失活的Pd-Al2O3催化剂中提取Pd的工艺方法。用15%的硫酸溶液在100℃、液固比10∶1的条件下,12h浸出经过预处理的废催化剂。浸取后,用王水溶解钯精渣,过滤、除杂质后,将溶液蒸发结晶即得氯化钯样品。实验结果表明,钯回收率可以达到97%以上,制得的氯化钯纯度可达到99%以上。

金属有机骨架材料的合成与应用文献综述

金属有机骨架材料的合成与应用 摘要:近年来,金属有机骨架材料受到科学家们的高度关注,使得它成为新功能材料研究领域的热点。本文从金属有机骨架材料的合成、影响因素、存在问题等方面进行了阐述,并对这种新型多功能材料的应用方面作了展望。 关键字: 1.引言 金属有机多孔骨架化合物(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是近十年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。MOFs是一种类似于沸石的新型纳米多孔材料,但又有别于沸石分子筛。它们的热稳定性不及无机骨架微孔材料,因此在传统的高温催化方面的应用受到限制,但在一些非传统领域,如非线性光学材料、磁性材料、超导材料和储氢材料等新材料方面的应用前景正在逐步被开发出来。金属有机多孔骨架化合物,又称为金属有机配位聚合物,它是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多羧酸) 与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。在构筑金属有机多孔骨架时,有机配体选择起着关键性的作用。目前,已经有大量的金属有机骨架材料被合成 ,主要是以含羧基有机阴离子配体为主,或与含氮杂环有机中性配体共同使用。这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。通过设计或选择一定的配体与金属离子组装得到了大量新颖结构的金属有机多孔骨架化合物。也可以通过修饰有机配体,对这些聚合物的孔道的尺寸进行调控。 这种多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料结构的最重要特征。孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。在高新技术应用领域,多孔材料也展现出良好的发展前景,如人们利用瓶中造船路线,在微孔分子筛孔道中制备染料复合体,为进一步研究固体微激光器提供基础;通过纳米化学反应路线技术,在微孔分子筛笼中制备Cd4S4 纳米团簇或通过“嫁接”或“锚装”等方法组装具有特定功能与性质的复杂分子、

贵金属催化剂中的金属-载体强相互作用

贵金属催化剂中的金属-载体强相互作用 2016-05-15 12:58来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部 金属载体的相互作用示意图1978年,Tauster等发现过渡金属钌、铑、钯、锇、铱、铂负载于二氧化钛上经高温(773K以上)还原后,CO和H2的化学吸附几乎近于零;同一催化剂,低温(473K)还原却对CO和H2有正常的化学吸附能力。电子显微镜和X-射线衍射结果均证明,高温还原的催化剂化学吸附能力的丧失不是由于金属的熔结。Tauster等将这一不寻常现象归于贵金属与载体间的化学相互作用,并定义为“金属一载体强相互作用”(StrongMetal-Support Interaction, SMSI)。后来还发现,这种金属一载体强相互作用不仅具有抑制H2和CO化学吸附能力的特征,而且对这些催化剂的反应活性、选择性有极大影响,如可使CO/H2反应活性比常规载体(SiO2/Al2O3等)担载的催化荆增高1-2个数量级。选择性向C2以上烷烃方向移动。对烷烃脱氢和乙烷氢解反应活性却比常规催化剂低几个数量级。另外,这些处于SMSI态的催化剂,经氧化处理,然后再低温还原,能够恢复其正常的化学吸附能力。 SMSI的不寻常现象引起各国学术界和工业界催化学者及表面科学研究者的极大兴趣。1982年,国际催化界在法国里昂召开了关于“催化作用中,金属一载体、金属一添加剂效应”的专题讨论会。1984年,在西柏林召开的第八届国际催化会议对这一领域的研究也给予高度重视。 到目前为止,人们已经用量化计算、电镜、X光电子能谱、X射线粉末衍射、俄歇电子能谱、同步辐射、电子顺磁共振、程序升温脱附等多种工具对金属-载体强相互作用产生的机理进行了大量研究,但不同于催化剂体系发生强相互作用的机理不同,因此,还没有定论。 在诸多研究中主要是从四个方面来解释这种现象的,金属间成键、特殊的形貌结构、电子效应、载体对金属的包覆。近年来,越来越多的研究者倾向认为载体对金属的包覆是产生金属-载体强相互用的主要原因,并且同时伴随着金属与载体间电荷转移的重要作用。

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