陈麟
,
朱建
,
杨俊
,
刘永梅
,
曹勇
,
贺鹤勇
,
戴维林
,
范康年
催化学报
以TiCl4为前驱体,采用环氧丙烷快速成胶法合成了具有高光催化活性的纳米晶TiO2气凝胶,利用X射线衍射、N2物理吸附和透射电镜等手段考察了H2O/TiCl4摩尔比和热处理等制备参数对TiO2气凝胶织构性质的影响,并以苯酚的光催化降解为模型反应评价了样品的光催化活性. 结果表明, H2O/TiCl4摩尔比为3时体系的成胶过程较为缓慢,制备的纳米晶TiO2气凝胶样品具有最小的晶粒尺寸及最大的比表面积和孔容,并且具有最佳的光催化活性.
关键词:
二氧化钛
,
气凝胶
,
苯酚
,
降解
,
环氧丙烷
,
溶胶-凝胶
赵彦生
,
马德鹏
,
吴凤龙
,
陈凯
,
刘永梅
,
魏华
,
吴永新
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.01.016
以吸附自组装和共缩聚法制备的PS/MCM-41-g-MPS和P(St-MPS)/MCM-41两种具有不同界面作用的"核-壳"结构复合微球为填料,对聚丙烯(Polypropylene, PP)进行改性,研究了复合微球种类及用量对PP力学与结晶性能的影响.结果表明:两种复合微球的添加均可以显著提高PP的力学性能,在复合微球PS/MCM-41-g-MPS和P(St-MPS)/MCM-41的添加量均为2%(质量分数,下同)时,两种PP复合材料的拉伸强度分别比纯PP提高了12%和13%;而添加量为4%时,两种复合材料的冲击强度分别提高了68%和63%,复合微球的添加也促进了β晶的形成;但由于两种复合微球核-壳界面作用的不同,对PP力学及结晶性能的改善作用具有一定的差异;SEM测试表明,核-壳粒子界面作用不同,直接影响其在基体中的分散及增韧增强效果.
关键词:
核-壳结构复合微球
,
改性
,
聚丙烯
,
性能
董静
,
朱明明
,
张高硕
,
刘永梅
,
曹勇
,
刘苏
,
王仰东
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62458-0
近年来可再生资源以及化工原料的多元化备受关注,生物资源成为其中的一个新亮点。糠醛是一种可由生物质转化而来的重要化工原料,将其催化还原直接转化为糠醇是构建以糠醛为平台化合物的生物基呋喃衍生物价值链的重要环节。长久以来,糠醛制糠醇研究主要集中在以 H2作氢源的加氢工艺及相关催化剂配方的优化、改进等方面,尽管在工业上已获得成功应用,但由于需大量消耗源于化石燃料的 H2,使得该路线总体上仍依赖于化石能源。此外,大量使用 H2所涉及的储存、运输和使用条件苛刻以及如何有效控制目标产物的选择性等问题也一直是糠醛传统催化加氢所面临的挑战。因此,寻求可替代传统氢气作氢源,更为经济实用且高效的糠醛高选择性催化还原制糠醇路线,对于发展以糠醛转化为技术核心的新一代糠醛基化工产业链,以及实现诸如5-羟甲基糠醛等其它重要生物质基平台化合物的还原转化,均具有重要意义。本文旨在通过实证性实验,考察以价廉且来源丰富的 CO替代 H2来实现高选择性液相糠醛催化转化制糠醇的可行性。众所周知, CO不但是 C1化学工业中至关重要的基础原料,在发展并完善面向未来的低碳能源及化学品清洁合成新技术等方面也有着非常大的应用潜力。鉴于 CO也是炼钢焦炉气的重要组成部分,因此开发新颖的基于 CO的还原转化和相关反应新技术,不但可有效拓展 CO的潜在应用范围,对于实现传统高能耗行业的节能减排和转型升级也有着重要的启示和借鉴意义。我们近期利用 CO/H2O为还原介质,在温和条件下实现了纳米 Au催化取代硝基或羰基化合物高效、高化学选择性还原,本文系统研究了包括传统铂族金属在内的各类高分散贵金属催化剂、反应温度、反应压力以及反应时间等对糠醛转化率和糠醇选择性的影响。通过优化催化剂制备和反应条件,发现以 CO/H2O作为氢源,在金红石单相 TiO2负载纳米 Au(Au/TiO2-R)的催化作用下,于90oC, CO压力为4 MPa,糠醛与 Au的摩尔比为200的条件下反应4 h即可实现糠醛至
糠醇的定量转化。研究表明,上述过程中催化剂可多次循环使用；反应温度或反应压力的增加均有利于反应进行,且在糠醛与纳米 Au的摩尔比高达2000甚至5000时,反应仍可完全进行到底。尤其值得一提的是,该催化体系对于反应原料中含有相当杂质的非新鲜提纯的粗糠醛亦具有很好的耐受性,甚至可直接以各种 H2/CO比例的来源广泛的合成气为氢源,实现目标反应,表明该体系是一种极具开发和应用潜力的糠醛转化制糠醇新技术。
关键词:
糠醛
,
还原
,
负载型金催化剂
,
一氧化碳
,
水相
赵彦生
,
李倩
,
刘永梅
,
刘成岑
,
龚吉安
,
高洁荣
高分子材料科学与工程
以交联聚天冬氨酸(PAsp)、丙烯酸(AAc)为原料,过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用分步法制备聚天冬氨酸/聚丙烯酸(PAAc)互穿网络吸水性树脂(IPNAP).利用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对产物组成和结构形态进行了表征,探讨了组成对IPNAP吸液性能的影响,研究了IPNAP在不同盐溶液、温度及pH值条件下的吸液性能.结果表明,互穿网络组成对IPNAP吸液性能具有明显的影响,当PAsp/AAc质量比为1时,树脂的吸液性能最好,其在蒸馏水和生理盐水中的吸液倍率分别达到826g/g和120g/g,并且所制备的IPNAP对盐、温度和pH表现出显著的敏感性.
关键词:
聚天冬氨酸
,
聚丙烯酸
,
互穿网络
,
合成
,
性能
袁静
,
李舒爽
,
于磊
,
刘永梅
,
曹勇
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60656-1
以甲酸作为氢源,采用铜基复合金属氧化物催化剂,催化氢解甘油制备1,2-丙二醇,其中液相甲酸的高选择性分解是实现甘油氢解的必要和关键步骤.活性测试表明,高分散的铜和ZrO2载体间的协同作用对甲酸分解和甘油到1,2-丙二醇的转化至关重要,20％Cu/ZrO2催化剂的活性最佳.由于避免使用相对昂贵的化石燃料氢,因而该催化体系在生物质的高值利用方面具有潜在的应用前景.
关键词:
铜
,
二氧化锆
,
氢解
,
甘油
,
甲酸
赵彦生
,
魏华
,
刘永梅
,
吴永新
高分子材料科学与工程
以L天冬氨酸为单体进行缩聚反应所得到的高分子量聚琥珀酰亚胺(PSI)为母体,己二胺为交联荆,采用乙醇胺对其进行改性,制备了羟化聚天冬氨酸水凝胶.研究了反应温度、交联剂及乙醇胺用量对水凝胶溶胀性能的影响;以水杨酸为模型药物,研究了其载药性能及在不同释放介质中的释放行为.结果表明,反应温度为40℃,交联剂用量为PSI用量的7%时水凝胶的溶胀性能最好.随着乙醇胺用量的增加,水凝胶在乙醇溶液中的溶胀倍率增加,当乙醇胺与PSI的物质的量比为0.5:1时,溶胀倍率可达到145倍,载药量由最初的4.23 mg提高到29.92 mg.
关键词:
羟化聚天冬氨酸
,
水凝胶
,
药物释放
,
制备
柳翔
,
李舒爽
,
刘永梅
,
曹勇
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60861-0
近年来，随着化石资源日趋短缺以及由此带来的人类生存环境日益恶化，生物质等可再生资源的高效、可持续利用已成为各国科学家研究与关注的焦点。甲酸，生物精炼中的主要副产物之一，具备廉价易得、无毒、能量密度高以及可再生可降解等特性，将其应用于新能源利用与化学转化，不仅有助于甲酸应用领域的进一步拓展，还有助于解决面向未来的生物精炼技术中的一些共性瓶颈问题。本文简要回顾了甲酸利用的研究历史，总结了甲酸作为高效、多用途试剂与原料在化学品合成及生物质催化转化等方面的最新研究进展，并对利用甲酸活化来实现高效化学转化的基本原理及催化体系进行了对比分析，指出今后研究重点应着眼于努力提高甲酸的利用效率，同时实现高选择性合成两方面，并在此基础上进一步拓展其应用领域。在化学品合成方面，甲酸作为一种环境友好可再生的多功能试剂可应用于多种官能团的选择转化过程。作为一种高含氢量的氢转移试剂或还原剂，甲酸相较传统氢气具有操作简便可控、条件温和、具有良好化学选择性等优点，广泛应用于醛酮、硝基、亚胺、腈、炔烃、烯烃等的选择还原以制取相应的醇、胺、烯烃和烷烃类化合物，以及醇类和环氧化物的氢解和官能团去保护等过程。鉴于甲酸亦可用作C1原料，作为多用途的关键基础试剂甲酸还可应用于包括喹啉衍生物的还原甲酰化、胺类化合物甲酰化和甲基化，烯烃羰化以及炔烃还原水合等多级串联反应，是实现精细复杂有机分子高效简约绿色合成的重要途径。该类过程的挑战在于寻求对甲酸及特定官能团的可控活化兼具高选择性和高活性的多功能催化剂。此外，近期有研究表明以甲酸为C1原料还可通过催化歧化反应直接高选择性合成甲醇等大宗化学品。在生物质催化转化方面，甲酸的多功能特性为实现绿色、安全、高原子经济性生物精炼过程提供了潜在可能。生物质资源是储量最大、最具潜力的可持续替代资源，但将其转化为可利用的资源形式仍然面临挑战。甲酸的酸性质及良好溶剂特性可应用于生物质原料预处理过程，实现木质纤维素组分分离和纤维素提取，相较传统无机酸预处理体系具有沸点低、易分离、不引入无机离子、对下游反应兼容性强等优点；而作为高效氢源，甲酸也被广泛研究应用于生物质平台化合物选择催化转化制高附加值化学品、木质素降解制芳烃化合物和生物油加氢脱氧精制处理等过程，相较依赖H2的传统氢化过程具有转化效率高、反应条件温和，简便安全并可有效减少相关生物精炼过程中化石资源的物耗与能耗等优势。最新研究表明，通过在温和条件下甲酸水溶液中解聚氧化木质素，可得到重量比大于60%的低分子量芳烃溶液，这一创新性发现为从木质素中直接提取高值芳香化学物等化学品带来了新的机遇。综上所述，生物基甲酸在绿色有机合成和生物质转化等方面表现出巨大潜力，而其多功能性和多用途性对于实现原料的高效利用及目标产物的高选择性至关重要。该领域目前已取得了一定成果并得到了快速发展，然而距实际产业应用还有相当距离，需要进一步探索。今后的研究重点应着眼于以下几个方面：(1)如何针对特定反应优选合适的催化活性金属及反应体系；(2)如何在其他原料和试剂存在条件下高效、可控地活化甲酸；(3)如何从分子层面理解复杂反应的反应机制；(4)如何在相关过程中稳定相应催化剂。展望未来，基于现代社会对环境、经济和可持续发展的需求，甲酸化学将得到产业界与学术界越来越多的关注和研究。
关键词:
甲酸
,
新型催化
,
可再生氢能源
,
环境友好型试剂
,
化学合成
,
生物精炼
赵彦生
,
闫丰文
,
宋鸿梅
,
刘永梅
高分子材料科学与工程
以马来酸酐和碳酸铵为原料,通过薄层聚合制备了聚琥珀酰亚胺(PSI);在水介质中采用乙醇胺与PSI进行反应,合成了羟基改性的聚天冬氨酸衍生物--羟化聚天冬氨酸(HPASP).用红外光谱和核磁共振对产物结构和组成进行了表征;比较了聚天冬氨酸和HPASP的阻垢性能.结果显示,HPASP对磷酸钙具有更好的阻垢性能,在HPASP含量为12 mg/L时,阻垢率可以达到63.8%,是相同含量下聚天冬氨酸阻垢率的2.5倍.
关键词:
聚天冬氨酸
,
羟化聚天冬氨酸
,
合成
,
阻垢性能
杜贤龙
,
刘永梅
,
王建强
,
曹勇
,
范康年
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60522-6
以碳纳米管(CNTs)担载Tr纳米粒子为催化剂进行生物质基平台化合物乙酰丙酸(LA)选择加氢制备γ-戊内酯(GVL)的研究,并利用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜表征了使用前后的Ir/CNT催化剂,探讨了影响LA催化加氢制GVL反应性能的因素和该反应的可能路径.结果表明,与Ru,Rh和Pd等传统铂族金属相比,Ir/CNT催化剂不但可在温和条件下(50℃,2.0 MPa,H2)实现LA至GVL的完全转化,且可对多类直接源于生物质水解的含等量LA/甲酸的“真实”体系实现GVL的高效选择合成.
关键词:
生物质
,
乙酰丙酸
,
γ-戊内酯
,
加氢
,
铱
,
碳纳米管
