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介观结构催化和吸附材料
  • 项目名称:介观结构催化和吸附材料
  • 项目类别:国家杰出青年科学基金
  • 批准号:21025624
  • 申请代码:B060409
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2011-01-01-2014-12-31
  • 项目负责人:何静
  • 负责人职称:研究员
  • 依托单位:北京化工大学
  • 批准年度:2010
中文摘要:

立足于工业催化学科,围绕介观结构组装及催化与吸附性能开展了应用基础研究提出多种创新性构思,研究结果在AIChE J.、J.Catal.、ChemComm.等刊物上发表SCI论文83篇他引829次单篇最高他引90次;论文ChemComm.2008:2355一经发表即被SYNFACTS以Highlight进行了报道;做大会报告5次、分会主题报告2次;受邀为Structure and Bonding撰写综述性论文1篇,为学术专著《插层结构与功能材料》编写<第一篇>。将基础研究成果应用于工业实践,并注重知识产权构筑获得国家发明专利授权15项,申请国际发明专利2项,进入公开阶段国家发明专利10项;获北京市科学技术一等奖1项(已通过专业组评审)、中国石油和化工协会技术发明一等奖1项、国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项。今后将重点围绕基于介观结构催化材料的微反应器及其限域催化展开研究。

结论摘要:

在国家杰出青年科学基金资助下,以获得高活性、高选择性、高稳定性为目标,提出构筑插层结构手性分子催化材料和高分散负载型金属(氧化物)催化材料等研究思路,利用表(界)面协同和微/介观结构调控强化催化性能。重要研究进展如下 针对手性催化剂多相化伴随对映选择性下降的问题,提出将手性分子引入层间,构筑插层结构手性催化材料,层状主体的二维层板类似于手性分子(如天然alpha-氨基酸)的刚性取代基,与手性中心协同提高不对称诱导能力。在钒催化的烯丙醇不对称环氧化反应、锌催化的不对称Aldol反应和氨基酸直接催化的不对称Aldol反应中均获得了提高的不对称选择性;在铑催化的C-H活化反应中获得了>20:1的区域选择性;二维层板不仅提供空间位阻,还通过与氨基酸配体、催化中心或底物之间形成多重氢键发挥电子效应。 针对多相化容易造成催化活性下降的问题,提出利用载体的表(界)面协同作用提高催化活性。在铑催化的C-H活化反应中,利用阴离子层板表面提供的碱性位,替代液体碱与铑中心协同,显著提高了催化活性;利用介孔表面提供的羟基作为酸中心,与负载的手性碱中心(如小分子有机胺)协同,不仅实现了简单的不对称直接Aldol加成反应,还实现了碱中心在均相体系无法催化的不对称Henry-Michael一锅反应和不对称Knoevenagel-phospha-Michael连串反应;进一步利用微界面协同,实现了均相体系无法催化的不对称Aldol反应和不对称Knoevenagel- Michael串联反应;借助纳微界面协同,显著提高了酶的催化活性。 针对传统制备方法难以控制负载型金属催化剂活性组元分散性及均一性的问题,提出以阴离子层状结构为前驱体控制催化活性组元的分散结构对于可进入主体层板的“内源性”催化活性位如稀土,利用层板晶格定位/限域效应控制催化活性位均分散,对于难以进入主体层板的“外源性”催化活性位,如Pt等贵金属,利用层板晶格诱导效应控制活性位高分散。发展了活性位均匀分散的催化裂化硫转移催化材料和活性中心高分散的Pt重整及其替代催化材料。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 36
  • 23
  • 0
  • 0
  • 0
期刊论文
会议论文
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