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催化过程中的表界面化学

发布人:  发布时间:2017-06-22  点击:[]

1、催化剂设计合成及应用

化学工业的生产都离不开催化剂的使用,围绕绿色催化、能源催化和环境催化开展分子催化剂的设计,并采用溶胶-凝胶、化学交联、化学沉积、微乳液,共轭聚合等方法研制催化剂,探讨-C=O和-C=C的选择性加氢、-C-H、-C-C、C-O、-C-N、-C-S、C-X等的活化,揭示催化反应动力学与催化反应机制。

(1)   超临界CO2介质中绿色催化:探讨介质密度与反应物、产物和催化剂的溶解性以及密度与反应速率和产物对映选择性的关联性。通过调控贵金属负载催化剂中Pd、Pt、Rh等活性组分晶粒尺寸、活性组分的分散状态、活性组分与载体之间的相互作用强弱等因素,从而实现超临界CO2介质中选择性加氢、选择性氧化等反应,探明超临界CO2介质中分子活化机制、催化反应机理和动力学。

(2)   C1化学催化转化:随着石油价格的持续上涨,石油供应的减少,世界上迫切需要开发新的能源,以解决未来可能面临的能源危机。C1化学是使基础化学品从依赖于石油的状态下摆脱出来的突破口。它包括许多结构单元,诸如CH4、CO、CH3OH和CO2。地球上CO2的含碳量比煤炭、石油、天然气三大化石燃料含碳量的总和还要多,因此CO2是C1家族中最廉价丰富的资源。随着社会经济的发展,由于消耗化石燃料而排放的CO2日益增多,对环境、气候、生态等方面带来愈加恶劣的影响以及碳资源的日益短缺,使得对CO2开发利用的研究引起人们极大重视。针对能源化工中CO2废气的催化转化、工业烟道气的碳资源化等问题,设计制备高效催化剂,探讨催化反应机理和催化剂失活机制,为催化剂的进一步分子设计提供理论依据。主要在费-托合成、甲烷(二甲醚)重整制合成气或氢气、烷烃选择性氧化及CO2和CH4活化和转化的高效催化剂设计及反应机理等方面开展研究。

(3)   生物质催化转化:纤维素、果胶、多糖等生物质及生物质平台分子的催化转化。新型催化剂的分子设计与合成,绿色催化过程的开发,催化剂结构对反应物和产物分子的传质和扩散影响规律,催化反应机理和反应动力学研究。

2、子组装

(1) 刺激响应性聚合物及其分子自组装研究:设计与合成新型功能单体,构建具有不同刺激响应性能的功能聚合物,探索其分子自组装与响应性组装调控机制;构建高功率窄波段光照反应与检测平台,研究蒽/香豆素等光敏感基元及其聚合物的光反应特征。

(2) 超临界流体介质中含氟高分子合成和分子自组装行为研究含氟单体和含氟引发剂的设计与合成,超临界流体介质中含氟单体聚合新方法的构建,单体中含氟量和不同含氟基团对超临界流体介质中含氟引发剂的分解、引发和聚合机理、分子间相互作用机制和动力学的影响规律。超临界流体介质的物理性质对含氟高分子自组装行为的影响机制,高分子自组装宏观行为与分子间相互作用的光谱演变的关联规律。

3、超临界体系高压原位光谱装置的创制及其应用

研制能够在真实的实验条件下、在较宽的压力和温度范围内、在充分搅拌下,在线监测高压/超临界体系物理转变或化学反应微观动态过程诱导的高压原位红外光谱监测系统(装置)和方法在常压~40 MPa、-20~200 oC以及在0~1000 rpm的磁力搅拌下稳定工作;可实现对高压/超临界CO2、超临界CHF3、超临界CH2FCF3等高压/超临界体系进行原位中红外光谱在线跟踪监测;探测体系的相行为以及各组分之间的相互作用,监测活性物种的产生及其随压力、温度、时间等的衍变,研究微观动态变化过程的动力学和机理,实现对超临界体系中的催化反应和高分子聚合反应的原位光谱跟踪监测。