An expeditious aqueous Suzuki-Miyaura method for the substituted aryl heterocyclics

Palladium-catalyzed cross-coupling reactions utilizing aryl halides have become a widely used strategy for the formation of new carbon-carbon bonds and in particular for the synthesis of biaryls. The replacement of expensive, toxic, and flammable organic solvents by water is highly desirable for reducing costs and for developing environmentally benign synthetic reactions that facilitate catalyst recycling. Herein, we report an efficient Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction using a variety of heterocyclic halides in neat water. Employing air- and moisture-stable palladium-phosphinous acid catalyst [(t-Bu)₂P(OH)]₂PdCl₂(POPd) allows formation of substituted aryl heterocyclics in moderate to high yields. The organic cosolvents are not required. The feasibility of catalyst recycling has also been demonstrated.     

TiO_2催化降解结晶紫的降解历程探究

将一定体积的染料降解液和一定量的催化剂置于反应器中,以一定时间间隔取样,以反应液pH值对反应时间作图,考察反应过程中生成中间产物引起体系pH的变化;将一定体积的染料降解液和一定量的催化剂(TiO2)置于反应器中,以一定时间间隔取上层清液,于UV/VIS分光光度计上200nm～800nm扫描,观察各吸收峰位置、峰形及其强度的变化。推导结晶紫在被二氧化钛催化过程中可能的降解历程为:结晶紫降解过程可能先产生三芳基甲基自由基,而后生成的苯胺进一步降解,通过脱甲基、脱氨基、脱羧等反应最终生成氨、二氧化碳和水;也可能先发生脱烷基化反应,生成三对氨基苯基甲烷,而后生成的苯胺进一步降解,通过脱甲基、脱氨基、脱羧等反应最终生成氨、二氧化碳和水。     

羟基化锌催化臭氧氧化去除水中痕量磺胺嘧啶

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧化去除水中痕量磺胺嘧啶(SD)的效能,通过研究叔丁醇对催化效果的影响,推断了催化反应机理,探讨了臭氧投加量、水质因素、催化剂投加量和使用次数对催化性能的影响因素.结果表明,ZnOOH对臭氧氧化水中的SD有较强的催化活性.催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应.在优化的实验条件下,蒸馏水中反应30min时,催化臭氧化比单独臭氧化对SD的去除率提高了47.7%.催化过程遵循自由基反应机理,SD的去除效果随催化剂投加量的增加而提高,催化剂在重复使用后催化效果基本不变,水中的氯离子可以明显降低催化剂的活性,偏碱性条件下,催化效果更佳.     

催化超临界水氧化技术处理香料废水研究

采用催化超临界水氧化(CSCWO)技术对香料废水进行氧化处理,研究了催化剂浓度、反应温度、压力、停留时间等因素对废水COD、TN去除效果的影响.结果表明:在超临界水中添加cu2+催化剂后有机物的去除效率与无催化剂时相比有显著的提高.香料废水中COD、TN的去除率随催化剂浓度、反应温度和压力的升高,停留时间的延长而提高....     

催化臭氧氧化法处理模拟海产养殖尾水中四环素的研究

四环素（tetracycline,TC）被广泛运用于海产养殖业中,TC的过量投加会导致其在养殖尾水中残留,使用常规方法难以去除。本文采用催化臭氧氧化技术对模拟海产养殖尾水中的TC进行降解,并进行多角度的数据分析,证明技术的可行性。实验结果表明:以A-Mn/CeO-γAl₂O₃为催化剂的催化臭氧反应体系中,臭氧浓度和催化剂投加量的增加可提升TC的去除率。最佳反应工艺条件为:臭氧浓度4.46 mg/L,催化剂投加量186.67 g,反应时间不低于3.27 min。模拟尾水中的TOC反应1 h后去除率为71.6%。腐殖酸、富里酸类有机物可被反应体系快速去除。TC在反应体系中经历分子重排等反应后转变为CO₂和H₂O,反应结束后模拟尾水的生物毒性降低。     

正交优化制备污泥水解蛋白质的实验研究

以武汉市污水处理厂剩余活性污泥为原料,在不同加水量、温度和催化条件下水解制备水解蛋白质,并通过正交试验优化了剩余污泥水解的反应条件。结果表明,当时间固定在6h时,以固液比(此为鲜泥与加水量的质量之比)为1∶2,温度1200℃,盐酸催化(pH为1.5)为水解反应的最佳条件。本研究为污泥水解蛋白液的制备及污泥处理的减量化、无害化和资源化提供了理论支持和数值依据。     

聚硅氧烷添加剂的合成研究

聚烷氧基硅氧烷一般是由正硅酸甲酯或正硅酸乙酯水解缩聚制得.选择了反应活性小,水解速度较易控制的正硅酸乙酯,制备了稳定的聚乙氧基硅氧烷.简要介绍了正硅酸乙酯水解缩聚的反应机理,分析了水用量和催化剂用量对合成反应以及产物的影响.     

中性pH条件下Fe/Cu/沸石催化非均相Fenton降解水中苯并三唑

采用溶胶-凝胶法制备Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂,并利用XPS和SEM等技术进行了表征;优化了中性pH下催化降解水中苯并三唑的反应条件,并考察了材料的重复使用性能;讨论了催化氧化降解BTA的机理.结果 表明,催化剂中Fe、Cu纳米粒子呈颗粒状均匀分布于沸石颗粒表面,主要成分为Fe2O3、F3O4和CuO.在...     

Palladium-phosphinous acid complexes catalyzed Suzuki cross-coupling reaction of heteroaryl bromides with phenylboronic acid in water/alcoholic solvents

Highly active, air-stable and water-soluble palladium-phosphinous acid complexes have been applied to Suzuki cross-coupling reaction of heteroaryl bromides under mild conditions in water/alcoholic solvents. Suzuki cross-coupling reaction of heteroaryl bromides with phenylboronic acid occurred efficiently using palladium phosphinous acid complexes (POPd) and phase transfer catalyst (tetrabutylammonium bromide and polyethylene glycol) in water/ethanol mixture, water/propanol mixture and neat water respectively, the corresponding yields of cross-coupling heteroaryl-aryls were satisfied. The tert-butyl substituted ligand di-tert-butylphosphino in combination with POPd was found to be more active than the same family derived catalysts dipalladium complexes POPd1 and POPd2, and other two kinds of Pd-catalysts Pd(PPh₃)₄ and Pd₂(dba)₃. The mechanism of Suzuki cross-coupling reaction between heteroaryl bromides and phenylboronic acid in water was proposed with respect to the key role of phase transfer catalyst on the transmetallation step. Compared with other solid phase transfer catalysts, TBAB was tested as the ideal one. The alkalinity of base and the molar proportion between POPd and TBAB were investigated in water and alcoholic solvents. Notably, in the presence of TBAB adding alcoholic solvents into water enhanced the yields of target products. However in terms of the liquid phase transfer catalyst of PEGs, mixing water into PEGs could slightly decrease the yields with respect to the water free PEGs bulk phase, which was probably due to the homogenous liquid conditions in pure PEGs and weak interactions between PEGs and heteroaryl bromide molecules in water depending on their molecular chain lengths.     

ZnOOH/O3催化臭氧化体系去除水中痕量对氯硝基苯

以实验室制备的羟基化锌（ZnOOH）为催化剂,考察了其催化臭氧化去除水中痕量对氯硝基苯（ppCNB能力.本实验条件下,蒸馏水中反应20　min时,催化臭氧化比单独臭氧化对pCNB的去除率提高了51 .3个百分点;催化过程遵循自由基反应机理,催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应;pCNB的去除效果随催化剂投量的增加而更佳,催化剂重复使用3次后,催化效果基本没有变化,水中的重碳酸盐以及缓冲溶液中的磷酸盐可以明显降低催化活性,中性条件下,催化作用最佳.     

Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红MX-5B的效能研究

通过共沉淀的方法在羟基氧化铁(FeOOH)合成过程中掺入硅(Si)来制备硅羟基氧化铁(Si-FeOOH)催化剂,比较其与FeOOH在物理强度等方面的差异,同时研究Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红的效能、推断反应机理、考察各种因素对脱色率的影响.结果表明:相对于FeOOH,Si-FeOOH的物理强度有所提高,在水溶液中不易破碎;Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红效果显著,比单独臭氧氧化的脱色率有较大提高;催化过程遵循自由基反应机理;脱色率随着臭氧浓度的增加而升高,在应用Si-FeOOH催化臭氧对染料脱色时存在最佳催化剂投量;Si-FeOOH在中性条件下其催化活性显著,催化剂性能稳定,可重复利用.     

稀土酞菁锰对表面活性剂(LAS)的催化氧化性能研究

研究了一种新型含稀土酞菁锰(KCeO2MnPcX)催化剂对水中表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)氧化降解的催化性能,讨论了影响催化氧化反应的各种因素,并确定了最佳反应条件。同时初步探讨了这种催化剂对表面活性剂的催化氧化机理,为处理表面活性剂废水提供了新的途径。     

生物柴油制备工艺影响因素的探讨

介绍了生物柴油制备的基本工艺,着重阐述了催化剂、反应温度、反应时间、醇油比、水分以及游离脂肪酸含量对生物柴油制备的影响,并提出了生物柴油制备工艺今后的研究方向和开发前景。     

水合氧化铁催化臭氧氧化去除水中痕量硝基苯

以实验室制备的水合氧化铁(IHO)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量难氧化有机物--硝基苯的效能,通过研究叔丁醇对催化反应的影响以及氧化物催化性能之间的对比,间接推断了催化反应的机理.探讨了催化剂投量、水质因素和催化剂重复使用对催化氧化硝基苯的影响.发现IHO对臭氧氧化水中的痕量硝基苯有明显的催化活性,在本实验条件下,以蒸馏水为本底,反应20min时催化氧化硝基苯的去除率比单独臭氧氧化高出44.8%.这种催化作用遵循羟基自由基的途径,氧化物羟基含量多对催化反应有利.本实验条件下催化剂投量最佳为100mg/L,水溶液的pH值接近氧化物零电荷pH值(pH_zpc)时催化作用最明显,水中重碳酸根浓度为2.38mmol/L时催化作用受到显著抑制.催化剂重复使用了5次,其催化活性基本没有变化,没有发现铁离子溶出.     

氮掺杂二氧化钛负载钒磷氧催化氧化NO的实验研究

以VPO为活性组分,N掺杂TiO 2为载体,采用浸渍法制备了VPO/TiN催化剂,基于单因素实验研究了其对NO的选择性催化氧化(SCO)性能以及抗硫抗水性能。研究表明:当P/V为1/5、N/Ti为1、活性组分负载量为10%、焙烧温度为350℃时,催化剂的SCO活性最好,NO氧化率达到61%;光致发光光谱(PL)表征显示N掺杂TiO 2在催化剂表面形成的氧空位可增强催化剂对O 2的吸附;VPO/TiN催化剂抗硫抗水性能较强,反应后的催化剂表面未发现硫酸根的特征峰,水蒸气主要通过与NO竞争吸附占据活性位点来抑制催化剂的SCO活性。     

CO2催化合成衍生柴油的基础研究

为促进我国“双碳”政策的推行,拓展CO₂的循环利用技术,开展了CO₂合成柴油的实验探索,利用铁基催化剂,以CO₂作为原料,探讨了CO₂加氢合成衍生柴油的可行性研究。在科学验证CO₂合成衍生柴油可行性的基础上,进一步考察了催化剂载体的酸碱性、催化剂组元Fe含量以及助剂添加对催化活性的影响。研究表明:CO₂加氢的合成产物的主要组分及组分分布特点与商用柴油高度一致。以γ-Al₂O₃为载体负载铁基催化剂可有效促进CO₂的逆水煤气反应和芬顿反应;作为催化剂助剂,金属元素K的添加对提高催化活性有较好的辅助作用。反应温度和压力是该反应的可控因子,其中,压力为决定因素,当压力>1.6 MPa时,反应才可以在250℃以上的温度域顺利发生。此外,载体的酸碱性、催化组元Fe及助剂K含量对合成产物的组分分布情况及与柴油的相似度也具有重要影响。     

鲫鱼肝微粒体芳烃羟化酶指示多环芳烃对水体污染的研究

以萘和2．6－二甲基萘作为鲫鱼（Carassius auratus）肝徽粒体芳烃羟化酶（AHH）的底物,研究被多环芳烃污染后,鲫鱼肝微粒体AHH的活力变化及其动力学,并研究了相向条件下雌雄鲫鱼肝微粒体AHH的活力差异。结果显示AHH的表观米氏常数（K_m）．萘为43.5,2.6－二甲基萘为12.5：最大反应速度常数,萘为312.5．2.6－二甲基萘为230。表明鲫鱼肝微粒体AHH对2.6－二甲基萘有很大的亲和力,其活力的大小可作为指示多环芳烃对淡水污染的指标。     

NC-PC锚定微量Fe活化PMS降解水中2,4-二氯苯氧乙酸

采用分步热分解法制备了NC-PC（三维多孔碳材料）锚定的微量Fe基催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）氧化降解水中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）.采用透射电子显微镜（TEM）、高精度比表面积仪（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）和电感耦合等离子体发射光谱分析（ICP）对催化剂进行表征.考察了不同金属、制备方法、催化剂投加量、PMS投加量、初始pH值以及水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）对2,4-D降解的影响.结果表明,通过热分解法合成的Fe-NC-PC对2,4-D具有更好的降解效果,当2,4-D初始浓度为0.1mmol/L,初始pH=3.4,催化剂投加量0.15g/L,PMS浓度0.7mmol/L时,反应20min内2,4-D的去除率可达91%.随着催化剂投加量、PMS投加量的提高,2,4-D的降解效果提高;随着初始pH值的提高,2,4-D的降解效率逐渐降低;水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和腐殖酸（HA）对2,4-D的降解有轻微的抑制作用.通过自由基淬灭实验、EPR测试以及XPS分析了反应的主要活性物种和反应机理,发现材料制备过程中形成的Fe-N_x是主要的反应活性位,能够有效的活化PMS降解水中2,4-D,¹O₂在2,4-D的降解过程中起到主要作用.     

黄铁矿催化类Fenton反应处理阳离子红X-GRL废水

基于对天然矿物黄铁矿进行SEM、EDS表征的基础上,以黄铁矿为非均相类Fenton催化剂,以偶氮染料阳离子红X-GRL为目标污染物,考察了催化剂双氧水用量、溶液初始pH值、阳离子红X-GRL初始浓度、反应时间等因素对染料脱色效果的影响.结果表明,在H2O2浓度为26.6mg/L、矿用量1g/L、溶液初始pH值6.4左右的条件下,反应2min后,染料脱色率达95%左右.进行了黄铁矿在水溶液中的酸性氧化实验并且考察了Fe2+、SO42-浓度及溶液pH随矿重复利用次数的变化规律.初次使用的黄铁矿具有很强的酸性氧化特性,反应过程中伴随着大量Fe2+、SO42-及H+的溶出.染料的快速脱色主要是均相Fenton反应作用的结果.黄铁矿作为一种新的催化剂大大提高了类Fenton反应的催化活性,而且该新型类Fenton反应能克服传统Fenton反应适用pH范围小的局限性,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.     

金属负载活性炭催化剂的稳定性研究

通过预处理、浸渍处理、改性液后处理等方式,研究开发出具有电化学反应性能的系列金属负载活性炭催化剂.分别将未改性和改性后的系列金属负载活性炭用于不同pH值下多种高浓度有机废水处理.试验结果表明,改性后的载铜及载铁活性炭催化剂经催化氧化反应后,处理出水中Cu2+离子和Fe2+离子的溶出量均可减少90％以上,苯胺及苯酚废水中COD的去除率可达50％～95％.大大提高了金属负载活性炭催化剂的稳定性,提高了催化剂的使用寿命,降低了废水处理成本.