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金属催化自由基反应的研究
从简单烯烃出发高效、高选择性地合成高价值化合物一直是有机化学工作者追求的目标。在这一过程中，过渡金属催化剂起到了重要的作用。传统的烯烃官能团化反应一般可分为两类：极性过程或者自由基过程，二者有各自的优势和局限。如何通过设计新的催化过程，在一个反应中融合上述两种过程，取长补短，是实现更加简洁、绿色合成的重要途径。朱戎课题组提出利用钴介导的自由基-极性交叉过程（Radical-Polar Crossover），在氢原子转移（HAT）氢官能团化反应中初步实现了上述目标。这一最新进展发表在《美国化学会志》上（Xiao-Le Zhou1, Fan Yang1, Han-Li Sun, Yun-Nian Yin, Wei-Ting Ye and Rong Zhu*. Cobalt-Catalyzed Intermolecular Hydrofunctionalization of Alkenes: Evidence for a Bimetallic Pathway. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7250.）。 第一过渡系金属催化的HAT氢官能团化反应是一类具有重要合成学意义的自由基反应。研究在该体系中引入高价碘试剂作为双电子基团转移氧化剂和亲核试剂的前体，在钴氢物种催化下，实现了自由基与极性过程互补融合的新反应途径。利用该方法在室温下即可完成羧酸、酚、磺酰胺等各类亲核试剂对非活化和活化烯烃形式上的加成，从而以高官能团兼容性，一步合成较为复杂的结构，具有潜在的重要应用价值。他们进一步通过细致的动力学研究和控制实验，揭示了钴配合物在催化循环中所扮演的多重角色，并提出反应可能经过双金属过程。该过程涉及到的关键中间体中包括一类有机钴配合物，这一发现有望为金属催化自由基反应中的配体调控提供新的思路。
北京大学
2021-04-11
仿生非贵金属氧催化剂
低温燃料电池能有效地将化学能转化为电能，是一种高效、低污染的能源转化装置，是汽车动力系统、家庭热电联用系统甚至航天航空等领域的可选绿色能源。氧气还原反应是低温燃料电池的重要组成单元，由于反应过程极为缓慢，需在较高的过电位下进行，制约燃料电池的实际应用。学界普遍认为铂基材料能有效催化氧气还原，但这类贵金属的稀缺性和低 抗毒化能力使低温燃料电池的商业化应用仍面临巨大挑战。 在非贵金属催化剂研究领域，南京大学近年来提出了以氧化石墨烯和三聚氰胺为前驱体，利用固相反应制备氮掺杂石墨烯，制备的催
南京大学
2021-04-14
磁性金属磷化物纳米晶催化剂
汽油和柴油当中所含的硫和氮的化合物，会在燃烧过程中产生污染环境的硫氧化物和氮氧化物。目前的环境法规对液体燃料中的硫和氮的含量要求越来越低，因此，开发出适合于液体燃料脱硫、脱氮的催化剂是化工、环境领域的一个重要课题。而磁性金属磷化物，例如磷化镍，则是加氢脱硫( HDS) 和加氢脱氮( HDN)过程当中的首选催化剂。本项目通过一种较为简单的化学液相方法来制备磁性金属磷化物纳米晶体材料（包括磷化镍、磷化铁、磷化钴，以及它们的合金磷化物，与通常的制备方法相比，不需要用氢气
厦门大学
2021-01-12
负载型金属单原子模型催化剂
若将氧化物变薄到乃至单层，其表面自由能受基底金属的调制会向金属表面自由能靠近（化学势的混合），此时沉积在薄层氧化物上的金属就有可能处于高分散状态。研究人员在 Cu(110) 单晶表面生长单层 CuO 薄膜，再沉积铂 (Pt) 金属原子，得到 400 K 以上热稳定的 Pt 单原子模型催化剂。若将氧化物层厚度增加，相同沉积量的 Pt 原子则在室温下便会团聚，形成金属团簇。这种负载型金属单原子模型催化体系的制备方法简单易行，不需要通过吸附分子或者嵌入晶格来稳定金属单原子。
北京大学
2021-04-11
聚醚多元醇新型双金属催化体系的制备
我国聚醚每年产能74万吨，年需求量70万吨左右。它主要用于制备PU（聚氨酯）泡沫、PU粘合剂、PU弹性体、PU密封料、PU合成革、PU纤维，纺织整理剂、液压油以及表面活性剂等领域。国内外制备聚醚多元醇多采用KOH为催化剂，以多元醇为起始剂，在KOH存在的情况下引发环氧丙烷的开环聚合而成。该工艺工序繁琐，生产效率不高，影响产率的提高且能耗大，成本高，产
南京工业大学
2021-01-12
过渡金属催化的不对称环异构化
成功发展了Rh(I)-SegPhos-PCy3催化体系，首次实现1,6-联烯-炔不对称环异构化反应，该反应通过新颖的5-exo-dig环化，可高效、高选择性制备一类具有氮杂5/6环系产物。值得一提的是，该反应也可适应于联烯末端含环状片段的底物，可一步制备高度挑战性的5/6/6或5/6/5环系产物，在复杂天然产物和药物合成中具有潜在的应用价值。 在此基础上，他们对该反应机理进行了系统的理论计算研究。结果表明，该反应经过一条不同寻常的环化途径，即Rh正离子作为π酸活化炔基，经5-exo-dig环化形成5/3并环Rh卡宾中间体，随后经一系列扩环、Rh辅助的C-H键活化/烯基异构化、C-C键活化、还原消除等过程完成催化循环，得到目标产物。在该过程中C-H键活化/烯基异构化过程是决速步骤，同位素标记实验也证实了这一点。该研究不仅首次实现了Rh（I）催化的不对称联烯-炔环异构化反应，展现了Rh（I）独特的催化活性和应用价值，理论计算研究也为此类反应提供了新的认识，为新的催化体系的设计提供了依据。
南方科技大学
2021-04-13
碳纤维负载金属多孔框架催化剂在石油加氢催化中的应用技术
本项目创新性采用静电纺丝技术及热处理碳化技术将 MOFs 材料 负载在一维多孔碳材料中，制备保留金属有机框架构型的碳纤维催化材料。在制备过程中，通过调控 MOFs 材料特有的空间构型达到调控所制备的催化材料中金属组分空间构型及金属组分之间的协同作用， 最终达到提高加氢催化材料性能的目的。该项目的完成能够很好的解决困扰传统加氢催化材料中金属组分的分散性及协同作用调控这一 大难题，有效提高加氢催化剂的活性、选择性，具有十分良好的应用前景。技术特点：将 MOFs 材料应用于加氢催化材料领域，突破原有材料的
兰州大学
2021-01-12
无机配体支撑/配位的金属催化剂技术
1. 痛点问题
催化已经广泛应用于各个领域。90%以上的化学生产过程都离不开催化。催化领域的每一次重大突破，都极大地改变了人类的生产与生活方式。
传统的有机配体支撑/配位的过渡金属催化剂被称为“有机金属络合物催化剂”体系，存在有机配体制备复杂、昂贵、周期长、污染大以及催化剂不稳定和难以回收利用，反应条件苛刻危险等问题，严重限制了其大规模的工业化应用。
2. 解决方案
该项技术提出了“无机配体配位/支撑金属催化剂”的原创性新概念（中国科学报，科学网和教育部科技转移中心等媒体报道http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/416736.shtm），相关研究成果发表在Nature子刊和《德国应用化学》等世界著名学术刊物上，开创了多金属氧化物均相催化的新领域。其基本原理是利用具有优良电子转移能力的金属氧化物作为无机配体，与金属络合配位，在过渡金属周围薪酬电子蓄水池，通过均相催化等手段控制电子的转移，从而控制化学反应的选择性和活性。
这种高效、简单、低廉、绿色、环保和易回收利用的催化剂合成和应用方法解决了传统“有机金属络合物催化剂”存在的根本性难题。为目前化学工业生产上诸如氧化、缩合、偶联和硝化等高污染的反应提供了全新的解决方案。
3.合作需求
与材料，能源，绿色化工，生物医药，染料中间体，食品领域的企业合作，开展产业化探索。
清华大学
2023-03-27
一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法、催化剂及装置
本发明公开了一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法，包括：(1)通过阳极氧化法对烧结金属纤维束进行表面处理，通过控制电解条件得到的表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束，将制备得到的表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束浸渍到含有金属催化剂的水溶液中至少30分钟，负载完成后，经煅烧得到烧结金属纤维束催化剂。本发明还提高了由该方法制备得到的催化剂以及利用该催化剂用于治理废气的等离子体催化的装置。本发明采用烧结金属纤维束(SMF)催化剂与介质阻挡放电技术相结合，在降低能耗的同时，提高了降解废气中VOCs的去除率。
浙江大学
2021-04-11
催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合技术
对于难降解工业废水的处理，单独催化臭氧氧化技术存在臭氧剂量大、气体回收难、出水毒性高等问题，而单独生物降解处理难降解有机废水周期长、设备成本高。催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合工艺则将按序进行的催化氧化装置和生物挂膜装置两个处理单元合并，利用催化臭氧技术提高难降解有机废水的可生化性，同时采用生物膜技术减少后续处理成本，能够实现低成本提高COD、色度和浊度去除率的效果，同时降低出水毒性，减少环境生物风险。
东北师范大学
2025-05-16