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金属/氧化物界面对于多相催化具有重要意义,因为看似“惰性”的氧化物载体可以通过界面调节金属催化剂的形貌、原子和电子结构。尽管界面效应在块状氧化物载体上得到了广泛的研究,但对于团簇级纳米系统,仍然缺乏更深入的了解。作者在此证明了由混合 Pd/Bi 2 O 3 簇集合构建的纳米金属/氧化物界面的本征催化作用。该界面可以通过简单的逐步光化学方法制造。作者结合电子显微镜和微量分析阐明了Pd/Bi 2 O 3 簇的杂化结构。其中,Pd-Pd 配位数较小,更重要的是,由于Bi 2 O 3 簇中Bi 端和 Pd 之间的异质接枝,实现了Pd-Bi 空间相关性。纳米金属/氧化物界面与 Pd 之间的簇内电子转移显著削弱了乙烯吸附,且不会影响氢活化。因此,在温度低至 44 C 的加氢过程中,可以实现 91% 的乙烯选择性和 90% 的乙炔转化率。
背景介绍
金属/氧化物界面对多相催化具有重要的基础/实际意义,因为它提出了关于强金属-载体相互作用的基本问题,并在几个催化过程中发挥关键作用。从结构的角度来看,金属/氧化物界面由在化学成分、键合特性、晶格参数以及电气和机械性能方面不同的组分构成,其中粘附结构和化学性质是一个引人注目的研究课题。而从功能的角度来看,金属/氧化物界面处的化学键合和相关的电荷转移可以调节金属的形态、尺寸和电子结构,以优化反应中间体的键合强度从而获得更好的催化性能。在过去的几十年中,在金属/氧化物界面的结构解析和调控方面取得了相当大的进展,这些界面通常采用本体氧化物载体来促进金属的成核、吸附或沉积。此外,纳米金属/氧化物界面,由金属和氧化物簇之间的异质接枝形成,也有希望加强结构和电子效应,以实现更好的催化性能。然而,由于此类杂化簇的化学合成和结构解析面临巨大挑战,因此对纳米金属/氧化物界面的了解有限。
作为经常使用氧化物负载的金属催化剂的代表性反应,乙炔选择性加氢生成乙烯需要在高催化活性和选择性的两个要求之间进行权衡:氢的易活化与乙烯的弱结合。尽管 Pd 基催化剂取得了重大进展,但这两个参数的同时优化仍然具有挑战性,尤其是在 H 2 和 C 2 H 4 大量过量的前端过程中。为了达到这个目标,需要对 Pd 的几何和电子结构进行复杂的调控,这促使人们设计金属/氧化物界面。大多数 Pd/氧化物催化剂,主要为负载 Pd 纳米颗粒或孤立的 Pd 原子。不幸的是,Pd 纳米粒子在低温下可以有效地激活氢气,但它们与乙烯的强结合有利于乙烯连续氢化成乙烷。孤立的 Pd 位点催化剂,包括 Pd 单原子催化剂和 Pd 基金属化合物与乙烯具有弱 π 键,因此在乙炔加氢反应中具有良好的选择性,但它们伴随的氢活化减弱导致需要相对较高的反应温度(> 100 C)才能实现乙炔的高转化率,这可能会导致反应器床的安全问题。将氧化物载体的尺寸减小到纳米团簇尺度将显著改变它们的配位数 (CN)、表面终端和 d 带特征,因此可以通过与 Pd 的强化学和电子相互作用,实现Pd 的尺寸和电子结构调控。其中,由纳米金属/氧化物界面稳定的无配体 Pd 簇有望弥合 Pd 纳米粒子与单原子之间的尺寸和性能差距,并最大限度地发挥界面效应。
图文解析
图 1. Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 的微观结构。a 合成过程示意图。b-d Bi 2 O 3 /TiO 2 (b) 和 Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 (c, d) 的STEM 图像。从上到下和从左到右的插图分别是投影结构模型、模拟 ADF-STEM 图像、HRSTEM 图像中圆形区域的 FFT 图案以及模拟 ADF-STEM 图像的 FFT图案。 e Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 的元素mapping图像。
图 2. Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 的表征。a TiO 2 、Pd/TiO 2 、Bi 2 O 3 /TiO 2 和 Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 的 XRD 图; b Pd/TiO 2 、Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 和氧化Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 (Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 -ox) 的Pd K-edge EXAFS傅里叶变换光谱;c Bi L 3 -edge EXAFS的傅里叶变换光谱;d Bi 2 O 3 /TiO 2 、Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 和Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 -ox 的 Bi L 3 -edge XANES 光谱。Bi 和 Bi 2 O 3 粉末用作参考样品。 e Pd/TiO 2 、Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 和 Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 -ox 的 Pd K-edge XANES 光谱。钯箔用作参考样品。 f 不同样品的 CO 吸附 FT-IR 光谱。
图 3. Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 在乙炔加氢中的催化性能。a Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 、Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 和PdAg 3 /Al 2 O 3 样品的选择性与乙炔转化率的函数关系。 b 乙炔转化率为 95%时,在不同催化剂上 C 2 H 4 的选择性。 c 乙炔转化率为 90%时,反应温度 (T 90 ) 和C 2 H 4 选择性。 对于 Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 ,在室温下很容易发生氢解离。非选择性乙炔加氢的强放热效应,最终导致温度失控,达到 C。d 在 40 C 下,Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 上的 C 2 H 2 转化率, C 2 H 4 选择性随时间变化曲线。e Pd/TiO 2 、Bi 2 O 3 /TiO 2 和Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 的 H 2 -TPR 曲线。f在 Pd/TiO 2 和 Pd /Bi 2 O 3 /TiO 2 上,C 2 H 4 脉冲吸附的微量热研究。
图 4. DFT 计算揭示的反应机理。a 用于 DFT 计算的 Pd 簇结构(Pd:青色,Bi:紫色,O:红色)。b 在 Pd(111) 上,和在 Bi 2 O 3 (100) 上负载的 Pd 8 簇上乙炔加氢生成乙烷的能量分布。 c投射到 Pd(111) 和 Pd 8 簇结构Pd 原子的 d 电子上的态密度。 选择 Pd(111) 的表面 Pd 原子和 Pd 8 簇结构中最活跃的 Pd 原子(C 2 H 4 吸附最强烈)来绘制 DOS。 d 带中心 (ε d ) 的位置用红色方框突出显示。 d C 2 H 4 的 E ads 与 Pd 簇表面不同 Pd 原子的 ε d 的函数关系。 最稳定的吸附结构用实心正方形表示,而其他不太稳定的吸附结构用空心正方形表示。 Pd(111) 的表面 Pd 原子也显示为红色实心方块以供比较。蓝色拟合线表明更小的 ε d 对应于更大的 C 2 H 4 E ads 。
总结与展望
基于上述结果,作者证明了纳米金属/氧化物界面在乙炔选择性加氢中的重要催化作用。Pd-Bi 2 O 3 杂化簇具有小的 Pd-Pd 配位以及簇内电子转移,可以在不影响 H 2 活化活性的情况下实现弱 C 2 H 4 吸附。Pd-Bi 2 O 3 纳米团簇相对于 Pd 单原子和纳米粒子的优异低温催化性能可能为混合纳米团簇的基础研究开辟新的机会。此外,所展示的逐步光化学策略也为制备混合纳米团簇和纳米金属/氧化物界面提供了一条新途径。
关于我国历史时期的水产加工与保鲜这一领域,以往学者涉及相对较少,除渔业通史著作中的相关篇节有所论及外[1],专题论述者多涉及冰鲜鲥贡等,专文论及明清时期水产加工与保鲜者较为少见。事实上,由于明清时期长江中下游地区各河湖水域渔业生产的兴盛,而鱼鲜之类极易腐败变质,故水产品的加工业颇为发达,加工方式多种多样,加工数量巨大。本文即拟对这一问题进行探讨。古代贮冰技术虽应用很早,但在渔业生产上很难得到普及。入秋鱼类肥美、正当捕捞旺季之时,渔获数量甚巨,未进入贸易市场、没有被及时消费的鲜鱼如不经加工处理极易腐坏。我国人民很早就把握了简单的鱼类加工技术,如将鱼用盐腌制、或将鲜鱼晒制成干鱼贮藏,“鲍鱼之肆”即为咸鱼加工工场。发展至明代,由于官方对渔业的重视,渔业生产大为发展,水产加工产品的数量也大大增加、质量越来越好,水产加工工艺趋于多样化、精致化,饮馔加工工艺更为丰富多彩,这从官府征收的鱼课名目中可见一斑,除鱼课钞银之征外,还有干鱼、鱼油、鱼腺胶、各色鱼鲊、鱼鲊椒料和香料等本色之征。时至清代后期,渔获物的冷藏保鲜渐行,尤其是冰厂渐多以后,原多只用于进贡皇家的冷藏法逐渐推广。清代末期,又从海外引进水产品装罐加工技术。另外,人们对非食用类的副产品也予以加工利用,做到物尽其用。一传统加工1.腌制、糟制腌糟鱼主要有鱼鲊,鱼鲊制作的历史十分悠久。制作鱼鲊及鱼酱等法早见于《齐民要术》,至宋代技艺益高。据载有玉版鲊(即鳇鱼鲊)、鲟鱼鲊、荷包鲊、银鱼鲊、蟹鲊等十余种。南人以鱼为鲊技艺极高,有“经十年而不坏者”。鱼鲊封藏时间越长,质量愈佳而愈为人珍爱。不同的加工方法制品不同,如饭鲊、裹鲊、荷叶鲊等。据周去非《岭外代答》卷六记载,上乘鲊品,选用何种原料,都有讲究,封藏方法和现在腌制咸菜极为相似。明清时期长江中下游一带均盛行鱼鲊制作,如湖广一带、安徽安庆地区及太湖流域均有生产。据史料记载,明代湖广一带还有专门从事鱼鲊加工的专业匠户——鲊户。湖广每年要向朝廷进贡各种鱼类加工特产如鲟鱼鲊、鳇鱼鲊、鲤鱼鲊、酱子鲊几小桶,估价银多少,加上桶柜物件、箍桶水竹、委官盘缠、鲊户盘缠银等共331两,递年详委首领官一员于先一年四月以里如法造办,侯次年带领“鲊户二名”进京朝贡[2]。可见湖广水乡此种鲊户不在少数,随同进京当差献技者当乃其中手艺最为娴熟之人。湖广地区自成化年间始进贡鱼鲊,其后鲊贡之征终明一代未稍宽,渔民负担愈来愈沉重,此在第二章及第八章均有述及,后者尤有详述,此不赘言。明清时期,鱼鲊制作工艺较前更趋精致。如太湖地区荷包鲊的制作,据民国《吴县志》卷51《物产二》转录《蔡宽夫时话》云:“吴中作鲊,多就溪池中莲叶包为之,后数日取食,比瓶中者气味特妙”。前志又载,“乡间取大鱼切作片,用米屑、荷叶三数重包之,谓之荷包”。但此法并不是直接在荷塘边制作。偶然也有用精肉作鲊者,直接在荷塘边用池中荷叶包裹,“数刻可供馐”;但因“荷叶性恶腻,多作能害荷”。史料记载中多见以红麴之类制作鱼鲊者多,如武昌地区之鱼鲊,其制法“以鱼为之,或拌以萝葡、或拌以红麴”[3]。又如安庆地区之鱼鲊“以红曲酿之,可生食”[4]。长江中下游地区制作鱼鲊,所用原料多采用鲟鳇鱼。这主要是因为鲟鳇鱼之骨松脆、肉质细嫩,最适于制鲊,故多被选用。清康熙吴县人沈朝初有《忆江南》一词云:“苏州好,密蜡拖油鲟骨鲊。”又如康熙十四年《安庆府志》卷5《物产》记载,“鳣鱼似龙,长丈余,大者千余斤。江东呼为鳇鱼,亦曰王鱼……可为鲊,骨松脆,皮亦肥美”;该地区之“货类”即出产之商品类中就有鱼鲊,“怀宁用鲟鳇、桐城用青鱼”。腌糟制鱼除上述制作工艺较复杂的鱼鲊外,还有较简单的直接用盐藏法防腐之腌鱼。盐藏法又可分为二种,一种为盐水渍法,即将鱼类浸渍于食盐水中,藉以防腐;另一种为盐渍法,即用食盐遍擦于鱼体,然后重重积叠于木桶等装盛器具中,盛器底面也撒布食盐。后一种方法保存时间较为长久。应用这二种方法所贮藏之鱼,鱼体中保持着相当之咸味。可以说,以盐藏法保存鱼货为应用最为普遍的方法之一,因其制作简单,使用方便。惟其保存时间不如鱼鲊长久,但鱼鲊保存必须密封,否则易变味。2.干制将鱼制作成鱼干以长期收藏是一种十分常见、应用普遍的传统加工方法,其制作历史已十分悠久。早在商周时代即有这种鱼类加工方法,干制之鱼称鱐,或称腊鱼、鱼腊。长江中下游地区各乡村至今仍多采用这种加工方法。干制法按干燥热源可分为晾制和薰制二种,“干制法者,或用日晒或用火焙,务使鱼体中之水分完全蒸散”;按是否先用盐渍又可分为素干和盐干二种,“其用淡水洗净后而干燥者曰素干品,鱼体用水煮熟,然后干燥者曰煮干品,经盐水一度之侵渍,再用淡水洗净而干燥者曰盐干品”[5]。将鱼体抹盐及干燥其所含之水分都是防止细菌的侵入而使鱼体腐败难食。晾制法:一般来说,在气温较高、阳光充足的夏秋季节多采用晾制法制作干鱼。因此,捕捞盛期在夏秋季节的各种鱼类也就多采用此法加工。晾制鱼干法在长江中下游地区均多用之,如湖广两湖平原、江西鄱阳湖平原、安徽沿江平原及长江三角洲太湖流域等地都有鱼干制作,只是规模大小不同、产量多少不一而已。明代湖广常德府“多干鱼。盐鱼日干,货于四方,颇以为珍。各县俱出,而沅江尤多”[6],由此可知,其加工工艺乃先用盐涂抹,然后在太阳下曝晒至干。又如明代岳州府华容县加工干鱼,“商人烘曝,贸易遍江淮间”[7],可见加工工艺既用烟熏,又用日晒。由此二例可知湖广岳州、常德二府干鱼加工产品数量之多。不单此二府,湖广其它府州肯定同样如此,如在湖北有大量中小型浅水湖,鱼利丰富的府州,其干鱼制作规模当较湖南岳州、常德等府州更甚。如武昌县“有白鱼,即阳鱎,肉白可为饼”[8],即剔除鱼刺以后压制晾干成鱼饼者。在安庆宿松地区,“银鱼一种为吾邑特产,捕取后向日光晒晾干洁,用布袋装置。……此外若虾米一种亦所出甚多,虾米者取鲜虾蒸煮旋即晒干去甲存肉即谓之虾米”,其地制作银鱼干及虾米都是利用日光晾晒;“贩干鱼之商人先将鲜鱼收买”,然后“以盐水腌透,就日光晒干”[9],营干鱼贩运之商人亦采用晾制法制作鱼干贩卖。太湖流域亦用日光晾晒银鱼干、鲚鱼干、螳螂子等。同治《苏州府志》卷20《物产》记载:“鮆鱼,出太湖,一名刀鱼,俗呼为刀鲚,又名湖鲚,别于江产也,出常熟海道者尤大,四五月取其子曝干名螳螂子;小者曰黄尾鮆,鱐之可致远;银鱼,出太湖,色白,无鳞,鱐之可致远”。所谓“鱐之”,即压制晒干。鱼卵又称鱼子,所谓螳螂子即取鲚鱼之子晒成干。又如《太湖备考》卷6《物产》记载:“鮆鱼,一名刀鱼,俗呼为刀鲚,又名湖鲚,别于江产也;一种小者名梅鲚,渔人鱐之以鬻”;“银鱼,鱐之可以致远”。两种所记大体类似,也就是说整个太湖流域基本上都是这种情形。日本人山本田芳1885年撰写的《清国水产辨鲜》中记载:“鲚鱼在江苏长江年产五百万斤,干鲚鱼年产约十五万斤运销各地”。沿海的川沙地区“制造鱼干,亦第用盐晒”,“堪供食品之需”[10]。晾制干鱼除上述先用食盐涂抹,然后利用日光晒干的盐干品外,也有不用盐抹而直接晒干者。据张耒《明道杂志》记载,早在宋时期,在汉阳武昌一带即有一种“淡鱼”,其法将数累千百之鱼剖开,不加盐,暴晒江岸之上,干后以物压作鱐载往江西出售。饶州、广信等地“尤重之”,“虽臭腐可恶而更以为佳”,“若饮食祭享,无淡鱼则非盛礼”。一船“淡鱼,其值数百千”。此虽为宋时情形,估计明清时期这种产品仍得流传。又如在安庆的宿松地区,“若鲚鱼、靠鱼亦系晾干贩卖,但无须用盐腌浸;鲚鱼、靠鱼之出以夏月为多,故朝出水而夕即晾干,每年贩运外出者亦称大宗”[11]。其制作鲚鱼干、靠鱼干即充分利用夏日的强烈日光照射而迅速蒸干鱼体水分,省却先用盐腌浸的一道工序,也使鱼干制品的品种更为丰富多样。薰制法:在气温较低的冬季和多雨水、空气湿润的春季,所捕捉的鱼类已无条件采用晾制法。在此情形下,人们便采用薰制法加工鱼干,即利用烟薰或火焙的方法将鱼体所含水分蒸干。如前述明代岳州府华容县加工干鱼,“商人烘曝”,其加工工艺便既用烟熏,又用日晒。薰制品与晾制品之风味完全不同,各地的薰制品又各有地方特色。不过,相比较而言,由于受条件的限制,利用人工烟薰或火焙的薰制法之规模要远远小于利用随处可采、随时都有的天然日光晾晒的晾制法,前者之产量也就远低于后者。然而,俗话说“物以稀为贵”,惟其产量较少,则更见其珍贵。3.副产品加工与利用除水产品食用加工外,人们也进行一些副产品的加工和利用,如提炼鱼油,加工鳔胶,用介壳类水产之甲壳肥田等。提炼鱼油以为燃灯之用古以有之,如前引明人之诗云,“八尺长竿一具罾,前船相唤后船应。得鱼换米兼沽酒,更取鱼油作夜灯”[12]。又如“黄鲴鱼及鲹鱼肠腹多脂,并可取肠以熬油为燃灯之用,称为鱼油”[13]。此即为渔民充分利用渔获物,就地取材加工副产品以供日用之需之例。人们在历史时期也很早利用鱼鳔加工鳔胶或鱼线胶。加工鳔胶之例如:鱼腹中鳔“可作胶,谓之大胶。唐张彦远云吴中鳔胶采章之用,盖古画家取此”[14]。可见,至迟在唐代,人们已知将鱼鳔加工成鳔胶制作“采章”,即类似现代的印章,画家即有用这种鳔胶采章者。前文涉及渔业经济各章中曾论及各地区征收鱼课中大都有鱼线胶之征,可见在长江中下游地区将鱼鳔加工成鱼线胶极为普遍,政府将其定为一种额征课税,且大多征收本色。万历《大明会典》中明确记载官方征收鱼线胶乃为造船之用,即做为一种粘合剂。前文述及虾米之制作乃将生虾蒸煮晒干后去甲而成,对其所剥下之虾甲,人们也予以回收利用,“凡干虾所去之甲并可买作粪田之用,虾甲亦名虾糠”[15]。虾蟹等水产之壳甲中富含磷元素,因此,可将其甲壳碾碎后用于田地中施肥,是一种很好的磷肥。即使是腌鱼后所剩之盐水,人们也能做到废物利用,如“腌鱼之水谓之滴卤,可助烹调,并可以供制豆货食品之用”[16]。更何况在明清二代,食盐均极为珍贵,官方对食盐征税极重,人们就更舍不得轻易丢弃尚可进一步利用的滴卤之水了。[1]丛子明、李挺主编《中国渔业史》,中国科学技术出版社1993年出版。[2]万历《湖广总志》卷21《贡赋志一》。[3]光绪《武昌县志》卷3《物产》。[4]康熙十四年《安庆府志》卷5《物产》。[5]民国《宝山县再续志》卷6《实业志·渔业》。[6]嘉靖《常德府志》卷8《食货志·物产》。[7]隆庆《岳州府志》卷11《食货考》。[8]光绪《武昌县志》卷3《物产》。[9]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。[10]民国《川沙县志》卷5《实业志·渔业及林业》。[11]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。[12](明)唐之淳《唐愚士集》卷1《淮上渔者》。四库1236-528(前为册序,后为页序,下同。)[13]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。[14]同治《苏州府志》卷20《物产》。[15]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。[16]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。二冷藏与装罐1.冷藏冷藏即冰藏,冰藏法最为简单,即将鲜鱼埋藏于天然冰或人造冰中,用以保存鱼类短时间之鲜度。用冰藏法使鱼类保鲜的技术应用很早,但由于贮冰技术较复杂,在较长时期内其规模都受到很大的限制,冰鲜鱼大都限于奴隶主、贵族享用,或为进贡皇家的贡品,而较少应用于大规模的渔业生产。明清时期已出现较大规模的专业冰厂。明王鏊所修《正德姑苏志》中有“三伏市上卖凉冰”之语,可见苏州在明朝已有专业冰厂。清沈德潜所修《元和县志》记载:“冰窨在葑门外,设窨二十四座……每遇严寒,戽水蓄于荡田。冰既坚,贮之于窨,盛夏需以护鱼鲜,并以涤暑”。尤悼所作《冰窨歌》云,“葑溪门外二十四,年年特为海鲜置”,其诗进一步说明该专业冰厂主要是为海洋渔业保鲜兴办的。康熙二十三年《江南通志》记载:松江府“每夏初,贾人驾巨舟,群百呼噪网取”黄鱼,都是“先于苏州冰厂市冰以待”。清时,沿海一带食用冰鲜黄鱼已成一种习尚和爱好。清康熙吴县人沈朝初《忆江南》一词中就描写了食冰鲜的盛况:“苏州好,夏日食冰鲜,石首带黄荷叶裹,鲥鱼似雪柳条穿,到处接鲜船。”小船插上三角形红旗,鸣锣集市,曰贩冰鲜,吴俗最尚此鱼,每尝新时,不惜重价,故有典帐买黄鱼的谚语。同治《苏州府志》卷20《物产》记载,吴地有谚云“楝子花开石首来,笥中被絮舞三台”,言典卖冬具以买鱼也。[1]明清规模巨大的鲥贡,也是用冰长途护运的。为此,在南京燕子矶建有皇家专备冰窖和鱼厂。陆路运输,按15公里一站,由3000余匹驿骑接力飞奔传递,自长江边至北京1250余公里,限22个(44小时)时辰送达。保鲜的办法是逐尾用铅匣盛装,中间填以冰,泼上浓油密封,再以箬叶遮护。水路,则由快船日夜兼程沿运河北上,船上载冰护航,沿途并设有冰库,源源不断补充冰块,保证贡品到达京城还很新鲜。明清时期虽已出现较大规模的专业冰厂,但在清代后期以前,其在渔业生产上的应用仍不普遍。专业冰厂仍未大规模普遍兴建,冰鲜鱼因成本较高、数量少而价格昂贵,上述吴地典卖冬具以买黄鱼即为一证。又如同治《苏州府志》卷20《物产》记载:“石首鱼,俗名大黄鱼。今惟出海中,味绝珍,夏初则至,吴人以楝花时为候。此时已渐热,鱼多肉败气臭,吴人既习惯视之,故有忍臭啖石首之讥。二十年来沿海人家始藏冰,悉收冰养鱼遂不败”。可见,在清道光以前,沿海藏冰养鱼者尚少;至咸丰、同治年间,渔获物冰藏保鲜法始渐盛。自此之后,冰厂之设渐多,地域亦逐渐推广普及。民国《川沙县志》卷5《实业志·渔业及林业》的一段记载清楚地反映了这一变化过程,该志云:“所获海鲜,近年均用冰制,以便运往远埠……。冰厂,夏获鱼鲜,须用冰制。向因购自上海,殊形不便。自清宣统元年,周兰村等集股,在八团北一甲白龙港南,租地建造冰厂一座。年来销路日广,在横沙各渔船,多向购用,获利颇丰。民国四年,复有人集资设厂,以谋扩张营业。十一年九月,邑人家曾等,又在八团南三甲海滩,股设冰厂,呈准县知事严森出示保护。”从这一段史料可以得出如下几点结论,其一,清代后期,沿海地区夏季的海洋渔业生产之渔获物已大都采用冰镇保鲜;其二,在清宣统元年以前,沿海的川沙及其它地区用冰以藏鱼大都尚须向沪镇上海采购;其三,自清宣统元年以后,沿海各地陆续集资建造冰厂,无须再购自上海,且其营业规模呈扩大趋势,冰厂之治理亦日益严密。以上即为水产品冰镇保鲜的大致发展过程,总之,时至清代后期,冰藏保鲜才在渔业生产上得到大规模应用。2.装罐水产品罐装加工法之应用较以上各种加工方式都要晚,可以说是一种“泊来品”,即为海外引进之加工工艺。晚至清代后期,水产品之装罐加工仍尚少,如沿海的川沙地区“制造鱼干,亦第用盐晒,并无装罐,堪供食品之需”[2]。但其究竟随着国门之开而逐渐走进国人的生活,据民国《宝山县再续志》卷6《实业志·渔业》记载,“罐诘贮藏之法甚多,适用于国人嗜好之鱼类罐诘约有三种”;其一为水渍制,即将生鱼处理适当后装入罐中,注入清水密封、加热而制;其二为调味制,其法将渔获物加以酱油、白糖、香料等,先行煮熟后装罐,加热杀菌而成;其三为薰炙制,其法将鱼类先行适当之调理,再经油炙及薰烟工作,然后封罐制成。用第一种方法制作的鱼罐头可用作庖厨中烹调的原料,用后面两种方法制成的成品可供家庭行旅随时取食,毋须再行调味。[1]参考丛子明、李挺主编《中国渔业史》,第67页。[2]民国《川沙县志》卷5《实业志·渔业及林业》。三饮馔加工水产品的饮馔加工历史几乎同人类史一样悠久,从有渔猎生产以来,其饮食即包括水产品饮馔加工。水产品饮馔加工的一般方法,早已为人们普遍把握。如苏轼《物类相感志》记载,薄荷去鱼腥,煮鱼羹临熟入川椒多能去鱼腥,用枳实或凤仙花子煮鱼则骨软等。又如河豚味极美,但有剧毒,宋代时吴人已把握了一整套河豚的加工方法,对其何部分及何时所捕最毒了如指掌。孔平仲《续世说》、张耒《明道杂志》、胡仔《苕溪渔隐丛话》等书对此多有记载,如吃河豚的当天不能进服汤药,因河豚与中药乌头、附子相忌。如已中毒,解毒之法有催吐和药解。催吐系“亟饮秽物”,药解以龙脑水或至宝丹或橄榄,亦可炒槐花与干燕支(胭脂)等捣成粉末,用水调灌。饮馔加工可分风味鱼品和名特优产品。相对而言,太湖地区的水产饮馔加工工艺较其它地区更为精致,“吴地产鱼,吴人善治食品,其来久矣”[1]。民国《吴县志》卷51《物产二》转引(隋)《大业杂记》云,吴人作鲈鱼干鲙法,“五六月海中取此鱼,缕切晒干,盛以瓷瓶,密封泥。欲食开取,以新布裹大盆盛井底,浸久出布,洒却水,则敷然散著盘上”;又有以鲤鱼为原料所作者,其法亦“出太湖,纯以鲤醙为之;一瓶用鱼四五百头,味过鲟鳇”。又如作水晶鲙之法,“以赤尾鲤净洗去涎,用新水慢火熬浓,去鳞滓,待冷即缕切之,沃以五辛”[2]。可见,各种鱼鲙的制作从原料的挑选、火候的把握到佐料的调放都有一系列较复杂的加工工序。饮馔加工在都市中尤为讲究,如北宋汴京(即今开封)有因“南人不服北食”而开的南食店。一部分“南人”通晓南馔制作,如叶梦得《避暑录话》卷下记载,梅圣俞家中的老婢能制作以鲫鱼为主要原料的南馔生鱼片便是一例。又据周去非《岭外代答》卷六、赵彦卫《云麓漫钞》卷五等书记载,当时的名特优产品有用活鲟鱼唇割下制作的“鱼魂”;以河豚腹内腴白制作的“西施乳”;以及钱塘门外宋五嫂以菰为羹、以鲤鲫为鲙的“金羹玉鲙”等。以上所述均为明清以前即有的饮馔加工方法,毫无疑问,其加工工艺必代经流传并更趋精致。上引民国时期太湖地区的方志对其饮馔加工方式仍有具体记载即为明证。明人文集中亦有鱼类饮馔加工的具体记载,“吴人制鲈鱼鲊、鰿子腊,风味甚美,所称金虀玉鲙也。鲈鱼肉甚白,杂以香葇花叶,紫绿相间,以回回豆子、一息泥、香杏腻坌之,实珍品也。鰿子鱼腊亦然。回回豆子细如榛子肉,味甚美。一息泥如地椒,回回香料也。香杏腻一名八丹杏仁,元人《饮膳正要》多用此料。鰿子鱼今京师名鮆鰶鱼”[3]。可见其时鰿子腊这一名馔已从太湖地区传至京师,且另有别名。诗文歌赋中更多有提及者,如其一云:“日高湖冰解作块,水落旧痕出洲背。渔翁招摇沉网罟,上客游观缓裘带。跃青跳白举数尾,鲂鲤不言羊豕脍。取物还存爱物仁,半释况乃兼细碎。玉花行看登翠盘,素鬐早已扬清濑”;其二云:“平湖如席洲若块,渔子击水惊鱼背。一网数鳞如拾芥,骈头贯□相萦带。饔人挥刀飞雪花,座客停餐谈玉脍”[4]。清代的专门书籍如《随园食单》中记载了江浙一带烹调加工的菜肴,其中有石发、酱石花、石花糕、鱼翅、刀鱼、鲥鱼等多种水产珍品。除上述各种名特优产品外,亦有鱼杂之类风味产品,“凡腌干鱼者必先将鲜鱼剖开,去其腹内之肠肚各件谓之鱼杂,滨湖产鱼之地多取鱼杂调煮佐膳,称美味焉”[5]。明清时期,虾蟹等类水产的食用加工种类也甚多。蟹类有酱蟹、糟蟹、醉蟹等,加工的秘诀有所谓“雌不犯雄,雄不犯雌”、“酒不犯酱,酱不犯酒”、“蟹必全活,螯足无伤”等。虾类加工有醉虾、虾松、虾米粉等。综上所述,由于明代官方对渔业的重视,渔业生产大为发展。明清时期长江中下游地区的水产加工业颇为发达,水产加工工艺趋于多样化、精致化。水产加工方式多种多样,加工数量巨大,加工质量优良,饮馔加工工艺更是丰富多彩、精湛多样。这从官府征收的鱼课名目中可见一斑,除鱼课钞银之征外,还有干鱼、鱼油、鱼腺胶、各色鱼鲊、鱼鲊椒料和香料等本色之征。传统加工方法有腌制、糟制鱼鲊,曝晒、晾制、薰制鱼干等。时至清代后期,渔获物的冷藏保鲜渐行,尤其是冰厂渐多以后,以前难以普及,多用于皇家进贡等的冷藏保鲜技术逐渐推广,清代后期尤为突出。清代末期,又从海外引进水产品装罐加工技术,罐装加工数量也迅速上升。此外,人们对各类副产品也予以加工利用,做到物尽其用,如提炼鱼油,加工鳔胶,用介壳类水产之甲壳肥田等。[1]民国《吴县志》卷51《物产二》。[2]乾隆《长洲县志》卷17《物产》。[3](明)杨慎《升庵集》卷69《金虀玉脍》。四库1270-682。[4](明)孙承恩《文简集》卷21《腊月同霍渭厓诸公乌龙潭观打鱼用坡翁韵二首》。四库1271-264。[5]民国《宿松县志》卷18《实业志·渔业》。第二节水产商贸关于中国历史时期的水产商贸这一领域,以往学者涉及相对较少,除渔业通史著作中的相关篇节有所论及外[1],专文论述者就笔者管见所及有张剑光先生的《唐代渔业生产的发展及其商品化问题》[2]、日本中村治兵卫先生的《唐朝的渔业政策和鱼类的流通》[3],专文论及明清时期水产贸易者则少见。事实上,明清时期长江中下游地区各河湖水域的水产贸易较为兴盛,无论是鲜鱼贸易还是加工产品的运销都颇为发达。本节拟对这一问题进行探讨。一鲜鱼商贸明清时期,长江中下游地区各河湖水域产鱼地的鲜鱼货贸颇为发达,在明代前期渔业极为兴盛时期尤为如此。从其销售形式及交易规模来看,长江中下游地区的鲜鱼贸易可以分为零星售卖与商人转贩两种不同类型,以下分类叙述。1.零星交易在春夏非集中捕捞时期,均为各渔户单独生产所得,渔获产量不大,渔获物较少。因此,零星售卖是该时期鲜鱼货贸的较主要形式,由商人转贩者少。秋冬集中生产时期,除商人批量转贩外,零星交易的形式也仍然存在。从贸易额来看,零星交易额远低于商人大宗转贩的批量经营。但零星的鲜鱼贸易几乎全年都有,江滨水浒交通便利之地都有大小不等的鱼市、水市。专以打鱼为生的渔民大多一年四季,不论早晚朝夕都在进行生产。渔民四时放舟于五湖风浪之中,以船为家、以水为田,有诗为证:“大儿已长当门户,小儿十岁能摇橹。妇人终日坐篷窗,补却鱼网缝衣裳。衣食宁论厚与薄,人生无如生处乐”[4]。相关诗文可谓不胜枚举。从地域而言,明清时期的鲜鱼商贸以湖广地区的江汉平原和洞庭湖平原的湖区及太湖流域最为繁盛。李东阳《怀麓堂集》卷3《捕鱼图歌》诗云:“江花夹岸江水深,此时尺鱼如寸金。……家家卖鱼向江浦,大船小船不知数”。出身长沙的李东阳对故乡楚地的渔业生产自是十分熟悉的,其所描述的江浦鱼市盛况当为写实之言。又有何景明《大复集》卷11《津市打鱼歌》诗云:“大船峨峨系江岸,鲇鲂鱍鱍收百万。小船取速不取多,往来抛网如掷梭。野人无船住水浒,织竹为梁数如罟。夜来水长没沙背,津市家家有鱼卖。”其所反映的亦是渔业生产和销售之盛况。其它地区的鲜鱼贸易规模也颇为可观,如太湖流域的大型六桅罛船在“船尾系三板小船,入市鬻鱼乘以往返”[5]。渔民是零星贸易的直接参预者――卖主,或者随捕随卖,或者早晚趁市出售。
浅谈金属催化有机反应中的碱效应论文
碱, 包括有机碱和无机碱, 在许多催化和计量有机反应中扮演极其重要的角色. 碱的存在不仅可以促进化学反应, 而且可以改变反应途径. 但化学家们对碱的作用的认识仍然不够明确, 缺乏系统的理解. 最近, 北京大学席振峰课题组对近年来涉及到碱的许多催化反应进行了系统分析, 概括出了影响碱作用的诸多因素, 其中包括碱性、溶解度、电离度、聚集度、溶剂、金属离子大小、金属离子Lewis 酸性、金属离子的“软硬”度、阴离子的大小、阴离子的配位作用等. 本文将对该文及相关文章中有关金属催化有机反应中碱的效应进行介绍.碱的强度可用不同的标准来衡量, 如夺取质子的能力及亲核性, 亲核性又与底物的性质相关. 目前, 大部分的研究认为碱在化学反应中的主要作用是去质子化和中和体系中的质子或酸.
有机碱的强度与取代基和结构有很大关系, 如常用的有机胺的碱性强度在许多文献中都有报道. 在有机溶剂中有很好溶解度的碱金属和碱土金属胺基化合物、烷氧基化合物以及其它金属有机化合物也常被看作有机碱, 例如叔丁醇钠, LDA 及M[N(SiMe3)2] (M=Li, Na,K). 典型的无机碱由金属离子和具有碱性或亲核性的负离子构成, 许多无机碱在有机溶剂中的溶解度较小, 常常需要使用极性大的有机溶剂来提高其溶解度. 无机碱的强度与很多因素有关, 其中最重要的因素是配对离子之间的静电作用及负离子的化学组成和结构. 在去质子化反应中, 影响反应效率的因素除了碱的去质子能力之外, 底物去质子后形成的碳负离子或其它负离子的稳定性也对反应产物收率有极大影响, 而后者的稳定性与金属离子密切相关, 因此无论是正离子和负离子的性质对反应的效率及其选择性的影响都是非常明显的. 例如,Kobayashi 等在2012 年报道了叔丁醇锂作用下的吲哚3-位羧基化反应该反应最初使用的是钯催化的体系, 反应中选择不同碱会使得反应收率有明显变化.当使用弱碱K2CO3 时能得到痕量的羧基化产物, 而当使用较强的Cs2CO3时, 反应收率有了显著提高. 碱性强弱的影响同样体现在叔丁醇类碱中——使用碱性较弱的叔丁醇锂能得到好的反应收率但碱性相对较强的叔丁醇钠则不能得到预期产物, 这很有可能与形成的碳负离子的稳定性相关. 由此可见, 无机碱中的正负离子的性质是影响反应的核心因素之一.
无机碱中的阴离子种类很多, 在有机合成中常用的阴离子包括碳酸根, 磷酸根, 烷氧基和胺基, 卤素及其他类卤素负离子等. 阴离子对反应的影响不仅体现在对反应速度和产率的影响上, 同时也有可能对反应的选择性产生影响 实验结果表明不同阴离子对反应结果的影响很大, 同时需要维持较低的碱阴离子浓度反应才能正常进行. 在这个特殊的反应中, 阴离子的种类对反应有很大影响, 而阳离子影响很小. Doucet等报道过对于相同的底物, 当使用不同的碱时, 会得到不同的产物.ClCF3[Pd] TBABbase, DMAcF3CNaOAc: 64%; KOAc: 61%; Na2CO3: 61%; Cs2CO3: 25%;CaO: 67%; t-BuONa: 3%; NEt3: 12%+ (2)阴离子也可作为配体与催化剂中的金属配位, 从而影响金属中心的反应性. 在许多Pd 催化的偶联反应中碱的作用很有可能是多方面的, 除了传统的促进转金属化, 其与催化剂作用从而提高活性中心的氧化加成能力也不可忽视, 同时金属中心与无机碱中的阴离子的作用, 也有可能提高阴离子的碱性. Fagnou 等[4]在研究Pd催化偶联反应中提出的.协同的“金属化/去质子化”(concerted metalation/deprotonation, 简称“CMD”)来解释碱的作用: 碱与金属中心Pd 配位, 使碱的去质子化能力提高, 从而可活化C—H 键.
催化剂金属中心和碱的匹配才能产生协同作用, 从而有效促进催化过程. 2014 年Norrby 等报道了碱在Buchwald-Hartwig Amination 反应中的作用. 他们研究了t-BuO-和DBU 在不同溶剂中对反应过程的影响, 并通过Eq. 3 所示反应进一步验证了理论计算结果. 在非极性溶剂中, t-BuO-可以有效地拔除和钯配位的吗啉上胺氢, 进而进行有效的C-N 偶联. 而中性碱DBU 效果不好, 需要在高温和微波下才能促进反应进行. 在极性溶剂中, 尽管计算表明相对非极性溶剂中DBU 参与的反应能垒变小了, 但是和t-BuO-相比效果仍然较差.阳离子在过渡金属催化的反应所起到的作用同样不可忽视. 在偶联反应中, 转金属化的速率与碱中的阳离子种类有很大关系[6]. 阳离子的大小、软硬度以及Lewis 酸性等[6]都有可能对反应结果造成影响. 阳离子也有可能影响反应活性中间体的结构及稳定性. Shibasaki等[8]在2009 年报道了不对称催化合成手性有机硼酯的反应, 叔丁醇锂、钠、钾都能促进这一反应的进行,但反应的收率和ee 值对应的碱都是t-BuOLi>t-BuONa>t-BuOK, 表明锂离子对该反应的特殊效应. 2010 年,Hayashi 等也提及t-BuOM (M=Li, Na, K)中阳离子会影响反应途径, t-BuO-是一个单电子供体, 配对阳离子如是Na 和K 离子时, 反应会涉及单电子转移(singleelectron transfer, 简称SET)过程.
总之, 碱在催化反应中的作用极其复杂, 在催化循环中的任何一步都有可能对反应结果造成影响, 碱的不同甚至会影响基元反应的本质, 这主要体现在碱对催化剂、配体以及底物和基元反应的影响都不可忽视, 从而使其效应更加复杂. 但碱在许多催化反应中的核心功能会逐渐更加清晰. 席振峰教授课题组通过对文献的分析, 提出了碱对反应影响的诸多因素, 使化学家对碱在催化过程中的复杂性有了新的认识, 这是一个极其重要的科学问题, 有待于化学家进行更加系统全面的研究.。
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