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论文
渣油加氢反应样品中含铁和含钙化合物溶解性能研究
王现元, 张涛, 张龙力, 赵愉生, 边钰清, 杨朝合
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60053-1
摘要(53) HTML(6) PDF 714KB(4)
摘要:
以某原油及其对应的减压渣油、加氢原料和加氢产品为研究对象,通过柱色谱分离法和溶剂抽提法,对油样中铁和钙化合物在组分中的含量、分布以及存在形态进行了研究。研究结果表明,柱色谱分离过程中,油样中的含铁或钙的化合物在色谱柱上产生吸附,损失了58%的铁化合物和76%的钙化合物;溶剂抽提法能够有效减少组分中金属元素的损失。原油中97%以上的铁和钙分布在减压渣油馏分中,减压渣油中60%−90%的铁和钙分布在胶质、沥青质组分中。渣油加氢反应过程中,铁、钙化合物主要是从胶质中得到脱除,整体脱除率接近30%,铁化合物更易结合在沥青质中而难以脱除。原油经过常减压蒸馏后,油溶性铁相对分布由95.6%降低为64.7%,水溶性铁相对分布由4.4%升高为35.3%。经过加氢反应后,38%左右的油溶性铁在反应中转化为水溶性铁,30%左右的油溶性钙在反应中转化为水溶性钙。
论文
FCC油浆富芳烃抽出油组成分析
冯祎, 孙昱东, 张帅
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60027-0
摘要(14) HTML(2) PDF 664KB(2)
摘要:
以中间基属FCC油浆的抽出油为原料,采用实沸点减压蒸馏切割为每20 ℃一个窄馏分,测量其密度、残炭和运动黏度等基本物性,并结合元素分析、核磁共振波谱以及全二维气相色谱/飞行时间质谱等考察了窄馏分中芳烃组成和结构的变化。结果表明,随着沸点升高,窄馏分的密度、残炭、运动黏度均呈现递增趋势,沸点达420 ℃后变化尤为明显;440 ℃之前窄馏分中的芳烃主要以三、四环为主,其后五环芳烃含量急剧增加。FCC油浆中的芳烃具有较高的缩合度且芳环上仅含有少量较短的烷基侧链;油浆窄馏分中的杂原子化合物主要以硫化物和氧化物为主,氮化物和卤化物含量较低。
论文
原位同步辐射光电离质谱研究压力对3Mn10Fe/Ni催化剂上N2O形成途径的影响
许鸣皋, 文武, 朱宝忠, 杨玖重, 潘洋, 孙运兰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021042
摘要(8) HTML(4) PDF 892KB(0)
摘要:
为了研究N2O在氨选择性催化还原脱硝(NH3-SCR)过程中的形成途径及其选择性受压力影响的变化规律,采用原位光电离质谱研究方法结合流动管反应器,对3Mn10Fe/Ni催化剂NH3-SCR反应体系中气相物种进行了原位检测并获得了各组分的质谱图,进一步分析了不同工况、温度和压力条件下N2O选择性以及NOx和NH3转化率的变化规律。研究结果表明,N2O形成主要来源于非选择性催化反应(NSCR)和吸附态NH3氧化(NSNO)反应,其中,100−250 ℃由NSCR占据生成N2O的主导地位,250−400 ℃两种形成途径贡献相当,400−500 ℃ NSNO成为主要来源。此外,低压降低了催化剂在低温区的脱硝活性,却促进了在高温区通过NSNO反应生成N2O的形成途径。
论文
无烟煤微晶结构的高分辨率透射电镜分析
雷蕾, 相建华, 曾凡桂, 邓小鹏
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60050-6
摘要(32) HTML(10) PDF 1976KB(20)
摘要:
对阳泉3号无烟煤4张HRTEM图像的条纹长度、取向和堆垛分布进行了定量表征。结果表明,条纹分布特征均符合无烟煤的煤级特点。对图片1中3个不同微晶结构区域的条纹进行统计,结果表明,1号区域中,晶格条纹较短平均长度为0.87 nm,整体条纹取向分布杂乱,但短条纹之间以及长条纹之间仍各自存在小范围的有序排列,堆垛最大层数仅4层;3号条纹区域中,晶格条纹较长平均为1.01 nm,取向在135°−180°有较高富集,比例达62.46%,同时堆垛最大层数可达到6层;2号区域条纹分布特征则介于1号和3号之间。大部分条纹表现出弯曲的形态,可能其中有杂元环以及脂肪环的存在。FT-IR和 13C NMR的数据表明,脂肪结构多以脂肪环形式存在,其在短条纹拼接形成长条纹的过程中发挥着重要作用。
论文
完全液相法制备CuZnAl催化剂中Si含量对二甲醚直接合成性能的影响
孙凯, 边仲凯, 程淑艳, 王贵儒, 张琳, 黄伟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60068-3
摘要(47) HTML(11) PDF 1016KB(3)
摘要:
在完全液相法制备工艺中,考察不同Si含量对浆状CuZnAl催化剂上合成气直接制备二甲醚性能的影响。其中,SA0.5催化剂(Si/Al=0.5)显示了最优异的催化性能,CO转化率为63.31%,二甲醚选择性为72.96%,在反应480 h过程中催化剂催化性能稳定。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附表征发现,Si的引入促进了催化剂Cu物种颗粒的分散及比表面积的增大,提高了CO转化率。此外,氢气程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)表征揭示了Cu物种与催化剂其他组分(Si物种)之间存在电子相互作用,抑制了Cu物种还原,催化剂表面富集更多Cu+物种,有利于甲醇合成,同时有效地抑制了水煤气副反应产物CO2的生成。再者,SA0.5催化剂表面富集了大量的Al物种(AlOOH),有利于甲醇脱水,促进二甲醚的生成。总之,浆状CuZnAlSi体系中Cu+和AlOOH协同催化作用,提高了催化剂活性及二甲醚选择性。
论文
硫酸盐物种对Ce-Fe-Ox催化剂脱硝性能影响的研究
张学军, 张庭基, 宋忠贤, 刘威, 邢赟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60021-X
摘要(26) HTML(10) PDF 1405KB(3)
摘要:
采用四种不同的方法制备了一系列含$ {\rm{SO}}^{2-}_{4} $改性Ce-Fe-Ox催化剂,并研究其NH3选择性催化还原NOx的催化活性。结果表明,水热法制备的Ce-Fe-Ox(Fe-HT)可提高其催化性能。其优异的SCR性能与硫酸的加入有关,$ {\rm{SO}}^{2-}_{4} $的加入会导致CeO2晶体的弱化,提高其催化活性。Fe和Ce协同作用可提高催化剂的氧化还原能力,进而提高化学吸附氧的含量、Ce3+/(Ce4+ + Ce3+)和Fe3+/(Fe3+ + Fe2+)的比例,从而提高催化性能。过量的硫酸盐会导致Fe3+和Ce3+的下降,降低催化性能。
论文
Oxidative calcination of PdCo with unexpected electrocatalytic performance for ethylene glycol oxidation
HU Tian-jun, ZHAO Jin, JIA Wen-yu, WANG Ying, JIA Jian-feng
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60079-8
摘要(16) HTML(5) PDF 4479KB(9)
摘要:
Pd-based catalysts have been widely used in alkaline fuel cells. However, up to now, the effects of oxidation treatment of Pd-based catalysts on their application in alkaline fuel cells have been rarely reported. In this paper, PdCo nano-metal catalyst was prepared by calcination-oxidation treatment. It was found that the mass specific activity and area specific activity of the resulting PdO-Co3O4 nano-composite for electrocatalytic oxidation of ethylene glycol in alkaline solution were 3.8 and 2.4 times that of commercial Pt/C, respectively. Compared with PdCo nanometals, the mass specific activity and area specific activity of the PdO-Co3O4 nanocomposite for the electrocatalytic oxidation of ethylene glycol in the alkaline solution increased by 1.6 and 1.2 times, respectively. The experimental and calculated results showed that the surface morphology and active center of the catalyst changed after calcination and oxidation treatment. The adsorption energies of O2 and OH on the Co doped PdO (101) surface decreased, which was beneficial to stabilize the intermediate C2H4OHO*. As a result, the energy barrier for the O−H dissociation on the Co-doped surface was reduced. The strong binding of Co doped PdO (101) with ethylene glycol and its intermediate species led to different electrochemical kinetics and reaction path to produce excellent electric catalytic activity. The synergistic effect of PdO and Co3O4 significantly enhanced the interaction between active oxygen and catalyst surface, which not only facilitates the formation of superoxide species on the catalyst surface, but also improves the redox properties of the catalyst and promotes the electrocatalytic oxidation activity of ethylene glycol. The strategy of bi/multi-metallic oxidation proposed in this paper provides a general methodology for the construction of other catalysts.
论文
弥勒褐煤结构特征及其分子模型构建
张殿凯, 李艳红, 常丽萍, 訾昌毓, 张远琴, 田国才, 赵文波
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021026
摘要(39) HTML(9) PDF 938KB(11)
摘要:
以云南弥勒褐煤为研究对象,采用元素分析、傅里叶变换红外光谱、13C固体核磁共振波谱以及X射线光电子能谱等现代分析技术,获取了弥勒褐煤的结构参数信息。其中,芳香度为38.79%,芳香环取代基数量为3。芳香碳结构主要为苯和萘,脂肪碳结构以甲基、亚甲基为主;氧主要存在于醚氧、羧基和羰基中;氮主要以吡咯氮和吡啶氮的形式存在;硫主要为硫酚或硫醇。根据分析结果,构建出弥勒褐煤的分子结构模型,分子式为C147H148O36N2S。采用半经验法PM3基组和密度泛函理论M06-2X泛函对分子构型进行优化,优化后的模型立体构型显著,且芳香层片在空间上呈现不规则排列,各芳香环之间主要通过甲基、亚甲基、甲氧基以及脂肪环连接。模拟FT-IR光谱和模拟 13C NMR波谱均与实验谱图吻合良好,证明了弥勒褐煤分子模型的准确性和合理性。
论文
活性炭表面含氧官能团对二噁英吸附的影响机制研究
常康恺, 曾泽泉, 杨亚涛, 丁肖肖, 黄张根, 侯亚芹
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021029
摘要(125) HTML(2) PDF 1297KB(6)
摘要:
以分子结构和性质与二噁英相似的二苯并呋喃为模型化合物,椰壳炭为吸附剂,在120 ℃条件下进行了吸附实验。将硝酸改性后的样品分别在300、500、800 ℃进行热处理,比较了原始样品和改性后的椰壳炭对二苯并呋喃的吸附能力。并利用BET、TPD-MS、元素分析等手段对改性前后椰壳炭的物理化学性质进行了表征。结果表明,硝酸改性后椰壳炭表面含氧官能团增多,抑制了其对二苯并呋喃的吸附,其中,内酯基对二苯并呋喃吸附的影响最大,通过热处理,减少含氧官能团的含量,可提高椰壳炭对二苯并呋喃的吸附容量。
论文
Adsorption performance of multi-walled carbon nanotube-SiO2 adsorbent for toluene
LIU Wei, LI Zhuang, ZHANG Shao-peng, JIAN Wei-wei, MA Dan-zhu
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60090-7
摘要(31) HTML(18) PDF 1459KB(2)
摘要:
In this study, multi-walled carbon nanotube (MWCNTs)-SiO2 composite adsorbents MWCNTs-SiO2-2, MWCNTs-SiO2-4, MWCNTs-SiO2-6 (CS2, CS4, CS6) with molar percentages of MWCNTs of 38%, 52%, and 66% were synthesized using the sol-gel method. The effects of the MWCNT content, temperature (30−60 °C), water vapor concentration (1%−5%), and the number of cycles on the adsorption capacity of toluene were studied, and an adsorption kinetics analysis was performed. The results showed that the adsorption capacity for toluene at 30−60 °C was AC (activated carbon) < CS2 < CS4 < CS6, and the adsorption capacity of CS6 to toluene was up to 50.28 mg/g. For every 10 °C increase in temperature, the penetration time decreased by 10−20 min, and the adsorption content decreased by 3.5% for every 1% increase in water vapor concentration. The phase with the fastest mass transfer rate of toluene could be described by the quasi-secondary adsorption kinetics model, in which intraparticle diffusion plays a major role. The mole percentage of MWCNTs ranged from 38% to 66%, the higher the content was, the easier it was to adsorb toluene. The functional group types of the MWCNTs-SiO2 adsorbent after regeneration did not change, and the adsorbent maintained good adsorption performance.
论文
生物质不同部位制备炭基催化剂及其电催化氧还原性能
王可欣, 杨改秀, 孙永明, 李金平, 王春龙
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021034
摘要(27) HTML(9) PDF 1393KB(4)
摘要:
炭基氧还原催化剂因其具有成本低、导电性能好,结构可调控、电化学稳定性好等特点在电催化氧还原领域应用广泛。本研究以不同结构(叶、茎)的生物质(苋菜)为原料,通过一步热解法制备炭材料,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱以及线性扫描伏安法等物理化学特性分析所制备材料的电催化氧还原反应性能。结果表明,相对于茎源炭,叶源炭(比表面积为732.31 m2/g)的杂原子掺杂更为丰富,特别是其较高的P、S和N共掺杂,尤其是石墨氮和吡啶氮的总含量明显提升。这也使得其在较宽的pH区间(酸性、中性、碱性溶液)表现出优异的氧还原活性(起始还原电位:0.529、0.215、−0.046 V(vs. SCE))。这表明生物质原料自身特性对热解后炭材料的组成、形貌和结构有较大影响,叶源生物炭因其具有更为丰富的杂原子掺杂使得其在催化燃料电池氧还原领域具有广阔的应用前景。
论文
稻壳气化过程中碳微观结构及气化活性演变历程研究
何培红, 张伟伟, 黄胜, 吴幼青, 吴诗勇
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60060-9
摘要(28) HTML(9) PDF 1127KB(3)
摘要:
为探究高倍率循环流化床气化过程中生物质中碳微观结构及气化活性演变规律,在实验室固定床反应装置上对稻壳进行了高循环倍率气化过程模拟,并对稻壳热解焦及其不同次数循环气化后样品的孔隙结构、碳微观结构及气化活性进行了研究。结果表明,随着循环次数的增加,焦的比表面积呈现先增大后减小的趋势,但不同次数循环后焦的BET比表面积均明显高于稻壳热解焦。随着循环气化过程的进行,焦中碳的ID1/IG不断减小,即焦中碳结构有序程度不断提高,而AD3+D4相对含量则先减小后稍有增加,但与热解焦相比均有所减小。在实验条件下不同次数循环后焦的气化活性均优于其热解焦,且随着循环次数的增加,焦的CO2气化反应活性不断提高。
论文
CuO修饰的Cu1.5Mn1.5O4尖晶石型复合氧化物对CO氧化的协同催化
孙若琳, 张斯然, 安康, 宋鹏飞, 刘源
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60032-4
摘要(24) HTML(5) PDF 1487KB(3)
摘要:
铜锰复合氧化物是常用的氧化反应催化剂,一般认为铜锰尖晶石是活性组分;同时氧化铜和氧化锰也具有催化活性,但性能较差。研究表明,发现Cu1.5Mn1.5O4和CuO的协同效应能促进CO的催化氧化。催化剂以柠檬酸络合法制备,采用氮气吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM、CO-TPD和O2-TPD等手段对系列催化剂进行了表征,测试了对CO氧化的催化性能。结果表明,CuO修饰的Cu1.5Mn1.5O4具有最好的催化性能和最高的单位表面活性(以单位表面积CO转化率计),表明CuO与Cu1.5Mn1.5O4存在协同作用。认为协同作用源自CuO活化的O2和Cu1.5Mn1.5O4活化的CO结合生成CO2提高了活性。
论文
碱金属迁移对煤焦气化反应性的原位探究
梅艳钢, 王志青, 张郃, 张胜健, 房倚天
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60031-2
摘要(23) HTML(6) PDF 895KB(5)
摘要:
本研究通过热重与高温热台显微镜分析了神木煤焦颗粒的原位气化行为,探究了单颗粒NaAlO2催化剂的原位催化作用,并结合SEM-EDX探究了碱金属的分布。结果表明,在气化初期,面积法与热重法得到的碳转化率曲线较为一致;在气化后期,煤焦中灰分会形成颗粒的骨架,在气化过程中使煤焦颗粒面积不发生变化,灰分阻碍气化剂向煤焦扩散,使气化速率降低,通过面积法计算的碳转化率小于热重法。单独的NaAlO2颗粒也具有催化作用,距离催化剂颗粒越近,碱金属的迁移量越大,煤焦颗粒的气化反应性越好,NaAlO2颗粒在900 ℃下迁移距离大于840 μm。
论文
不同拓扑结构分子筛催化1-甲萘异构化-烷基转移耦合反应性能对比
李洪涛, 盛路阳, 展俊岭, 房伟贤, 梁翌, 张钰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60035-X
摘要(15) HTML(5) PDF 1263KB(4)
摘要:
以1-甲萘和均三甲苯为原料经固体酸催化的异构化-烷基转移耦合反应制备2-甲萘及二甲基萘。对MWW、BEA、FAU、MFI拓扑结构分子筛的催化性能进行对比研究,对反应机理进行探讨。采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD、Py-FTIR及ICP等方法对催化剂结构物性进行了表征。与具有十元环特征孔道的MFI分子筛相比,具有十二元环特征孔道的MWW、BEA、FAU分子筛表现出更好的催化活性。BEA结构分子筛具有较高的二甲基萘选择性,而MWW结构分子筛具有较高的2-甲萘选择性并表现出优异的催化稳定性。在MWW结构分子筛中,HMCM-22的1-甲萘转化率达到70.27%,2-甲萘收率达到66.69%。而HMCM-56上则同时获得35.74%的2-甲萘收率和19.00%的二甲基萘收率。该研究为以中国丰富的碳十资源为原料制备高端聚酯单体2,6-二甲基萘开辟了颇具潜力的技术路线。
论文
糠醛及其衍生物选择性加氢制备戊二醇的研究进展
谭静静, 苏以豪, 高宽, 崔静磊, 王永钊, 赵永祥
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60036-1
摘要(27) HTML(14) PDF 1003KB(7)
摘要:
1,2-戊二醇(1,2-PeD)和1,5-戊二醇(1,5-PeD)是高附加值精细化学品,用途广泛。以糠醛及其衍生物为原料经催化加氢制备1,2-PeD和1,5-PeD是绿色的生产工艺,具有良好的应用前景和研究价值。本文系统综述了国内外以糠醛及其衍生物糠醇、四氢糠醇为原料制备1,2-PeD和1,5-PeD的研究现状,重点总结了应用于糠醛、糠醇和四氢糠醇催化加氢制备1,2-PeD和1,5-PeD的催化剂,从催化剂类型、不同催化体系辅助酸/碱催化反应机理、活性金属与掺杂过渡金属氧化物间的协同催化、掺杂过渡金属氧化物的酸性以及不同催化体系中催化剂的构效关系等方面进行了详细阐述,并在此基础上对该研究方向的发展趋势进行了展望。为开发新型、高效、稳定催化糠醛及其衍生物加氢催化剂体系提供了理论指导和有益的借鉴。
论文
Preparation of Ni-Fe alloy foam for oxygen evolution reaction
YANG Xiao-meng, LI Zuo-peng, QIN Jun, WU Mei-xia, LIU Jia-li, GUO Yong, MA Yan-qing, FENG Feng
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60084-1
摘要(129) HTML(7) PDF 1050KB(4)
摘要:
NiFe oxyhydroxide and hydroxide have been proven to be efficient and earth-abundant non-noble metal catalysts for the oxygen evolution reaction (OER). However, the fragile nature of these oxyhydroxides or hydroxides severely reduces the long-term stability and hinders the industrial applications. Meanwhile, the poor electrical conductivity of these materials also has seriously led to the higher overpotential when applying to the OER. Herien, a novel method using polyurethane (PU) sponge as electroplating was carried out to design NiFe alloy foam with different Fe content for OER. The physical properties of NiFe alloy foams were characterized by Scanning Electronic Microscopy (SEM), Energy Dispersive System (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD), respectively, suggesting that the porous NiFe alloy is formed with uniform distribution of Ni and Fe. The OER performance was tested by Cyclic Voltammetry (CV), Linear Sweep Voltammetry (LSV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), I-t, etc. The results showed that the doped Fe could significantly improve the conductivity and OER performance of Ni foam. The NiFe alloy foam with 30% Fe exhibited 292 mV overpotential at 10 mA/cm2 and the Tafel slope 126.12 mV/decade in alkaline solution with excellent long-term stability. Without any complex electrode preparation processes and binders, NiFe alloy foam is much convenient to use as anode of water splitting in alkaline media for industrial applications.
论文
碱金属赋存形态对水稻秸秆热解过程的影响机制
张玉洁, 王焦飞, 卫俊涛, 白永辉, 宋旭东, 苏暐光, 于广锁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60025-7
摘要(23) HTML(5) PDF 885KB(8)
摘要:
碱金属是生物质热解过程的重要影响因素。本研究以含不同赋存形态碱金属的水稻秸秆(RS)为研究对象,采用热重-质谱联用仪(TG-MS)和热裂解-气质联用仪(Py-GC/MS)研究其热解特性、小分子气体的释放规律及原位热解焦油组成变化规律,以揭示不同赋存形态碱金属在热解过程中的作用机理。结果表明,随水稻秸秆碱金属脱除程度的提高,热解过程中小分子释放温度向高温区域偏移,碱金属对小分子逸出过程存在催化作用。而不同赋存形态的碱金属对焦油组分的影响不同。水溶性碱金属抑制了醇类物质的产生而促进酮类和醛类的生成。离子交换态碱金属在不同温度下对油品组成的影响不同,在300 ℃热解时抑制了醛类和醚类的产生,促进了酯类和酮类的生成,而热解温度高于400 ℃后则相反。动力学分析表明,水溶性碱金属离子和交换态碱金属均会降低生物质热解活化能。
论文
亚临界水中葡萄糖转化生成5-HMF的理论研究
阎智锋, 连洁, 赵舟, 何春启, 岳秀萍, 王玉萍, 吴杏, 卢建军
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60124-X
摘要(0) HTML(0) PDF 10243KB(0)
摘要:
采用色散修正的密度泛函理论,分别通过隐性溶剂模型和显性溶剂模型,对比研究了亚临界水中葡萄糖异构化为果糖和果糖脱水制备5-HMF的反应机理。结果表明,显性溶剂模型更接近真实反应情况,溶剂H2O分子能够参与反应并在质子迁移过程起催化作用。葡萄糖异构化反应控速步骤为开环葡萄糖的醛–烯醇异构化,所需活化能取决于开环葡萄糖中α−H提取的难易程度及生成的碳负离子的稳定性。果糖脱水反应控速步骤为呋喃果糖的第一次分子内脱水,所需活化能取决于呋喃果糖C(2)位OH质子化脱水后形成的碳正离子的稳定性。本工作揭示了Bronsted碱对葡萄糖异构化反应及Bronsted酸对果糖脱水反应促进作用的根本原因,为葡萄糖降解转化体系中催化剂的调控及溶剂的筛选提供理论依据。
论文
钾掺杂对Fe/GO催化合成气制α-烯烃的影响
李玉峰, 杨鹏举, 姜枫, 刘冰, 胥月兵, 刘小浩
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60063-4
摘要(30) HTML(19) PDF 1671KB(7)
摘要:
铁基催化剂在费托合成反应中对高附加值α-烯烃具有高选择性,然而,催化剂容易由于碳沉积而失活,并且高CO2选择性明显降低了合成气的碳利用效率。为此,作者开发了一种简单有效的铁基催化剂制备方法来解决这一问题。具体地说,采用水热法制备了平均粒径约580 nm Fe3O4微球,并将其与GO在溶液中超声混合,离心、干燥后即得到Fe/GO催化剂。GO引入能使大的Fe3O4微球在反应过程中逐渐演变成小尺寸碳化铁纳米粒子(约9.1 nm),有效地抑制了催化剂的烧结和积炭。催化剂显示了优异的活性、稳定性和高α-烯烃选择性。表征结果表明,K加入到Fe3O4微球中,催化剂在演变过程中形成了更高的ε′-Fe2.2C含量(约为58.9%),有利于显著降低CO2选择性。
论文
高耐久活性二元合金PtTi薄膜电催化剂
刘广权, 彭丽萍, 樊龙, 符亚军, 王进, 曹林洪, 吴卫东
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021037
摘要(15) HTML(8) PDF 2421KB(4)
摘要:
以超纯靶材为原料,采用超高真空双靶共溅射系统制备出粒径分布为8.3−12.5 nm,Pt负载量为0.1 mg/cm2的PtTi作为催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、耐用性压力测试(DST)和计时电流(I-t)方法对所制备的PtTi催化剂结构、催化活性及耐久性进行研究,并探究Ti添加量对Pt基合金催化剂电催化性能的影响。结果表明,其最高的电化学活性面积(ECSA)为185.4 m2/g,且经600 ℃原位退火后,直接乙醇催化氧化峰电流密度为1448 A/g,1100 s的稳定电流密度值为147.47 A/g,3000次耐久性压力测试的衰减率为8.6%。本工作研究的催化电极具有优异的催化活性和高稳定性的特性,它可应用于直接乙醇燃料电池(Direct ethanol fuel cell, DEFCs)电极的使用,具有极高的应用潜力。
论文
Interface effect of C3N4-Ti4O7-MoS2 composite toward enhanced electrocatalytic hydrogen evolution reaction
DU Jia-feng, ZHAO Jiang-hong, REN Jun
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60109-3
摘要(20) HTML(11) PDF 12424KB(10)
摘要:
Electrocatalytic water splitting is one of the most prospective technology for hydrogen production. Molybdenum disulfide (MoS2), as one of the most promising non-noble metal electrocatalysts, suffers from the disadvantages of limited catalytic sites and weak conductivity which urgently needs to be further optimized. Herein, the C3N4-Ti4O7-MoS2 heterostructure is constructed through a simple hydrothermal strategy. The interfacial interaction between the active components leads to more exposed active sites, the redistribution of the surface charge, the optimization of the hydrogen adsorption kinetics and stability, which makes up the typical shortcomings of MoS2. The results indicate that the interface effect endows C3N4-Ti4O7-MoS2 catalyst with excellent electrocatalytic activity for hydrogen evolution reaction (HER). The current density of 50 mA/cm2 for HER is obtained at the overpotential of 300 mV, with the lower Tafel slope (54 mV/dec) and stable catalytic activity over 33 h, which is much better than that of the pure MoS2. This work indicates that the interface effect, as an effective strategy for rational design of MoS2-based electrocatalysts, is crucial to the future development of catalytic hydrogen production.
论文
棒状γ-氧化铝/火山岩基多孔材料的制备及刚果红吸附性能初探
季洪海, 凌凤香, 王鹏, 隋宝宽, 王少军, 袁胜华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60107-X
摘要(12) HTML(8) PDF 6614KB(7)
摘要:
以火山岩为基体材料,硝酸铝、碳酸氢铵为原料,采用原位生长技术,成功制备火山岩孔道中交织生长棒状γ-氧化铝的火山岩基多孔材料,应用XRD、SEM、N2吸附-脱附、TG-DSC等技术表征该材料的结构与性质,并研究其对刚果红的吸附性能。研究表明,硝酸铝溶液通过扩散吸附填充到火山岩基体材料孔道中,焙烧后形成无定型相氧化铝。水热处理及焙烧时,形成的氧化铝依次转变为碱式碳酸铝铵和γ-氧化铝。制备棒状γ-氧化铝/火山岩基多孔材料的最佳反应条件为碳酸氢铵溶液浓度0.8 mol/L,反应温度140 ℃,反应时间4 h。火山岩孔道中堆积的棒状γ-氧化铝晶粒直径为50−150 nm,长度3−10 μm,该多孔材料孔容为0.1 mL/g,比表面积为47 m2/g。当刚果红溶液浓度为500 mg/L,多孔材料投加量为2 g/L时,刚果红脱除率达96%,吸附量为243 mg/g。
论文
等离子体耦合催化焦油脱除同时生物质燃气甲烷化性能研究
徐彬, 李嘉卿, 谢建军, 黄艳琴, 阴秀丽, 吴创之
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60045-2
摘要(17) HTML(5) PDF 1191KB(4)
摘要:
以含甲苯的模拟气化燃气(SGG)为对象,在介质阻挡放电耦合Ni/γ-Al2O3反应器上开展同时甲苯脱除及SGG甲烷化实验研究。考察了反应温度、H2/CO比、H2O添加的影响。结果表明,等离子体耦合催化可在400 ℃实现高效的同时甲苯脱除与SGG甲烷化。H2/CO比为3.2时,甲苯脱除率与焦油脱除率可达100%和97%,CO转化率与CH4选择性可达88%和97%,甲苯脱除与SGG甲烷化过程能量效率可达9.7和17.3 mol/kWh。高H2/CO比与H2O添加可促进甲苯脱除和SGG甲烷化,降低催化剂积炭量并提升积炭石墨化程度,其中,高H2/CO比还可提升SGG热值,获得高甲苯脱除及SGG甲烷化过程能量效率;而H2O添加会降低热值且难获得高CH4选择性,同时不利于SGG甲烷化过程能量效率的提升。此外,SGG甲烷化会抑制甲苯的脱除,而甲苯因浓度较低对甲烷化过程的影响较小。
论文
Co-Ni-B/SBA-15催化1-辛烯氢甲酰化活性研究
郭靖, 范素兵, 高新华, 马清祥, 张建利, 赵天生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60048-8
摘要(43) HTML(16) PDF 1190KB(10)
摘要:
超声辅助浸渍法制备了SBA-15分子筛负载三组分非晶态Co-Ni-B,研究了其对1-辛烯氢甲酰化制壬醛反应的催化性能。SBA-15负载纳米非晶态Co-Ni-B,增加了Co-Ni-B的分散;且非晶态Co-Ni-B转化为晶体的温度升高约280 ℃,耐热稳定性增强。Co-Ni-B/SBA-15催化剂,其中,Co = 17.22%,n(Ni)/n(Co) = 0.157,n(B)/n(Co + Ni) = 0.434,用于120 ℃、5 MPa条件下氢甲酰化反应,间歇反应4 h,1-辛烯完全转化,壬醛选择性91.24%;相比Co-Ni-B,副产物减少一倍。催化剂重复使用五次,活性稳定。
论文
CaO基吸附剂捕集CO2及其抗烧结改性研究进展
郭彦霞, 耿一琪, 樊飙, 程芳琴, 成怀刚
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60040-3
摘要(19) HTML(8) PDF 1166KB(13)
摘要:
利用CaO基吸附剂直接从高温烟气中捕集CO2因成本低、吸附性能好等优点成为CCUS(碳捕集、利用与封存)的重要技术之一。但CaO基吸附剂在碳酸化/煅烧吸脱附循环过程中存在易烧结的问题,导致其吸附性能急剧下降。本研究针对CaO基吸附剂全面总结了其吸附CO2的动力学、热力学及烧结机理,并重点综述了世界各国研究者在CaO基吸附剂抗烧结改性方面所做的研究,指出了各种方法的优点及其局限性。结果表明,水合作用改性可使吸附剂崩塌而获得更大的比表面积;酸溶液改性会在制备过程产生更多的气体和小分子物质提高吸附剂孔隙率;掺杂改性可以促进CaO对CO2的吸附和扩散,还可作为骨架分离CaO颗粒。经比较,掺杂改性工艺简单、性能好,是比较有前景的改性方法,以含钙固废制备抗烧结改性吸附剂是发展方向。
论文
负载型过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧性能研究
鹿靖麟, 王胜, 赵琨, 王婷, 倪长军, 汪明哲, 王树东
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60044-0
摘要(79) HTML(10) PDF 1499KB(8)
摘要:
通过浸渍法制备了γ-Al2O3负载镍、锰、钴等不同金属氧化物催化剂,在25 ℃、200000 mL/(gcat·h)的空速条件下,研究了其臭氧催化分解性能。结果表明,10%NiO/γ-Al2O3催化剂催化活性最佳,20 h内臭氧转化率高于96%。借助XRD、XPS、TEM、SEM-EDS、H2-TPR等表征手段,揭示出在NiO/γ-Al2O3催化剂表面形成的镍铝尖晶石结构可能是其优良臭氧分解性能的内在原因。此外,揭示出在不同过渡金属氧化物负载型催化剂上臭氧分解机理不同,相关研究为镍、锰等过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧的反应机理提供了新思路,并为开发高效的臭氧分解催化剂提供了指导。
论文
石墨炔对乙烷、乙烯和乙炔分离性能的分子模拟
吴勇, 年佩, 刘喆, 张金鹏, 王睿涵, 王乃良, 白红存, 郭庆杰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021039
摘要(15) HTML(9) PDF 807KB(4)
摘要:
乙烯作为重要的化工原料,在传统蒸汽裂解生产乙烯的过程中,会产生乙炔、乙烷等副产物,如何有效地将这三种烃类气体分离至关重要。本文基于密度泛函理论系统探究了石墨炔膜对三种气体的吸附、选择和渗透性能,并结合吸附作用分析和约化密度梯度分析,探索了三种气体分子穿透过石墨炔膜的相互作用类型、强度以及作用区域,并给出了分离性能的量子力学解释。结果表明,石墨炔膜常温下对乙炔/乙烯、乙炔/乙烷、乙烯/乙烷的选择性分别可以达到2 × 105、4 × 107、165;乙炔在常温下的渗透率约为6.54 × 10−5 mol/(m2·s·Pa),高出工业标准约五个数量级,乙烯渗透率在400 K左右时达到工业标准。通过量子力学角度分析,气体分子与石墨炔膜相互作用区域在气体分子与石墨炔骨架上的中心位置之间,作用类型主要表现为范德华作用,随着气体分子逐渐穿透靠近石墨炔膜的过程中,相互作用逐渐增强,作用强度乙炔 < 乙烯 < 乙烷,与能垒计算结果保持一致。
论文
砷/氢/氧体系中均相反应机理的研究
熊中朴, 于洋, 陈文洋, 陈娟
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021046
摘要(19) HTML(4) PDF 2264KB(6)
摘要:
采用量子化学的方法,利用量子化学软件Gaussian09和GaussView,在B3LYP/6-311G(3df, 3pd)理论水平下,对砷/氢/氧体系燃烧反应的微观机理进行研究。优化了13个基元反应的反应物、中间体、过渡态以及产物的构型,并通过振动频率和内禀反应坐标验证反应真实性。采用KiSThelP软件包基于传统过渡态理论拟合计算出动力学参数。本研究对砷燃烧体系中部分重要基元反应进行研究,便于后续建立砷的燃烧动力学模型。
论文
Ni/N-rGO催化剂的表征及加氢性能研究
徐海升, 黄国强, 薛媚月, 郜鹏程
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60038-5
摘要(7) HTML(3) PDF 1211KB(0)
摘要:
以325目鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法合成氧化石墨(GO),再以尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,然后通过浸渍法制备出负载型Ni/N-rGO催化剂。通过N2吸附-脱附、XRD、SEM、H2-TPR等测试方法对所制备的催化剂进行表征分析。以苯酚选择性加氢制备环己酮为反应体系,在反应温度150 ℃、压力0.4 MPa、时间2.0 h的条件下,对比了N-rGO、还原氧化石墨烯(rGO)、活性炭(AC)等载体负载Ni催化剂的加氢性能。结果表明,N-rGO载体不但具有较大的比表面积和适宜的孔结构,而且N-rGO和金属镍之间有较好的协同作用,Ni/N-rGO催化剂展现出优异的催化活性和选择性。
论文
哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究
贾梦婷, 高山松, 张彦军, 张德祥
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60037-3
摘要(15) HTML(4) PDF 1105KB(0)
摘要:
采用高压釜考察了哈密煤与塔河重油单独加氢反应性能和共加氢反应性能,探索了哈密煤与塔河渣油共加氢的可行性技术路线。实验结果表明,哈密煤具有良好的液化反应性能,合适的反应温度为445 ℃,在445 ℃、9MPa时转化率达98.74%,油收率达68.54%;塔河渣油单独加氢在较低反应温度时表现出明显的结焦倾向,很难实现加氢轻质化,430 ℃时,转化率仅有66.38%,轻质油收率也仅有50.01%,结焦率却高达9.45%,随着反应温度升高,结焦速率加剧;哈密煤与塔河渣油共加氢时转化率较低,结焦明显,煤/油比为40∶60时转化率为97.79%,油收率为73.36%。在共加氢体系中引入具有供氢性能溶剂能够有效抑制生焦,提高转化率,实现共加氢轻质化,在煤粉添加量为45%时,塔河渣油合适的添加量为20%,原料的转化率达到98.38%,油收率为74.82%。
论文
Effect of Zr-TiO2 catalyst on NO emission from coal-burning and its catalytic mechanism
WANG Shu-qin, FU Hao, CHENG Wei-liang, FU Yi
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60106-8
摘要(17) HTML(7) PDF 2173KB(1)
摘要:
The effect of desulfurizer, modified TiO2 prepared by different methods on the NO emission from inferior coal burning and the adaptability of coal type were studied by using a tube furnace. The prepared Zr-TiO2 and the char were characterized by XRD, BET, SEM, XPS, TGA and XRF, and the mechanism of denitrification was explored. The results show that the addition of desulfurizer can promote NO emission. When the combustion temperature is 850℃, oxygen flow rate is 40 mL/min and the desulfurizer is MgO, the NO emission is the lowest as the catalyst of 5%Zr-TiO2 prepared by impregnation method is added, which is 51.0% lower than that with addition of pure TiO2 and 84.6% lower than that with pure coal under the same conditions. The catalyst 5% Zr-TiO2 can be applied to the coal with sulfur < 3% and ash < 30%, having a wide application range . The doping of Zr can inhibit the growth of grain, enhance the active component, increase the content of adsorbed oxygen, promote the transformation of the valence states of the elements, accelerate the devolatilization of volatiles, promote the combustion, increase the specific surface area of chars, and enhance the ability of heterogeneous reduction of chars.
论文
Ni/SSZ-13催化剂的CO2甲烷化反应性能研究
张锦川, 杨应举, 刘晶, 华芷萱
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021041
摘要(12) HTML(5) PDF 1081KB(2)
摘要:
采用浸渍法制备了Ni/SSZ-13催化剂,并研究了催化剂的CO2甲烷化反应性能。通过N2物理吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征分析方法对催化剂的质构特性及物理化学性质进行了研究。结果表明,Ni/SSZ-13催化剂在250 ℃开始表现出CO2甲烷化催化活性;在450 ℃,Ni/SSZ-13表现出最佳的催化反应活性,CO2转化率和CH4选择性分别为70%和95%。SSZ-13载体表现出长方体结构,孔结构主要为微孔,并含有部分介孔,为镍物质的分散提供较大的比表面积。煅烧后的催化剂在500 ℃的还原过程中,NiO被H2还原成金属Ni,金属Ni是CO2甲烷化的主要活性组分。
论文
长焰煤分选组分对高硫炼焦煤热解硫变迁及焦反应性的调控
李文广, 申岩峰, 郭江, 孔娇, 王美君, 常丽萍
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60034-8
摘要(14) HTML(6) PDF 1320KB(2)
摘要:
采用重介质分选法得到长焰煤不同密度级分选组分,利用红外、拉曼、热重、基式流动度、静态氮吸附仪、X射线衍射仪等手段分析研究了不同分选组分对高硫炼焦煤热解过程中硫变迁及焦反应性的影响。结果表明,低密度组分含有较多的脂肪侧链,结构有序度低,而矿物质和惰质组则富集于高密度组分中。低密度级组分由于碱性矿物质含量少,脂肪侧链多,与高硫炼焦煤共热解的脱硫率明显高于高密度组分。低密度组分中的中等分子量组分对胶质体的性质影响较小,高密度组分的矿物质和惰性组分对胶质体的劣化作用更加明显,同时使焦样的微晶结构有序度降低,缺陷位增多,粒焦的反应性升高。
论文
油页岩热解挥发分产物二次反应对油气收率与组成的影响
张玉明, 管俊涛, 乔沛, 李家州, 张炜
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60046-4
摘要(34) HTML(24) PDF 864KB(7)
摘要:
采用两段反应器对油页岩热解释放的一次挥发分产物进行不同热态条件下的二次反应特性研究,考察第二段温度、气氛与停留时间对油气收率及品质的影响。研究结果表明,转化温度对油气产率的影响最明显,在优化第一段热解反应条件的基础上,当反应器第二段温度由600 ℃提高到650 ℃时,油页岩热解油产率下降15%(质量分数,下同),气体产率增加约20%。与氮气气氛相比,水蒸气作为第二段反应气氛能够提高液体油品收率约5%,并且热解油主要集中在馏程 < 350 ℃的汽柴油馏分。结合GC-MS分析表明,停留时间0−3 s二次反应主要为裂解过程,水蒸气能够提高油品中芳烃含量,同时抑制芳烃缩聚;3−5 s二次反应主要为缩聚过程,焦炭生成量增加,汽柴油馏分收率保持稳定,VGO馏分油收率下降约30%。
论文
淖毛湖褐煤分级萃取可溶有机质的组成结构特征及萃余残渣的热转化性能
毛凯敏, 莫文龙, 马凤云, 马亚亚, 王越, 魏贤勇, 樊星
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60117-2
摘要(8) HTML(4) PDF 1441KB(2)
摘要:
采用二硫化碳、甲醇、丙酮和二硫化碳/丙酮(等体积混合溶剂)对淖毛湖褐煤(NL)进行逐级超声萃取,得到各级萃取物(E1-E4)和最终萃余物(ER)。采用GC-MS对各级萃取物E1-E4中的化合物组成和结构进行分析,发现E1中主要为烷烃、芳烃、醇类化合物和酯类化合物;E2中以烷烃、醇类化合物和酯类化合物为主。醇类化合物、酚类化合物以及酯类化合物是E3中的主要物质,且酯类化合物主要为邻苯二甲酸二酯类化合物。受到CS2和丙酮这两种溶剂协同作用的影响,E4中的烯烃类化合物的相对含量也比较高。采用FT-IR对NL、E1-E4和ER中所含官能团进行表征分析,结果发现,超声萃取过程只是将淖毛湖褐煤大分子骨架中游离的小分子化合物以及与大分子骨架以弱共价键相连的小分子萃取了出来,并未破坏煤样的大分子骨架结构。此外,NL和ER红外数据的分峰拟合结果显示,经过超声萃取后,ER中红外吸收峰的种类并未增加,只是峰的强度发生了改变。通过NL和ER的TG-DTG曲线可知,超声萃取后,NL的失重量由47.09%增加至51.04%,最大失重速率峰由450 ℃提前至430 ℃。NL和ER基于Coast-Redfern模型的热解动力学分析结果表明经过超声萃取后,ER在快速热解阶段的活化能比NL更低,热解过程更容易进行。
论文
煤灰化过程中砷/硒/铅的释放及矿物的变化规律
李扬, 鲁子龙, 杨赫, 靳立军, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60115-9
摘要(3) HTML(3) PDF 1343KB(0)
摘要:
本文选用两种煤(白音华褐煤和鄂州煤),研究了煤中重金属砷、硒、铅的赋存形态及其在灰化过程的释放规律,并结合煤中矿物质的变化,研究了灰化条件对矿物质转化的影响。通过外推法从热失重曲线确定了煤样的燃尽温度,以此为基准并结合国标法分别对煤样进行低温和高温灰化,对所制备的灰样采用XRD、XRF、TG-DTG等方法进行表征,分析煤中矿物质在不同灰化温度下的变化特征;采用逐级化学提取法分析煤样中As、Se、Pb的形态及含量,同时利用HNO3+ HF一步法提取煤样中的重金属,提取液中重金属含量均采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 检测。研究结果表明,白音华煤中重金属主要以硫化物结合态形式存在的As为主,且As的挥发性随温度升高而增大;鄂州煤中重金属主要为硫化物结合态的Pb,其挥发性同样极易随温度变化而改变;煤中Se主要以有机结合态和硫化物结合态形式存在。煤在灰化过程中矿物质发生了一系列的变化:如高岭土逐渐脱羟基变成偏高岭土,最终转变成莫来石;黄铁矿氧化形成赤铁矿;石膏脱水形成硬石膏。灰化过程各重金属的释放率受燃烧温度的影响较大,其硫化物结合态含量越高,释放率随温度升高增加的程度越大。
论文
载体对Au/BN催化剂苯甲醇选择性氧化性能的影响
畅通, 马瑞婧, 宋昌
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021060
摘要(5) HTML(3) PDF 8524KB(1)
摘要:
伯醇的选择性氧化是重要的有机合成反应,所得醛是药物、香料等精细化工品的重要中间体。利用空气中的氧分子,气相催化氧化制取醛具有连续、高效、无溶剂、绿色易分离的特点,是近年来学术界和工业界共同关心的话题。类石墨结构的氮化硼是近年发展起来的新型催化剂,具有稳定性高、导热性能好的特点。本文以三种不同结构特点的氮化硼(BN)充当载体,负载Au纳米颗粒进行苯甲醇选择性氧化反应,发现载体的结晶性、比表面积对活性相Au的尺寸具有显著影响。Au/BN500的比表面积是晶化程度高的Au/BN600、Au/BN700催化剂的四倍以上。相较于Au/BN700而言,Au/BN500催化剂Au纳米颗粒具有更好的分散性以及更小的粒径(13 vs. 3.2 nm),且Au/BN500的活性是其他催化剂的两倍,但其催化活性在5小时以内有30%左右的流失。本文的实验结果对理性设计和发展新型高性能氮化硼基氧化脱氢催化剂提供一定的实验参考和理论借鉴。
论文
不同气流床气化工艺炭黑的氧化反应特性
高明, 陶迅, 丁路, 陈哲坤, 代正华, 于广锁, 王辅臣
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60116-0
摘要(4) HTML(3) PDF 5208KB(0)
摘要:
利用高分辨透射显微镜分别对煤和生物质快速热解炭黑、天然气非催化部分氧化小试装置炭黑和工业装置炭黑、商业天然气炉法炭黑和煤焦油炉法炭黑等6种样品的形貌结构进行了表征;基于常压热重分析仪非等温法(50 ℃−800 ℃)对炭黑的着火点、氧化反应速率进行了研究,获得了炭黑的氧化反应动力学参数。研究表明不同的炭黑理化性质差异较大,煤和生物质快速热解炭黑的球形度更高,粒径较大;天然气非催化部分氧化小试装置炭黑在较低温度下形成,呈现被碳囊包裹的形态;天然气非催化部分氧化工业装置炭黑呈现中空结构,粒径较小。非催化部分氧化小试装置和工业装置炭黑的氧化反应性接近,是天然气炉法炭黑的3.1倍,是煤焦油炉法炭黑的是3.2倍;非催化部分氧化炭黑的反应性是煤快速热解炭黑的9.0倍,是生物质快速热解炭黑的26.6倍。2种非催化部分氧化炭黑和2种商业炉法炭黑的活化能随温度变化呈现分段形式;2种快速热解炭黑的活化能随温度升高基本不变。
论文
利用拉曼光谱研究大柳塔煤热解焦结构及其燃烧性能
徐艳梅, 潘志彦, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021059
摘要(2) HTML(3) PDF 1435KB(0)
摘要:
以大柳塔煤为研究对象,利用拉曼光谱研究了大柳塔原煤、富镜质组煤样、富惰质组煤样和脱矿煤样的热解焦结构以及热解煤焦的燃烧性能。结果表明:相同热解条件下,相比于大柳塔原煤样热解焦,脱矿煤样热解焦具有更多的大芳香环结构(≥ 6环)、更高的着火温度和更低的燃烧性能;相比于富镜质组煤样热解焦,富惰质组煤样热解焦的大芳香环结构含量更高,燃烧性能更低,且富惰质组煤焦的燃尽能力远低于富镜质组煤焦的燃尽能力。大柳塔煤焦的着火温度(ti)、燃烧反应性指数(tindex)和拉曼光谱D峰的位移(WD)具有较好的相关性,二次曲线拟合得到关联式的相关系数R2分别为0.9159和0.7133,但燃尽温度和WD无明显相关性,说明大柳塔煤焦的碳结构对煤焦的着火温度和燃烧反应性指数具有规律性的影响,但对煤焦燃尽能力的影响没有规律性。
论文
铀在煤炭热利用过程中的热力学研究
王江, 赵永椿, 张军营
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021058
摘要(2) HTML(2) PDF 1175KB(0)
摘要:
铀元素是一种放射性核素,也是一种重要的战略资源。我国部分地区煤炭中U含量异常富集,在高温转化后煤中U大量富集于固体产物中,会产生放射性风险。为了控制煤中U的释放并对产物中U进行资源化利用,探究和掌握煤中铀在热利用过程中的迁移转化规律十分必要。本文基于热力学平衡原理,计算分析了干河煤、小龙潭煤和胜利煤中铀在热解、气化、燃烧过程中的形态分布以及钙基添加剂对U迁移转化的影响,以期为后续的实验研究提供理论指导。结果表明,煤中铀在热解、气化、燃烧条件下的存在形态各异,UO3(g)是各工况下产生的唯一的气相产物,高温、低压、强氧化性环境都会使UO3(g)的生成量增大。将铀固定在铀酸钙中能明显降低铀的挥发,使用钙基添加剂后干河煤在燃烧过程中铀酸钙的生成量明显增加,其中以CaO的作用效果最为显著。
论文
NaOH协同Pd/C选择性解聚木质素β−O−4键
王文锦, 徐莹, 朱妤婷, 马隆龙
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021056
摘要(7) HTML(3) PDF 614KB(2)
摘要:
β−O−4醚键是木质素结构中含量最丰富的单元间连接键型,研究高效断裂β−O−4的催化体系对木质素解聚制备单酚具有重要意义。本文以β−O−4型二聚体模型化合物为原料,结合GC-MS、GC-FID、HSQC NMR表征手段,考察碳负载金属催化剂、反应温度、时间、氢气初始压力等因素对二聚体β−O−4键的断键活性以及单体收率的影响。结果表明:NaOH与碳负载金属催化剂存在协同作用,可以增强β−O−4断键活性。其中,NaOH与Pd/C协同效果最佳,二聚体解聚单体产物从44.1%提高至83.4%。机理研究表明:NaOH协同Pd/C能有效抑制二聚体发生Cα羟基的脱除,显著提升二聚体β−O−4的断键选择性,从而提高了单体产物的收率。NaOH协同Pd/C催化体系对其他醚键(α−O−4)同样存在优异的断键能力。因此,在所做实验的最佳条件下,NaOH协同Pd/C催化体系能高效解聚碱木质素制备单酚化合物,单体产物收率高达37.5%,苯甲醇类选择性高达48.8%。
论文
Effect of phosphorus precursor on the catalytic performance of metal phosphides in the methanation of syngas
WANG Bao-wei, WANG Ting-ting, ZHAO Jun, LI Zhen-hua, XU Yan, MA Xin-bin
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60110-X
摘要(10) HTML(8) PDF 891KB(0)
摘要:
A series of metal phosphides including MoP, WP, CoP and NiP was prepared by temperature-programmed reduction with hydrogen from different phosphorus precursors. The effect of phosphorus precursor and feed H2/CO ratio on the catalytic performance of metal phosphides in the methanation was investigated. In comparison with diammonium hydrogen phosphate (DAP), phytic acid (PA) as a chelating agent can effectively disperse the metal precursor, reduce the reduction temperature, promote to form pure phosphide phase, and give the phosphide catalyst a higher surface area and a smaller particle size; as a result, the metal phosphides prepared with PA as a phosphorus precursor exhibit higher catalytic activity in methanation. In addition, the catalytic activity of various metal phosphides in methanation follows the sequence of MoP > WP > CoP > NiP. A high H2/CO ratio in the feed is favorable for the methanation over the phosphide catalysts; the selectivity to methane increases with an increase in the H2/CO ratio.
论文
和丰次烟煤逐级萃取物和萃余物官能团组成FT-IR分析
王越, 马亚亚, 莫文龙, 龚文涛, 马凤云, 樊星, 魏贤勇, 张书培
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60055-5
摘要(29) HTML(8) PDF 1688KB(8)
摘要:
以酸洗和丰次烟煤为研究对象,依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和丙酮/二硫化碳对煤样进行超声五级萃取,每级萃取物和萃余物分别记为Ei和Rii=1、2、3、4、5)。通过对Ei及Ri进行FT-IR表征,借助分段分峰拟合手段分析了萃取产物的分子结构。结果表明,五级萃取物的羟基氢键结构均以自缔合羟基氢键为主;在脂肪类物质中,除第三级萃取物E3以脂肪族-CH3和不对称的-CH2伸缩振动为主之外,其余几级萃取物均以对称和不对称的-CH2伸缩振动为主;E1主要以脂肪链末端-CH3的对称弯曲振动和-CH3、-CH2的不对称变形振动为主,说明石油醚主要将煤样中易于解离的化学键断裂;五级萃取中CS2溶解了更大比例的含脂肪侧链的芳香结构。各级萃余物所含官能团种类相同,说明煤样主体结构并未因逐级萃取而发生改变。萃取对残渣中芳香结构和羟基氢键结构影响较大。其中,酸洗煤样以苯环二取代为主,而萃取后以苯环四取代为主。萃取前,酸洗煤样中羟基氢键结构以羟基醚氢键为主,而萃取后转变成以自缔合羟基氢键为主。另外,分级萃取对含氧官能团和脂肪类官能团影响较小。对比红外结构参数发现,E1、E3及R5有较高的芳环缩合度,E4的脂肪直链较长、支链较少。
论文
基于Ru/HZSM-5的生物油在线催化提质耐久性研究
熊永莲, 卢东升, 樊永胜, 侯光喜, 陈玉炜
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60114-7
摘要(5) HTML(0) PDF 1754KB(0)
摘要:
采用Ru/HZSM-5在线催化提质生物油,通过综合品质指数(TQI),分析生物油产率和理化特性变化,并对生物油化学组成及催化剂结焦情况进行分析。结果表明,使用新鲜催化剂所得生物油产率和理化特性均较高,TQI从0.15升至6.45;随着使用次数的增加,TQI先小幅升高至6.68,而后快速下降至1.25,第4次使用后TQI仅为0.27。初期少量结焦反应使强酸位点部分钝化,提升了芳构化性能,当催化剂使用2次时,生物油中烃类相对含量达53.79%,其中,轻质脂肪烃相对含量为16.87%,单环芳香烃相对含量为32.65%;当使用4次时,烃类相对含量仅为9.32%,催化层丧失提质作用,并对热解气产生二次裂解或聚合等不利影响。前两次使用,催化剂焦炭主要是附着在表面的低温热解焦炭;当使用3次时,低温热解焦炭和高温催化焦炭均显著增多,催化剂活性急剧下降;继续使用使焦炭小幅增加,且以热解焦炭增加为主。
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热处理温度对Pt/TiO2纳米带复合物催化HCHO氧化性能的影响
崔维怡, 王希越, 谭乃迪
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60113-5
摘要(4) HTML(3) PDF 1074KB(0)
摘要:
采用水热合成法并结合酸处理制备出TiO2纳米带,进行不同温度热处理,在TiO2纳米带上沉积Pt纳米颗粒(NPs),制备出一系列Pt/TiO2纳米带复合物,用于甲醛室温催化氧化。通过各种技术对催化剂进行表征,结果表明,热处理温度对TiO2纳米带的相组成和表面结构,以及表面的氧空位和羟基的数量有较大的影响。在室温下,600ºC热处理的TiO2纳米带负载Pt催化剂具有更为丰富的氧空位,有利于吸附氧的活化,并形成较多的Ti–(OH)x–Pt物种,表现出较高的催化活性,在25 ºC,相对湿度为55%时,甲醛的转化率为91.6%。
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Characteristics of MSWI Fly Ash with Acid Leaching Treatment
CAO Yi-nan, LUO Jin-jing, SUN Shi-qiang
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60119-6
摘要(7) HTML(3) PDF 856KB(0)
摘要:
The chemical and mineralogical characteristics of fly ash from a municipal solid waste incineration (MSWI) in China and the influence of processing parameters on heavy metals removal during leaching were investigated in this work. The fly ash particles had complex surface structure with limited specific surface area. The alkali chloride and metal salts in MSWI fly ash showed evidently impact on leaching efficiency. Metal leachability was related to their properties and speciation in fly ash. Water-soluble salts such as KCl, NaCl and CaCl2 in fly ash were easily washed out. In this study, removal efficiency by water washing was achieved to 93.1% for Cl, 41.4% for Na, 48.5% for K and 24.8% for Ca, respectively. Mineralogical analysis also revealed change of fly ash mineral phases and specification distribution after water washing. Under liquid to solid ratio of 40∶1 L/kg and treatment time of 120 min, the leaching process achieved high dropping yields of toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) concentrations for Cu, Zn Cd and Pb (80−100%), moderate dropping yields for As (30−80%) and relatively low dropping yields of Ni (< 30%). In addition, heavy metals such as Pb and Zn in fly ash with twice water washing treatment at a low liquid-solid ratio could reach lower TCLP concentrations. The result indicated that the combination process of twice water washing and one acid washing could significantly reduce the environmental risk of MSWI fly ash.
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镶嵌结构沥青焦的制备与表征:重相沥青中QI含量的影响
张春阳, 朱亚明, 徐允良, 胡朝帅, 赖仕全, 高丽娟, 赵雪飞
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021057
摘要(4) HTML(3) PDF 9807KB(1)
摘要:
镶嵌结构沥青焦作为一种特种人造炭材料,是制备高品质各向同性石墨和核石墨的重要原料。镶嵌结构沥青焦的性质在很大程度上决定了其石墨制品的质量。为进一步明确重相沥青中QI含量对其镶嵌结构沥青焦的结构及性质的影响,本文以9种QI含量迥异的重相沥青为原料,制备了系列镶嵌结构沥青焦。利用偏光显微镜、扫描电镜、XRD、Raman光谱及分峰拟合的方法对镶嵌结构焦的微观结构进行了判定,并对9种镶嵌结构沥青焦的显微强度进行了研究。结果表明:重相沥青中QI含量越高,在液相炭化过程中越有利于镶嵌结构的生成。并且,随着重相沥青QI含量的增加,镶嵌结构沥青焦中趋于规整碳微晶含量逐渐降低,无定型碳含量逐渐增加,强度越大。当重相沥青中QI含量超过7%时,制备的镶嵌结构沥青焦中镶嵌结构总含量(细粒镶嵌、中粒镶嵌和粗粒镶嵌)超过82%,显微强度超过85%。换言之,QI含量超过7%的重相沥青是生产优质镶嵌结构沥青焦的优选原料。
论文
Ru/固体碱协同催化生物质糠醇水热氢解的研究
翁育靖, 孟士航, 朱万胜, 张明威, 孙琦, 张玉龙
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60111-1
摘要(12) HTML(6) PDF 1412KB(3)
摘要:
糠醇是一种生物质呋喃类平台化合物,其无法从化石原料中提取,通过它可以开辟众多精细化学品和燃料添加剂。其中,四氢糠醇(THFA)是常用的溶剂和重要的化工有机原料,而1,2-戊二醇(1,2-PeD)由于其结构特点被广泛应用于合成杀菌剂丙环唑。本文针对生物质糠醇的结构特点,以水相加氢性能优异的Ru催化剂为切入口,通过在催化剂制备工艺和活化条件、反应条件等方面的调控,探索生物质糠醇的直接氢解联产四氢糠醇和1,2-戊二醇的高效催化体系。研究发现以碱性金属氧化物为载体制备Ru基催化剂可以提高产物中1,2-戊二醇的收率和选择性,其中Ru/MnO2在最佳反应条件下最高可以得到四氢糠醇(53%)和1,2-戊二醇(32%)总收率85%。随后,实验结合了N2 吸附脱附、XRD、XPS等表征手段对反应前后催化剂进行分析并发现反应中催化剂表面会产生碱性基团与活性金属产生协同催化促进反应进行。
论文
动态法晶化合成钛硅分子筛及其脱硫性能研究
唐明宇, 王海彦, 任铁强, 魏民, 孙娜, 先宏飞
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021054
摘要(8) HTML(3) PDF 1156KB(3)
摘要:
钛硅分子筛自合成以来,因其优异的催化氧化性能,一直备受关注。本文以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,在动态晶化釜内合成形貌规则且粒径约为600 nm的TS-1分子筛。通过改变TBOT的用量,进而改变初始合成液中的硅钛比,考察硅钛比对TS-1分子筛的影响,并采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、XPS、N2吸脱附技术对制得的催化剂进行表征。将合成得到的TS-1分子筛应用于以噻吩正辛烷为模拟油的体系中,考察TS-1分子筛催化氧化脱硫性能。
论文
Ni对MoS2基催化剂活性相及加氢脱氮脱硫性能的影响
刘娟, 李文英, 冯杰, 高翔
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60105-6
摘要(10) HTML(3) PDF 1046KB(1)
摘要:
为了获得较多高活性II型MoS2活性相,采用四硫代钼酸铵原位热分解法制备了MoS2基催化剂,对比分析了Ni源引入方式和热分解气氛对MoS2活性相微观结构、表面元素化学状态和加氢脱氮脱硫性能等的影响。结果表明,同时引入Mo源和Ni源原位沉淀生成无定形NiMoS4后,再热分解有利于Ni取代MoS2片晶边缘的Mo原子,被修饰后的MoS2片晶保持较高的分散度、适宜的长度(3−5 nm)和堆叠层数(2−4层),从而在边缘暴露较多具有加氢和氢解活性的rim和corner活性位点。热分解气氛H2比N2更有利于Ni在热分解过程中取代MoS2边缘的Mo原子,形成更多II型Ni−Mo−S活性结构,有利于喹啉和二苯并噻吩的吸附活化和加氢反应。当加氢反应温度340 ℃、氢压3 MPa、重时空速23.4 h−1、氢油比为600和使用0.1 g NMS-H2催化剂时,喹啉加氢脱氮转化率达23.8%,二苯并噻吩加氢脱硫转化率达93.3%。
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MnOx/ZrO2-Cr2O3催化剂的结构及催化苯甲酸甲酯加氢性能
赵雨, 王淇锋, 宋冰洁, 孙培永, 张胜红, 姚志龙
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60104-4
摘要(7) HTML(4) PDF 1375KB(0)
摘要:
采用并流共沉淀和浸渍法制备了MnOx/ZrO2-Cr2O3催化剂。利用X射线衍射(XRD)、N2气物理吸附(BET)、氢气程序还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和表面性质进行了表征。结果表明,Cr的引入导致ZrO2晶型由m-ZrO2t-ZrO2转变,随着Cr含量的增加,ZrO2-Cr2O3复合氧化物的比表面积逐渐增大,平均孔径逐渐降低,孔结构也发生变化;Mn的引入会造成ZrO2-Cr2O3复合氧化物中Cr的迁移,同时也有利于ZrO2晶型由m-ZrO2t-ZrO2转变,从而引起催化剂比表面积、孔结构的变化;含4 w% Mn和2.5 w% Cr的MnOx/ZrO2-Cr2O3催化剂对苯甲酸甲酯加氢反应的单程转化率和选择性分别达到93.86%和86.05%。
论文
燃煤电厂脱硫浆液中汞迁移转化及添加剂对石膏中汞稳定性影响
苏银皎, 滕阳, 张锴, 李丽锋, 王鹏程, 李圳
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021055
摘要(9) HTML(6) PDF 1745KB(0)
摘要:
以某300 MW超低排放燃煤机组现场脱硫浆液为研究对象,考察了浆液中汞迁移转化及添加剂对其影响行为,探讨了固相石膏中汞的热释放特性和环境风险。结果表明温度升高仅导致气相Hg0增加,而浆液pH升高会导致气相和固相中汞含量均有增加,Cl-$ {\rm{SO}}^{2-}_{4} $浓度升高既可以抑制浆液中汞还原为Hg0也可以促进固相石膏中汞含量增加,而$ {\rm{SO}}^{2-}_{3} $浓度升高虽然有利于汞富集于固相但会引起Hg2+部分转化为Hg0。Na2S、EDTA-2Na或DTCR-4添加剂与Hg2+反应分别生成HgS、Hg(EDTA)2或[Hg-DTCR]n,使浆液中75%以上汞转移至固相石膏中,并抑制了Hg2+还原为Hg0,其中DTCR-4对汞的固化效果最好,但热稳定性依次为Gypsum + EDTA-2Na < Gypsum + DTCR-4 < Gypsum + Na2S < Gypsum,主要原因是所生成Hg(EDTA)2、[Hg-DTCR]n和HgS(black)的稳定性差异所致。进而采用TCLP、SPLP和MEP三种方法获得了样品中汞的化学稳定性为Gypsum < Gypsum + Na2S < Gypsum + EDTA-2Na < Gypsum + DTCR-4,其原因是石膏中水溶态汞、酸溶态汞和可氧化态汞含量的差异所致。
论文
Al2O3载体负载的铂和钨双功能催化剂在甘油氢解制1,3-丙二醇中的性能研究
徐文峰, 牛鹏宇, 郭荷芹, 贾丽涛, 李德宝
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60101-9
摘要(7) HTML(2) PDF 1802KB(0)
摘要:
采用水热晶化法合成了一种高比表面积且富含不饱和五配位铝位点的棒状Al2O3,并利用等体积顺序浸渍法使钨物种先以低聚合态纳米簇的形式锚定在Al2O3载体表面。然后通过高温热处理方式使铂物种以小粒径高分散的形式与钨物种紧密接触,极大地加强了铂和钨物种之间的相互作用程度,有利于更多活性位结构的产生,显著地提高了甘油氢解制1,3-丙二醇(1,3-PDO)的催化活性。其催化反应性能评价结果表明,在固定床反应器中,反应温度160 ℃,压力5.0 MPa,10 wt%甘油水溶液连续进液时,Pt-WOx/Al2O3催化剂的甘油转化率为75.2%,1,3-PDO的收率达到了33.1%。
论文
酸活化蒙脱土在二甲醚水蒸气重整制氢中的应用
高天宇, 赵永华, 郑择, 张启俭, 刘会敏, 王欢, 冯效迁, 孟庆润
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60103-2
摘要(6) HTML(7) PDF 1127KB(0)
摘要:
采用硝酸溶液在不同温度和时间下对钠基蒙脱土进行处理,制备了一系列酸活化蒙脱土(Acid-MMT),并以其为固体酸与商品化的Cu/ZnO/Al2O3物理混合组成双功能催化剂用于二甲醚水蒸气重整(SRD)反应。结果表明,与钠基蒙脱土相比,酸活化蒙脱土的结构、织构及酸性均发生了明显的变化,且变化的程度与酸处理条件密切相关。酸活化蒙脱土的结构和酸性明显影响双功能催化剂的SRD反应性能。其中在80 ℃处理12小时的酸活化蒙脱土(Acid-MMT-80/12)与Cu/ZnO/Al2O3组成双功能催化剂表现出较好的SRD性能,在p = 0.1 MPa,t = 350 ℃,GHSV = 3000 h−1的反应条件下,二甲醚转化率和氢收率分别达到了97%和94%,且在反应10 h内基本保持不变,表现出了较好的稳定性。
论文
Zn-Al共掺杂La2O3催化剂在甲烷氧化偶联中的性能研究
黎营涛, 牛鹏宇, 王强, 贾丽涛, 林明桂, 李德宝
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60100-7
摘要(12) HTML(11) PDF 1337KB(0)
摘要:
采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了Zn掺杂和Zn-Al共掺杂的La2O3基催化剂。运用原位表征技术研究了La2O3基催化剂在OCM反应中的构效关系。通过原位XRD来检测La2O3基催化剂的高温结构变化,发现La2O3晶体在高温下沿c轴发生热膨胀。H2-TPR证明在La2O3基催化剂中有两种类型的氧物种:强结合氧和弱结合氧。根据XPS结果,强结合氧归属于为O。Zn掺杂的La2O3催化剂在高温下形成更多的氧空位,能活化氧气产生更多的强结合氧,因此在OCM反应中表现出较好的催化性能。Al的共掺杂能促进Zn在La2O3中的分散,强结合氧数量进一步增加,C2+烃选择性进一步提高。
论文
黄陵煤显微组分性质及原位热解实验研究
王越, 丁华, 武琳琳, 张昀朋, 周琦, 曲思建
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60102-0
摘要(5) HTML(3) PDF 2657KB(1)
摘要:
为了揭示煤中不同组分的热解特征和成焦规律,利用离心分离获取黄陵煤的显微组分富集物,研究显微组分的热解特性,利用显微镜热台原位观测热解过程中显微组分的软化熔融特征。结果发现:镜质组和惰质组富集物的纯度分别可达90%和80%以上,壳质组富集物的纯度接近70%。壳质组的初始热解温度在385 ℃左右,其他显微组分的初始热解温度在410 ℃左右,最大热解温度均在470~480 ℃之间,最大失重速率和热解总失重率均以壳质组、镜质组、半镜质组和惰质组的次序降低。显微热台原位热解实验表明,壳质组(含腐泥基质)的软化温度为350~370 ℃;镜质组的软化温度为410~420 ℃,热解过程经历边缘钝化、气孔产生、表面软化、液相生成和冷却固化等阶段;半镜质组仅呈现微小的形态变化,惰质组未发生变化。黄陵煤中的活性组分为镜质组和壳质组,壳质组对共生镜质组的软化具有促进作用。
论文
热处理温度对Pt3Co二元金属催化剂氧还原性能影响及泛函密度理论研究
麦奕朗, 解相生, 王志达, 闫常峰, 刘光华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60099-3
摘要(12) HTML(2) PDF 966KB(4)
摘要:
制备低成本、高活性、高稳定性的铂(Pt)基氧还原反应(ORR)催化剂是质子交换燃料电池(PEMFC)大规模商业化应用的关键。以钴(Co)等非贵金属与Pt掺杂制备二元合金PtM催化剂不仅可以减少Pt用量,还可以获得高于Pt金属催化剂的ORR催化活性和稳定性。本文使用浸渍还原法制备碳载铂钴ORR催化剂,通过控制热处理还原温度来控制纳米颗粒的结构、晶相、尺寸等,从而改善催化剂的ORR性能。XRD、TEM和电化学分析结果综合表明,热处理温度对纳米颗粒合金度和平均粒径有显著的影响,平均粒径和合金度随着热处理温度升高而增大。通过控制热处理温度可以获得粒径与合金度之间的最优值从而提高催化剂氧还原活性,实验发现800 ℃是低粒径和高合金度的平衡点,在所有制备的催化剂中有最高的质量活性(0.41 A/mgPt)和稳定性。进一步的密度泛函理论(DFT)计算表明高合金度的Pt3Co结构表面可以降低速控步反应势垒,提高ORR活性。
论文
疏水性离子液体对生物油水相馏分中酚类物质的萃取研究
邓晶晶, 罗泽军, 王储, 朱锡锋
当前状态:
摘要(36) HTML(10) PDF 1029KB(2)
摘要:
选用疏水性离子液体[Bmim][NTf2]作为萃取剂,对生物油水相馏分中的乙酸、苯酚、愈创木酚、4-甲基愈创木酚进行萃取分离研究,探究萃取时间、萃取剂添加量对萃取率的影响,并借助密度泛函理论(DFT)计算,阐明[Bmim][NTf2]与酚类化合物间的相互作用机理。研究结果表明,在最佳萃取条件(mIL/mW = 0.4、萃取时间 = 5 min)下,[Bmim][NTf2]对水相馏分中乙酸、苯酚、愈创木酚、4-甲基愈创木酚的萃取率分别为2.71%、95.41%、92.04%、97.98%,表明[Bmim][NTf2]对水相馏分中的酚类化合物有较好的选择性与较高的萃取率;而DFT计算结果显示[Bmim][NTf2]与酚类物质间较强的氢键吸引作用以及较弱的范德华作用力在萃取脱酚中起着重要作用。通过碱洗处理即可将[Bmim][NTf2]中的酚类化合物有效除去,实现[Bmim][NTf2]的回收与再次高效萃取。
论文
γ-Fe2O3表面HCl对汞的吸附和氧化机理研究
周文波, 牛胜利, 王俊, 李颖, 韩奎华, 王永征, 路春美, 朱英
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60098-1
摘要(17) HTML(5) PDF 946KB(4)
摘要:
γ-Fe2O3催化剂具有催化性能高、成本低等优点,被认为是一种很有潜力的汞脱除材料。本文采用密度泛函理论(DFT)研究了在γ-Fe2O3表面HCl对Hg0的吸附和催化氧化的作用机制。构建了Hg0、HCl、HgCl和HgCl2在γ-Fe2O3(001)表面的吸附模型,分析了HCl对γ-Fe2O3表面催化氧化Hg0的作用机理,并通过反应路径的能量分布测定,研究了γ-Fe2O3表面Hg0的氧化过程。结果表明:Hg0倾向于化学吸附在γ-Fe2O3(001)表面Feoct位。HCl在催化剂表面进行解离吸附,形成吸附态Cl和羟基,从而促进Hg0的吸附。HgCl以分子形式化学吸附在γ-Fe2O3(001)上,并作为Hg0氧化过程的中间体。HgCl2倾向在γ-Fe2O3表面上的平行吸附。同时,HCl在γ-Fe2O3(001)上氧化Hg0遵循L-H机理,即化学吸附的Hg0与解离吸附的HCl反应,且HCl对Hg0的非均相氧化通过两步反应途径进行,即Hg0 (ads)→HgCl(ads)→HgCl2(ads)。
论文
金属有机骨架材料在二氧化碳加氢中的应用
周程, 南永永, 查飞, 田海锋, 唐小华, 常玥
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60097-X
摘要(7) HTML(2) PDF 1862KB(0)
摘要:
大气中二氧化碳(CO2)浓度的急剧增加引起了人们的关注,并提出了许多将CO2转化为高价值化学品的策略。金属有机框架材料(MOFs)由于其独特的孔隙率、大的比表面积、丰富的孔结构、多活性中心、良好的稳定性和可回收性,可用于二氧化碳的捕获和催化转化。基于晶体多孔材料的金属有机骨架(MOF)设计和合成的各种功能纳米材料可以作为多相催化剂或载体/前体来应对这些挑战。在本文中,我们将主要关注MOFs在催化二氧化碳加氢领域的最新研究进展,包括催化加氢制备一氧化碳、甲烷、甲酸、甲醇和烯烃,分析了基于MOFs的催化剂的合成方法和提高催化活性的原因。简要介绍了提高新型MOF材料的催化活性和探索新的CO2转化可行的策略。最后,讨论了MOF型催化剂在CO2化学转化中的主要挑战和机遇,对本研究领域中进一步的发展进行了简要的展望。
论文
CO2/CH4/N2在MER型沸石中扩散和分离的分子动力学模拟
石勤
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60095-6
摘要(21) HTML(8) PDF 1616KB(3)
摘要:
采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法研究了CO2、CH4和N2在MER型沸石中的吸附性能,模拟结果与实验结果吻合证明模型和力场是可靠的。在此基础上,以纯硅MER型沸石作为对照,采用分子动力学(MD)模拟方法研究了CO2、CH4和N2在K-MER型沸石中的扩散和分离性能。结果表明:CO2、CH4和N2在MER型沸石中存在亚扩散现象,扩散方式为构型扩散,在沸石三维通道中的扩散存在各向异性。沸石与气体之间的作用力和沸石骨架外阳离子均影响气体分子的扩散能力,而沸石骨架外阳离子是影响气体分子扩散能力的主要因素。CO2和N2的自扩散系数随吸附浓度的增加而减小;CH4的自扩散系数随吸附浓度的增大先增加后减小。CO2、CH4和N2的自扩散系数随温度的升高均增加,扩散活化能大小顺序为N2 (16.51 kJ/mol) > CH4(8.39 kJ/mol) > CO2 (4.38 kJ/mol)。K-MER型沸石膜对CO2/CH4、CO2/N2和N2/CH4分离体系均有良好的分离选择性。气体分子的渗透率~104 GPU(1 GPU = 3.35 × 10−10 mol/(s/m2/Pa))。
论文
三维贯通大孔Al2O3载体及其渣油加氢脱金属催化性能
隋宝宽, 王刚, 袁胜华, 杨卫亚, 凌凤香, 王少军, 何海龙
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60096-8
摘要(7) HTML(2) PDF 938KB(2)
摘要:
采用相分离技术制备了具有三维贯通大孔结构的Al2O3载体,载体的大孔尺寸为250 nm,比表面积174 m2/g,具有21 nm及250 nm集中的双重孔分布,抗压强度达到16.5 N/mm。采用该载体制备的渣油加氢脱金属催化剂仍然保持与载体接近的双峰孔分布、三维贯通大孔结构及较大的抗压强度等特性,Ni、Mo金属组分在载体表面分散均匀。催化剂的片层状活性相的长度为3−10 nm,堆垛层数1−7层,其中大于4层的活性相分布约占40%,形成非均匀形态的活性相结构。与现有工业催化剂相比,三维贯通大孔渣油加氢脱金属催化剂的脱金属率、脱硫率及脱残炭率分别提高6.2%、6.0%及6.8%,孔结构、表面性质、活性相结构及其协同作用可能是三维贯通大孔催化剂具有优异催化性能的主要原因。
论文
An analysis of waste gasification and its contribution to China’s transition towards carbon neutrality and zero waste cities
LEE Roh Pin, SEIDL Ludwig Georg, HUANG Qiu-liang, MEYER Bernd
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60093-2
摘要(22) HTML(5) PDF 988KB(6)
摘要:
Waste gasification has the potential to contribute to China’s transition towards carbon neutrality and zero waste cities via the recirculation of waste as secondary carbon feedstock for the production of chemicals with lower/and or zero carbon footprint, green hydrogen with zero carbon footprint and CO2-neutral synthetic liquid fuels. With China’s significant coal gasification capacity and associated experiences and expertise, Coal-to-X could act as a bridge to Waste-to-X for carbon intensive sectors such as the waste management, chemical production and mobility sectors. To illustrate the opportunities in these areas, this article presented highlights from dynamic global developments in waste gasification, focusing on pioneering industrial developments in Germany between 1980’s−2000’s as well as current international developments. Lessons learnt from previous and current waste gasification project deployment are shared and enabled the identification of problems which will have to be addressed in the transition from coal gasification towards mono-waste gasification technologies. Additionally, a qualitative evaluation of gasification technologies pointed to the strengths and weaknesses of fixed-bed, fluidized-bed and entrained-flow gasification principles in their application for waste gasification.
论文
Mo-Sn催化剂上甲醇低温氧化制甲缩醛
王文秀, 高秀娟, 熊盼, 张俊峰, 宋法恩, 张清德, 韩怡卓, 谭猗生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60094-4
摘要(20) HTML(2) PDF 1238KB(2)
摘要:
采用水热合成法制备了甲醇合成甲缩醛的新型Mo-Sn催化剂。该催化剂可以在低Mo含量时实现甲醇低温氧化高选择性制取甲缩醛。通过考察Mo含量对催化剂结构及甲醇低温氧化制甲缩醛性能的影响,发现Mo1Sn10催化剂在甲醇氧化中表现出了较好的催化性能,在140 ℃、常压反应条件下,甲醇转化率为14.2%,甲缩醛选择性达到了88.9%,并且反应过程中无COx生成。采用XRD、Raman、FT-IR、XPS、NH3-TPD及H2-TPR等表征手段对催化剂进行深入研究。结果表明,不同Mo含量的催化剂结构性能存在着明显的差别,较低含量Mo的存在更有利于Mo5+及MoOx的生成,而由此引起的酸性及氧化还原性的变化是催化剂具有良好性能的重要原因。
论文
生物质气再燃脱除流化床N2O的机理研究
李颖, 牛胜利, 王永征, 韩奎华, 周文波, 王俊
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60092-0
摘要(30) HTML(3) PDF 1558KB(11)
摘要:
利用密度泛函理论和过渡态理论,在分子水平上研究了循环流化床锅炉再燃过程中生物质气CO对CaO催化N2O脱除的影响。构建了N2O分子在CaO(100)表面的吸附模型,同时对N2O分子在CaO(100)表面的分解及还原过程进行了探究。结果表明:N2O在CaO(100)表面的异相分解相比于N2O的均相分解所需的能垒更低,CaO的存在有利于N2O的分解;CaO(100)表面的O活性位点被N2O分解产生的原子O毒化,而再燃过程中生物质气CO促进了CaO(100)表面活性位点的再生,有利于CaO对N2O分解的催化作用。
论文
气煤分选组分的结构差异及其对高硫煤热解硫变迁的影响
成春生, 申岩峰, 郭江, 孔娇, 王美君, 常丽萍
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60091-9
摘要(24) HTML(2) PDF 2099KB(7)
摘要:
利用ZnCl2溶液将两种气煤分别分选为不同镜质组含量的四种组分,通过核磁共振波谱(13C NMR)、煤岩分析仪、X射线荧光光谱(XRF)和基氏流动仪等表征分析了分选组分的碳结构、显微岩相组成、灰成分和胶质体行为,结合X射线光电子能谱仪(XPS)探讨了不同气煤分选组分对高硫煤硫分热变迁行为及焦炭中形态硫分布的影响。结果表明,随着气煤中镜质组含量增加,脂肪碳比例增大,热解过程中挥发分释放量增多,其中的氢自由基促进了形态硫的分解且及时稳定生成的硫自由基,形成含硫气体释放,使焦中硫含量降低;气煤中低密度组分的最大流动度最大、塑性区间最宽,与高硫煤共热解过程中胶质体稳定性最好;气煤中碱性矿物质主要富集在高密度组分中,导致共热解焦中硫化物硫和硫酸盐硫增加;共热解过程中,富集气煤中镜质组和选用碱性矿物质易脱除的煤种有利于焦中硫分的降低。
论文
FER分子筛Lewis酸中心对异丁烯催化转化的影响
杨佳宝, 惠宇, 秦玉才, 张晓彤, 王焕, 宋丽娟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60089-0
摘要(19) HTML(1) PDF 2552KB(2)
摘要:
采用不同浓度六氟硅酸铵(AHFS)对FER型分子筛进行同晶置换改性,制备了一系列具有不同酸类型,酸密度及可接近性等特征的改性FER分子筛样品,运用XRD、N2吸附等温线等方法对其织构性质进行表征,通过NH3-TPD和Py-FTIR关联改性FER分子筛的酸性质,并结合反应评价系统探究了改性FER分子筛酸中心与丁烯(1-丁烯、异丁烯)骨架异构化反应间的构效关系。结果表明,根据产物收率确定,以1-丁烯和异丁烯分别作为原料时其骨架异构化的最佳反应温度均为350 ℃,以异丁烯作为原料时副反应更为明显。在脱铝过程中,由于脱铝剂和分子筛中的非骨架铝羟基物种的相互作用,产生了强弱不同的两种新Lewis酸中心,在反应过程中上述两种Lewis酸中心促进了异丁烯齐聚-裂化反应的进行,进而降低了主反应的选择性。
论文
基于赤泥载氧体的蓝藻化学链热解和气化特性研究
张海峰, 陈璐, 刘先宇, 葛晖骏, 宋涛, 沈来宏
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60087-7
摘要(22) HTML(4) PDF 1262KB(7)
摘要:
本文以高挥发分的蓝藻成型颗粒为对象,采用赤泥作为载氧体,开展蓝藻化学链热解和气化特性研究,考察赤泥载氧体对热解和气化行为的影响规律。基于流化床反应器,研究了不同温度(750–900 ℃)和不同比氧耗(0.1–0.7)下蓝藻成型颗粒化学链热解和气化过程中合成气组分分布、碳转化率和速率、有效合成气组分和合成气中H2/CO的分布规律。研究结果表明:载氧体对蓝藻成型颗粒热解气化过程具有显著的促进作用;载氧体提高了成型蓝藻挥发分释放导致的压力梯度,使得挥发分有相对发达的孔道逐步释放;化学链气化合成气中H2浓度最高,其值在45%以上,其次分别是CO2、CH4和CO;反应温度和比氧耗的增加能够提升碳转化率;当反应温度由750 ℃升高到950 ℃时,合成气中H2/CO的值由7.26下降为4.83; H2/CO随比氧耗的增加呈现先升高后降低的趋势,在比氧耗为0.5时,H2/CO的峰值为5.6。
论文
CoSOH/Co(OH)2复合纳米片的制备及其氧析出催化性能
宋卓卓, 余宗宝, 武宏大, 肖伟, 耿忠兴, 任铁强, 史春薇, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60077-4
摘要(15) HTML(0) PDF 20380KB(1)
摘要:
以硝酸钴与硝酸锌为原料,加入尿素和氟化钠在反应釜120 ℃下均匀生长在碳纸上得到Zn-Co(OH)2复合前驱体,通过在室温下用5 mol/L NaOH和1 mol/L Na2S溶液将前驱体刻蚀并部分硫化合成了CoSOH/Co(OH)2复合材料,考察其在电解水析氧反应(OER)中的催化性能。利用XRD、SEM、TEM、XPS对催化剂的微观结构及物理化学性质进行了表征。结果表明,该方法可以刻蚀Zn原子,留下氧空位并引入掺杂S元素,氧空位和S掺杂对OER反应起到积极促进作用。同时,非晶的CoSOH也有较好的OER活性。CoSOH与Co(OH)2之间的协同作用使得材料表现出最优催化效果(过电位η = 310 mV,塔菲尔斜率b = 90 mV/dec)及长时间的电化学稳定性,具有较高的电催化产氧性能。
论文
低共熔溶剂低温预处理杨木及三组分结构演变规律研究
皮奇峰, 朱妤婷, 吕微, 廖玉河, 王晨光, 马隆龙
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60086-5
摘要(19) HTML(5) PDF 1942KB(4)
摘要:
低共熔溶剂(DES)脱木质素工艺由于脱除的木质素结构相对完整而受到广泛关注。然而,现有DES难以同时实现高木质素脱除率与保留木质素结构完整性。为解决这一问题,本研究考察了不同 ChCl/羧酸、氢键供受体比例,处理温度和时间对杨木木质素脱除效果的影响;并采用XRD、FTIR、GPC、HSQC表征手段对固体残渣和提取木质素进行结构表征,研究木质纤维素三组分的结构演变规律。结果表明,低温下(90 ℃),ChCl/FA木质素脱除率高于90%,木质素提取率和纯度高达63%和90%。纤维素保留率 > 98%,纤维素晶型不变(Iβ型),固体残渣结晶度高达70%。提取木质素平均分子量为1400 g/mol,β−O−4保留率高达71%,占所有连接键的84.8%,是制备单酚的理想原料。
论文
石墨烯负载Co-CeOx纳米复合物的合成及催化氨硼烷高效水解产氢
邹爱华, 徐晓梅, 康志兵, 林路贺
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60085-3
摘要(16) HTML(0) PDF 1166KB(2)
摘要:
低成本、高效率的催化剂是实现以氨硼烷(NH3BH3, AB)为化学储氢材料的水解产氢的关键。本文采用简单的浸渍还原法,制备了Co-CeOx/graphene催化剂。结果表明:合成的Co-CeOx/graphene具有良好的催化活性和循环稳定性,归因于超细的Co-CeOx粒子尺寸,Co、CeOx之间存在强的协同电子效应及Co-CeOx、graphene之间存在强金属-载体相互作用。最优化的Co-CeOx/graphene催化AB水解的转化频率(TOF)和活化能(Ea)分别为45.1 min−1、39.5 kJ/mol,TOF值分别为纯Co及Co/graphene催化剂的12倍多与9倍多,高于大多数已报道的非贵金属催化剂。
论文
基于密度泛函理论的CO2对NO异相还原影响的机理研究
周赛, 刘虎, 于鹏飞, 车得福
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60088-9
摘要(26) HTML(4) PDF 3323KB(6)
摘要:
为深入理解CO2对NO异相还原的影响,本文基于密度泛函理论,对CO2参与下的煤焦–NO异相还原反应机理进行研究,并选取armchair苯环模型模拟焦炭表面。结构优化采用B3LYP–D3/6–31G(d)方法,单点能计算采用B3LYP–D3/def2–TZVP方法。研究表明,CO2吸附后形成的羰基与吸附态NO反应生成CO2,继而CO2脱附为后续NO吸附及N2脱附提供邻近的碳活性位点。热力学研究表明,无CO2参与条件下,反应放热853.9 kJ/mol,决速步能垒为297.0 kJ/mol;CO2参与条件下,反应放出593.7 kJ/mol的热量,决速步能垒为214.1 kJ/mol。动力学研究表明,在298.15–1800 K的温度范围内,CO2参与条件下的反应速率常数大于无CO2参与条件下的反应速率常数。综合热力学和动力学研究结果发现,CO2对NO的异相还原反应具有促进作用。
论文
分子筛催化纤维素和淀粉转化制糠醛
郑洪岩, 赵子龙, 肖鲁青山, 赵文诗, 梁栩彬, 薛彦峰, 杨红, 牛宇岚, 朱玉雷
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60083-X
摘要(13) HTML(1) PDF 810KB(1)
摘要:
采用四种分子筛进行纤维素和淀粉催化转化反应,并借助X射线衍射、铝核磁、吡啶吸附红外和NH3-TPD等手段,对分子筛酸性质及孔道结构在催化纤维素和淀粉转化过程中的作用规律进行了研究。结果表明,Hβ分子筛上合适的B酸和L酸强度、数量及孔道结构使纤维素和淀粉主要反应生成糠醛。HY分子筛因酸性相对较弱,无法有效催化纤维素转化,但能有效催化淀粉生成5-羟甲基糠醛。H-mordenite和HZSM-5分子筛没有足够的L酸位,使纤维素和淀粉反应生成的葡萄糖无法异构为果糖,抑制了果糖进一步转化为糠醛或5-羟甲基糠醛的反应。5-羟甲基糠醛的生成取决于分子筛的酸性质,糠醛的生成除了由分子筛的酸性质决定,还需要合适的孔道结构。
论文
ZnOHF纳米棒用于电催化二氧化碳还原制一氧化碳
王栋, 钟达忠, 郝根彦, 李晋平, 赵强
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60082-8
摘要(18) HTML(5) PDF 2059KB(3)
摘要:
通过电催化的方式将二氧化碳资源化利用是缓解或解决目前人类面临的生态危机的理想途径之一。开发廉价高效的催化剂是推动电催化二氧化碳还原走向工业化的关键。一氧化碳是重要的工业原料,利用CO2还原制备CO具有重要的研究意义,但能够将CO2转化为CO的高活性贵金属催化剂难以大规模应用,地球储量丰富的Zn基催化剂是十分具有潜力的替代者。然而,Zn基催化剂还原活性仍然难以满足现实需求且种类不够丰富。我们首次将ZnOHF材料引入到电催化CO2还原中,通过简单水热合成法制备了不同尺寸的ZnOHF纳米棒并利用流动型电解池测试其性能。纳米棒较大的比表面积以及材料表面F原子的存在使其具有良好的催化活性,流动型电解池的使用加速了反应传质过程,在−1.28V (vs. RHE)电势下,R2-ZnOHF纳米棒的CO法拉第效率最高为76.4 %,CO分电流密度为57.53 mA/cm2
论文
WS2/C复合材料的制备及其电催化析氢性能研究
万磊, 史春薇, 余宗宝, 武宏大, 肖伟, 耿忠兴, 任铁强, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60078-6
摘要(22) HTML(4) PDF 2023KB(11)
摘要:
以H2WO4和EDA为前驱体,通过机械搅拌与原位固相热解,得到WO3/C中间体,再通过高温硫化得到WS2/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等仪器分析方法对制备的WS2/C复合材料结构和形貌等进行表征。同时对材料进行了电催化稳态极化曲线(LSV)、塔菲尔斜率(Tafel)、循环稳定性(CP)和电化学阻抗(PEIS)和电化学活性表面积(ECSA)测试,分析了催化剂的电催化性能。结果表明,当WS2/C复合材料的电流密度为10 mA/cm2时,过电位为179 mV,Tafel斜率为98 mV/dec。
论文
CeO2/LaFeO3用于甲烷化学链重整制取合成气反应性能研究
方小杰, 赵坤, 赵增立, 夏明珠, 李海滨
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021053
摘要(8) HTML(3) PDF 1511KB(1)
摘要:
甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢。利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO2/LaFeO3,通过X射线粉末衍射和程序升温还原等材料表征方法分析该载氧体的结构特点以及供氧能力,借助于固定床反应实验详细探讨了组分比例、反应温度对该载氧体反应性能的影响。实验结果表明,CeO2的含量对该载氧体的供氧能力有着显著影响,合适的反应温度不仅有利于甲烷活化,而且能够促进载氧体中晶格氧的迁移,从而提高载氧体的选择性。当CeO2的添加量为10%wt,反应温度为850 ℃时,该载氧体的反应性能最优,甲烷转化率可以达到94%,H2选择性和CO选择性分别可以达到为90%、83%。在连续的氧化-还原循环中保持稳定的反应性能和结构。
论文
金属负载型分子筛催化剂的NH3-SCR机理研究进展
张文博, 陈佳玲, 郭立, 郑伟, 王光华, 郑申棵, 吴晓琴
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60080-4
摘要(27) HTML(1) PDF 994KB(10)
摘要:
在NH3选择性催化还原(NH3-SCR)反应中,由于具有宽温度窗口和良好的水热稳定性,金属负载型分子筛是具有广泛应用潜力的脱硝催化剂。本文综述了Cu基和Fe基分子筛催化剂在NH3-SCR领域的研究进展,总结了催化剂的结构特征和NH3-SCR性能指标,并对相应的金属活性位点和反应机理进行了归纳。此外,系统介绍了密度泛函理论(DFT)计算在NH3-SCR反应机理中的应用及反应动力学的研究方法,并对比了不同催化剂体系下的表观动力学参数,为进一步研究金属负载型分子筛催化剂的NH3-SCR反应机理提供方法与思路。
论文
纳米涂层对钙钛矿基整体式催化剂催化燃烧VOCs性能的影响
吕春旺, 陈鸿伟, 胡明江, 闫立强
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021052
摘要(7) HTML(14) PDF 2054KB(2)
摘要:
以堇青石蜂窝陶瓷为基体,纳米氧化物(CeO2, ɤ-Al2O3, SiO2)为涂层载体,通过悬浮涂渍法和溶胶-凝胶法两步制得LaCoO3/CeO2/堇青石、LaCoO3/ɤ-Al2O3/堇青石、LaCoO3/SiO2/堇青石三种整体式催化剂。通过XRD、SEM、XPS、H2-TPR、UT和N2 吸附-脱附等技术,对样品的物相、微观形貌、元素成分、氧化还原性、粘附强度、质构性能进行了表征分析。通过催化燃烧VOCs试验评价了整体式催化剂的催化活性、高温稳定性、停机/重启循环稳定性和水汽稳定性。试验结果表明三种催化剂均显示出良好的催化活性和稳定性,涂层类型会造成催化性能的差异。其中LaCoO3/CeO2/堇青石催化剂表现出最优的性能。当甲苯体积分数为0.1%、空速为18000 mL/(g·h)时,其T50和T90的温度分别为158 °C和214 °C;在T90温度下经历72 h的稳定性测试(高温、停启循环、水汽)后,甲苯转换率仅降低7%。表征结果显示CeO2纳米涂层有助于形成多孔蓬松结构的催化层, 同时催化剂具有较高的吸附氧比例、较强的低温还原性以及良好的粘附性。
论文
煤系针状焦生产过程中同一生焦周期内焦炭微观结构差异性分析
程俊霞, 赵雪飞, 刘巍, 朱亚明, 高丽娟, 赖仕全
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021051
摘要(16) HTML(4) PDF 1776KB(2)
摘要:
以煤系针状焦生产过程同一生焦周期内8种不同进料时间的混合油为研究对象。采用偏光显微镜定量分析混合油制备针状焦的光学组织结构;扫描电镜(SEM)观察针状焦的形貌;XRD、Raman光谱分析针状焦的微晶结构等手段。研究不同进料时间的混合油转化为针状焦后的质量差异。结果表明,混合油热转化后生焦的收率高于理论计算的收率,说明重油参与了热转化反应。并且形成了以流线型为主的光学组织结构的生焦。生焦煅烧后形成针状焦光学组织结构中含有纤维结构最多的是样品MO-8”,其次是MO-16”,总纤维含量最少的是样品MO-32”。SEM进一步证明了MO-8”的片层数量更多且取向更规整。针状焦的XRD谱图分析表明,针状焦中的微晶结构参数(层间距d002, 片层含量N以及每一层中碳原子数n)非常接近。但是趋于规整的石墨微晶含量(Ig)却存在明显的差异,其中MO-8”含量最高,其次是MO-4”,含量最少的是样品MO-32”。Raman光谱分析结果进一步证实了针状焦的基础微观结构相近。其根本原因在于针状焦的基础微观结构由混合油中的精制沥青决定的,但是由于重油在系统内不断循环改变了成焦的环境,造成了针状焦微观结构的差异。因此,煤系针状焦生产中,生焦周期不易超过32h,否则将严重影响针状焦的微观结构。
论文
气相法制备ZIF-8纳米膜包覆Pt/SiO2催化剂及其炔烃半加氢性能
罗根, 张斌, 杨新春, 武慧斌, 孟繁春, 翟黎明, 覃勇
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60075-0
摘要(20) HTML(1) PDF 1050KB(2)
摘要:
以原子层沉积技术与气相转晶法相结合的方法,制备出ZIF-8/Pt/SiO2催化剂。该催化剂中Pt纳米颗粒沉积在SiO2纳米线表面,进一步通过气相法被厚度可控的ZIF-8纳米薄膜包覆后形成三明治结构。通过XRD、TEM、BET、ICP–MS、XPS、CO–DRIFT等表征对催化剂结构进行了系统的分析,以1–庚炔加氢为探针反应研究了ZIF-8薄膜对Pt催化性能的影响。结果表明,Pt颗粒高度分散在SiO2纳米线上,所制备的ZIF-8薄膜厚度可控,能够实现Pt/SiO2纳米催化剂表面的均一、保形性包覆。ZIF-8薄膜改变了Pt电子状态,提高了 Pt表面电子密度。在1-庚炔加氢反应中,ZIF-8包覆后, Pt催化庚炔加氢制庚烯的选择性由14%增加到70%。此外,降低ZIF-8纳米薄膜厚度能够提高反应的活性,几乎不影响烯烃的选择性。
论文
预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解的协同效应研究
张康莹, 武云飞, 王德超, 靳立军, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60074-9
摘要(18) HTML(7) PDF 1824KB(4)
摘要:
热解是煤炭清洁高效利用的有效途径,也是处理废旧塑料高效转化的重要方式。本文针对无害化处理困难的含氯塑料,以聚氯乙烯(PVC)和平朔煤为研究对象,提出将PVC先经预热处理脱除大部分氯,然后将预处理后的PVC残渣与煤进行共热解,并利用气相色谱(GC),模拟蒸馏,GC-MS,元素分析,红外光谱及拉曼光谱等对热解产生的气体、焦油以及半焦的组成和性质进行分析表征。结果表明,预脱氯处理后的PVC和平朔煤的共热解过程存在协同效应,共热解对半焦和焦油的形成具有明显的正协同作用,焦油产率实验值比理论计算值最大高3.35 wt.%;而对热解水和气体的形成产生负协同作用,其中CH4产率下降最多,即出现最强的负协同效应;共热解使焦油中轻质焦油含量提高,其中萘类物质含量显著增加,沥青减少,当预脱氯处理PVC添加量为10 wt.%时,轻质焦油含量比理论计算值提高5个百分点。此外,共热解半焦表面更为光滑,结构变得更加有序,石墨化度提高。
论文
农业废弃物水洗前后热解特性的变化
胡睿, 万诗琪, 毛峰, 王杰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60073-7
摘要(18) HTML(3) PDF 823KB(3)
摘要:
首先对花生秸秆、高粱秸秆和芦苇三种农业废弃物进行了水洗预处理,再利用固定床反应器进行了热解实验,借此考察水洗前后碱金属和碱土金属(AAEMs)和纤维组成的变化及其对农业废弃物热解特性的影响。研究发现,水洗可脱除52.7~92.6%的钾和一半左右的中性溶解物(NDS)。AAEMs和NDS的脱除对热解农业废弃物热解产生综合影响,含AAEMs和NDS较多的花生秸秆影响尤为明显。AAEMs的脱除遏制脱羧基、脱羰基、脱氢及挥发分二次缩聚反应,而NDS的脱除直接影响气体和液体的产率和组成。总体上,对于所有三种农业废弃物,水洗后均有利于提高生物油和生物炭产率,但气体产率降低;水洗后生物油中含氧化合物增多,其中糖类和呋喃类增幅最大,而烃类、含氮化合物减少。水洗后,花生秸秆的CO2、CO和CH4产率均明显降低,而生物油中长链脂肪酸的占比增大。
论文
不同结晶度的WO3负载Pt低温催化萘加氢合成十氢萘
赵彤, 赵斌彬, 牛玉峰, 梁瑜, 刘雷, 董晋湘, 唐明兴, 李学宽
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60069-5
摘要(35) HTML(2) PDF 1133KB(4)
摘要:
不同温度下直接煅烧偏钨酸铵制备了晶化程度不同的两种氧化钨(WO3-500和WO3-900),通过XRD、SEM、TEM、XPS、H2-TPR和NH3-TPD手段对WO3载体负载Pt前后的物化性质进行了系统的表征,低温反应条件下研究了不同氧化钨负载Pt对萘加氢的催化性能。和WO3-900载体相比,低温煅烧得到 具有较低的结晶程度,载体中大量的W5+物种和负载的Pt具有强的相互作用,并显示出较强的酸性。在低的反应温度下(70 ℃),Pt/WO3-500催化剂对萘加氢合成十氢萘具有优异的催化性能,萘的转化率和十氢萘的选择性均达到100%;在Pt/WO3-900催化下萘的转化率和十氢萘的选择性仅为26.7%和1.7%。结合催化剂的表征和催化反应结果,揭示了氧化钨中的氧缺陷位是提升Pt/WO3催化性能的关键因素,对设计高效的WO3负载 Pt催化剂催化萘合成十氢萘提供了一定的理论指导。
论文
高导热SiO2@Al载体的制备及其在费托合成中的应用
张天鹏, 王俊刚, 章日光, 陈从标, 贾丽涛, 李德宝, 侯博
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021050
摘要(16) HTML(1) PDF 1030KB(1)
摘要:
通过在弱碱性条件下水解正硅酸乙酯(TEOS),以六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂成功制备了SiO2@Al核壳结构高导热载体,并采用过量浸渍法负载15%(质量分数)钴物种,进行了费托合成反应性能考察。结果表明,制备得到的核壳结构载体既保留了高金属铝含量,又具有高比表面壳层,孔径较为均一,约为2.6−2.8 nm。通过改变正硅酸乙酯的添加量可以调节载体中二氧化硅的含量,进而控制壳层厚度。随着二氧化硅壳层厚度的增加,载体的比表面积逐渐增大,催化剂还原度降低。二氧化硅壳层增强了金属钴的分散,避免金属钴在铝颗粒上的团聚失活。在相近转化率条件下,壳层厚度较薄的15Co/5-SiO2@Al催化剂显示出最好的费托反应性能,这主要归因于较薄的二氧化硅壳层和金属钴颗粒之间具有适中的金属-载体相互作用,在起到锚定分散钴物种的同时提高了钴物种的还原度。
论文
高效析氧反应催化剂Fe-MIL-101的制备及性能研究
彭学刚, 李晓东, 崔丽萍, 高志华, 黄伟, 左志军
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60072-5
摘要(38) HTML(9) PDF 1411KB(5)
摘要:
近年来,金属有机骨架(MOFs)逐渐用于析氧反应(OER)领域。在以往研究中,MOFs通常作为前驱体在高温下热解制备金属氧化物/多孔碳复合材料以提高OER性能。虽然金属氧化物/多孔碳复合材料显示出较高的催化活性,但是它们需要复杂的制备工艺和高温条件。因此,寻找一种不经过热解处理可以直接用作OER的高效能MOFs催化剂是非常有意义的。结果显示,以Co-ZIF-67/NF、Ni-MOF-74/NF和Fe-MIL-101/NF为OER的催化剂时,在1 mol/L KOH溶液中电流密度达到10 mA/cm2所需过电位分别为377、383和272 mV。Fe-MIL-101/NF的电荷转移电阻(Rct)为1.53 Ω,小于Co-ZIF-67/NF(32.40 Ω)和Ni-MOF-74/NF(43.78 Ω)。因此,随着催化剂的Rct逐渐增大,OER过程中的电荷传递能力降低,即快速的电荷转移速率是Fe-MIL-101/NF具有优异OER活性的主要原因。另外,不经热解处理的Fe-MIL-101/NF(272 mV)的OER活性远远高于商业RuO2/NF(302 mV),说明具有快速电荷转移速率的MOFs可以不经煅烧作为OER的高效催化剂。
论文
铵盐对TS-1分子筛合成过程中钛物种分布的影响
佘豪豪, 丁国强, 李显清, 王洪星, 朱玉雷, 李永旺
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60071-3
摘要(23) HTML(7) PDF 2773KB(2)
摘要:
以(NH)4SO4作为晶化调节剂,通过调节铵盐添加量,合成出了不同钛物种分布的TS-1-X系列分子筛(X为铵盐与SiO2的摩尔比)。通过ICP-AES、FT-IR、UV-Vis、UV-Raman等表征对TS-1-X系列分子筛中钛物种分布进行了系统的研究。以1-己烯环氧化为探针反应,考查了TS-1-X分子筛的催化性能。研究结果表明,适量铵盐不仅有利于钛从液相向固相富集,促进Ti元素进入MFI骨架结构,还有利于抑制晶粒过快生长,得到晶粒粒径小且分布均匀的TS-1分子筛;而过量的(NH)4SO4反而利于锐钛矿TiO2、无定型钛等非骨架钛物种的形成,同时促进晶粒过快生长得到大晶粒TS-1分子筛。最后,当n((NH4)2SO4/SiO2) = 0.2时合成出反应性能最佳的骨架富钛TS-1,其对1-己烯转化率高达42%,同时H2O2的有效利用率为81.8%。此外,通过实验和表征考察了铵盐中各组分对TS-1性质的影响,发现铵盐通过自身的阴离子以及对pH的改变,对TS-1晶化体系进行调节。
论文
利用煤矸石制备负载Fe3O4的陶瓷复合材料及微波吸收性能研究
田君儒, 王晓敏, 梁丽萍, 力国民
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021049
摘要(21) HTML(9) PDF 1291KB(3)
摘要:
本论文以固废煤矸石为主要原料,通过对其进行破碎、球磨、酸洗处理、造粒成球和煅烧得到煤矸石载体,接着经液相负载与原位碳热还原制得Fe3O4负载的陶瓷复合微波吸收材料,并且研究了Fe3O4负载量对复合材料结构及电磁性能的影响规律。结果表明,当焙烧温度为600 °C、前驱体溶液浓度为1.25−1.5 M时,复合材料的微波吸收性能最佳,涂层厚度为2 mm时的最低反射损耗值和有效吸收带宽分别可达−20.1 dB和4.7 GHz,主要归因于复合材料良好的阻抗匹配与衰减特性。本实验制备流程简单,为固废煤矸石的回收利用提供了新思路,同时也可以降低微波吸收材料的生产成本。
论文
等离子体催化甲烷干重整实验研究
李嘉卿, 徐彬, 王文博, 谢建军, 阴秀丽, 吴创之, 肖进彬
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60070-1
摘要(46) HTML(14) PDF 1816KB(4)
摘要:
本文中,利用等离子体耦合催化剂的方式进行CH4干重整(Dry Reforming of Methane,DRM),重点考察了反应温度、CO2/CH4摩尔比、合成气主要气体组分浓度(N2、H2、CO、H2O)对CH4转化率及等离子体催化能量效率的影响。结果表明,以La-Ni/γ-Al2O3为催化剂,当反应温度450 ℃,CO2/CH4摩尔比为1.0时,CH4转化率为41.57%;提高CO2/CH4摩尔比可提高CH4转化率,当CO2/CH4摩尔比为5.0时,等离子体催化CH4干重整过程的CH4转化率可达92.82%。温度和CO2/CH4摩尔比对CH4转化率有着显著影响,气体组分的变化改变了体系中的激发态粒子,不仅直接影响到CH4转化率,还影响着催化剂表面积碳情况。向反应体系中添加N2、H2O可提高CH4转化率,并抑制积碳;而添加H2、CO后CH4转化率显著降低。研究结果可望为生物质气化合成化工品的工艺开发提供基础数据和参考依据。
论文
萃取剂组成和结构对煤直接液化油渣萃取行为的影响
黄剑波, 刘洋, 闫伦靖, 廖俊杰, 常丽萍, 王建成
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021048
摘要(30) HTML(12) PDF 893KB(5)
摘要:
煤直接液化过程中会产生约占投煤量30 wt%的煤液化油渣,利用萃取手段可将其中的多环芳烃类物质提取出来,从而制备高价值的炭材料。本文系统总结了萃取剂的组成结构对煤液化油渣萃取率及萃取产物性质的影响。含有芳环结构或氮氧杂环的萃取剂萃取率可达50%以上。烷烃类有机萃取剂的萃取物主要包含2–4环缩合芳香结构,拥有较低的分子量和杂原子含量。含杂原子有机萃取剂的萃取物主要包含4–7环缩合芳香结构,其分子量大且富含氮、氧、硫等杂原子,C/H原子比较高。吡啶基离子液体萃取物的C/H原子比和芳香度较高;有机酸根基离子液体萃取物的灰分含量较低。使用煤液化油或煤焦油馏分油为萃取剂时,萃取率可达60%,具有工业化应用的前景。
论文
Sr掺杂羟基磷灰石负载Co3O4催化N2O分解
刘晓丽, 王永钊, 赵永祥
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021047
摘要(22) HTML(15) PDF 2175KB(4)
摘要:
通过共沉淀法合成了羟基磷灰石(HAP)和一系列Sr掺杂羟基磷灰石载体(Ca9Sr1,Ca8Sr2和Ca7Sr3),以浸渍法制备负载型Co3O4催化剂。采用XRD、N2-physisorption、Raman、FT-IR、H2-TPR、XPS、O2-TPD和CO2-TPD对所制备的样品进行表征,使用连续流动微反应装置研究了其N2O分解性能。实验结果表明,催化活性顺序为Co/Ca8Sr2 > Co/Ca9Sr1 > Co/HAP > Co/Ca7Sr3。当Sr/Ca比为1∶9和2∶8时较好地保持了HAP载体的结构,适量Sr的掺杂不仅促进了Co3O4分散,增加了催化剂中Co2+和表面氧空位的数量,同时提高了催化剂的表面碱量和碱性位密度,从而更加有利于N2O活化和O2脱附。
论文
ZSM-5分子筛水蒸气选择性脱铝及其对乙醇转化制丙烯的影响
薛彦峰, 牛宇岚, 郑洪岩, 崔晓静, 马庆国, 唐建可, 丁莉峰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60064-6
摘要(27) HTML(19) PDF 1421KB(9)
摘要:
采用水蒸气对ZSM-5分子筛进行后处理,系统考察了水蒸气处理时间和处理温度对分子筛孔结构、骨架铝分布、酸性及乙醇转化制丙烯的影响。研究结果表明:随水蒸气处理时间及处理温度的增加,分子筛结晶度和比表面积明显下降。27Al NMR及Co(II)交换-ICP结果显示,在水蒸气作用下,分子筛骨架上孤立铝(Alsingle)物种被优先脱除,但临近铝(Alpairs)物种较为稳定。同时,吡啶吸附-红外光谱结果显示,在水蒸气作用下,分子筛酸量和酸强度均显著降低。乙醇催化转化结果显示,随水蒸气处理时间和处理温度的增加,乙烯转化率和烷烃选择性迅速下降,但丙烯和丁烯等高碳烯烃的选择性明显提高。同时发现,乙烯转化率和孤立铝含量之间存在较好的正相关线性关系,而丙烯的生成则可能与孤立铝和邻近铝的共同作用有关。