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2021-02 目录
2021, 49(2): 1-8.  
摘要(6) HTML(1) PDF 4034KB(2)
摘要:
气流床气化细渣中残炭的结构特征及燃烧特性研究
吕登攀, 白永辉, 王焦飞, 宋旭东, 苏暐光, 于广锁, 祝贺, 唐广军
2021, 49(2): 129-136.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60011-7
摘要(11) HTML(0) PDF 1332KB(4)
摘要:
气流床气化过程中产生的细渣含碳量很高,目前多以填埋的方式进行处理,将细渣用于循环流化床锅炉掺烧有望为细渣处理提供有利的技术。本研究选用宁东能源化工基地典型气化工艺GE、OMB及GSP产生的气化细渣为研究对象,利用物理吸附仪、激光拉曼及热重分析仪等仪器,系统研究了气化细渣中残炭的结构特征与燃烧特性。结果表明,原始气化细渣中的物质可分为黏结球形颗粒、多孔不规则颗粒与孤立的大球形颗粒,而酸洗后的气化细渣多以疏松细小的颗粒和多孔不规则块状颗粒存在;细渣中残炭的孔径尺寸主要分布在4−8 nm,且比表面积与残炭的活性位点大小顺序均为:GE > OMB > GSP;GE渣中残炭结构有序度最低,无定形炭结构最多,GSP则相反;GE渣中残炭燃烧速率最快,主要是由于GE渣中残炭有较大的比表面积、较多的无定形炭结构及较高的的活性位点,且GE渣中残炭的综合燃烧指数为5.26 × 10−7%2/(min2·℃3)。
钙改性HZSM-5分子筛对油页岩热解特性的影响研究
杨天华, 刘家兴, 李秉硕, 翟英媚, 王建, 佟勃霖
2021, 49(2): 137-144.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021033
摘要(4) HTML(2) PDF 1262KB(2)
摘要:
采用热重质谱红外光谱(TG-MS-FTIR)联用技术和管式热解炉,探究了Ca改性前后HZSM-5分子筛对油页岩热解的催化行为,并采取BET、NH3-TPD、TG手段对分子筛进行表征。结果表明,改性前后的HZSM-5均可以显著提高C1−4脂肪烃类产物的产量,降低其析出温度。Ca改性后的HZSM-5可以降低CO2的产量。对页岩油的分析表明,改性后的HZSM-5可以提高页岩油产量,并且有效降低页岩油中脂肪链长度。但是对芳构化促进作用更强。分子筛中Brönsted酸位点对脂肪烃催化效果明显,Lewis酸位点有利于芳构化反应的发生。
工业废碱液催化煤焦加压水蒸气气化反应的研究
王会芳, 李鹏, 祖静茹, 李克忠
2021, 49(2): 145-150.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021010
摘要(24) HTML(9) PDF 852KB(1)
摘要:
为了研究工业废碱液对煤水蒸气反应的催化作用,选取内蒙古王家塔煤(WJT),负载造纸黑液(BL)进行高压水蒸气气化性能评价。分别考察了温度和负载量对催化活性的影响,并与分析纯碳酸钠(SC)催化活性进行对比。固定床小试评价结果表明,700−750 ℃,催化剂活性随负载量增加呈先增大后减小的趋势,BL最佳负载量为3%Na,并且催化活性优于SC催化剂;温度升高,催化活性更显著。采用N2吸附-脱附等温实验考察BL对煤焦比表面积和孔结构的影响,结果表明,随着BL负载量增加到3%,煤焦比表面积和孔容都增加,从而有利于提供更多的气化活性位点,提高煤焦反应活性;随着负载量的进一步增加,催化剂过量造成堆积堵孔,导致催化剂的比表面积和孔容降低,从而降低了气化反应速率。
煤焦油沥青族组成对针状焦中间相结构的影响
林雄超, 盛喆, 邵苛苛, 许德平, 王永刚
2021, 49(2): 151-159.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021008
摘要(3) HTML(5) PDF 11135KB(1)
摘要:
原料沥青的族组成是决定针状焦品质的关键因素。采用超声溶剂萃取对煤焦油沥青进行组分分离,并对沥青族组成进行混合再调配,以探究不同组分对生焦中间相结构形成及发育的影响并进行优化。研究表明,正己烷可溶物(HS)中含有丰富的脂肪结构,在炭化过程中过高比率的HS不利于大尺寸中间相的生成,但是适量的组分HS在炭化过程中可以调节体系黏度,维持体系足够长时间的低黏度,保证中间相可以充分的生长和发育;甲苯不溶物(TI)主要为高聚合度的稠环芳烃,可以加速中间相小球体的生成和发育,但是过量的TI组分会导致镶嵌型结构的生成,降低针状焦的品质;正己烷不溶-甲苯可溶物(HI-TS)炭化得到的生焦具有最优的光学各向异性结构,是最适宜作为针状焦原料的组分。组成为HS≈25%、HI-TS≈69%、TI≈3%−8%的精制沥青炭化后可制备出中间相结构发育良好、热膨胀系数较低的针状焦。
Co/Al2O3催化褐煤衍生模型化合物的加氢脱氧制单体烃类化合物
赵云鹏, 司兴刚, 赵薇, 曹景沛, 魏贤勇
2021, 49(2): 160-167.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021032
摘要(0) HTML(0) PDF 1155KB(0)
摘要:
以钴铝类水滑石(CoAl-LDH)为前驱体,经焙烧和氢气还原制备了Co/Al2O3催化剂。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了前驱体及催化剂的理化性质。以2-萘基醚为褐煤模型化合物,考察了Co/Al2O3催化其加氢脱氧制单体烃的性能。结果表明,Co/Al2O3-700催化剂具有最高的加氢脱氧活性,在温度250 ℃和氢气压力2 MPa反应条件下,反应90 min时2-萘基醚完全转化为单体烃(十氢化萘和四氢化萘)。2-萘基醚先加氢生成6,6′-氧代二(1,2,3,4-四氢萘),然后断裂C−O键生成四氢化萘和5,6,7,8-四氢-2-萘酚是主要反应路径。此外,Co/Al2O3-700对褐煤衍生苄醚和苯醚模型化合物加氢脱氧同样具有很高的催化活性。
镍基催化剂催化木醋液重整制氢实验研究
梁昌明, 张安东, 李志合, 李玉峰, 王绍庆, 易维明
2021, 49(2): 168-177.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021016
摘要(2) HTML(1) PDF 2963KB(0)
摘要:
为了实现木醋液的高值化利用,在固定床反应器中,进行木醋液催化重整制氢实验,采用浸渍法制备一系列不同Co添加量的Ni基催化剂,以产氢率、碳转化率、H2选择性和积炭量为主要评价指标,探究液时空速、反应温度、镍钴比等工况对木醋液催化重整制氢的影响,同时采用 XRF、H2-TPR、SEM及元素分析等方法对催化剂进行了表征。结果表明,液时空速增加,产气量增大,但液时空速过高会加速催化剂失活。高温有利于木醋液的催化重整制氢反应,温度到达900 ℃时,氢气产率最高。随着钴添加量的增加,反应产生的积炭降低,但氢气产率也会有所下降。因此,当液时空速为60 h−1,温度为800 ℃时,采用Ni-0.5Co/Al2O3催化剂,最适于木醋液的催化重整制氢实验。
液相体系Ru-Co3O4催化CO2加氢制甲烷过程中的溶剂效应研究
宋英健, 崔晓静, 邓天昇, 秦张峰, 樊卫斌
2021, 49(2): 178-185.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60013-0
摘要(6) HTML(2) PDF 1049KB(4)
摘要:
采用共沉淀法制备了Ru-Co3O4催化剂,考察了其在液相体系的CO2加氢制甲烷催化性能,并与浸渍法制备的Ru基催化剂(Ru/SiO2、Ru/CeO2、Ru/ZrO2、Ru/TiO2)进行了对比,探讨了不同溶剂(水、正丁醇、1, 4-丁内酯、DMF、十氢萘、环己烷、异辛烷)对催化性能的影响规律。发现Ru-Co3O4具有较高的加氢催化活性和产物选择性,十氢萘和异辛烷作溶剂显示出良好的催化性能。在200 °C及H2/CO2 = 3∶1(v/v, 4 MPa)条件下,CO2转化率达45.6%,CH4的选择性约97%。同位素标记实验和原位漫反射红外光谱结果表明,十氢萘和异辛烷中的叔碳离子可以起到较强的供氢作用,从而提高了催化活性。
Formation of perovskite-type LaNiO3 on La-Ni/Al2O3-ZrO2 catalysts and their performance for CO methanation
WANG Hong-wei, WU Jun-xia, WANG Xiao-yan, WANG Hong, LIU Jin-rong
2021, 49(2): 186-197.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60012-9
摘要(27) HTML(14) PDF 2677KB(1)
摘要:
The carbon deposition and sintering of Ni-based catalysts, used in CO methanation, are the main problems to be solved. In this paper, supported LaNiO3/Al2O3-ZrO2 catalyst was prepared by neutralization hydrolysis-citric acid complexation method. The effects of La-Ni loading and calcination temperature of support on the structure and catalytic activity of the catalyst were investigated. The structural evolution of catalyst precursor before and after reduction was studied via XRD, H2-TPR, BET, XPS, TEM and other characterization methods. The results showed that the catalyst supported by homogeneous Al-Zr solid solution was beneficial to form the active component with LaNiO3 structure, and the Ni0 derived from LaNiO3 was the key factor for keeping the activity at high temperature. The La-Ni loading affected the formation of LaNiO3 and the reduction state of Ni. Among the catalysts studied, 30% of the La-Ni loading was more favorable for the formation of perovskite LaNiO3. The Ni0 and La2O3 reduced from LaNiO3 were highly dispersed on the surface of the support, and the Ni0 nanoparticles were anchored by the support and La2O3, which inhibited the migration and aggregation of Ni0 particles at high temperature and thus led to high thermal stability.
Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite: An efficient electrocatalyst for hydrogen evolution
ZHANG Jie, ZHAO Yu, WU Ai-lian, LI Jia, WANG Yu-xue
2021, 49(2): 198-204.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60010-5
摘要(12) HTML(11) PDF 861KB(0)
摘要:
The preparation of efficient catalysts in hydrogen evolution reaction (HER) is an urgent task at present. In this work, Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite catalyst was prepared through liquid phase impregnation with in-situ reduction, which was used to compose the cathode with carbon paper (CP) for the microbial electrolysis cell (MEC). With the help of SEM, TEM, XRD, XPS and electrochemical analysis techniques, the structure, properties and electrocatalytic performance in hydrogen evolution of the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite were investigated. The results indicate that the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 catalyst exhibits excellent electrochemical activity for hydrogen evolution in the MEC. Using the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 catalyst, the current density reaches 100 A/cm2 at a small overpotential of 1881 mV, with a low charge transfer resistance of 10.86 Ω and a low Tafel slope of 44.3 mV/dec, which is much superior to pure g-C3N4 catalyst and CP, and even comparable to the Pt catalyst, suggesting that the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite can be a potential candidate of HER catalyst in MEC.
合成气一步法制备二甲醚核壳结构催化剂的制备及其反应性能
王文丽, 王琰, 陈月仙, 赵文超, 李瑞丰
[摘要](1958) [PDF 0KB](6687)
摘要:
以生物质(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为模板剂,通过水热合成法制备具有核壳结构的CuO-ZnO-Al2O3@Al2O3复合催化剂,该催化剂以甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al2O3为核,甲醇脱水催化剂Al2O3为壳.SEM-EDS对催化剂核壳结构的表征发现,通过改变水热合成温度和合成时间可以调变催化剂中Al2O3壳层的厚度.将该复合催化剂用于合成气直接制备二甲醚的反应,在空速1 500 mL/(h·gcat)、温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,CO转化率和二甲醚选择性分别达到35.2%和61.1%.
污水处理工艺对污泥热处理特性的影响
解立平, 郑师梅, 李涛
[摘要](1443) [PDF 0KB](5821)
摘要:
通过10℃/min时的热重分析,对五种不同性质污泥分别在氮气和氧气气氛下的热解和燃烧特性进行了研究。结果表明,污水处理工艺的“好氧+厌氧”、“厌氧+好氧”过程以及污泥的厌氧消化均使污泥中的有机物结构复杂,导致污泥热解时有机物的分解和析出温度升高,且“好氧+厌氧”过程使污泥中有机物结构更复杂;而对污泥的燃烧过程和燃尽点无影响,但使着火温度升高。利用 šatava-šesták 方程对污泥热解、燃烧的反应机理进行了研究。结果表明,五种污泥热解时均呈现为挥发分扩散和随后的化学反应机理函数,而燃烧时则为化学反应和随后的扩散过程。