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, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60357-3
摘要:
Conversion of saturated straight-chain alkanes generated in the deep desulfurization process of fluid catalytic cracking (FCC) gasoline and the coal-to-oil processes into aromatics via alkane aromatization is an important non-petroleum route for the preparation of aromatics that effectively improves the quality of oil. The aromatization technology of C2−C5 light hydrocarbons is relatively mature and has been used in industry. However, for the aromatization of\begin{document}${\rm{C}}_6^+ $\end{document} ![]()
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Conversion of saturated straight-chain alkanes generated in the deep desulfurization process of fluid catalytic cracking (FCC) gasoline and the coal-to-oil processes into aromatics via alkane aromatization is an important non-petroleum route for the preparation of aromatics that effectively improves the quality of oil. The aromatization technology of C2−C5 light hydrocarbons is relatively mature and has been used in industry. However, for the aromatization of
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60361-5
摘要:
本工作采用水热合成法制备了具有相似形貌、粒径、织构性质和酸性的ZSM-11和ZSM-5分子筛，借助多种表征技术研究了这两类分子筛的十元环孔道结构差异对其甲醇转化制烯烃（MTO）催化性能的影响。结果表明，由于ZSM-5的正弦孔道比ZSM-11的直孔道的扩散阻力大，反应中间体和产物分子在ZSM-5分子筛上的停留时间较长，强化了长链烯烃氢转移反应，导致生成更多的甲基苯物种，从而增强了芳烃循环的贡献；相比之下，ZSM-11分子筛的直孔道限制了长链烯烃的氢转移反应，减少了多甲基苯物种的产生，有利于提高烯烃循环的贡献。因此，与具有相似形貌、粒径、织构性质和酸性的ZSM-5-60分子筛相比，ZSM-11-60分子筛对MTO反应具有更长的催化寿命（98.3 h对比65.4 h）和更高的丙烯选择性（34.6%对比27.4%）。这些结果深化了对分子筛MTO催化性能与其孔道结构关系的认识，有助于新型高效的甲醇转化分子筛催化剂的开发和反应过程的探索。
本工作采用水热合成法制备了具有相似形貌、粒径、织构性质和酸性的ZSM-11和ZSM-5分子筛，借助多种表征技术研究了这两类分子筛的十元环孔道结构差异对其甲醇转化制烯烃（MTO）催化性能的影响。结果表明，由于ZSM-5的正弦孔道比ZSM-11的直孔道的扩散阻力大，反应中间体和产物分子在ZSM-5分子筛上的停留时间较长，强化了长链烯烃氢转移反应，导致生成更多的甲基苯物种，从而增强了芳烃循环的贡献；相比之下，ZSM-11分子筛的直孔道限制了长链烯烃的氢转移反应，减少了多甲基苯物种的产生，有利于提高烯烃循环的贡献。因此，与具有相似形貌、粒径、织构性质和酸性的ZSM-5-60分子筛相比，ZSM-11-60分子筛对MTO反应具有更长的催化寿命（98.3 h对比65.4 h）和更高的丙烯选择性（34.6%对比27.4%）。这些结果深化了对分子筛MTO催化性能与其孔道结构关系的认识，有助于新型高效的甲醇转化分子筛催化剂的开发和反应过程的探索。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023067
摘要:
采用硅铝比相近的Y分子筛、ZSM-5分子筛和β分子筛分别负载贵金属约0.5% Pt 制备催化剂，通过XRD、XRF、TEM、N2物理吸附-脱附、NH3-TPD、Py-FTIR、27Al核磁等手段研究了不同拓扑结构分子筛晶体结构、元素组成、晶体结构、孔结构、酸性以及Al分布的差异，进而考察了拓扑结构对催化剂催化正十二烷异构化反应性能的影响。结果表明，当硅铝比接近时，ZSM-5分子筛总酸量及骨架铝比例最高、平均孔径最小，Y分子筛总酸量及骨架铝比例最低、平均孔径最大，而β分子筛的总酸量、骨架铝比例以及平均孔径介于两者之间，说明不同拓扑结构分子筛硅铝原子组合方式不同，不仅影响孔道结构和孔口尺寸，而且会因为铝所处位置的不同而影响酸性；在正十二烷异构化反应中，Pt/ZSM-5催化剂活性最高且主要发生的是外表面无选择性反应，Pt/Y催化剂活性最低且异构化反应主要在孔道内，而Pt/β催化剂活性介于两者之间，异构化反应发生于孔口处以锁匙反应为主。
采用硅铝比相近的Y分子筛、ZSM-5分子筛和β分子筛分别负载贵金属约0.5% Pt 制备催化剂，通过XRD、XRF、TEM、N2物理吸附-脱附、NH3-TPD、Py-FTIR、27Al核磁等手段研究了不同拓扑结构分子筛晶体结构、元素组成、晶体结构、孔结构、酸性以及Al分布的差异，进而考察了拓扑结构对催化剂催化正十二烷异构化反应性能的影响。结果表明，当硅铝比接近时，ZSM-5分子筛总酸量及骨架铝比例最高、平均孔径最小，Y分子筛总酸量及骨架铝比例最低、平均孔径最大，而β分子筛的总酸量、骨架铝比例以及平均孔径介于两者之间，说明不同拓扑结构分子筛硅铝原子组合方式不同，不仅影响孔道结构和孔口尺寸，而且会因为铝所处位置的不同而影响酸性；在正十二烷异构化反应中，Pt/ZSM-5催化剂活性最高且主要发生的是外表面无选择性反应，Pt/Y催化剂活性最低且异构化反应主要在孔道内，而Pt/β催化剂活性介于两者之间，异构化反应发生于孔口处以锁匙反应为主。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022093
摘要:
本研究将三聚氰胺在静态空气中焙烧合成的g-C3N4作为载体，通过简单的浸渍还原法将Rh纳米粒子负载在g-C3N4载体上制备出Rh/g-C3N4催化剂。采用多种表征方法对催化剂的微观结构、组成成分进行研究。此外，还研究了反应温度和NaOH浓度对催化剂催化水合肼分解的影响。研究结果表明，催化剂优异的催化活性源于g-C3N4载体为金属Rh提供了锚定位点，并且载体和金属之间存在强相互作用。催化剂的催化活性随着反应温度的升高而不断提升，当NaOH浓度为0.75 mol/L时Rh/g-C3N4催化剂具有最高的催化活性。Rh/g-C3N4催化剂催化水合肼分解制氢的活化能为30.7 kJ/mol，TOF值为1466.4 h−1，在经过五次循环后，催化剂依旧保持着较好的催化活性，表明催化剂具有良好的循环稳定性。
本研究将三聚氰胺在静态空气中焙烧合成的g-C3N4作为载体，通过简单的浸渍还原法将Rh纳米粒子负载在g-C3N4载体上制备出Rh/g-C3N4催化剂。采用多种表征方法对催化剂的微观结构、组成成分进行研究。此外，还研究了反应温度和NaOH浓度对催化剂催化水合肼分解的影响。研究结果表明，催化剂优异的催化活性源于g-C3N4载体为金属Rh提供了锚定位点，并且载体和金属之间存在强相互作用。催化剂的催化活性随着反应温度的升高而不断提升，当NaOH浓度为0.75 mol/L时Rh/g-C3N4催化剂具有最高的催化活性。Rh/g-C3N4催化剂催化水合肼分解制氢的活化能为30.7 kJ/mol，TOF值为1466.4 h−1，在经过五次循环后，催化剂依旧保持着较好的催化活性，表明催化剂具有良好的循环稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(22)60065-3
摘要:
CO2的化学转化作为碳减排的有效手段受到了广泛关注，近年来，通过热催化工艺将CO2加氢转化为乙醇已经取得了突破性的进展，但仍然存在乙醇选择性及产率低、副产物较多等问题。本工作对热催化CO2加氢制取乙醇的研究进展进行了综述，主要评述了以分子筛、金属氧化物、钙钛矿、二氧化硅、有机框架及金属碳化物等为载体的催化剂应用，分析了不同金属间的协同作用对CO2转化过程的影响以及各类活性物种的介入对于CO2加氢制取乙醇反应的促进作用，总结出能够有效促进C–C键偶联以及CO2吸附和活化的催化剂体系。在此基础上分析了影响CO2加氢制取乙醇的各种因素，并对反应机理进行了讨论。该综述为CO2加氢制备乙醇的催化剂设计、合成工艺条件优化以及催化机理的探究提供参考。
CO2的化学转化作为碳减排的有效手段受到了广泛关注，近年来，通过热催化工艺将CO2加氢转化为乙醇已经取得了突破性的进展，但仍然存在乙醇选择性及产率低、副产物较多等问题。本工作对热催化CO2加氢制取乙醇的研究进展进行了综述，主要评述了以分子筛、金属氧化物、钙钛矿、二氧化硅、有机框架及金属碳化物等为载体的催化剂应用，分析了不同金属间的协同作用对CO2转化过程的影响以及各类活性物种的介入对于CO2加氢制取乙醇反应的促进作用，总结出能够有效促进C–C键偶联以及CO2吸附和活化的催化剂体系。在此基础上分析了影响CO2加氢制取乙醇的各种因素，并对反应机理进行了讨论。该综述为CO2加氢制备乙醇的催化剂设计、合成工艺条件优化以及催化机理的探究提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023064
摘要:
本文研究了有氧烘焙对玉米秸秆组成成分、烘焙产率、化学结构及微观结构等理化特性及气化特性的影响，同时考察了玉米秸秆烘焙及气化过程中碱金属的迁移转化规律。结果表明，烘焙可有效提高玉米秸秆中固定碳含量，降低H/C、O/C。相较于惰性烘焙，有氧烘焙具有更好的提质效果，结合H/C、O/C、质量产率和能量产率发现氧气浓度为6%时较合适。烘焙玉米秸秆气化气中CO含量、气体产率及热值随烘焙气氛中氧气浓度的增加呈先上升后下降的趋势，在氧气浓度为6%时气化品质相对较好，此时气体组分中CO含量为14.73%、气体产率达到1.09 L/g、气体热值达到4.93 MJ/Nm³。烘焙过程中碱金属在玉米秸秆中富集，并促进部分水溶态钾向醋酸铵溶态钾转化，有助于气化过程中生成更多不溶态钾，且有氧烘焙促进作用更明显。研究结果可为生物质有氧烘焙提质及气化产气的技术推广提供基础数据及技术支持。
本文研究了有氧烘焙对玉米秸秆组成成分、烘焙产率、化学结构及微观结构等理化特性及气化特性的影响，同时考察了玉米秸秆烘焙及气化过程中碱金属的迁移转化规律。结果表明，烘焙可有效提高玉米秸秆中固定碳含量，降低H/C、O/C。相较于惰性烘焙，有氧烘焙具有更好的提质效果，结合H/C、O/C、质量产率和能量产率发现氧气浓度为6%时较合适。烘焙玉米秸秆气化气中CO含量、气体产率及热值随烘焙气氛中氧气浓度的增加呈先上升后下降的趋势，在氧气浓度为6%时气化品质相对较好，此时气体组分中CO含量为14.73%、气体产率达到1.09 L/g、气体热值达到4.93 MJ/Nm³。烘焙过程中碱金属在玉米秸秆中富集，并促进部分水溶态钾向醋酸铵溶态钾转化，有助于气化过程中生成更多不溶态钾，且有氧烘焙促进作用更明显。研究结果可为生物质有氧烘焙提质及气化产气的技术推广提供基础数据及技术支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023069
摘要:
分子动力学模拟现已成为分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附机理研究不可或缺的重要手段。本文从力场、几何优化、牛顿运动方程、周期性边界条件、系宗、控温控压方法、步长步数等方面简述了分子动力学模拟的基本原理。目前，煤大分子的构建方法有三种：经典模型、自主构建模型和含氧官能团修饰的石墨烯层模型。分子动力学模拟结果中，吸附构型的图像信息可以直接观察分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面的吸附情况及吸附历程，而密度分布曲线、均方根位移、吸附能等定量结果可以揭示分散剂/表面活性剂的吸附机理。分子动力学模拟与实验方法相结合可以从微观和宏观两个角度揭示分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附模式，将为分散剂和浮选剂的开发和应用提供重要的理论支撑。
分子动力学模拟现已成为分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附机理研究不可或缺的重要手段。本文从力场、几何优化、牛顿运动方程、周期性边界条件、系宗、控温控压方法、步长步数等方面简述了分子动力学模拟的基本原理。目前，煤大分子的构建方法有三种：经典模型、自主构建模型和含氧官能团修饰的石墨烯层模型。分子动力学模拟结果中，吸附构型的图像信息可以直接观察分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面的吸附情况及吸附历程，而密度分布曲线、均方根位移、吸附能等定量结果可以揭示分散剂/表面活性剂的吸附机理。分子动力学模拟与实验方法相结合可以从微观和宏观两个角度揭示分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附模式，将为分散剂和浮选剂的开发和应用提供重要的理论支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023071
摘要:
木质素生物油的加氢脱氧制备液体燃料是一项非常有前景的途径。本文采用初湿浸渍法，制备得到一系列钌负载于金属氧化物载体的催化剂(Ru/CeO2、Ru/Nb2O5、Ru/ZrO2、Ru/Al2O3和Ru/CeOx)，用于木质素衍生酚类化合物苯酚提质加氢转化为环己醇的研究。通过采用X射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对所制备催化剂进行结构和物化特征的表征，发现Ru/CeOx中含有的氧空位可以很好地吸附带有含氧基团的原料，从而有利于苯酚的高效加氢；同时XPS表明Ru/CeOx中的有效活性中心RuO2和Ru0是催化加氢的活性位点，因此，氧空位和金属活性位点的共同作用使得催化剂有较好的加氢活性。探究了反应温度、压力、时间对加氢效果的影响，发现催化剂能够在较温和的温度(140 ℃)下能使苯酚完全转化，得到目标产物环己醇得率为90.2%，并对催化剂的循环特性进行考察，发现循环使用4次后催化剂仍表现出优异的加氢活性。同时采用GC-MS检测加氢过程的中间产物，进而推断出苯酚加氢过程的反应路径。
木质素生物油的加氢脱氧制备液体燃料是一项非常有前景的途径。本文采用初湿浸渍法，制备得到一系列钌负载于金属氧化物载体的催化剂(Ru/CeO2、Ru/Nb2O5、Ru/ZrO2、Ru/Al2O3和Ru/CeOx)，用于木质素衍生酚类化合物苯酚提质加氢转化为环己醇的研究。通过采用X射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对所制备催化剂进行结构和物化特征的表征，发现Ru/CeOx中含有的氧空位可以很好地吸附带有含氧基团的原料，从而有利于苯酚的高效加氢；同时XPS表明Ru/CeOx中的有效活性中心RuO2和Ru0是催化加氢的活性位点，因此，氧空位和金属活性位点的共同作用使得催化剂有较好的加氢活性。探究了反应温度、压力、时间对加氢效果的影响，发现催化剂能够在较温和的温度(140 ℃)下能使苯酚完全转化，得到目标产物环己醇得率为90.2%，并对催化剂的循环特性进行考察，发现循环使用4次后催化剂仍表现出优异的加氢活性。同时采用GC-MS检测加氢过程的中间产物，进而推断出苯酚加氢过程的反应路径。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023062
摘要:
水合肼的氢含量可达 8.0 wt%是最有前景的储氢材料，本文利用H2还原制备Ti2O3载体后，通过湿化学浸渍-还原法制备NiPt/Ti2O3纳米催化剂进行催化水合肼研究。研究表明，在催化剂的制备过程中，Ni和Pt之间形成了一种合金，该合金的形成使催化剂的催化活性升高，Ti2O3与NiPt合金的相互作用对催化剂催化性能和循环稳定性有很好的帮助。Ni5Pt5/Ti2O3催化剂催化水合肼产氢的反应的TOF值为1076.1h−1，对比已报道的催化剂性能更优异。
水合肼的氢含量可达 8.0 wt%是最有前景的储氢材料，本文利用H2还原制备Ti2O3载体后，通过湿化学浸渍-还原法制备NiPt/Ti2O3纳米催化剂进行催化水合肼研究。研究表明，在催化剂的制备过程中，Ni和Pt之间形成了一种合金，该合金的形成使催化剂的催化活性升高，Ti2O3与NiPt合金的相互作用对催化剂催化性能和循环稳定性有很好的帮助。Ni5Pt5/Ti2O3催化剂催化水合肼产氢的反应的TOF值为1076.1h−1，对比已报道的催化剂性能更优异。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023061
摘要:
与乙醇相比，高级醇具有高的十六烷值、高能量密度、对发动机部件无腐蚀性、与水不混溶、稳定性好等直接作为燃料或燃料添加剂的优势，将发酵产生的生物乙醇转化为更有价值的高级醇受到了广泛关注。本文综述了近年来国内外有关生物乙醇制高级醇的研究进展，包括金属氧化物、羟基磷灰石（HAP）和负载型金属催化剂的研究开发现状，并比较了不同类型催化剂参与下乙醇转化率和高级醇选择性，结合乙醇经缩合反应制备高级醇的机理进行了讨论，最后对当前生物乙醇制高级醇的挑战以及未来研究趋势进行了总结与展望，指出多功能催化剂的开发是未来研究重点，羟醛缩合是进一步提高生物乙醇制高级醇转化率与选择性的有效策略。
与乙醇相比，高级醇具有高的十六烷值、高能量密度、对发动机部件无腐蚀性、与水不混溶、稳定性好等直接作为燃料或燃料添加剂的优势，将发酵产生的生物乙醇转化为更有价值的高级醇受到了广泛关注。本文综述了近年来国内外有关生物乙醇制高级醇的研究进展，包括金属氧化物、羟基磷灰石（HAP）和负载型金属催化剂的研究开发现状，并比较了不同类型催化剂参与下乙醇转化率和高级醇选择性，结合乙醇经缩合反应制备高级醇的机理进行了讨论，最后对当前生物乙醇制高级醇的挑战以及未来研究趋势进行了总结与展望，指出多功能催化剂的开发是未来研究重点，羟醛缩合是进一步提高生物乙醇制高级醇转化率与选择性的有效策略。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023063
摘要:
甲酸 (FA) 因其H含量较高 (4.4 wt.%)、易产H2、可经小平台化合物合成等优势受到广泛关注，而γ-Mo2N/C对FA沿H2和CO2路径分解具有非常高的选择性，产生CO极少，显示出较高的应用价值。基于此，本文采用对苯二胺和钼酸铵水溶液经前驱体制备γ-Mo2N/C催化剂，并对其FA分解性能进行了原位评价，采用热重分析 (TG)、X射线衍射 (XRD)、傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)、扫描电镜 (SEM)、透射电镜 (TEM) 等表征手段对催化剂的结构和表面官能团进行了分析，利用DFT对FA在γ-Mo2N (200) 晶面的吸附构型进行了计算，在此基础上，对催化剂性能及FA在其表面的分解机理进行了研究。结果表明，γ-Mo2N/C在较低温度下即可表现出极高的催化活性，提高γ-Mo2N在C载体上的分散性能有效改善FA转化率。对苯二胺与钼酸铵的摩尔比为4∶1时，催化性能最佳，在160 ℃、100 h的FA分解实验中，催化剂性能稳定、H2选择性高(N2 40 ml/min, CO < 50 ppm)。而DFT计算表明，FA中O−H键的H原子与γ-Mo2N/C (200) 晶面上N原子结合的可能性更大，而C=O键的O原子更有可能与γ-Mo2N/C (200) 晶面上Mo原子结合。上述结果有助于明确FA在γ-Mo2N/C作用下的分解机理，也显示出非贵金属催化剂γ-Mo2N/C在FA分解制H2方面潜在的应用前景。
甲酸 (FA) 因其H含量较高 (4.4 wt.%)、易产H2、可经小平台化合物合成等优势受到广泛关注，而γ-Mo2N/C对FA沿H2和CO2路径分解具有非常高的选择性，产生CO极少，显示出较高的应用价值。基于此，本文采用对苯二胺和钼酸铵水溶液经前驱体制备γ-Mo2N/C催化剂，并对其FA分解性能进行了原位评价，采用热重分析 (TG)、X射线衍射 (XRD)、傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)、扫描电镜 (SEM)、透射电镜 (TEM) 等表征手段对催化剂的结构和表面官能团进行了分析，利用DFT对FA在γ-Mo2N (200) 晶面的吸附构型进行了计算，在此基础上，对催化剂性能及FA在其表面的分解机理进行了研究。结果表明，γ-Mo2N/C在较低温度下即可表现出极高的催化活性，提高γ-Mo2N在C载体上的分散性能有效改善FA转化率。对苯二胺与钼酸铵的摩尔比为4∶1时，催化性能最佳，在160 ℃、100 h的FA分解实验中，催化剂性能稳定、H2选择性高(N2 40 ml/min, CO < 50 ppm)。而DFT计算表明，FA中O−H键的H原子与γ-Mo2N/C (200) 晶面上N原子结合的可能性更大，而C=O键的O原子更有可能与γ-Mo2N/C (200) 晶面上Mo原子结合。上述结果有助于明确FA在γ-Mo2N/C作用下的分解机理，也显示出非贵金属催化剂γ-Mo2N/C在FA分解制H2方面潜在的应用前景。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023060
摘要:
温室气体CO2的大量排放引发了全球变暖和生态环境破坏等问题。如何将CO2作为资源有效利用，并创造经济效益在近年来备受关注。本文以CO2和乙二醇(EG)合成碳酸乙烯酯(EC)为目标，设计合成一系列La掺杂ZnO催化剂，可对ZnO表面Lewis酸碱性位点调控，并在无助剂条件下研究了催化剂活性。La-ZnO-1%-550 ℃具有最好的催化活性，在130 ℃、4 MPa CO2、1 h条件下，EG的转化率为0.54%，EC的时空收率和选择性分别为7.326 mmol·h−1∙g−1和99%，并具有良好的稳定性。结合对催化剂的晶体结构、形貌和表面酸碱性等分析，结果显示：La均匀分布在ZnO中空纳米片中，经过550 ℃煅烧的La掺杂ZnO的表面具有最多的Lewis酸碱性位点，催化剂的催化活性随中强Lewis酸碱性位点增多而升高。
温室气体CO2的大量排放引发了全球变暖和生态环境破坏等问题。如何将CO2作为资源有效利用，并创造经济效益在近年来备受关注。本文以CO2和乙二醇(EG)合成碳酸乙烯酯(EC)为目标，设计合成一系列La掺杂ZnO催化剂，可对ZnO表面Lewis酸碱性位点调控，并在无助剂条件下研究了催化剂活性。La-ZnO-1%-550 ℃具有最好的催化活性，在130 ℃、4 MPa CO2、1 h条件下，EG的转化率为0.54%，EC的时空收率和选择性分别为7.326 mmol·h−1∙g−1和99%，并具有良好的稳定性。结合对催化剂的晶体结构、形貌和表面酸碱性等分析，结果显示：La均匀分布在ZnO中空纳米片中，经过550 ℃煅烧的La掺杂ZnO的表面具有最多的Lewis酸碱性位点，催化剂的催化活性随中强Lewis酸碱性位点增多而升高。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023001
摘要:
采用密度泛函理论研究了污泥燃烧过程中烟气组分对PbO在CaO（001）表面吸附的影响。计算结果表明，CaO（001）表面的 O顶位是PbO、H2O、SO2和CO2分子吸附的活性位点。H2O、SO2和CO2分子的存在分别使PbO分子在CaO（001）表面的吸附能较洁净表面增大了71.42、19.589和46.431 kJ/mol。H2O分子在吸附过程中形成的OH基团和局部Ca（OH）2表面结构有利于PbO分子的吸附。SO2分子中的OS原子和CaO（001）表面的Osurf原子的态密度轨道均与Pb原子轨道产生重叠，使得PbO分子在表面的吸附更加稳定。CO2分子预吸附在CaO（001）表面形成的CO3基团对PbO分子存在强吸附作用，使得PbO分子更稳定的吸附在CaO（001）表面。
采用密度泛函理论研究了污泥燃烧过程中烟气组分对PbO在CaO（001）表面吸附的影响。计算结果表明，CaO（001）表面的 O顶位是PbO、H2O、SO2和CO2分子吸附的活性位点。H2O、SO2和CO2分子的存在分别使PbO分子在CaO（001）表面的吸附能较洁净表面增大了71.42、19.589和46.431 kJ/mol。H2O分子在吸附过程中形成的OH基团和局部Ca（OH）2表面结构有利于PbO分子的吸附。SO2分子中的OS原子和CaO（001）表面的Osurf原子的态密度轨道均与Pb原子轨道产生重叠，使得PbO分子在表面的吸附更加稳定。CO2分子预吸附在CaO（001）表面形成的CO3基团对PbO分子存在强吸附作用，使得PbO分子更稳定的吸附在CaO（001）表面。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023024
摘要:
本研究中使用低温溶胶凝胶自燃法制备了不同载体负载的CuMn2O4/MO2(M=Mn、Ti、Ce)催化剂，并对其同时去除甲苯和NOx的性能进行了评价。结果表明，CeO2载体的加入可显著缓解CuMn2O4上甲苯氧化与NH3-SCR的相互抑制，因此，CuMn2O4/CeO2催化剂表现出最优异的甲苯与NOx同时去除效率。通过BET、XRD、NH3-TPD、O2-TPD及结合XPS与in-situ DRIFTs对催化剂的物化性质及CuMn2O4同时去除甲苯与NOx的反应机理进行了分析。结果表明，CeO2的引入提高了催化剂中Mn4 + /Mnn + 的占比，促使CuMn2O4/CeO2催化剂形成表面丰富的酸性位点和氧空位。此外，Cu、Mn和Ce之间的强相互作用加速电子转移，增强了Cu + + Ce4 + ↔Cu2 + + Ce3 + 、Mn4 + + Ce3 + ↔Mn3 + + Ce4 + 的氧化还原循环。In-situ DRIFTs证实了CuMn2O4催化剂上NH3-SCR反应遵循Langmuir-Hinshelwood机制，甲苯的氧化遵循Mars-van Krevelen机制。因此，CeO2作为载体的CuMn2O4/CeO2催化剂优异的氧化还原能力促使甲苯的完全氧化，因此，表现出优异的甲苯与NOx同时去除能力。本工作可为同时消除甲苯和NOx的催化剂开发提供指导。
本研究中使用低温溶胶凝胶自燃法制备了不同载体负载的CuMn2O4/MO2(M=Mn、Ti、Ce)催化剂，并对其同时去除甲苯和NOx的性能进行了评价。结果表明，CeO2载体的加入可显著缓解CuMn2O4上甲苯氧化与NH3-SCR的相互抑制，因此，CuMn2O4/CeO2催化剂表现出最优异的甲苯与NOx同时去除效率。通过BET、XRD、NH3-TPD、O2-TPD及结合XPS与in-situ DRIFTs对催化剂的物化性质及CuMn2O4同时去除甲苯与NOx的反应机理进行了分析。结果表明，CeO2的引入提高了催化剂中Mn4 + /Mnn + 的占比，促使CuMn2O4/CeO2催化剂形成表面丰富的酸性位点和氧空位。此外，Cu、Mn和Ce之间的强相互作用加速电子转移，增强了Cu + + Ce4 + ↔Cu2 + + Ce3 + 、Mn4 + + Ce3 + ↔Mn3 + + Ce4 + 的氧化还原循环。In-situ DRIFTs证实了CuMn2O4催化剂上NH3-SCR反应遵循Langmuir-Hinshelwood机制，甲苯的氧化遵循Mars-van Krevelen机制。因此，CeO2作为载体的CuMn2O4/CeO2催化剂优异的氧化还原能力促使甲苯的完全氧化，因此，表现出优异的甲苯与NOx同时去除能力。本工作可为同时消除甲苯和NOx的催化剂开发提供指导。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60353-6
摘要:
The effects of silicon oxide additive on the transformation characteristics of sodium and sulfur in coal ash under atmospheric and elevated pressure were investigated in this study. The results indicated that silicon oxide additive significantly inhibited the release of sodium under high pressure. The sodium content in ash with 4% of silicon oxide additive was 3.5% at 0.1 MPa, which was higher than that without additive. However, the sodium content increased to 5.4% without additive and 6.9% with 4% additive at 4 MPa, respectively. The sodium mainly existed in the forms of NaAlSiO4 and NaAlSi3O8 at 0.1 MPa, and the content of NaAlSiO4 increased with increasing additive dosage, which weakened the agglomeration of ash. The decomposition of low melting point mineral CaSO4 was inhibited at 4 MPa, and the formation of Na6Ca2Al6Si6O24(SO4)2 from NaAlSiO4 and CaSO4 was promoted significantly with increasing additive dosage. Furthermore, the inhibition mechanism of sodium and sulfur released from coal ash by silicon oxide under high pressure was proposed.
The effects of silicon oxide additive on the transformation characteristics of sodium and sulfur in coal ash under atmospheric and elevated pressure were investigated in this study. The results indicated that silicon oxide additive significantly inhibited the release of sodium under high pressure. The sodium content in ash with 4% of silicon oxide additive was 3.5% at 0.1 MPa, which was higher than that without additive. However, the sodium content increased to 5.4% without additive and 6.9% with 4% additive at 4 MPa, respectively. The sodium mainly existed in the forms of NaAlSiO4 and NaAlSi3O8 at 0.1 MPa, and the content of NaAlSiO4 increased with increasing additive dosage, which weakened the agglomeration of ash. The decomposition of low melting point mineral CaSO4 was inhibited at 4 MPa, and the formation of Na6Ca2Al6Si6O24(SO4)2 from NaAlSiO4 and CaSO4 was promoted significantly with increasing additive dosage. Furthermore, the inhibition mechanism of sodium and sulfur released from coal ash by silicon oxide under high pressure was proposed.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023055
摘要:
本文采用密度泛函理论方法对NiCo双原子团簇催化甲烷干法重整反应的体系进行了计算研究。通过计算结果得出甲烷脱氢、二氧化碳活化、C*和CH*的氧化、H2和H2O的生成四个反应过程可能的反应路径。最后，运用能量跨度模型分析循环反应的动力学信息，发现298K时甲烷脱氢过程中不易生成C*。913K时甲烷脱氢过程决速中间体由IM1-1变成了IM6-1、决速过渡态由TS78-1变成了TS56-1；虽然可以生成C*，但能量跨度的减小加快了C*和CH*的消去。本工作可以了解NiCo双原子团簇催化甲烷干法重整的作用机理，为实验研究提供理论基础。
本文采用密度泛函理论方法对NiCo双原子团簇催化甲烷干法重整反应的体系进行了计算研究。通过计算结果得出甲烷脱氢、二氧化碳活化、C*和CH*的氧化、H2和H2O的生成四个反应过程可能的反应路径。最后，运用能量跨度模型分析循环反应的动力学信息，发现298K时甲烷脱氢过程中不易生成C*。913K时甲烷脱氢过程决速中间体由IM1-1变成了IM6-1、决速过渡态由TS78-1变成了TS56-1；虽然可以生成C*，但能量跨度的减小加快了C*和CH*的消去。本工作可以了解NiCo双原子团簇催化甲烷干法重整的作用机理，为实验研究提供理论基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60376-7
摘要:
碳酸二甲酯（DMC）是一种用途广泛的环境友好型绿色化学品，利用CO2和CH3OH直接合成DMC是近年来CO2清洁转化的研究重点。设计高效稳定的催化剂和反应工艺促进CO2的转化，是DMC直接合成法能否工业化的技术关键。本工作综述了CO2和CH3OH直接合成DMC催化体系的研究进展，介绍了不同类型催化剂的反应机理，主要包括离子液体催化剂、碱金属碳酸盐催化剂、过渡金属氧化物催化剂等，阐述了各种脱水剂的脱水原理和对反应的促进作用，对不同催化-脱水体系的优势及缺点进行分析，并预测开发高效稳定的催化剂和对水选择渗透性强的膜材料，构建和实施新型的脱水工艺将是今后研究的重点。
碳酸二甲酯（DMC）是一种用途广泛的环境友好型绿色化学品，利用CO2和CH3OH直接合成DMC是近年来CO2清洁转化的研究重点。设计高效稳定的催化剂和反应工艺促进CO2的转化，是DMC直接合成法能否工业化的技术关键。本工作综述了CO2和CH3OH直接合成DMC催化体系的研究进展，介绍了不同类型催化剂的反应机理，主要包括离子液体催化剂、碱金属碳酸盐催化剂、过渡金属氧化物催化剂等，阐述了各种脱水剂的脱水原理和对反应的促进作用，对不同催化-脱水体系的优势及缺点进行分析，并预测开发高效稳定的催化剂和对水选择渗透性强的膜材料，构建和实施新型的脱水工艺将是今后研究的重点。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60368-8
摘要:
Shifting products of Fischer-Tropsch synthesis (FTS) from paraffins to value-added higher alcohols receives great attention but remains great challenge. Herein, metal oxides of Mn, Zn, La and Zr are investigated as promoters to tune the activity and product distributions of Co/AC catalyst for syngas conversion. It is found that these promoters show different promotion effect on CO dissociation rate, the formation of Co2C phase and the alcohols selectivity. The formed Co2C/Co0 constitutes the dual active site for higher alcohols synthesis. The strongest CO dissociation rate is observed for Zn-promoted Co/AC catalyst, resulting in the highest activity and space-time yield (STY) of alcohols. The Mn promoter is most conducive to the formation of Co2C, but slightly decreases the activity. The similar CO dissociation rate and CO conversion are obtained over both Zr- and La-promoted Co/AC catalysts, but the Zr-promoted Co/AC catalyst exhibits the highest alcohols selectivity due to the function balance between CO non-dissociative insertion and CO dissociation.
Shifting products of Fischer-Tropsch synthesis (FTS) from paraffins to value-added higher alcohols receives great attention but remains great challenge. Herein, metal oxides of Mn, Zn, La and Zr are investigated as promoters to tune the activity and product distributions of Co/AC catalyst for syngas conversion. It is found that these promoters show different promotion effect on CO dissociation rate, the formation of Co2C phase and the alcohols selectivity. The formed Co2C/Co0 constitutes the dual active site for higher alcohols synthesis. The strongest CO dissociation rate is observed for Zn-promoted Co/AC catalyst, resulting in the highest activity and space-time yield (STY) of alcohols. The Mn promoter is most conducive to the formation of Co2C, but slightly decreases the activity. The similar CO dissociation rate and CO conversion are obtained over both Zr- and La-promoted Co/AC catalysts, but the Zr-promoted Co/AC catalyst exhibits the highest alcohols selectivity due to the function balance between CO non-dissociative insertion and CO dissociation.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023046
摘要:
本实验对比研究了富氢生物质热解气和甲烷（CH4）蒸汽重整，探讨了富氢生物质热解气组分对CH4等低烃重整反应的影响机理，并揭示了Ni/γ-Al2O3催化剂在富氢热解气蒸汽重整反应中的作用机制。H2通过提供还原气氛使得催化剂表面高活性Ni0的维持动态平衡，从而提高其催化活性；同时，生物质热解气对过渡碳向石墨碳的转化产生抑制作用，降低了积炭对Ni/γ-Al2O3催化活性的影响。其次，考察了反应温度、水碳比（S/C）、空速等操作条件对富氢热解气蒸汽重整反应的影响规律。反应温度和S/C的提高有效促进了CH4蒸汽重整反应，同时抑制了积炭的产生；随着反应空速的提高，CH4蒸汽重整反应的竞争性减弱，水煤气变换反应、CH4干重整反应的竞争性逐渐增加，使得CH4转化受到抑制。本实验为生物质热解气蒸汽重整反应机理研究及高效催化剂开发奠定了基础。
本实验对比研究了富氢生物质热解气和甲烷（CH4）蒸汽重整，探讨了富氢生物质热解气组分对CH4等低烃重整反应的影响机理，并揭示了Ni/γ-Al2O3催化剂在富氢热解气蒸汽重整反应中的作用机制。H2通过提供还原气氛使得催化剂表面高活性Ni0的维持动态平衡，从而提高其催化活性；同时，生物质热解气对过渡碳向石墨碳的转化产生抑制作用，降低了积炭对Ni/γ-Al2O3催化活性的影响。其次，考察了反应温度、水碳比（S/C）、空速等操作条件对富氢热解气蒸汽重整反应的影响规律。反应温度和S/C的提高有效促进了CH4蒸汽重整反应，同时抑制了积炭的产生；随着反应空速的提高，CH4蒸汽重整反应的竞争性减弱，水煤气变换反应、CH4干重整反应的竞争性逐渐增加，使得CH4转化受到抑制。本实验为生物质热解气蒸汽重整反应机理研究及高效催化剂开发奠定了基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023039
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备了不同Co含量的nCo-Al2O3催化剂(n = 2%、5%、10%、15%、20%)，研究了Co含量对催化剂结构和CO2氧化乙苯脱氢性能的影响。结果发现，nCo-Al2O3催化剂上孤立的Co2 + 离子与催化活性具有良好的对应关系，表明孤立的四面体Co2 + 物种是其活性位点。Co-Al2O3催化剂上的Co物种结构和催化性能与Co含量相关。Co含量较低（≤10%）时，催化剂上优先形成孤立的四面体Co2 + 物种；随着Co含量的增加，孤立的Co2 + 位点增加，催化剂活性随之提高。Co含量较高（>10%）时，催化剂上形成Co3O4晶体颗粒，导致孤立的Co2 + 位点减少，催化剂活性降低。10Co-Al2O3表现出最佳催化性能，550 ℃下乙苯转化率达64.4%，苯乙烯选择性为99.3%，反应30 h后，催化剂仍无明显失活，表明孤立的Co2 + 活性位点具有良好的结构稳定性和优异的抗积炭性能。
采用溶胶-凝胶法制备了不同Co含量的nCo-Al2O3催化剂(n = 2%、5%、10%、15%、20%)，研究了Co含量对催化剂结构和CO2氧化乙苯脱氢性能的影响。结果发现，nCo-Al2O3催化剂上孤立的Co2 + 离子与催化活性具有良好的对应关系，表明孤立的四面体Co2 + 物种是其活性位点。Co-Al2O3催化剂上的Co物种结构和催化性能与Co含量相关。Co含量较低（≤10%）时，催化剂上优先形成孤立的四面体Co2 + 物种；随着Co含量的增加，孤立的Co2 + 位点增加，催化剂活性随之提高。Co含量较高（>10%）时，催化剂上形成Co3O4晶体颗粒，导致孤立的Co2 + 位点减少，催化剂活性降低。10Co-Al2O3表现出最佳催化性能，550 ℃下乙苯转化率达64.4%，苯乙烯选择性为99.3%，反应30 h后，催化剂仍无明显失活，表明孤立的Co2 + 活性位点具有良好的结构稳定性和优异的抗积炭性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023034
摘要:
合成气(CO + H2)经费托合成(Fischer-Tropsch synthesis, FTS)转化为清洁燃料与化学品是煤炭清洁利用与保障中国能源战略安全的重要途径。从分子水平深入研究费托合成反应机理，揭示合成气在催化剂表面活化，链增长为CnHx*与CnHxOy*中间体，链终止为烷烃、烯烃、醇、酸产物的基元反应过程是实现费托合成目的产物调节、高性能催化剂理性设计与开发的重要基础，也是催化科学研究的热点与难点。为深入研究费托合成反应机理，科学家采用反应中间体检测、模型化合物添加、稳态机理动力学、稳态同位素瞬变动力学、第一性原理计算、反应网络等方法从不同的角度、不同层次揭示合成气转化机理。本综述总结了百年来费托合成反应机理研究结果，提出了合理的反应机理路线图，并对反应机理研究进行了展望。
合成气(CO + H2)经费托合成(Fischer-Tropsch synthesis, FTS)转化为清洁燃料与化学品是煤炭清洁利用与保障中国能源战略安全的重要途径。从分子水平深入研究费托合成反应机理，揭示合成气在催化剂表面活化，链增长为CnHx*与CnHxOy*中间体，链终止为烷烃、烯烃、醇、酸产物的基元反应过程是实现费托合成目的产物调节、高性能催化剂理性设计与开发的重要基础，也是催化科学研究的热点与难点。为深入研究费托合成反应机理，科学家采用反应中间体检测、模型化合物添加、稳态机理动力学、稳态同位素瞬变动力学、第一性原理计算、反应网络等方法从不同的角度、不同层次揭示合成气转化机理。本综述总结了百年来费托合成反应机理研究结果，提出了合理的反应机理路线图，并对反应机理研究进行了展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60366-4
摘要:
费托合成是煤炭间接液化的关键技术。铁基催化剂是常用的FTS催化剂。受反应过程中相变复杂性和原位表征困难的限制，密度泛函理论(DFT)成为研究铁基催化剂表面物种吸附和反应的必要手段。本工作以铁碳化合物的表面化学性质作为出发点，探讨了不同碳化铁物相的形成条件及表面物种吸附性能，简述了当前DFT计算研究涉及的FTS基元反应，总结了不同机制下链引发，链增长，链终止的机理研究。结合试验研究进展，总结了助剂的加入对铁基催化剂结构和性能的调控机理，结合一些前沿研究，对目前铁基催化剂存在的问题进行总结，对表面碳在催化反应中的作用和各物相催化作用差异等问题进行了展望。
费托合成是煤炭间接液化的关键技术。铁基催化剂是常用的FTS催化剂。受反应过程中相变复杂性和原位表征困难的限制，密度泛函理论(DFT)成为研究铁基催化剂表面物种吸附和反应的必要手段。本工作以铁碳化合物的表面化学性质作为出发点，探讨了不同碳化铁物相的形成条件及表面物种吸附性能，简述了当前DFT计算研究涉及的FTS基元反应，总结了不同机制下链引发，链增长，链终止的机理研究。结合试验研究进展，总结了助剂的加入对铁基催化剂结构和性能的调控机理，结合一些前沿研究，对目前铁基催化剂存在的问题进行总结，对表面碳在催化反应中的作用和各物相催化作用差异等问题进行了展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023048
摘要:
本工作综述了近五年来CO2电催化还原生成甲酸盐领域取得的最新进展。介绍了CO2电还原生成甲酸盐的反应机理，以及该过程所使用的催化剂的类型，包括金属催化剂、原子分散催化剂、金属氧化物催化剂、炭材料及复合材料催化剂。从催化剂、电解液、反应气氛和电解池等多角度详细分析了影响产物选择性、催化活性和稳定性的主要因素。针对目前CO2电还原生成甲酸盐研究现状，提出对纳米材料和复合材料进行创新，借助原位表征技术探究活性位点及反应路径，并用于指导高效催化剂的设计与合成，改进电化学反应器组件以提高催化效率等问题可以作为未来的研究重点和发展方向。
本工作综述了近五年来CO2电催化还原生成甲酸盐领域取得的最新进展。介绍了CO2电还原生成甲酸盐的反应机理，以及该过程所使用的催化剂的类型，包括金属催化剂、原子分散催化剂、金属氧化物催化剂、炭材料及复合材料催化剂。从催化剂、电解液、反应气氛和电解池等多角度详细分析了影响产物选择性、催化活性和稳定性的主要因素。针对目前CO2电还原生成甲酸盐研究现状，提出对纳米材料和复合材料进行创新，借助原位表征技术探究活性位点及反应路径，并用于指导高效催化剂的设计与合成，改进电化学反应器组件以提高催化效率等问题可以作为未来的研究重点和发展方向。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023044
摘要:
中国的能源结构是富煤少油，开发煤炭资源的高效清洁利用是中国重点发展方向。煤经合成气羰基化后可以合成草酸酯（DMO），进一步加氢可获得具有高附加值的含氧化学品：如乙醇酸甲酯（MG）、乙二醇（EG）、乙醇（EO）等。其中，MG可以制备可降解材料聚乙醇酸（PGA）、EG可以合成聚乙二醇（PEG），EO可以合成醋酸乙酯（EAC），应用前景十分广泛。本工作围绕DMO加氢反应展开，分析各个加氢过程中所使用催化剂的研究状况，重点归纳了催化剂的组成调控、催化作用机理以及新催化剂制备技术，分析了DMO加氢催化剂研发过程存在的问题和挑战，指出了加氢产物以及下游产品的应用瓶颈及未来发展趋势。
中国的能源结构是富煤少油，开发煤炭资源的高效清洁利用是中国重点发展方向。煤经合成气羰基化后可以合成草酸酯（DMO），进一步加氢可获得具有高附加值的含氧化学品：如乙醇酸甲酯（MG）、乙二醇（EG）、乙醇（EO）等。其中，MG可以制备可降解材料聚乙醇酸（PGA）、EG可以合成聚乙二醇（PEG），EO可以合成醋酸乙酯（EAC），应用前景十分广泛。本工作围绕DMO加氢反应展开，分析各个加氢过程中所使用催化剂的研究状况，重点归纳了催化剂的组成调控、催化作用机理以及新催化剂制备技术，分析了DMO加氢催化剂研发过程存在的问题和挑战，指出了加氢产物以及下游产品的应用瓶颈及未来发展趋势。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023049
摘要:
煤焦化副产物-煤沥青富含芳烃、碳化产物收率高，是制备导电碳填料的理想前驱体。本文以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂，通过碳化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜，考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高；多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度，进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管，可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%；在5、10和15 V电压下，煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165 ℃，相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70 ℃，显示出极大的应用前景。
煤焦化副产物-煤沥青富含芳烃、碳化产物收率高，是制备导电碳填料的理想前驱体。本文以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂，通过碳化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜，考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高；多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度，进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管，可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%；在5、10和15 V电压下，煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165 ℃，相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70 ℃，显示出极大的应用前景。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023028
摘要:
通过双氨基功能化离子液体与对苯二甲醛原位共价组装得到柔性聚合物（DP），并采用后合成修饰法将DP包覆于金属有机框架材料MIL-101（Cr）表面，构筑了一种核–壳型复合材料（MIL-101@DP）用于催化CO2和环氧氯丙烷（ECH）环加成反应。MIL-101@DP保留了MIL-101（Cr）高比表面积和高孔隙率的优点，并兼具亲核位点Cl-与Lewis酸性位点Cr3 + 。在Lewis酸碱位点协同作用下，MIL-101@DP可在常压、80 ℃、24 h且无助催化剂的条件下高效催化转化CO2和ECH反应（ECH转化率可达99%），且在循环使用四次后活性未出现明显下降。
通过双氨基功能化离子液体与对苯二甲醛原位共价组装得到柔性聚合物（DP），并采用后合成修饰法将DP包覆于金属有机框架材料MIL-101（Cr）表面，构筑了一种核–壳型复合材料（MIL-101@DP）用于催化CO2和环氧氯丙烷（ECH）环加成反应。MIL-101@DP保留了MIL-101（Cr）高比表面积和高孔隙率的优点，并兼具亲核位点Cl-与Lewis酸性位点Cr3 + 。在Lewis酸碱位点协同作用下，MIL-101@DP可在常压、80 ℃、24 h且无助催化剂的条件下高效催化转化CO2和ECH反应（ECH转化率可达99%），且在循环使用四次后活性未出现明显下降。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022086
摘要:
CO2催化加氢被认为是生产高附加值化学品和燃料最实用的途径之一。然而由于其化学惰性、C–C键偶联过程的高能垒和诸多的竞争反应，因此，开发高效的催化剂以促进CO2的活化并转化为多样的化工产物显得至关重要。近年来，氧化铟因具有丰富的氧缺陷位点，在催化CO2加氢方面对甲醇的高选择性以及对CO2转化的高活性引起了人们的广泛关注。本工作主要对In2O3的结构及其与氧化物负载或金属元素掺杂的复合催化剂用于催化CO2加氢制备甲醇的催化性能进行了综述。探讨了In2O3与不同类型的分子筛的接近度和元素迁移在CO2加氢制烃类产物中的影响。并对In2O3基催化剂在CO2选择性加氢方面存在的挑战和发展方向进行了总结。
CO2催化加氢被认为是生产高附加值化学品和燃料最实用的途径之一。然而由于其化学惰性、C–C键偶联过程的高能垒和诸多的竞争反应，因此，开发高效的催化剂以促进CO2的活化并转化为多样的化工产物显得至关重要。近年来，氧化铟因具有丰富的氧缺陷位点，在催化CO2加氢方面对甲醇的高选择性以及对CO2转化的高活性引起了人们的广泛关注。本工作主要对In2O3的结构及其与氧化物负载或金属元素掺杂的复合催化剂用于催化CO2加氢制备甲醇的催化性能进行了综述。探讨了In2O3与不同类型的分子筛的接近度和元素迁移在CO2加氢制烃类产物中的影响。并对In2O3基催化剂在CO2选择性加氢方面存在的挑战和发展方向进行了总结。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60360-3
摘要:
The ZnO-ZrO2 catalyst was prepared by the deposition-precipitation method using ZrO2 as the carrier obtained from calcining commercial zirconium hydroxide (Zr(OH)4). And the catalytic performance was evaluated at 873 K in CO2-assisted ethane oxidative dehydrogenation reaction (CO2-ODHE). The physical-chemical properties and morphology were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), Raman spectra, High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectra (XPS), CO2 temperature-programmed desorption (CO2-TPD). The results show that ZnO were doped into the surface lattice of ZrO2 on the 5%ZnO-ZrO2 catalyst, generating highly dispersed ZnO species and oxygen-deficient regions on catalyst surface. 5%ZnO-ZrO2 catalyst could selectively breaking C−H bond instead of C−C bond, delivering excellent catalytic performance. 210 μmol/(gcat·min) of C2H4 formation rate could compare favorably with the data reported on noble metal and transition metal carbides. Additionally, the possible mechanism is discussed.
The ZnO-ZrO2 catalyst was prepared by the deposition-precipitation method using ZrO2 as the carrier obtained from calcining commercial zirconium hydroxide (Zr(OH)4). And the catalytic performance was evaluated at 873 K in CO2-assisted ethane oxidative dehydrogenation reaction (CO2-ODHE). The physical-chemical properties and morphology were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), Raman spectra, High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectra (XPS), CO2 temperature-programmed desorption (CO2-TPD). The results show that ZnO were doped into the surface lattice of ZrO2 on the 5%ZnO-ZrO2 catalyst, generating highly dispersed ZnO species and oxygen-deficient regions on catalyst surface. 5%ZnO-ZrO2 catalyst could selectively breaking C−H bond instead of C−C bond, delivering excellent catalytic performance. 210 μmol/(gcat·min) of C2H4 formation rate could compare favorably with the data reported on noble metal and transition metal carbides. Additionally, the possible mechanism is discussed.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60371-8
摘要:
As a global pollutant, mercury emission is increasingly restricted in recent years. It is urgent to explore a new and efficient mercury removal technology for coal-fired power plants. A new acid-assisted electrochemical oxidation (AEO) technique for mercury removal was proposed using platinum plate as cathode and fluorine-doped tin dioxide (FTO) glass as anode. The effects of acid type, acid concentration, applied direct current (DC) voltage, electrolyte type, SO2, NO and O2 on the Hg0 removal efficiency were carried out. The results indicated that the mercury removal efficiency increased with the increase of DC voltage and nitric acid concentration. When the concentration of nitric acid increased to 0.15 mol/L, the mercury removal efficiency remained unchanged. SO2 and NO inhibited the removal of Hg0 in AEO system, but the inhibition was reversible. Compared with the mercury removal efficiency under single experimental conditions, the mercury removal efficiency of electrochemical oxidation can reach 96% under the experimental conditions of 0.1 mol/L nitric acid and 4V DC voltage, suggesting that the synergistic effect of nitric acid and DC voltage plays a key role. According to the experimental results, the mechanism of Hg0 removal in AEO system was analyzed. At the anode, Hg0 was oxidized by hydroxyl radical (•OH) generated by the oxidation reaction on the anode surface. At the cathode, dissolved oxygen or O2 adsorbed on the surface of Pt is reduced to form anionic superoxide radicals (•\begin{document}${\rm{O}}_2^- $\end{document} ![]()
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As a global pollutant, mercury emission is increasingly restricted in recent years. It is urgent to explore a new and efficient mercury removal technology for coal-fired power plants. A new acid-assisted electrochemical oxidation (AEO) technique for mercury removal was proposed using platinum plate as cathode and fluorine-doped tin dioxide (FTO) glass as anode. The effects of acid type, acid concentration, applied direct current (DC) voltage, electrolyte type, SO2, NO and O2 on the Hg0 removal efficiency were carried out. The results indicated that the mercury removal efficiency increased with the increase of DC voltage and nitric acid concentration. When the concentration of nitric acid increased to 0.15 mol/L, the mercury removal efficiency remained unchanged. SO2 and NO inhibited the removal of Hg0 in AEO system, but the inhibition was reversible. Compared with the mercury removal efficiency under single experimental conditions, the mercury removal efficiency of electrochemical oxidation can reach 96% under the experimental conditions of 0.1 mol/L nitric acid and 4V DC voltage, suggesting that the synergistic effect of nitric acid and DC voltage plays a key role. According to the experimental results, the mechanism of Hg0 removal in AEO system was analyzed. At the anode, Hg0 was oxidized by hydroxyl radical (•OH) generated by the oxidation reaction on the anode surface. At the cathode, dissolved oxygen or O2 adsorbed on the surface of Pt is reduced to form anionic superoxide radicals (•
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023032
摘要:
以不同空速下固定床加氢反应前后的油样为研究对象，考察了渣油中铁、钙化合物在固定床加氢反应过程中赋存形态的转化行为。使用酸解-醇碱法将石油酸盐中的石油酸部分萃取出来。通过红外光谱、元素分析、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、高分辨率质谱等方法对石油酸结构进行表征。为了研究石油酸在受热条件下的转化，将所得到的石油酸进行热重-质谱表征，分析石油酸在热反应中的转化行为，进而推断得到铁、钙化合物在热反应中的转化行为。结果表明，首先，相对于原料样品，反应样品酸值呈现显著下降，由原料的1.01 mg/g下降到0.08 mg/g以下，表明酸性物质形态发生了反应。固定床加氢反应前后渣油中石油酸的主要成分为环烷酸，且以多聚体的形式存在。渣油在固定床加氢反应前后，石油酸出现较为明显的分解，主要产物为CO2、C3H8等物质；随着反应深度的增加，石油酸发生脱羧反应和断链反应的程度增大，使石油酸分解。
以不同空速下固定床加氢反应前后的油样为研究对象，考察了渣油中铁、钙化合物在固定床加氢反应过程中赋存形态的转化行为。使用酸解-醇碱法将石油酸盐中的石油酸部分萃取出来。通过红外光谱、元素分析、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、高分辨率质谱等方法对石油酸结构进行表征。为了研究石油酸在受热条件下的转化，将所得到的石油酸进行热重-质谱表征，分析石油酸在热反应中的转化行为，进而推断得到铁、钙化合物在热反应中的转化行为。结果表明，首先，相对于原料样品，反应样品酸值呈现显著下降，由原料的1.01 mg/g下降到0.08 mg/g以下，表明酸性物质形态发生了反应。固定床加氢反应前后渣油中石油酸的主要成分为环烷酸，且以多聚体的形式存在。渣油在固定床加氢反应前后，石油酸出现较为明显的分解，主要产物为CO2、C3H8等物质；随着反应深度的增加，石油酸发生脱羧反应和断链反应的程度增大，使石油酸分解。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023018
摘要:
本实验在六方纳米片状的Co3O4(NMS-Co)上分别负载了1%含量的ZrO2、Al2O3和MnO2三种金属氧化物，制备反相催化剂模型，研究金属氧化物对钴基催化剂费托合成性能的影响。通过H-TPD、CO-TPD以及催化剂性能评价结果发现，ZrO2和Al2O3能够显著增加NMS-Co催化剂的活性位点，在相同转化率条件下，反应温度从230℃分别降低至170、180 ℃，重质烃生成速率分别提升2.5、2倍，CH4选择性从37.8%分别降低至3.6%、12.0%。然而，MnO2使得NMS-Co催化剂CO转化率仅从30.9%增加到45.5%，CH4选择性降低至16.5%。
本实验在六方纳米片状的Co3O4(NMS-Co)上分别负载了1%含量的ZrO2、Al2O3和MnO2三种金属氧化物，制备反相催化剂模型，研究金属氧化物对钴基催化剂费托合成性能的影响。通过H-TPD、CO-TPD以及催化剂性能评价结果发现，ZrO2和Al2O3能够显著增加NMS-Co催化剂的活性位点，在相同转化率条件下，反应温度从230℃分别降低至170、180 ℃，重质烃生成速率分别提升2.5、2倍，CH4选择性从37.8%分别降低至3.6%、12.0%。然而，MnO2使得NMS-Co催化剂CO转化率仅从30.9%增加到45.5%，CH4选择性降低至16.5%。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023023
摘要:
采用共浸渍法制备PtZn/β-x(x为SiO2/Al2O3物质的量比)分子筛双金属催化剂，探究了β分子筛中硅铝比对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响。采用XRD、BET、HAADF-STEM、NH3-TPD、C3H6-TPD等一系列表征技术对催化剂的物相结构、表面性质及其对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响进行了研究。结果表明，催化稳定性随载体中Si/Al比的增大而提高(稳定性顺序：PtZn/DeAl-β > PtZn/β-40 > PtZn/β-30 > PtZn/β-25)，而催化剂的强酸位点数量(PtZn/β-30 > PtZn/β-40 > PtZn/β-25 > PtZn/DeAl-β)，在一定程度上受硅铝比的影响，与丙烯选择性顺序相反。因此，分子筛的Si/Al比对催化剂的性质有重要的调变作用，当催化剂强酸位点较少、丙烯吸附较弱、比表面积较大时，有助于提高丙烷转化率、丙烯选择性和催化稳定性。
采用共浸渍法制备PtZn/β-x(x为SiO2/Al2O3物质的量比)分子筛双金属催化剂，探究了β分子筛中硅铝比对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响。采用XRD、BET、HAADF-STEM、NH3-TPD、C3H6-TPD等一系列表征技术对催化剂的物相结构、表面性质及其对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响进行了研究。结果表明，催化稳定性随载体中Si/Al比的增大而提高(稳定性顺序：PtZn/DeAl-β > PtZn/β-40 > PtZn/β-30 > PtZn/β-25)，而催化剂的强酸位点数量(PtZn/β-30 > PtZn/β-40 > PtZn/β-25 > PtZn/DeAl-β)，在一定程度上受硅铝比的影响，与丙烯选择性顺序相反。因此，分子筛的Si/Al比对催化剂的性质有重要的调变作用，当催化剂强酸位点较少、丙烯吸附较弱、比表面积较大时，有助于提高丙烷转化率、丙烯选择性和催化稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023021
摘要:
采用水热法制备了Mo掺杂的Zn0.5Cd0.5S并使其与Ti3C2纳米片复合，通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis DRS、荧光光谱和瞬态光电流表征方法分析了光催化剂的晶体结构、表面组成、微观形貌和光电性能。结果表明，Mo的掺杂改变了Zn0.5Cd0.5S的晶格和能带结构，Ti3C2的负载增加了光催化活性位点并加快了电子转移速率。在可见光照射下，通过降解四环素溶液同时产氢考察了光催化剂的活性。在Mo掺杂与负载Ti3C2的协同作用下，60 min内，四环素(TC)的降解率可达70%，氢气产量达883 μmol/(g·h)。自由基捕获实验证明，光催化降解过程的主要活性物质为光生空穴，产氢过程为光生电子。
采用水热法制备了Mo掺杂的Zn0.5Cd0.5S并使其与Ti3C2纳米片复合，通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis DRS、荧光光谱和瞬态光电流表征方法分析了光催化剂的晶体结构、表面组成、微观形貌和光电性能。结果表明，Mo的掺杂改变了Zn0.5Cd0.5S的晶格和能带结构，Ti3C2的负载增加了光催化活性位点并加快了电子转移速率。在可见光照射下，通过降解四环素溶液同时产氢考察了光催化剂的活性。在Mo掺杂与负载Ti3C2的协同作用下，60 min内，四环素(TC)的降解率可达70%，氢气产量达883 μmol/(g·h)。自由基捕获实验证明，光催化降解过程的主要活性物质为光生空穴，产氢过程为光生电子。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022092
摘要:
开发高性能低成本的析氢电催化剂有望提升电解水制氢效率，实现大规模产氢，促进氢能的开发及利用迫在眉睫。二硫化钼（MoS2）在析氢催化领域展现出一定潜能，通过对其改性以提高催化活性从而替代铂基催化剂成为近年来的研究热点。本研究采用一步溶剂热法合成Ni原子改性的MoS2电催化析氢（HER）催化剂，该催化剂在酸性条件下具有良好的催化活性及优异的稳定性。当基准电流密度为10 mA/cm2时，240 ℃下制得的20Ni@MoS2过电位仅为190 mV，塔菲尔斜率为162 mV/dec，优于单一的MoS2催化材料。
开发高性能低成本的析氢电催化剂有望提升电解水制氢效率，实现大规模产氢，促进氢能的开发及利用迫在眉睫。二硫化钼（MoS2）在析氢催化领域展现出一定潜能，通过对其改性以提高催化活性从而替代铂基催化剂成为近年来的研究热点。本研究采用一步溶剂热法合成Ni原子改性的MoS2电催化析氢（HER）催化剂，该催化剂在酸性条件下具有良好的催化活性及优异的稳定性。当基准电流密度为10 mA/cm2时，240 ℃下制得的20Ni@MoS2过电位仅为190 mV，塔菲尔斜率为162 mV/dec，优于单一的MoS2催化材料。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023027
摘要:
CO2是导致全球气候变暖的主要温室气体之一，但同时又是丰富的C1资源，故其高值化利用受到了人们关注。环状碳酸酯是电池及电容器的优良介质，在工业生产中应用极为广泛。因此，从环境保护和资源利用的角度看，将CO2转化为环状碳酸酯具有重要的意义。本工作合成了一系列聚苯乙烯树脂负载的咪唑类非均相催化剂，考察了此类催化剂在高压反应釜中催化二氧化碳环加成反应的活性。结果表明，催化剂PS-TBIM-PCIMBr2表现出优秀且稳定的催化活性，PS-TBIM-PCIMBr2在固定床连续反应器上可以连续运行500 h，反应依旧可以获得91%的产率。
CO2是导致全球气候变暖的主要温室气体之一，但同时又是丰富的C1资源，故其高值化利用受到了人们关注。环状碳酸酯是电池及电容器的优良介质，在工业生产中应用极为广泛。因此，从环境保护和资源利用的角度看，将CO2转化为环状碳酸酯具有重要的意义。本工作合成了一系列聚苯乙烯树脂负载的咪唑类非均相催化剂，考察了此类催化剂在高压反应釜中催化二氧化碳环加成反应的活性。结果表明，催化剂PS-TBIM-PCIMBr2表现出优秀且稳定的催化活性，PS-TBIM-PCIMBr2在固定床连续反应器上可以连续运行500 h，反应依旧可以获得91%的产率。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60359-7
摘要:
用热解和磁选相结合的方法，研究了不同热解温度下甘肃褐煤和山西次烟煤热解磁化及其半焦产物中硫和重金属的分布特性。通过ICP-OES和ICP-MS分别对半焦中的硫和重金属元素含量进行分析测定，利用XRD和SEM-EDS对半焦的矿物组成和表观形貌进行了表征。结果表明，甘肃褐煤和山西次烟煤在最佳条件下的磁选脱硫率最高可以分别达到52.37%和17.54%；这与黄铁矿在热解过程中的相变行为有关。山西次烟煤半焦的磁选脱硫率低于甘肃褐煤半焦主要是由于其伴生矿物质的赋存包裹和有机质对黄铁矿在热解过程中的转化产生了影响。Ni和Cr与Fe-S矿物的亲和性较强，其随硫更多地富集到磁性半焦中；在800 ℃时，甘肃煤和山西煤磁性半焦中Cr含量分别比非磁性半焦中多8698.25和32327.47 µg/g。低阶煤热解磁化及其半焦产物中硫和重金属的分布特性为脱除煤中硫和重金属元素提供了数据支撑和新思路。
用热解和磁选相结合的方法，研究了不同热解温度下甘肃褐煤和山西次烟煤热解磁化及其半焦产物中硫和重金属的分布特性。通过ICP-OES和ICP-MS分别对半焦中的硫和重金属元素含量进行分析测定，利用XRD和SEM-EDS对半焦的矿物组成和表观形貌进行了表征。结果表明，甘肃褐煤和山西次烟煤在最佳条件下的磁选脱硫率最高可以分别达到52.37%和17.54%；这与黄铁矿在热解过程中的相变行为有关。山西次烟煤半焦的磁选脱硫率低于甘肃褐煤半焦主要是由于其伴生矿物质的赋存包裹和有机质对黄铁矿在热解过程中的转化产生了影响。Ni和Cr与Fe-S矿物的亲和性较强，其随硫更多地富集到磁性半焦中；在800 ℃时，甘肃煤和山西煤磁性半焦中Cr含量分别比非磁性半焦中多8698.25和32327.47 µg/g。低阶煤热解磁化及其半焦产物中硫和重金属的分布特性为脱除煤中硫和重金属元素提供了数据支撑和新思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60380-9
摘要:
本研究通过溶剂热法成功制备还原氧化石墨烯包覆Fe2O3空心球复合物（Fe2O3@rGO），并对其结构和性能进行了表征和测试。结果表明，包覆型Fe2O3@rGO负极材料由于内部存在大量的Fe−O−C键，明显提升了电子传输速率，同时石墨烯的物理限域显著降低了电极材料的粉化速率，因此，包覆型Fe2O3@rGO电极材料表现出优异的倍率性能（在大电流5 A/g下具有514 mAh/g的可逆容量）和长循环寿命（在0.5 A/g下循环500圈后，容量保持987 mAh/g，保持率为81.1%）。此项工作为制备高倍率、长寿命的石墨烯复合负极材料提供了一种有效策略。
本研究通过溶剂热法成功制备还原氧化石墨烯包覆Fe2O3空心球复合物（Fe2O3@rGO），并对其结构和性能进行了表征和测试。结果表明，包覆型Fe2O3@rGO负极材料由于内部存在大量的Fe−O−C键，明显提升了电子传输速率，同时石墨烯的物理限域显著降低了电极材料的粉化速率，因此，包覆型Fe2O3@rGO电极材料表现出优异的倍率性能（在大电流5 A/g下具有514 mAh/g的可逆容量）和长循环寿命（在0.5 A/g下循环500圈后，容量保持987 mAh/g，保持率为81.1%）。此项工作为制备高倍率、长寿命的石墨烯复合负极材料提供了一种有效策略。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60333-0
摘要:
本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质，通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物，探究沥青质的分子组成与结构，以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明，随着临氢热解反应温度从330 ℃升高至410 ℃，反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%，可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高，镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。
本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质，通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物，探究沥青质的分子组成与结构，以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明，随着临氢热解反应温度从330 ℃升高至410 ℃，反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%，可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高，镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60350-0
摘要:
This article investigates the promoting effect of gallium (Ga) on the activity of Ga-WOx/SBA-15 catalyst for cis-cyclooctene epoxidation with H2O2. The optimal catalyst of 0.3Ga-WOx/SBA-15 offered a turnover frequency (TOF) of 112 h–1, which was nearly two times than that of WOx/SBA-15 (57 h–1). The low apparent reaction activation energy for 0.3Ga-WOx/SBA-15 (49.6 kJ/mol vs 64.0 kJ/mol for WOx/SBA-15) was also in line with its superior performance. Kinetic analysis demonstrated stronger adsorption of H2O2 on 0.3Ga-WOx/SBA-15 surface, facilitating the H2O2 activation. Based on the characterizations and catalytic performance, the improvement of Ga was attributed to the increase of Lewis acid sites and the enhancement of electrophilicity. Furthermore, the metal hydrogen peroxide (M-OOH) was identified as the primary intermediate.
This article investigates the promoting effect of gallium (Ga) on the activity of Ga-WOx/SBA-15 catalyst for cis-cyclooctene epoxidation with H2O2. The optimal catalyst of 0.3Ga-WOx/SBA-15 offered a turnover frequency (TOF) of 112 h–1, which was nearly two times than that of WOx/SBA-15 (57 h–1). The low apparent reaction activation energy for 0.3Ga-WOx/SBA-15 (49.6 kJ/mol vs 64.0 kJ/mol for WOx/SBA-15) was also in line with its superior performance. Kinetic analysis demonstrated stronger adsorption of H2O2 on 0.3Ga-WOx/SBA-15 surface, facilitating the H2O2 activation. Based on the characterizations and catalytic performance, the improvement of Ga was attributed to the increase of Lewis acid sites and the enhancement of electrophilicity. Furthermore, the metal hydrogen peroxide (M-OOH) was identified as the primary intermediate.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60355-X
摘要:
本研究选择一种典型糠醛渣和两种硅铝比（Si/Al)不同的气化煤，考察配入糠醛渣对两种气化煤灰熔融温度的影响，利用X射线衍射仪（XRD）分析了不同温度下灰渣的矿物质变化规律，采用热力学计算软件FactSage计算了平衡状态下的物相变化。研究结果表明，随着糠醛渣配比的增加，两种气化煤灰的熔融温度均呈现先增加后降低的趋势，其中，高硅铝比的气化煤灰增加趋势更显著。配入糠醛渣后气化灰渣难熔相由钙长石（CaAl2Si2O8）变为白榴石（KAlSi2O6），白榴石（KAlSi2O6）在1300 ℃仍以固相形式存在，导致灰熔融温度升高。硅铝比高的气化煤灰的SiO2相对含量高，其与糠醛渣中的K2O反应生成更多高熔点的白榴石（KAlSi2O6），导致其熔融温度升高趋势更显著。随着糠醛渣配比的继续增加，共气化灰渣中K2O含量增加，灰渣中形成低熔点的钾霞石（KAlSiO4），降低了灰熔融温度。
本研究选择一种典型糠醛渣和两种硅铝比（Si/Al)不同的气化煤，考察配入糠醛渣对两种气化煤灰熔融温度的影响，利用X射线衍射仪（XRD）分析了不同温度下灰渣的矿物质变化规律，采用热力学计算软件FactSage计算了平衡状态下的物相变化。研究结果表明，随着糠醛渣配比的增加，两种气化煤灰的熔融温度均呈现先增加后降低的趋势，其中，高硅铝比的气化煤灰增加趋势更显著。配入糠醛渣后气化灰渣难熔相由钙长石（CaAl2Si2O8）变为白榴石（KAlSi2O6），白榴石（KAlSi2O6）在1300 ℃仍以固相形式存在，导致灰熔融温度升高。硅铝比高的气化煤灰的SiO2相对含量高，其与糠醛渣中的K2O反应生成更多高熔点的白榴石（KAlSi2O6），导致其熔融温度升高趋势更显著。随着糠醛渣配比的继续增加，共气化灰渣中K2O含量增加，灰渣中形成低熔点的钾霞石（KAlSiO4），降低了灰熔融温度。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60374-3
摘要:
本研究采用溶剂热法，在泡沫镍（NF）基底上原位合成出Fe掺杂的硒化镍和硫化镍复合材料（Fe-NiSe@NiS/NF）。得益于Fe掺杂优化的电子结构、NiSe和NiS间的协同效应以及高效的电荷转移速率，Fe-NiSe@NiS/NF在1 moL/L KOH溶液中表现出优异的OER性能。在过电位为330 mV时可实现电流密度150 mA/cm2，且电压在稳定40 h后没有发生显著改变。
本研究采用溶剂热法，在泡沫镍（NF）基底上原位合成出Fe掺杂的硒化镍和硫化镍复合材料（Fe-NiSe@NiS/NF）。得益于Fe掺杂优化的电子结构、NiSe和NiS间的协同效应以及高效的电荷转移速率，Fe-NiSe@NiS/NF在1 moL/L KOH溶液中表现出优异的OER性能。在过电位为330 mV时可实现电流密度150 mA/cm2，且电压在稳定40 h后没有发生显著改变。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60351-2
摘要:
The effects of supports (CeO2, ZrO2, MnO2, SiO2 and active carbon) on the structure and catalytic performance of Ru-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis to olefins (FTO) were investigated. It was found that the intrinsic characteristics of supports and the metal-support interaction (MSI) would greatly influence the catalytic performance. The catalytic activity followed the order: Ru/SiO2 > Ru/ZrO2 > Ru/MnO2 > Ru/AC > Ru/CeO2. As far as olefins selectivity was concerned, both Ru/SiO2 and Ru/MnO2 possessed high selectivity to olefins (>70%), while olefins selectivity for Ru/ZrO2 was the lowest (29.9%). Ru/SiO2 exhibited the appropriate Ru nanoparticlessize ( ~ 5 nm) with highest activity due to the relative low MSI between Ru and SiO2. Both Ru/AC and Ru/MnO2 presented low CO conversion with Ru nanoparticles size of 1−3 nm. Stronger olefins secondary hydrogenation capacity led to the significantly decreased olefins selectivity for Ru/AC and Ru/ZrO2. In addition, partial Ru species might be encapsulated by reducible CeO2 layer for Ru/CeO2 due to strong MSI effects, leading to the lowest activity.
The effects of supports (CeO2, ZrO2, MnO2, SiO2 and active carbon) on the structure and catalytic performance of Ru-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis to olefins (FTO) were investigated. It was found that the intrinsic characteristics of supports and the metal-support interaction (MSI) would greatly influence the catalytic performance. The catalytic activity followed the order: Ru/SiO2 > Ru/ZrO2 > Ru/MnO2 > Ru/AC > Ru/CeO2. As far as olefins selectivity was concerned, both Ru/SiO2 and Ru/MnO2 possessed high selectivity to olefins (>70%), while olefins selectivity for Ru/ZrO2 was the lowest (29.9%). Ru/SiO2 exhibited the appropriate Ru nanoparticlessize ( ~ 5 nm) with highest activity due to the relative low MSI between Ru and SiO2. Both Ru/AC and Ru/MnO2 presented low CO conversion with Ru nanoparticles size of 1−3 nm. Stronger olefins secondary hydrogenation capacity led to the significantly decreased olefins selectivity for Ru/AC and Ru/ZrO2. In addition, partial Ru species might be encapsulated by reducible CeO2 layer for Ru/CeO2 due to strong MSI effects, leading to the lowest activity.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60383-4
摘要:
The reasonable matching of zeolite and matrix is one of the most effective strategies to increase the yield of light olefins in naphtha catalytic cracking. However, the influence of the surface Lewis acidity within the matrix on the cracking reactions has remained ambiguous. Therefore, in present study, boron and zinc co-modified γ-Al2O3 and tin modified mesoporous silica KIT-6 with tuned surface Lewis acidity were applied to evaluate the cracking reactivity of n-heptane and 1-hexene to light olefins, in which the matrix was used alone and coupled with ZSM-5 zeolite in different packed modes. The effects of the modifiers on the textural properties and surface acidity of γ-Al2O3 and KIT-6 were investigated by XRD, TEM, N2 physical absorption-desorption, and NH3-TPD. The results showed that B doping reduced the Lewis acidity (both in the amount and acid strength) of γ-Al2O3, while the incorporation of Zn doping led to increased Lewis acidity. In addition, the Lewis acidity of ordered mesoporous KIT-6 increased as Sn doping rose. While for pure matrix, the ascend in conversions of n-heptane and 1-hexene was consistent with the increased Lewis acidity of the B and Zn co-modified γ-Al2O3 and xSn/KIT-6 rose, along with decreased activation energy. In contrast, when coupled with ZSM-5 zeolite, the highest conversion was achieved in the dual-bed manner of matrix and zeolite, and the conversion increased concomitantly with the increase in the Lewis acidity of the matrix. However, excessive Lewis acidity can accelerate the hydrogen transfer rate while diminishing the selectivity of light olefins.
The reasonable matching of zeolite and matrix is one of the most effective strategies to increase the yield of light olefins in naphtha catalytic cracking. However, the influence of the surface Lewis acidity within the matrix on the cracking reactions has remained ambiguous. Therefore, in present study, boron and zinc co-modified γ-Al2O3 and tin modified mesoporous silica KIT-6 with tuned surface Lewis acidity were applied to evaluate the cracking reactivity of n-heptane and 1-hexene to light olefins, in which the matrix was used alone and coupled with ZSM-5 zeolite in different packed modes. The effects of the modifiers on the textural properties and surface acidity of γ-Al2O3 and KIT-6 were investigated by XRD, TEM, N2 physical absorption-desorption, and NH3-TPD. The results showed that B doping reduced the Lewis acidity (both in the amount and acid strength) of γ-Al2O3, while the incorporation of Zn doping led to increased Lewis acidity. In addition, the Lewis acidity of ordered mesoporous KIT-6 increased as Sn doping rose. While for pure matrix, the ascend in conversions of n-heptane and 1-hexene was consistent with the increased Lewis acidity of the B and Zn co-modified γ-Al2O3 and xSn/KIT-6 rose, along with decreased activation energy. In contrast, when coupled with ZSM-5 zeolite, the highest conversion was achieved in the dual-bed manner of matrix and zeolite, and the conversion increased concomitantly with the increase in the Lewis acidity of the matrix. However, excessive Lewis acidity can accelerate the hydrogen transfer rate while diminishing the selectivity of light olefins.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023068
摘要:
以SAPO-11分子筛为载体，采用机械化学法制备Ni系催化剂，引入W调节其电子结构、晶粒尺寸与形态分布以及催化剂的孔结构、酸性与酸量等，基于对XRD、TEM、BET、NH3-TPD、吡啶吸附红外等结果的深入分析，探究催化剂NiW配比对催化剂性质和煤焦油加氢尾油模型化合物正二十烷（n-C20）加氢异构性能的影响规律。结果表明，Ni/SAPO-11负载W后，比表面积不同程度增加，W含量为0.5 wt.%时达到最大值149 m2·g−1；Ni的平均粒径减小，W添加为1%时降至最小值4.43 nm，比Ni/SAPO-11减小36%，且Ni0的含量和表面酸量均最高。此外，W促进了Ni的还原，使得还原峰温向低温方向移动。XPS表明，随着W含量的增加，Ni0的结合能降低，W5 + 的结合能升高。二十烷（n-C20）的加氢异构产物分布显示，3Ni1W/SAPO-11作用下n-C20的转化率和异二十烷（i-C20）的收率均最高，分别为88.23%和75.72 wt.%，且以单支链异二十烷（Mono-i-C20）为主，收率达71.65 wt.%。在线取样结果显示，n-C20在金属位点与酸功能的双重作用下先生成单支链异构体，随着反应的进行向多支链异构体转化，不稳定的多支链异构体会进一步裂解成小分子烷烃。
以SAPO-11分子筛为载体，采用机械化学法制备Ni系催化剂，引入W调节其电子结构、晶粒尺寸与形态分布以及催化剂的孔结构、酸性与酸量等，基于对XRD、TEM、BET、NH3-TPD、吡啶吸附红外等结果的深入分析，探究催化剂NiW配比对催化剂性质和煤焦油加氢尾油模型化合物正二十烷（n-C20）加氢异构性能的影响规律。结果表明，Ni/SAPO-11负载W后，比表面积不同程度增加，W含量为0.5 wt.%时达到最大值149 m2·g−1；Ni的平均粒径减小，W添加为1%时降至最小值4.43 nm，比Ni/SAPO-11减小36%，且Ni0的含量和表面酸量均最高。此外，W促进了Ni的还原，使得还原峰温向低温方向移动。XPS表明，随着W含量的增加，Ni0的结合能降低，W5 + 的结合能升高。二十烷（n-C20）的加氢异构产物分布显示，3Ni1W/SAPO-11作用下n-C20的转化率和异二十烷（i-C20）的收率均最高，分别为88.23%和75.72 wt.%，且以单支链异二十烷（Mono-i-C20）为主，收率达71.65 wt.%。在线取样结果显示，n-C20在金属位点与酸功能的双重作用下先生成单支链异构体，随着反应的进行向多支链异构体转化，不稳定的多支链异构体会进一步裂解成小分子烷烃。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60381-0
摘要:
Catalytic combustion is an effective approach to remove volatile organic compounds, in which the development of highly active and durable catalyst is extremely crucial. Herein, a series of CuMnCex/Al2O3/cordierite monolithic catalysts were synthesized by using the ultrasonic-assisted impregnation method. The physicochemical properties were comprehensively characterized via the BET, XRD, SEM, EDX, H2-TPR, O2-TPD, XPS and EPR techniques. The results showed that the catalytic activity of CuMnCex/Al2O3/Cor for toluene combustion was strongly affected by the Ce content. The CuMnCe2/Al2O3/Cor monolithic catalyst showed the best catalytic activity with toluene conversion of 90% at 263 °C under toluene concentration of 1 g/L and space velocity of 78000 mL/(g·h). Meanwhile, the well-dispersed CeO2 in the CuMn matrix not only improved the content of oxygen vacancies and the mobility of oxygen species, but also enhanced the low-temperature reducibility of the catalyst. Moreover, the CuMnCe2/Al2O3/Cor monolithic catalyst exhibited an excellent stability in the long-term test and cycle ability test.
Catalytic combustion is an effective approach to remove volatile organic compounds, in which the development of highly active and durable catalyst is extremely crucial. Herein, a series of CuMnCex/Al2O3/cordierite monolithic catalysts were synthesized by using the ultrasonic-assisted impregnation method. The physicochemical properties were comprehensively characterized via the BET, XRD, SEM, EDX, H2-TPR, O2-TPD, XPS and EPR techniques. The results showed that the catalytic activity of CuMnCex/Al2O3/Cor for toluene combustion was strongly affected by the Ce content. The CuMnCe2/Al2O3/Cor monolithic catalyst showed the best catalytic activity with toluene conversion of 90% at 263 °C under toluene concentration of 1 g/L and space velocity of 78000 mL/(g·h). Meanwhile, the well-dispersed CeO2 in the CuMn matrix not only improved the content of oxygen vacancies and the mobility of oxygen species, but also enhanced the low-temperature reducibility of the catalyst. Moreover, the CuMnCe2/Al2O3/Cor monolithic catalyst exhibited an excellent stability in the long-term test and cycle ability test.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60382-2
摘要:
采用蒸氨法制备了镧（La）改性的负载型铜硅（Cu/SiO2）催化剂，并研究了其催化乙酸甲酯（MeOAc）气相加氢制乙醇（EtOH）的性能。采用N2吸脱附（N2 adsorption–desorption）、X-射线粉末衍射（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、高分辨透射电镜（HRTEM）、光电子能谱（XPS）和原子发射光谱仪（AES）等表征手段对催化剂进行了详细的表征，发现La物种的加入产生了较多的层状硅酸铜，增强了Cu和La物种之间的相互作用。La物种的加入在结构方面提高了催化剂的比表面积，降低了铜物种的粒径，提高了铜物种的分散度；在电子还原调控方面提高了Cu + 的含量，增强了催化剂吸附酰基和甲氧基的能力。与未改性的Cu/SiO2催化剂相比，在相同反应条件下，La掺杂量0.5%的Cu/SiO2催化剂表现出最佳的催化性能，获得了98.5%乙酸甲酯转化率和98.5%乙醇选择性，乙醇的总收率达97.0%。
采用蒸氨法制备了镧（La）改性的负载型铜硅（Cu/SiO2）催化剂，并研究了其催化乙酸甲酯（MeOAc）气相加氢制乙醇（EtOH）的性能。采用N2吸脱附（N2 adsorption–desorption）、X-射线粉末衍射（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、高分辨透射电镜（HRTEM）、光电子能谱（XPS）和原子发射光谱仪（AES）等表征手段对催化剂进行了详细的表征，发现La物种的加入产生了较多的层状硅酸铜，增强了Cu和La物种之间的相互作用。La物种的加入在结构方面提高了催化剂的比表面积，降低了铜物种的粒径，提高了铜物种的分散度；在电子还原调控方面提高了Cu + 的含量，增强了催化剂吸附酰基和甲氧基的能力。与未改性的Cu/SiO2催化剂相比，在相同反应条件下，La掺杂量0.5%的Cu/SiO2催化剂表现出最佳的催化性能，获得了98.5%乙酸甲酯转化率和98.5%乙醇选择性，乙醇的总收率达97.0%。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023065
摘要:
以块体氮化碳 (CN) 为前驱物，采用氧化剥离制备氧化型氮化碳纳米片 (o-CN NSs)，然后将o-CN NSs还原制得了还原型氮化碳纳米片 (r-CN NSs)。o-CN NSs和r-CN NSs厚度均约2 nm，且都保留了纯CN的庚嗪环骨架结构；相比于o-CN NSs，r-CN NSs具有更小的禁带宽度 (2.62 eV)、更宽的光响应范围 (485 nm) 和更高的产氢速率 (1700 μmol/g/h)；r-CN NSs的光催化产氢速率是CN的8.5倍、o-CN NSs的2.1倍。经过20个小时的循环测试，r-CN NSs的光催化产氢速率没有衰减，具备良好的光催化稳定性。实验和理论分析表明，r-CN NSs是边缘基团为氨基的纳米片结构，氨基的引入改善了纳米片的结晶性，提高了电子和空穴的分离效率、拓宽了纳米片的光响应范围，从而导致光催化性能增强。
以块体氮化碳 (CN) 为前驱物，采用氧化剥离制备氧化型氮化碳纳米片 (o-CN NSs)，然后将o-CN NSs还原制得了还原型氮化碳纳米片 (r-CN NSs)。o-CN NSs和r-CN NSs厚度均约2 nm，且都保留了纯CN的庚嗪环骨架结构；相比于o-CN NSs，r-CN NSs具有更小的禁带宽度 (2.62 eV)、更宽的光响应范围 (485 nm) 和更高的产氢速率 (1700 μmol/g/h)；r-CN NSs的光催化产氢速率是CN的8.5倍、o-CN NSs的2.1倍。经过20个小时的循环测试，r-CN NSs的光催化产氢速率没有衰减，具备良好的光催化稳定性。实验和理论分析表明，r-CN NSs是边缘基团为氨基的纳米片结构，氨基的引入改善了纳米片的结晶性，提高了电子和空穴的分离效率、拓宽了纳米片的光响应范围，从而导致光催化性能增强。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023066
摘要:
析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）和氧还原反应（oxygen reduction reaction, ORR）是可充电锌空电池（rechargeable Zn-air batteries, RZABs）重要的两个反应。其中，析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径，实际应用中需要高的充电电压驱动其发生，这将带来一系列问题并且限制了RZABs的商业化应用。基于此，本文成功构造α-MnO2并作为ORR/IOR双功能催化剂。在碱性体系中引入反应改性剂KI，α-MnO2对碘离子氧化反应（iodide oxidation reaction, IOR）具有更低的阳极氧化电位和更快的催化动力学。当1.0 mol/L KOH电解液中添加0.5 mol/L KI时，相比于OER（1.709 V @10 mA/cm2），α-MnO2在IOR过程中电流密度达到10 mA/cm2时阳极电位减小了398 mV（1.311 V vs. RHE），且表现出低至57.5 mV/dec塔菲尔斜率。相对于与Pt/C，在含有KI的KOH电解液中，α-MnO2表现出与Pt/C相媲美的ORR活性。此外，以α-MnO2为空气电极组装成RZAB后，该电池也表现出了优异的充电活性和良好的循环寿命，在5 mA/cm2电流密度下，充放电电压间隙由0.97 V缩减为0.61 V，能量转换效率由54.9%提升至66.2%。本文的研究内容将会促进双功能ORR/IOR催化剂的构筑和RZABs的商业化发展。
析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）和氧还原反应（oxygen reduction reaction, ORR）是可充电锌空电池（rechargeable Zn-air batteries, RZABs）重要的两个反应。其中，析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径，实际应用中需要高的充电电压驱动其发生，这将带来一系列问题并且限制了RZABs的商业化应用。基于此，本文成功构造α-MnO2并作为ORR/IOR双功能催化剂。在碱性体系中引入反应改性剂KI，α-MnO2对碘离子氧化反应（iodide oxidation reaction, IOR）具有更低的阳极氧化电位和更快的催化动力学。当1.0 mol/L KOH电解液中添加0.5 mol/L KI时，相比于OER（1.709 V @10 mA/cm2），α-MnO2在IOR过程中电流密度达到10 mA/cm2时阳极电位减小了398 mV（1.311 V vs. RHE），且表现出低至57.5 mV/dec塔菲尔斜率。相对于与Pt/C，在含有KI的KOH电解液中，α-MnO2表现出与Pt/C相媲美的ORR活性。此外，以α-MnO2为空气电极组装成RZAB后，该电池也表现出了优异的充电活性和良好的循环寿命，在5 mA/cm2电流密度下，充放电电压间隙由0.97 V缩减为0.61 V，能量转换效率由54.9%提升至66.2%。本文的研究内容将会促进双功能ORR/IOR催化剂的构筑和RZABs的商业化发展。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60373-1
摘要:
The photocatalysis of direct dehydrogenation of benzyl alcohol to benzaldehyde is an energy saving way to synthesize fine chemicals and pure hydrogen by using solar energy. The CdS-based catalysts were one of the typical kinds of photocatalysts for this reaction. The morphology of CdS could be easily tuned, which could greatly influence the photocatalytic performances. However, the morphology effect of CdS on the photocatalytic behaviour of the direct dehydrogenation of benzyl alcohol has not been investigated yet. In this work, we synthesized CdS with two different morphologies (nanosheet (NS) and nanowire (NW)) and found the CdS-NS showed much higher photocatalytic activity for converting the benzyl alcohol than the CdS-NW, but the selectivity to benzaldehyde over the two supports was very low. By depositing Au25 nanoclusters on the CdS-NW and CdS-NS, the morphology effect of the CdS support could be mitigated and their catalytic activity and selectivity could be greatly boosted for the photocatalytic anaerobic dehydrogenation of benzyl alcohol to benzaldehyde and H2. The results of this work would provide new insight into the design of efficient photocatalysts for synthesizing fine chemicals.
The photocatalysis of direct dehydrogenation of benzyl alcohol to benzaldehyde is an energy saving way to synthesize fine chemicals and pure hydrogen by using solar energy. The CdS-based catalysts were one of the typical kinds of photocatalysts for this reaction. The morphology of CdS could be easily tuned, which could greatly influence the photocatalytic performances. However, the morphology effect of CdS on the photocatalytic behaviour of the direct dehydrogenation of benzyl alcohol has not been investigated yet. In this work, we synthesized CdS with two different morphologies (nanosheet (NS) and nanowire (NW)) and found the CdS-NS showed much higher photocatalytic activity for converting the benzyl alcohol than the CdS-NW, but the selectivity to benzaldehyde over the two supports was very low. By depositing Au25 nanoclusters on the CdS-NW and CdS-NS, the morphology effect of the CdS support could be mitigated and their catalytic activity and selectivity could be greatly boosted for the photocatalytic anaerobic dehydrogenation of benzyl alcohol to benzaldehyde and H2. The results of this work would provide new insight into the design of efficient photocatalysts for synthesizing fine chemicals.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60363-9
摘要:
Aqueous phase reforming (APR) of methanol is a potential pathway for the effective hydrogen production under relatively mild conditions. The Pt/CeO2 and a series of Pt-MOx/CeO2 (M = Fe, Cr, Mg, Mn) catalysts were prepared by sequential impregnation method and their APR reaction performances were studied. The catalyst properties including valence state of the promoters, the amount of oxygen vacancies, the metal distributions, the adsorption properties of CO and the acidity/basicity of catalysts were characterized and analyzed by XPS, XRD, TEM, CO-TPD, NH3-TPD, CO2-TPD, etc. It was found that the addition of MOx weakened the Pt-CeO2 interaction and promoted the generation of Ptδ + species with lower valence state, which contribute to the C–H bond cleavage and facilitate methanol conversion. The highest hydrogen production (164.78mmol) and relatively low CO and CH4 selectivities were obtained over the Pt-MgO/CeO2, while the highest CH4 selectivity was obtained over the Pt-CrOx/CeO2 (2.21%).Over the Pt/CeO2 and Pt-MOx/CeO2 (M = Fe, Cr, Mg, Mn) catalysts, CO2/CH4 ratio correlated well with the catalyst basicity, indicating that the basicity promotes the dissociation adsorption of H2O as well as the water-gas shift (WGS) reaction activity and decreases the methanation activity.
Aqueous phase reforming (APR) of methanol is a potential pathway for the effective hydrogen production under relatively mild conditions. The Pt/CeO2 and a series of Pt-MOx/CeO2 (M = Fe, Cr, Mg, Mn) catalysts were prepared by sequential impregnation method and their APR reaction performances were studied. The catalyst properties including valence state of the promoters, the amount of oxygen vacancies, the metal distributions, the adsorption properties of CO and the acidity/basicity of catalysts were characterized and analyzed by XPS, XRD, TEM, CO-TPD, NH3-TPD, CO2-TPD, etc. It was found that the addition of MOx weakened the Pt-CeO2 interaction and promoted the generation of Ptδ + species with lower valence state, which contribute to the C–H bond cleavage and facilitate methanol conversion. The highest hydrogen production (164.78mmol) and relatively low CO and CH4 selectivities were obtained over the Pt-MgO/CeO2, while the highest CH4 selectivity was obtained over the Pt-CrOx/CeO2 (2.21%).Over the Pt/CeO2 and Pt-MOx/CeO2 (M = Fe, Cr, Mg, Mn) catalysts, CO2/CH4 ratio correlated well with the catalyst basicity, indicating that the basicity promotes the dissociation adsorption of H2O as well as the water-gas shift (WGS) reaction activity and decreases the methanation activity.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60377-9
摘要:
The selective catalytic reduction (SCR) NH3 catalyst is mainly used in industrial production and automobile exhaust cleaning. In this study, a novel α% Fe2O3/ZrTiO4 (α=0%, 8%, 12%, 15%) catalyst was prepared by the coprecipitation impregnation method. The results show that the NOx conversion rate of 12% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst with the optimal composition is high above 80% at 250−400 °C, close to 100% at 300 °C, and N2 selectivity is high above 90% at 200−450 °C. The redox properties, surface acidity, and Oβ/(Oα + Oβ) ratio of ZrTiO4 catalysts are improved after loading Fe2O3 on the ZrTiO4 surface, which is attributed not only to the porous structure of α% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst but also to the synergistic interaction between the active component Fe2O3 and the support ZrTiO4. In addition, in-situ DRIFT reactions show that the NH3-SCR reaction of 12% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst follows the Eley-Rideal mechanism. A clear reaction mechanism is conducive to a deeper understanding of the reaction process of NOx conversion during SCR. This work provides a feasible strategy for Fe-based SCR catalysts to replace V-based catalysts in the medium temperature range in the future.
The selective catalytic reduction (SCR) NH3 catalyst is mainly used in industrial production and automobile exhaust cleaning. In this study, a novel α% Fe2O3/ZrTiO4 (α=0%, 8%, 12%, 15%) catalyst was prepared by the coprecipitation impregnation method. The results show that the NOx conversion rate of 12% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst with the optimal composition is high above 80% at 250−400 °C, close to 100% at 300 °C, and N2 selectivity is high above 90% at 200−450 °C. The redox properties, surface acidity, and Oβ/(Oα + Oβ) ratio of ZrTiO4 catalysts are improved after loading Fe2O3 on the ZrTiO4 surface, which is attributed not only to the porous structure of α% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst but also to the synergistic interaction between the active component Fe2O3 and the support ZrTiO4. In addition, in-situ DRIFT reactions show that the NH3-SCR reaction of 12% Fe2O3/ZrTiO4 catalyst follows the Eley-Rideal mechanism. A clear reaction mechanism is conducive to a deeper understanding of the reaction process of NOx conversion during SCR. This work provides a feasible strategy for Fe-based SCR catalysts to replace V-based catalysts in the medium temperature range in the future.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60362-7
摘要:
采用共沉淀法制备了Cu/SiO2催化剂，在固定床反应器上评价其糠醛气相催化加氢制备糠醇的反应性能，并采用XRD、H2-TPR、ICP-OES、XPS、TG、Raman、TEM等手段对使用后的Cu/SiO2催化剂进行表征，研究其在反应中的失活机理。在常压、反应温度140 ℃、质量空速2.4 h−1、氢醛比9.7的条件下，反应5 h内糠醛转化率均高于97%；反应6−21 h，糠醛转化率从96%快速下降到32%，说明Cu/SiO2催化剂在糠醛加氢反应中快速失活，失活的主要原因是活性组分铜的团聚烧结和催化剂表面上积炭覆盖了反应活性位。
采用共沉淀法制备了Cu/SiO2催化剂，在固定床反应器上评价其糠醛气相催化加氢制备糠醇的反应性能，并采用XRD、H2-TPR、ICP-OES、XPS、TG、Raman、TEM等手段对使用后的Cu/SiO2催化剂进行表征，研究其在反应中的失活机理。在常压、反应温度140 ℃、质量空速2.4 h−1、氢醛比9.7的条件下，反应5 h内糠醛转化率均高于97%；反应6−21 h，糠醛转化率从96%快速下降到32%，说明Cu/SiO2催化剂在糠醛加氢反应中快速失活，失活的主要原因是活性组分铜的团聚烧结和催化剂表面上积炭覆盖了反应活性位。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023033
摘要:
以Anderson结构Ni–Mo杂多酸簇(NH4)4[NiMo6O24H6]·5H2O、硫脲、柠檬酸、氯化钠为原料，采用冻干法得到前驱体后焙烧、洗涤得到介孔碳骨架负载(Ni)MoS2纳米颗粒的加氢脱硫催化剂，考察了其对二苯并噻吩的加氢脱硫活性，并采用X射线衍射、N2低温吸附-脱附、拉曼光谱、X光电子能谱、扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、程序升温还原等表征手段对催化剂进行了分析。结果表明，介孔碳骨架负载(Ni)MoS2纳米颗粒催化剂具有较弱的载体–金属相互作用，MoS2纳米颗粒平均长度较短（4.9 nm），层数适宜（4.8），NiMoS活性相含量较高，二苯并噻吩的转化率可达94.1%，反应速率常数及活性位转换频率分别可达1.7 × 10–6 mol/(g·s)和2.8 × 10–3 s–1。该方法利用原位生成的氯化钠晶体及硫化氢气体分别作为介孔模板剂和硫化剂，实现了介孔碳载体与(Ni)MoS2纳米颗粒的同步合成及锚定，并为加氢脱硫催化剂的绿色制备提供了新的思路。
以Anderson结构Ni–Mo杂多酸簇(NH4)4[NiMo6O24H6]·5H2O、硫脲、柠檬酸、氯化钠为原料，采用冻干法得到前驱体后焙烧、洗涤得到介孔碳骨架负载(Ni)MoS2纳米颗粒的加氢脱硫催化剂，考察了其对二苯并噻吩的加氢脱硫活性，并采用X射线衍射、N2低温吸附-脱附、拉曼光谱、X光电子能谱、扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、程序升温还原等表征手段对催化剂进行了分析。结果表明，介孔碳骨架负载(Ni)MoS2纳米颗粒催化剂具有较弱的载体–金属相互作用，MoS2纳米颗粒平均长度较短（4.9 nm），层数适宜（4.8），NiMoS活性相含量较高，二苯并噻吩的转化率可达94.1%，反应速率常数及活性位转换频率分别可达1.7 × 10–6 mol/(g·s)和2.8 × 10–3 s–1。该方法利用原位生成的氯化钠晶体及硫化氢气体分别作为介孔模板剂和硫化剂，实现了介孔碳载体与(Ni)MoS2纳米颗粒的同步合成及锚定，并为加氢脱硫催化剂的绿色制备提供了新的思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60344-5
摘要:
生物质快速热裂解是生物质转化利用的有效途径，但常因是非催化过程，裂解温度高导致生物油成分复杂难控。本实验以ZnCl2为催化剂，研究了木质素、纤维素、玉米芯和松木粉的热解过程，旨在探索原位催化对快速热裂解的强化作用。本实验通过热重曲线拟合，获得了热裂解的活化能；通过快速热裂解实验，研究了催化作用下热解油组成变化。结果表明，ZnCl2催化可显著降低生物质裂解温度，简化生物油组成。在350 ℃快速热裂解松木粉获得了47%生物油产率，主要成分是纤维素和半纤维素的衍生物。ZnCl2可显著降低纤维素裂解的活化能（由304.78 kJ/mol降低至112.46 kJ/mol），而对木质素的裂解影响不大。裂解后的碳渣在600 ℃二次碳化可获得性能良好的活性炭，苯酚吸附容量可达165 mg/g。
生物质快速热裂解是生物质转化利用的有效途径，但常因是非催化过程，裂解温度高导致生物油成分复杂难控。本实验以ZnCl2为催化剂，研究了木质素、纤维素、玉米芯和松木粉的热解过程，旨在探索原位催化对快速热裂解的强化作用。本实验通过热重曲线拟合，获得了热裂解的活化能；通过快速热裂解实验，研究了催化作用下热解油组成变化。结果表明，ZnCl2催化可显著降低生物质裂解温度，简化生物油组成。在350 ℃快速热裂解松木粉获得了47%生物油产率，主要成分是纤维素和半纤维素的衍生物。ZnCl2可显著降低纤维素裂解的活化能（由304.78 kJ/mol降低至112.46 kJ/mol），而对木质素的裂解影响不大。裂解后的碳渣在600 ℃二次碳化可获得性能良好的活性炭，苯酚吸附容量可达165 mg/g。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60339-1
摘要:
本研究采用360 nm波长的单波长激光作为激发光源，在偏光显微镜下对煤光片进行激发，研究激发时间对显微组分荧光特征的影响。通过对六种炼焦煤各显微组分的荧光强度与激发时间的关系研究表明，煤岩显微组分的荧光特征与煤岩类型及变质程度有关；激发时间对各显微组分的荧光参数具有一定的影响。通过对比不同激发时间下的相对荧光强度，发现15 s内的平均相对荧光强度可作为表征不同显微组分的结构和变质程度的光学参数。该方法的实质是将原子核外层电子的运动状况通过宏观的荧光光谱和具体的相对荧光强度进行表达,使其微观上的复杂性简化为宏观上和数值上可以被人们普遍接受的形式。
本研究采用360 nm波长的单波长激光作为激发光源，在偏光显微镜下对煤光片进行激发，研究激发时间对显微组分荧光特征的影响。通过对六种炼焦煤各显微组分的荧光强度与激发时间的关系研究表明，煤岩显微组分的荧光特征与煤岩类型及变质程度有关；激发时间对各显微组分的荧光参数具有一定的影响。通过对比不同激发时间下的相对荧光强度，发现15 s内的平均相对荧光强度可作为表征不同显微组分的结构和变质程度的光学参数。该方法的实质是将原子核外层电子的运动状况通过宏观的荧光光谱和具体的相对荧光强度进行表达,使其微观上的复杂性简化为宏观上和数值上可以被人们普遍接受的形式。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60340-8
摘要:
以碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和载体，采用简便的光照还原法制备出了PdAg/CDs复合催化剂。XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对催化剂的表征分析，结果表明该催化剂平均粒径为10.45 nm，Pd和Ag主要以零价态的合金形式负载在碳点表面。将PdAg/CDs复合催化剂用于水中葡萄糖的氢解，催化评价结果表明，在初始H2压力为4 MPa、葡萄糖100 mg、催化剂25 mg、反应温度140 ℃的条件下反应3 h，该催化剂显示出较好的氢解活性，葡萄糖的转化率为68.85%，氢解产物丙酮醇的收率达到8.36%。
以碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和载体，采用简便的光照还原法制备出了PdAg/CDs复合催化剂。XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对催化剂的表征分析，结果表明该催化剂平均粒径为10.45 nm，Pd和Ag主要以零价态的合金形式负载在碳点表面。将PdAg/CDs复合催化剂用于水中葡萄糖的氢解，催化评价结果表明，在初始H2压力为4 MPa、葡萄糖100 mg、催化剂25 mg、反应温度140 ℃的条件下反应3 h，该催化剂显示出较好的氢解活性，葡萄糖的转化率为68.85%，氢解产物丙酮醇的收率达到8.36%。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023002
摘要:
炔烃C−H键与CO2羧基化生成丙炔酸类化合物符合原子经济理念，在有机、医药中间体合成领域具有重要研究意义。在“碳达峰、碳中和”的背景下，该反应也是一种实现CO2高值化利用的有效途径。目前，该反应体系主要通过均相催化进行，但由于多相催化体系易于分离、回收等优点，多相催化炔烃C−H键与CO2羧基化也逐步引起了关注。基于C−H键和CO2的活化机制，目前，围绕铸币金属催化剂开展了相关研究，通过铸币金属与载体协同作用，促进C−C键的耦合，实现丙炔酸类化合物的合成。本工作综述了炔烃C−H键与CO2羧基化的多相催化体系，对体系活化、羧基化反应机理、催化剂的结构特性进行了分析和总结，为后期开发高效羧基化多相催化剂及相关工艺提供了研究思路。
炔烃C−H键与CO2羧基化生成丙炔酸类化合物符合原子经济理念，在有机、医药中间体合成领域具有重要研究意义。在“碳达峰、碳中和”的背景下，该反应也是一种实现CO2高值化利用的有效途径。目前，该反应体系主要通过均相催化进行，但由于多相催化体系易于分离、回收等优点，多相催化炔烃C−H键与CO2羧基化也逐步引起了关注。基于C−H键和CO2的活化机制，目前，围绕铸币金属催化剂开展了相关研究，通过铸币金属与载体协同作用，促进C−C键的耦合，实现丙炔酸类化合物的合成。本工作综述了炔烃C−H键与CO2羧基化的多相催化体系，对体系活化、羧基化反应机理、催化剂的结构特性进行了分析和总结，为后期开发高效羧基化多相催化剂及相关工艺提供了研究思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023010
摘要:
以MAX (Ti3AlC2)为原料，依次采用蚀刻、剥层的方法制备了MXene（Ti3C2Tx）及超薄层MXene纳米片（MXene nanosheets，MXene-NS，即Ti3C2Tx-NS）。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X-射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）及X-射线光电子能谱仪（X-Ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）表征了MXene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、MXene以及MXene-NS的电催化析氢（Hydrogen Evolution Reaction, HER)性能。结果表明，与MAX和MXene相比，MXene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位（190 mV @ −10 mA/cm2）、最小的塔菲尔斜率（168 mV/dec）、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外，在多电流阶跃下，MXene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试，MXene-NS的极化曲线并未出现明显衰减，显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明，MXene的剥层可以有效提高材料的电催化性能，MXene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。
以MAX (Ti3AlC2)为原料，依次采用蚀刻、剥层的方法制备了MXene（Ti3C2Tx）及超薄层MXene纳米片（MXene nanosheets，MXene-NS，即Ti3C2Tx-NS）。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X-射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）及X-射线光电子能谱仪（X-Ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）表征了MXene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、MXene以及MXene-NS的电催化析氢（Hydrogen Evolution Reaction, HER)性能。结果表明，与MAX和MXene相比，MXene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位（190 mV @ −10 mA/cm2）、最小的塔菲尔斜率（168 mV/dec）、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外，在多电流阶跃下，MXene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试，MXene-NS的极化曲线并未出现明显衰减，显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明，MXene的剥层可以有效提高材料的电催化性能，MXene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60348-2
摘要:
To provide some useful suggestions to the operation of circulating fluidized bed (CFB) gasifier, the effect of gasification temperature, residence time and agent on the release and transformation of sodium was studied by using a fixed bed reactor combined with Factsage software. The results indicated that gasification temperature was the significant factor to the release and transformation of sodium. For the promoting effect of sodium release, it was ascribed to the intense of sodium volatilization and competitive reaction between lime and meta-kaolin. Meanwhile, the high temperature promoted the formation of nepheline and slag. The threshold temperature of latter was near 950 °C. It was interesting to find that the release of sodium could be divided into two stages: coal pyrolysis and char gasification. In coal pyrolysis, part of organic and water-soluble sodium was released. The remainder either combined with char structure, or reacted with minerals. In char gasification, Sodium, combined with char structure, was released along with char gasification. Due to the decrease of melting temperature and the formation of NaOH, steam showed a promoting effect on the sodium release. Oppositely, oxygen and nitrogen presented an inhibiting effect. The former was ascribed to the formation of Na2SO4, while the latter was caused by the chemical binding and physical wrapping effect of char.
To provide some useful suggestions to the operation of circulating fluidized bed (CFB) gasifier, the effect of gasification temperature, residence time and agent on the release and transformation of sodium was studied by using a fixed bed reactor combined with Factsage software. The results indicated that gasification temperature was the significant factor to the release and transformation of sodium. For the promoting effect of sodium release, it was ascribed to the intense of sodium volatilization and competitive reaction between lime and meta-kaolin. Meanwhile, the high temperature promoted the formation of nepheline and slag. The threshold temperature of latter was near 950 °C. It was interesting to find that the release of sodium could be divided into two stages: coal pyrolysis and char gasification. In coal pyrolysis, part of organic and water-soluble sodium was released. The remainder either combined with char structure, or reacted with minerals. In char gasification, Sodium, combined with char structure, was released along with char gasification. Due to the decrease of melting temperature and the formation of NaOH, steam showed a promoting effect on the sodium release. Oppositely, oxygen and nitrogen presented an inhibiting effect. The former was ascribed to the formation of Na2SO4, while the latter was caused by the chemical binding and physical wrapping effect of char.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023042
摘要:
研究采用浸渍还原法制备了碳修饰的二氧化钛负载的Ni纳米颗粒催化剂，在苯乙炔选择性加氢反应中表现出良好的光催化性能。Ni纳米颗粒在可见光激发下产生高能“热电子”促进了反应底物的解离和活化。富电子态的Ni纳米颗粒抑制了苯乙烯在Ni/TiO2表面的吸附，提高了苯乙烯的选择性。本工作为光催化苯乙炔选择性加氢反应提供了一种绿色且高效的方法。
研究采用浸渍还原法制备了碳修饰的二氧化钛负载的Ni纳米颗粒催化剂，在苯乙炔选择性加氢反应中表现出良好的光催化性能。Ni纳米颗粒在可见光激发下产生高能“热电子”促进了反应底物的解离和活化。富电子态的Ni纳米颗粒抑制了苯乙烯在Ni/TiO2表面的吸附，提高了苯乙烯的选择性。本工作为光催化苯乙炔选择性加氢反应提供了一种绿色且高效的方法。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60364-0
摘要:
吸附模型预测的准确性对吸附系统后续的工程设计极为关键。针对吸附式天然气（ANG）的吸附剂开发，试制SAC-02活性炭、HKUST-1和MIL-101(Cr)，并通过吸附剂的微观形貌观察、77.15 K氮和甲烷在温度293.15–313.15 K和压力0–4 MPa的吸附等温线测试，在比较Toth 方程、D-A 方程和 Ono-Kondo 方程对试验结果的预测精度后，由等量吸附热和吸附相密度分析甲烷在吸附剂上的吸附性能。结果发现，在本次测试范围内，Toth方程预测甲烷在三种吸附剂上的吸附平衡数据的精度最高，甲烷在MIL-101(Cr)上的平均等量吸附热最大，吸附相密度比液态甲烷的密度小但随压力的增大而增大。MIL-101(Cr)比活性炭和HKUST-1更适合于甲烷吸附，可选择Toth方程用于ANG系统的吸附平衡分析。
吸附模型预测的准确性对吸附系统后续的工程设计极为关键。针对吸附式天然气（ANG）的吸附剂开发，试制SAC-02活性炭、HKUST-1和MIL-101(Cr)，并通过吸附剂的微观形貌观察、77.15 K氮和甲烷在温度293.15–313.15 K和压力0–4 MPa的吸附等温线测试，在比较Toth 方程、D-A 方程和 Ono-Kondo 方程对试验结果的预测精度后，由等量吸附热和吸附相密度分析甲烷在吸附剂上的吸附性能。结果发现，在本次测试范围内，Toth方程预测甲烷在三种吸附剂上的吸附平衡数据的精度最高，甲烷在MIL-101(Cr)上的平均等量吸附热最大，吸附相密度比液态甲烷的密度小但随压力的增大而增大。MIL-101(Cr)比活性炭和HKUST-1更适合于甲烷吸附，可选择Toth方程用于ANG系统的吸附平衡分析。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023031
摘要:
结合浸渍法和物理混合法调控金属活性中心Pt的位点，使其单独落位到ZSM-22分子筛或氧化铈载体上，从而分别得到金属–酸双中心位点的间距达到原子级接触的Pt-ZSM-22/CeO2催化剂和保持纳米级间距的Pt-CeO2/ZSM-22催化剂。利用球差电镜、XRD、BET、H2-TPR和XPS等手段，表征了两种催化剂的物化性质，并对其正庚烷异构化反应性能进行了研究。另外，考察了不同还原温度下Pt-CeO2/ZSM-22催化剂的物化性质和反应性能变化。结果显示，金属–酸中心保持纳米级间距Pt-CeO2/ZSM-22催化剂具有更高的正庚烷异构化活性和异构烃收率，这是由于Pt在CeO2载体上呈原子级分散的原因。在Pt-CeO2/ZSM-22催化剂还原过程中，CeO2载体释放更多的氧空位有助于延缓金属Pt的聚集且有利于庚烷分子的吸附。当还原预处理温度为300 ℃时，庚烷转化率和庚烷异构烃收率分别为79.2%和75.4%，异构化选择性达到95.2%。
结合浸渍法和物理混合法调控金属活性中心Pt的位点，使其单独落位到ZSM-22分子筛或氧化铈载体上，从而分别得到金属–酸双中心位点的间距达到原子级接触的Pt-ZSM-22/CeO2催化剂和保持纳米级间距的Pt-CeO2/ZSM-22催化剂。利用球差电镜、XRD、BET、H2-TPR和XPS等手段，表征了两种催化剂的物化性质，并对其正庚烷异构化反应性能进行了研究。另外，考察了不同还原温度下Pt-CeO2/ZSM-22催化剂的物化性质和反应性能变化。结果显示，金属–酸中心保持纳米级间距Pt-CeO2/ZSM-22催化剂具有更高的正庚烷异构化活性和异构烃收率，这是由于Pt在CeO2载体上呈原子级分散的原因。在Pt-CeO2/ZSM-22催化剂还原过程中，CeO2载体释放更多的氧空位有助于延缓金属Pt的聚集且有利于庚烷分子的吸附。当还原预处理温度为300 ℃时，庚烷转化率和庚烷异构烃收率分别为79.2%和75.4%，异构化选择性达到95.2%。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60358-5
摘要:
本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO2催化剂，并测试了催化剂在低温范围内同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明，Fe5Mn/CeO2催化剂表现出最佳的催化性能，甲苯的转化效率在175 ℃达到90%，NO转化率在95–300 ℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和O2-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明，Fe5Mn/CeO2催化剂中Ce3 + 和Mn4 + 的含量增加，促进氧空位和不饱和化学键的形成，提供了更多的活性位点，从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H2-TPR、NH3-TPD和O2-TPD表征表明，与其他催化剂相比，Fe5Mn/CeO2催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此外，本研究还探究了Fe5Mn/CeO2催化剂上选择性催化还原（NH3-SCR）反应与甲苯催化氧化反应之间的影响。其中，NH3优先吸附活性位点而抑制了甲苯吸附，而NO2的生成促进了甲苯催化氧化反应；甲苯对NH3-SCR反应的抑制作用随着温度的升高而减弱，在100 ℃时，甲苯对NH3-SCR反应的抑制作用消失。超过225 ℃后，甲苯作为还原剂与NO发生反应且促进了NO2的生成，从而对NH3-SCR反应有促进作用。
本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO2催化剂，并测试了催化剂在低温范围内同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明，Fe5Mn/CeO2催化剂表现出最佳的催化性能，甲苯的转化效率在175 ℃达到90%，NO转化率在95–300 ℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和O2-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明，Fe5Mn/CeO2催化剂中Ce3 + 和Mn4 + 的含量增加，促进氧空位和不饱和化学键的形成，提供了更多的活性位点，从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H2-TPR、NH3-TPD和O2-TPD表征表明，与其他催化剂相比，Fe5Mn/CeO2催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此外，本研究还探究了Fe5Mn/CeO2催化剂上选择性催化还原（NH3-SCR）反应与甲苯催化氧化反应之间的影响。其中，NH3优先吸附活性位点而抑制了甲苯吸附，而NO2的生成促进了甲苯催化氧化反应；甲苯对NH3-SCR反应的抑制作用随着温度的升高而减弱，在100 ℃时，甲苯对NH3-SCR反应的抑制作用消失。超过225 ℃后，甲苯作为还原剂与NO发生反应且促进了NO2的生成，从而对NH3-SCR反应有促进作用。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60356-1
摘要:
为探究铁酸钙载氧体与生物质焦的化学链气化反应动力学，基于热重实验研究了载氧体和生物质焦种类对反应性的影响，结合XRD、SEM、BET等表征手段对实验现象进行分析，并采用 Škvára-Šesták 方法确定了动力学机制函数。结果表明，载氧体反应速率Ca2Fe2O5＞CaFe2O4＞Fe2O3，载氧量CaFe2O4＞Ca2Fe2O5＞Fe2O3，生物质焦能够将载氧体完全还原为Fe和CaO；CaFe2O4与生物质焦反应的活化能为167.44–600.83 kJ/mol，Ca2Fe2O5与生物质焦反应的活化能为413.62–583.51 kJ/mol； 其中，CaFe2O4在还原的过程中生成了中间体CaFe3O5，对晶格氧的扩散有一定的影响；CaFe2O4的还原可分为两阶段，当转化率α小于0.15时，CaFe2O4还原为Ca2Fe2O5，还原过程遵循随机成核和核生长模型，当α大于0.15时，进一步还原为CaO和Fe，还原过程遵循三维扩散机制；Ca2Fe2O5的还原机制与CaFe2O4还原的第二阶段相同。
为探究铁酸钙载氧体与生物质焦的化学链气化反应动力学，基于热重实验研究了载氧体和生物质焦种类对反应性的影响，结合XRD、SEM、BET等表征手段对实验现象进行分析，并采用 Škvára-Šesták 方法确定了动力学机制函数。结果表明，载氧体反应速率Ca2Fe2O5＞CaFe2O4＞Fe2O3，载氧量CaFe2O4＞Ca2Fe2O5＞Fe2O3，生物质焦能够将载氧体完全还原为Fe和CaO；CaFe2O4与生物质焦反应的活化能为167.44–600.83 kJ/mol，Ca2Fe2O5与生物质焦反应的活化能为413.62–583.51 kJ/mol； 其中，CaFe2O4在还原的过程中生成了中间体CaFe3O5，对晶格氧的扩散有一定的影响；CaFe2O4的还原可分为两阶段，当转化率α小于0.15时，CaFe2O4还原为Ca2Fe2O5，还原过程遵循随机成核和核生长模型，当α大于0.15时，进一步还原为CaO和Fe，还原过程遵循三维扩散机制；Ca2Fe2O5的还原机制与CaFe2O4还原的第二阶段相同。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023054
摘要:
Mn/TiO2具有良好的低温NH3选择性催化还原NOx（SCR）的活性。烟气中存在的碱金属会从物理和化学上毒害催化剂导致Mn/TiO2催化剂中毒失活。论文以暴露{101}面TiO2为载体制备Mn/TiO2催化剂，采用浸渍法制备K中毒催化剂，研究了Mn/TiO2低温SCR催化剂钾中毒机理。实验发现，Mn/TiO2催化剂脱硝效率随K中毒浓度增加而减少；新鲜Mn/TiO2催化剂表面NH3-SCR反应由E-R和L-H机理共同控制；K吸附会导致催化剂比表面积降低，催化剂表面Mn4 + 、化学吸附氧比例降低，表面酸性位点数量减少，导致脱硝活性降低；同时K更易吸附在Mn顶位以及桥接O位附近，导致NO的吸附活化受到严重遏制，同时削弱NH3的吸附，使得L-H机理受到阻断，只能以E-R机理控制为主。
Mn/TiO2具有良好的低温NH3选择性催化还原NOx（SCR）的活性。烟气中存在的碱金属会从物理和化学上毒害催化剂导致Mn/TiO2催化剂中毒失活。论文以暴露{101}面TiO2为载体制备Mn/TiO2催化剂，采用浸渍法制备K中毒催化剂，研究了Mn/TiO2低温SCR催化剂钾中毒机理。实验发现，Mn/TiO2催化剂脱硝效率随K中毒浓度增加而减少；新鲜Mn/TiO2催化剂表面NH3-SCR反应由E-R和L-H机理共同控制；K吸附会导致催化剂比表面积降低，催化剂表面Mn4 + 、化学吸附氧比例降低，表面酸性位点数量减少，导致脱硝活性降低；同时K更易吸附在Mn顶位以及桥接O位附近，导致NO的吸附活化受到严重遏制，同时削弱NH3的吸附，使得L-H机理受到阻断，只能以E-R机理控制为主。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023059
摘要:
生物质来源广泛且多孔，是高应用价值的吸附剂制备原料。金属氧化物改性生物炭对CO2以及丙酮吸附效果可显著提升，然而金属氧化物改性生物质基吸附剂对多组分同时吸附的共/竟关系以及吸附机理尚未明晰。基于此，本研究开展了CO2与C3H6O在金属氧化物掺杂富氮生物炭表面同时吸附的共/竟关系研究，对生物质基吸附剂多组分协同吸附脱除具有重要意义。本研究采用密度泛函理论，通过比较吸附量、吸附能以及态密度和电荷差分密度的分析，探究了不同金属氧化物耦合吡咯氮生物炭(CN5@MOx，MOx = ZnO、CaO、Na2O)表面CO2与C3H6O(CO2&C3H6O)的吸附机理。首先从CO2/C3H6O单组分方面计算了其在CN5@MOx表面吸附量和吸附能，计算结果显示在333 K、100 kPa时CN5@Na2O表面对CO2/C3H6O单组分吸附量分别为3.65 mmol/g、15.34 mmol/g，吸附能分别为−145.86 kJ/mol、−132.47 kJ/mol，均高于CO2/C3H6O单组分在CN5@CaO及CN5@ZnO表面吸附。得出Na2O掺杂吡咯氮生物炭对CO2/C3H6O单组分吸附效果最优。进一步研究了CO2&C3H6O在CN5@MOx表面共/竞吸附情况及机理。计算结果表明，CO2&C3H6O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附存在临界温度(分别为333 K、353 K、393 K)，超过临界温度以后CO2&C3H6O共存体系在CN5@MOx表面吸附量较CO2/C3H6O单组分有所提高。CO2&C3H6O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附能分别比CO2或C3H6O单组分吸附时至少高141.59 kJ/mol、112.77 kJ/mol、31.75 kJ/mol，CN5@MOx表面对CO2和C3H6O的吸附表现为协同促进作用，且CN5@Na2O对CO2&C3H6O共同吸附效果最佳。最后采用电荷差分密度和态密度分析CO2&C3H6O在CN5@MOx表面协同吸附作用机理，得出CO2的吸附作用力是通过C3H6O与CO2的间接相互作用产生的，Na2O中Na与C3H6O电子云重叠，发生电荷转移，增强了二者间相互作用力，CN5@Na2O表面C3H6O与CN5在p轨道主要共振峰结合能较CN5@ZnO低了3.43 eV，使得C3H6O在CN5@Na2O表面吸附最稳定。
生物质来源广泛且多孔，是高应用价值的吸附剂制备原料。金属氧化物改性生物炭对CO2以及丙酮吸附效果可显著提升，然而金属氧化物改性生物质基吸附剂对多组分同时吸附的共/竟关系以及吸附机理尚未明晰。基于此，本研究开展了CO2与C3H6O在金属氧化物掺杂富氮生物炭表面同时吸附的共/竟关系研究，对生物质基吸附剂多组分协同吸附脱除具有重要意义。本研究采用密度泛函理论，通过比较吸附量、吸附能以及态密度和电荷差分密度的分析，探究了不同金属氧化物耦合吡咯氮生物炭(CN5@MOx，MOx = ZnO、CaO、Na2O)表面CO2与C3H6O(CO2&C3H6O)的吸附机理。首先从CO2/C3H6O单组分方面计算了其在CN5@MOx表面吸附量和吸附能，计算结果显示在333 K、100 kPa时CN5@Na2O表面对CO2/C3H6O单组分吸附量分别为3.65 mmol/g、15.34 mmol/g，吸附能分别为−145.86 kJ/mol、−132.47 kJ/mol，均高于CO2/C3H6O单组分在CN5@CaO及CN5@ZnO表面吸附。得出Na2O掺杂吡咯氮生物炭对CO2/C3H6O单组分吸附效果最优。进一步研究了CO2&C3H6O在CN5@MOx表面共/竞吸附情况及机理。计算结果表明，CO2&C3H6O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附存在临界温度(分别为333 K、353 K、393 K)，超过临界温度以后CO2&C3H6O共存体系在CN5@MOx表面吸附量较CO2/C3H6O单组分有所提高。CO2&C3H6O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附能分别比CO2或C3H6O单组分吸附时至少高141.59 kJ/mol、112.77 kJ/mol、31.75 kJ/mol，CN5@MOx表面对CO2和C3H6O的吸附表现为协同促进作用，且CN5@Na2O对CO2&C3H6O共同吸附效果最佳。最后采用电荷差分密度和态密度分析CO2&C3H6O在CN5@MOx表面协同吸附作用机理，得出CO2的吸附作用力是通过C3H6O与CO2的间接相互作用产生的，Na2O中Na与C3H6O电子云重叠，发生电荷转移，增强了二者间相互作用力，CN5@Na2O表面C3H6O与CN5在p轨道主要共振峰结合能较CN5@ZnO低了3.43 eV，使得C3H6O在CN5@Na2O表面吸附最稳定。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60379-2
摘要:
Cu-Al spinel oxide as a sustained release catalyst gradually releases active metal Cu during the methanol steam reforming reaction, whose catalytic behavior depends strongly on the surface structure of the catalyst. In this context, Cu-Al spinel solid solution is synthesized by a solid phase ball milling method, followed by treating with acidic and basic solutions in order to modulate the surface composition and structure, thereby to further improve the catalytic performance. Nitric acid is effective for the removal of both surface dispersed Cu and Al oxide species, whereas sodium hydroxide is only effective for the removal of Al oxide species, and ammonium hydroxide shows the weakest effect, removing a very small amount of Cu and Al species. Accompanying with the loss of Cu and Al species, the catalyst surface undergoes structural reconstruction, showing a redistribution of Cu species. Consequently, the copper releasing behavior varies drastically. The catalytic testing results show that the nitric acid and ammonium hydroxide treated catalysts present improved activity, wherein the former also shows better stability. Sodium hydroxide treatment has a negative effect on the sustained releasing catalytic performance. In combination with the characterization results of the tested catalysts, it is found that both the copper particle dimension and the microstructure strain of sustained released copper play important roles in the catalytic performance. The findings of this report provide a practical method for the improvement of the sustained releasing catalysis.
Cu-Al spinel oxide as a sustained release catalyst gradually releases active metal Cu during the methanol steam reforming reaction, whose catalytic behavior depends strongly on the surface structure of the catalyst. In this context, Cu-Al spinel solid solution is synthesized by a solid phase ball milling method, followed by treating with acidic and basic solutions in order to modulate the surface composition and structure, thereby to further improve the catalytic performance. Nitric acid is effective for the removal of both surface dispersed Cu and Al oxide species, whereas sodium hydroxide is only effective for the removal of Al oxide species, and ammonium hydroxide shows the weakest effect, removing a very small amount of Cu and Al species. Accompanying with the loss of Cu and Al species, the catalyst surface undergoes structural reconstruction, showing a redistribution of Cu species. Consequently, the copper releasing behavior varies drastically. The catalytic testing results show that the nitric acid and ammonium hydroxide treated catalysts present improved activity, wherein the former also shows better stability. Sodium hydroxide treatment has a negative effect on the sustained releasing catalytic performance. In combination with the characterization results of the tested catalysts, it is found that both the copper particle dimension and the microstructure strain of sustained released copper play important roles in the catalytic performance. The findings of this report provide a practical method for the improvement of the sustained releasing catalysis.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023058
摘要:
甲烷干重整反应是CO2和CH4综合利用的有效途径，但此反应温度高，催化剂易因积碳和烧结而失活。本研究采用溶剂蒸发自组装法制备了不同Mg含量的镁铝尖晶石（MgAl2O4）载体，随后负载了金属Ni，并将该催化剂（Ni/x-MAO）应用于甲烷干重整制合成气反应。结合X射线衍射、氮气物理吸脱附和透射电镜等表征对催化剂的结构性质进行了分析，发现适量Mg的加入（10-15%）有利于提高载体的比表面积，并形成耐高温的有序介孔结构。该结构可以将Ni颗粒限域在孔道内，有利于形成高分散、小晶粒的活性物种，其在高温反应下不易烧结。同时，H2-TPR和XPS结果表明，10-15%的Mg含量有利于增强Ni与MgAl2O4的金属-载体相互作用，可以有效抑制Ni烧结，且其表面的活性氧物种可以有效抑制积碳生成。在性能评价中，10-15%的Mg含量的Ni/MgAl2O4催化剂呈现出优异的CH4和CO2转化率，在180 h的长周期活性评价期间，Ni/15-MAO催化剂的CH4转化率和CO2转化率分别保持在92.6%和92.5%左右，同时积碳量仅为0.89%，且反应后的Ni颗粒尺寸变化不大。
甲烷干重整反应是CO2和CH4综合利用的有效途径，但此反应温度高，催化剂易因积碳和烧结而失活。本研究采用溶剂蒸发自组装法制备了不同Mg含量的镁铝尖晶石（MgAl2O4）载体，随后负载了金属Ni，并将该催化剂（Ni/x-MAO）应用于甲烷干重整制合成气反应。结合X射线衍射、氮气物理吸脱附和透射电镜等表征对催化剂的结构性质进行了分析，发现适量Mg的加入（10-15%）有利于提高载体的比表面积，并形成耐高温的有序介孔结构。该结构可以将Ni颗粒限域在孔道内，有利于形成高分散、小晶粒的活性物种，其在高温反应下不易烧结。同时，H2-TPR和XPS结果表明，10-15%的Mg含量有利于增强Ni与MgAl2O4的金属-载体相互作用，可以有效抑制Ni烧结，且其表面的活性氧物种可以有效抑制积碳生成。在性能评价中，10-15%的Mg含量的Ni/MgAl2O4催化剂呈现出优异的CH4和CO2转化率，在180 h的长周期活性评价期间，Ni/15-MAO催化剂的CH4转化率和CO2转化率分别保持在92.6%和92.5%左右，同时积碳量仅为0.89%，且反应后的Ni颗粒尺寸变化不大。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023057
摘要:
采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的 Co3O4@MnOx 整体式催化剂，通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征，在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能，通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明，Co3O4@MnOx 催化剂呈现了以 Co3O4 为核、以 MnOx 为壳的核壳结构。与催化剂 Co-NW 相比，Co3O4@MnOx 催化剂中 Co3O4 与 MnOx 之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种 Mn4 + 和 Mn3 + 以及更多的表面氧空位，其氧化还原性能提高，催化剂的活性氧物种数量增加了两倍，催化性能得到改善，在 NO 存在的反应气氛中使碳烟起燃温度降低148 ℃。此外，相比催化剂 Co-NW，Co3O4@MnOx 催化剂使碳烟燃烧反应的活化能从113.6 kJ/mol降低至102.2 kJ/mol，催化剂的本征活性提高了两倍。
采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的 Co3O4@MnOx 整体式催化剂，通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征，在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能，通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明，Co3O4@MnOx 催化剂呈现了以 Co3O4 为核、以 MnOx 为壳的核壳结构。与催化剂 Co-NW 相比，Co3O4@MnOx 催化剂中 Co3O4 与 MnOx 之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种 Mn4 + 和 Mn3 + 以及更多的表面氧空位，其氧化还原性能提高，催化剂的活性氧物种数量增加了两倍，催化性能得到改善，在 NO 存在的反应气氛中使碳烟起燃温度降低148 ℃。此外，相比催化剂 Co-NW，Co3O4@MnOx 催化剂使碳烟燃烧反应的活化能从113.6 kJ/mol降低至102.2 kJ/mol，催化剂的本征活性提高了两倍。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023053
摘要:
采用ZnZrOx金属氧化物和SAPO-34分子筛物理混合制备了双功能催化剂，用于合成气一步法制低碳烯烃（STO）反应。考察了三乙胺、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵三种有机碱溶液及不同浓度的三乙胺溶液处理对SAPO-34分子筛织构、结构和酸性的影响，采用XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD对分子筛进行了表征，并考察了碱处理后催化剂的STO反应性能。结果表明，采用0.06mol·L-1的三种有机碱后处理均可在SAPO-34分子筛表面刻蚀出部分多级孔道，从而在STO反应中加速金属氧化物表面形成的中间过渡物种从金属氧化物表面扩散进入SAPO-34分子筛孔道，提高了催化剂在STO反应中CO的转化率，同时，三种碱处理均可降低SAPO-34分子筛的酸量及酸强度，从而提高催化剂在STO反应中低碳烯烃选择性；采用0.02 ~ 0.10mol·L-1的三乙胺处理SAPO-34分子筛，均在SAPO-34分子筛表面刻蚀出的多级孔，提高了STO反应中CO的转化率，且0.02和0.06mol·L-1的三乙胺溶液处理后的SAPO-34分子筛，酸强度和酸量的降低，抑制了甲烷的形成和烯烃的加氢，因此，随着碱处理浓度从0、0.02到0.06逐步提高，催化剂对低碳烯烃的选择性逐步提高。其中在400 ℃，3.0 MPa和GHSV=3600 mL∙g-1∙h-1条件下，采用0.06 mol·L-1的三乙胺处理的SAPO-34物理混合ZnZrOx，与未经处理的SAPO-34分子筛相比，CO转化率从24.0%提升至26.4%，低碳烯烃选择性从78.2%提升至84.7%，且该催化剂具有较好的催化稳定性。
采用ZnZrOx金属氧化物和SAPO-34分子筛物理混合制备了双功能催化剂，用于合成气一步法制低碳烯烃（STO）反应。考察了三乙胺、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵三种有机碱溶液及不同浓度的三乙胺溶液处理对SAPO-34分子筛织构、结构和酸性的影响，采用XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD对分子筛进行了表征，并考察了碱处理后催化剂的STO反应性能。结果表明，采用0.06mol·L-1的三种有机碱后处理均可在SAPO-34分子筛表面刻蚀出部分多级孔道，从而在STO反应中加速金属氧化物表面形成的中间过渡物种从金属氧化物表面扩散进入SAPO-34分子筛孔道，提高了催化剂在STO反应中CO的转化率，同时，三种碱处理均可降低SAPO-34分子筛的酸量及酸强度，从而提高催化剂在STO反应中低碳烯烃选择性；采用0.02 ~ 0.10mol·L-1的三乙胺处理SAPO-34分子筛，均在SAPO-34分子筛表面刻蚀出的多级孔，提高了STO反应中CO的转化率，且0.02和0.06mol·L-1的三乙胺溶液处理后的SAPO-34分子筛，酸强度和酸量的降低，抑制了甲烷的形成和烯烃的加氢，因此，随着碱处理浓度从0、0.02到0.06逐步提高，催化剂对低碳烯烃的选择性逐步提高。其中在400 ℃，3.0 MPa和GHSV=3600 mL∙g-1∙h-1条件下，采用0.06 mol·L-1的三乙胺处理的SAPO-34物理混合ZnZrOx，与未经处理的SAPO-34分子筛相比，CO转化率从24.0%提升至26.4%，低碳烯烃选择性从78.2%提升至84.7%，且该催化剂具有较好的催化稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023043
摘要:
以碳纳米管(CNTs)和XC-72R炭黑混合材料为载体，采用浸渍还原法制备了具有较高的电化学活性的催化材料PtCo/CNTs-C。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了结构表征。并将该材料用作了甲醇阳极氧化催化剂，考察了不同Co掺杂量以及温度对反应的影响。结果表明，PtCo/CNTs-C纳米催化剂中铂钴双金属形成合金，合金粒子在载体表面分布相对均匀。炭黑和金属Co的引入赋予了催化剂更高的催化活性。当Pt∶Co的质量比为94∶6时，催化剂对甲醇的催化氧化具有更低的起始电位(−0.651V(vs SCE))和更高的电流密度(86.74 mA/cm2)，且计时电流测试表明催化剂拥有良好的稳定性。
以碳纳米管(CNTs)和XC-72R炭黑混合材料为载体，采用浸渍还原法制备了具有较高的电化学活性的催化材料PtCo/CNTs-C。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了结构表征。并将该材料用作了甲醇阳极氧化催化剂，考察了不同Co掺杂量以及温度对反应的影响。结果表明，PtCo/CNTs-C纳米催化剂中铂钴双金属形成合金，合金粒子在载体表面分布相对均匀。炭黑和金属Co的引入赋予了催化剂更高的催化活性。当Pt∶Co的质量比为94∶6时，催化剂对甲醇的催化氧化具有更低的起始电位(−0.651V(vs SCE))和更高的电流密度(86.74 mA/cm2)，且计时电流测试表明催化剂拥有良好的稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023017
摘要:
在费托合成反应中，Fe基催化剂由于价格低廉、活性高、CH4选择性低等多种优势，被广泛应用于大规模煤炭间接液化工业中。催化性能与催化剂颗粒尺寸、表面结构、成分构成等性质密切相关。还原碳化是铁基催化剂活化的关键步骤，本工作通过改变晶体生长条件，制备了暴露{111}晶面的不同尺寸的Fe3O4-O，以及尺寸接近的Fe3O4-O和暴露{110}晶面的Fe3O4-RD，探究Fe3O4晶粒尺寸以及暴露晶面对碳化过程的影响。结果表明，尺寸达到微米级的Fe3O4-O晶体比50 nm的晶体更难被碳化。利用原位XRD表征尺寸均为150 nm的Fe3O4-O和Fe3O4-RD晶体在还原碳化过程中的物相组成变化，结果显示，两种晶体的碳化速率不同，且可碳化上限不同，因此，晶面取向会影响还原碳化过程。使用TEM表征暴露不同晶面的Fe3O4碳化后的晶体结构，发现两种晶体的形貌均发生改变，形成核壳结构。
在费托合成反应中，Fe基催化剂由于价格低廉、活性高、CH4选择性低等多种优势，被广泛应用于大规模煤炭间接液化工业中。催化性能与催化剂颗粒尺寸、表面结构、成分构成等性质密切相关。还原碳化是铁基催化剂活化的关键步骤，本工作通过改变晶体生长条件，制备了暴露{111}晶面的不同尺寸的Fe3O4-O，以及尺寸接近的Fe3O4-O和暴露{110}晶面的Fe3O4-RD，探究Fe3O4晶粒尺寸以及暴露晶面对碳化过程的影响。结果表明，尺寸达到微米级的Fe3O4-O晶体比50 nm的晶体更难被碳化。利用原位XRD表征尺寸均为150 nm的Fe3O4-O和Fe3O4-RD晶体在还原碳化过程中的物相组成变化，结果显示，两种晶体的碳化速率不同，且可碳化上限不同，因此，晶面取向会影响还原碳化过程。使用TEM表征暴露不同晶面的Fe3O4碳化后的晶体结构，发现两种晶体的形貌均发生改变，形成核壳结构。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60352-4
摘要:
Supported cobalt catalysts (Co@C-ZnZrO2 and Co/ZnZrO2) were prepared through a metal-organic frameworks (MOFs)-mediated synthesis strategy. The influence of MOFs pyrolysis on the structure and Fischer-Tropsch synthesis performance of supported cobalt catalysts was investigated. The crystalline phase and microstructure of supported cobalt catalysts were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM (HRTEM), N2 adsorption-desorption and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Co/ZnZrO2 showed the CO conversion of 18.1% and the C5 + selectivity of 77.4%, whereas the Co@C-ZnZrO2 exhibited the CO conversion of 8.5% and the C5 + selectivity of 35.2%. The excellent CO conversion for Co/ZnZrO2 was attributed to the more exposure of active Co sites. Meanwhile, the activity of Co sites on Co@C-ZnZrO2 catalyst was restricted by the carbon layer, suppressing the adsorption and activation of syngas on Co sites.
Supported cobalt catalysts (Co@C-ZnZrO2 and Co/ZnZrO2) were prepared through a metal-organic frameworks (MOFs)-mediated synthesis strategy. The influence of MOFs pyrolysis on the structure and Fischer-Tropsch synthesis performance of supported cobalt catalysts was investigated. The crystalline phase and microstructure of supported cobalt catalysts were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM (HRTEM), N2 adsorption-desorption and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Co/ZnZrO2 showed the CO conversion of 18.1% and the C5 + selectivity of 77.4%, whereas the Co@C-ZnZrO2 exhibited the CO conversion of 8.5% and the C5 + selectivity of 35.2%. The excellent CO conversion for Co/ZnZrO2 was attributed to the more exposure of active Co sites. Meanwhile, the activity of Co sites on Co@C-ZnZrO2 catalyst was restricted by the carbon layer, suppressing the adsorption and activation of syngas on Co sites.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60378-0
摘要:
采用尿素热缩合法制备了氮化碳（g-C3N4），经H2O2、NH3·H2O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C3N4，对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO2-TPD、CO-TPD、H2-TPR、接触角测试和N2物理吸脱附等系列表征，探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明，不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C3N4具有典型蜂窝状结构，Fe与g-C3N4相互作用较强，且高度分散；改性前后样品均呈亲水性，且H2O2、NH3·H2O处理后亲水性增强，H2O2处理增强了表面羟基，NH3·H2O处理增加了表面氨基，促进了CO吸附，促使Fe(NCN)物相生成；预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中，两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂，CO2选择性降至11.61%；Fe/AM-g-C3N4表面碱性增强，抑制了烯烃二次加氢，烯烃选择性较高，\begin{document}${\rm{C}}_2^=-{\rm{C}}_4^= $\end{document} ![]()
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采用尿素热缩合法制备了氮化碳（g-C3N4），经H2O2、NH3·H2O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C3N4，对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO2-TPD、CO-TPD、H2-TPR、接触角测试和N2物理吸脱附等系列表征，探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明，不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C3N4具有典型蜂窝状结构，Fe与g-C3N4相互作用较强，且高度分散；改性前后样品均呈亲水性，且H2O2、NH3·H2O处理后亲水性增强，H2O2处理增强了表面羟基，NH3·H2O处理增加了表面氨基，促进了CO吸附，促使Fe(NCN)物相生成；预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中，两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂，CO2选择性降至11.61%；Fe/AM-g-C3N4表面碱性增强，抑制了烯烃二次加氢，烯烃选择性较高，
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023051
摘要:
为了提升Zn0.5Cd0.5S的光催化产氢性能，采用水热法制备了Ni-MOF改性Zn0.5Cd0.5S复合光催化剂，通过XRD、SEM、TEM、XPS等分析方法对制备样品的结构及光电化学性能进行了表征，并研究了其光催化垃圾渗滤液混合页岩气返排废水制氢的可行性及动力学特征。结果表明，Zn0.5Cd0.5S主要呈现为纳米颗粒状结构，Ni-MOF主要由长约为10 µm、宽约为9 µm的超薄方形片构成，当Ni-MOF与Zn0.5Cd0.5S复合时，Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒沉积在Ni-MOF方形片的表面，粒径显著降低，减少了Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒的团聚，光吸收范围出现了蓝移，但仍然具有优异的可见光响应能力。质量分数为15%的Ni-MOF/Zn0.5Cd0.5S在垃圾渗滤液混合页岩气返排废水中展现出最优的光催化产氢性能，模拟太阳光照射3 h产氢量达1887 µmol，产氢过程遵从零级反应动力学模型，产氢速率为685.9 µmol/h，约为Zn0.5Cd0.5S的5.7倍。
为了提升Zn0.5Cd0.5S的光催化产氢性能，采用水热法制备了Ni-MOF改性Zn0.5Cd0.5S复合光催化剂，通过XRD、SEM、TEM、XPS等分析方法对制备样品的结构及光电化学性能进行了表征，并研究了其光催化垃圾渗滤液混合页岩气返排废水制氢的可行性及动力学特征。结果表明，Zn0.5Cd0.5S主要呈现为纳米颗粒状结构，Ni-MOF主要由长约为10 µm、宽约为9 µm的超薄方形片构成，当Ni-MOF与Zn0.5Cd0.5S复合时，Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒沉积在Ni-MOF方形片的表面，粒径显著降低，减少了Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒的团聚，光吸收范围出现了蓝移，但仍然具有优异的可见光响应能力。质量分数为15%的Ni-MOF/Zn0.5Cd0.5S在垃圾渗滤液混合页岩气返排废水中展现出最优的光催化产氢性能，模拟太阳光照射3 h产氢量达1887 µmol，产氢过程遵从零级反应动力学模型，产氢速率为685.9 µmol/h，约为Zn0.5Cd0.5S的5.7倍。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023050
摘要:
利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径，由于粉煤灰硅铝含量较高，可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度，避免降温拉丝过程中结晶行为。本文研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结晶行为的影响机理。结果表明，空气气氛下氧化钙（CaO）与氧化铁（Fe2O3）不存在协同助熔效果，CaO的助熔效果优于Fe2O3。高温下Fe2O3未与硅铝组分生成低熔点矿物，而添加CaO有利于将难熔的莫来石转化为钙长石，使得粉煤灰熔点大幅度降低；然而，当CaO添加量超过30%时，生成了大量的钙黄长石，使得粉煤灰熔点迅速升高。降温过程中，铁元素以赤铁矿形式析出，析晶温度相对较低；而钙元素以钙长石形式析出，析晶温度相对较高，不利于无机纤维制备过程中纺丝操作。当CaO含量为32.46%时，粉煤灰熔点最低，且降温过程中无晶体析出，因此，在粉煤灰基无机纤维制备过程中应选择钙基助剂调控熔融性和结晶行为。
利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径，由于粉煤灰硅铝含量较高，可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度，避免降温拉丝过程中结晶行为。本文研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结晶行为的影响机理。结果表明，空气气氛下氧化钙（CaO）与氧化铁（Fe2O3）不存在协同助熔效果，CaO的助熔效果优于Fe2O3。高温下Fe2O3未与硅铝组分生成低熔点矿物，而添加CaO有利于将难熔的莫来石转化为钙长石，使得粉煤灰熔点大幅度降低；然而，当CaO添加量超过30%时，生成了大量的钙黄长石，使得粉煤灰熔点迅速升高。降温过程中，铁元素以赤铁矿形式析出，析晶温度相对较低；而钙元素以钙长石形式析出，析晶温度相对较高，不利于无机纤维制备过程中纺丝操作。当CaO含量为32.46%时，粉煤灰熔点最低，且降温过程中无晶体析出，因此，在粉煤灰基无机纤维制备过程中应选择钙基助剂调控熔融性和结晶行为。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60372-X
摘要:
以强粘性炼焦煤为原料，经常压自发泡法制得的煤基泡沫炭（NCF）为碳基底，KOH为活化剂，采用机械混合、水溶液浸渍、乙醇浸渍三种不同的方式制备煤基活性泡沫炭（HPCs），并将其用作双电层电容器的电极材料，研究了KOH添加方式对其微观结构和电化学性能的影响。结果表明：KOH分散度和附着性对煤基活性泡沫炭孔隙结构的生成、晶体结构、表面化学性质以及电化学性能有显著影响。煤基泡沫炭本身具有三维连通泡孔结构，有利于活化剂（KOH）深入材料的泡孔内部并为其提供大量附着位点，增大活化剂与碳基体的接触面积进而发生高效的活化。KOH水溶液的流动性较好，可以使K + 更有效的穿插在NCF的泡孔结构中，在活化过程中作用于缺陷部位，在碳基体内部基质上产生更多的微孔以及介孔结构，有效地放大了活化效果。KOH水溶液浸渍泡沫炭材料制得的ACF-W样品拥有最高的比表面积（3098.35 m2/g）、总孔体积（1.68 cm3/g）、介孔体积比（59.13%），将其用作电极材料表现出优异的比电容（310 F/g）以及循环稳定性。
以强粘性炼焦煤为原料，经常压自发泡法制得的煤基泡沫炭（NCF）为碳基底，KOH为活化剂，采用机械混合、水溶液浸渍、乙醇浸渍三种不同的方式制备煤基活性泡沫炭（HPCs），并将其用作双电层电容器的电极材料，研究了KOH添加方式对其微观结构和电化学性能的影响。结果表明：KOH分散度和附着性对煤基活性泡沫炭孔隙结构的生成、晶体结构、表面化学性质以及电化学性能有显著影响。煤基泡沫炭本身具有三维连通泡孔结构，有利于活化剂（KOH）深入材料的泡孔内部并为其提供大量附着位点，增大活化剂与碳基体的接触面积进而发生高效的活化。KOH水溶液的流动性较好，可以使K + 更有效的穿插在NCF的泡孔结构中，在活化过程中作用于缺陷部位，在碳基体内部基质上产生更多的微孔以及介孔结构，有效地放大了活化效果。KOH水溶液浸渍泡沫炭材料制得的ACF-W样品拥有最高的比表面积（3098.35 m2/g）、总孔体积（1.68 cm3/g）、介孔体积比（59.13%），将其用作电极材料表现出优异的比电容（310 F/g）以及循环稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023045
摘要:
生物质与草酸共热解在选择性制备高值化合物领域具有重要的应用前景，本文利用热重-傅里叶变换红外光谱和卧式固定床热解反应装置，探究了纤维素与草酸的慢速和快速共热解反应特性。慢速共热解的失重曲线明显包括草酸分解和纤维素分解两个阶段，由于草酸与纤维素分解不同步，草酸主要通过其分解形成的挥发分影响纤维素的分解，且影响并不明显。而在快速共热解中，草酸与纤维素同步热解，原料及挥发分之间有着充分的交互反应，因此，草酸对纤维素的三相热解产物具有显著影响。相比于纤维素单独快速热解，快速共热解形成的生物油中左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮含量减少，1,4∶3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖含量显著提高；热解气中CO减少，CO2增多；此外，纤维素分解更为彻底，热解炭具有更高的芳香化程度。
生物质与草酸共热解在选择性制备高值化合物领域具有重要的应用前景，本文利用热重-傅里叶变换红外光谱和卧式固定床热解反应装置，探究了纤维素与草酸的慢速和快速共热解反应特性。慢速共热解的失重曲线明显包括草酸分解和纤维素分解两个阶段，由于草酸与纤维素分解不同步，草酸主要通过其分解形成的挥发分影响纤维素的分解，且影响并不明显。而在快速共热解中，草酸与纤维素同步热解，原料及挥发分之间有着充分的交互反应，因此，草酸对纤维素的三相热解产物具有显著影响。相比于纤维素单独快速热解，快速共热解形成的生物油中左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮含量减少，1,4∶3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖含量显著提高；热解气中CO减少，CO2增多；此外，纤维素分解更为彻底，热解炭具有更高的芳香化程度。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60370-6
摘要:
采用两步水热合成法制备了一系列低Mo/Sn比（1∶20，物质的量比）催化剂，并考察了锡前驱体焙烧温度对甲醇氧化制甲缩醛反应性能的影响。通过XRD、Raman、FT-IR、XPS、NH3-TPD及H2-TPR等表征手段对催化剂的晶体结构、表面性质、氧化还原性及钼物种价态等进行了分析。结果表明，在Mo1Sn20-600 ℃Sn催化剂上，反应温度为140 ℃时，甲醇转化率及甲缩醛选择性分别达30.0%及90.0%。锡前驱体焙烧温度的变化主要影响了Mo1Sn20催化剂的结构、钼物种的价态及存在状态，进而影响其催化活性；高温焙烧的锡前驱体更有利于Mo1Sn20催化剂中甲醇活化的活性位点Mo6 + 物种的生成。
采用两步水热合成法制备了一系列低Mo/Sn比（1∶20，物质的量比）催化剂，并考察了锡前驱体焙烧温度对甲醇氧化制甲缩醛反应性能的影响。通过XRD、Raman、FT-IR、XPS、NH3-TPD及H2-TPR等表征手段对催化剂的晶体结构、表面性质、氧化还原性及钼物种价态等进行了分析。结果表明，在Mo1Sn20-600 ℃Sn催化剂上，反应温度为140 ℃时，甲醇转化率及甲缩醛选择性分别达30.0%及90.0%。锡前驱体焙烧温度的变化主要影响了Mo1Sn20催化剂的结构、钼物种的价态及存在状态，进而影响其催化活性；高温焙烧的锡前驱体更有利于Mo1Sn20催化剂中甲醇活化的活性位点Mo6 + 物种的生成。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60369-X
摘要:
为探究催化剂的孔结构对催化剂脱硝活性的影响，采用溶胶凝胶法分别制备了三维有序大孔-介孔(3DOM-m) CeTiOx、三维有序大孔(3DOM) CeTiOx、三维有序介孔(3DOm) CeTiOx及无序孔(DM) CeTiOx等四种不同孔结构的催化剂。NH3-SCR测试结果表明，催化剂活性依次为3DOM-m CeTiOx > 3DOm CeTiOx > 3DOM CeTiOx > DM CeTiOx，3DOM-m CeTiOx表现出更优异的催化活性，NO转化率在60000 h−1、250–400 ℃时超过90%。通过XRD、SEM、BET、NH3-TPD、in-situ DRIFTS等技术对催化剂进行表征分析。结果表明，催化剂的比表面积并不是决定CeTiOx脱硝活性的主导因素。3DOM-m CeTiOx具有高度有序的大孔-介孔结构、丰富的Brønsted酸酸性位点，进而提高了催化剂的脱硝活性。3DOM-m CeTiOx催化剂在NH3-SCR反应过程中同时遵循E-R机理和L-H机理。
为探究催化剂的孔结构对催化剂脱硝活性的影响，采用溶胶凝胶法分别制备了三维有序大孔-介孔(3DOM-m) CeTiOx、三维有序大孔(3DOM) CeTiOx、三维有序介孔(3DOm) CeTiOx及无序孔(DM) CeTiOx等四种不同孔结构的催化剂。NH3-SCR测试结果表明，催化剂活性依次为3DOM-m CeTiOx > 3DOm CeTiOx > 3DOM CeTiOx > DM CeTiOx，3DOM-m CeTiOx表现出更优异的催化活性，NO转化率在60000 h−1、250–400 ℃时超过90%。通过XRD、SEM、BET、NH3-TPD、in-situ DRIFTS等技术对催化剂进行表征分析。结果表明，催化剂的比表面积并不是决定CeTiOx脱硝活性的主导因素。3DOM-m CeTiOx具有高度有序的大孔-介孔结构、丰富的Brønsted酸酸性位点，进而提高了催化剂的脱硝活性。3DOM-m CeTiOx催化剂在NH3-SCR反应过程中同时遵循E-R机理和L-H机理。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023040
摘要:
通过改变水热法条件合成了不同形貌CeO2载体（棒状CeO2-R、立方体CeO2-C和多面体CeO2-P），并用浸渍法制备了Ni3Fe/CeO2催化剂，继而研究了不同载体形貌Ni3Fe/CeO2催化剂对其甲烷干重整反应性能的影响。采用X射线衍射、N2吸附−脱附、透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、热重等对反应前后催化剂结构进行表征。结果表明，Ni3Fe/CeO2-R具有较大比表面积和较高的氧空位浓度，在甲烷干重整反应中表现出了优异的催化反应活性。800 ℃时，CH4和CO2的转化率分别为82%和91%，且反应10 h后性能稳定并且其积碳石墨化程度较低。同时，通过CeO2-R载体氧空位对CO2活化，有效抑制了对亲氧性Fe0物种的过度氧化行为，反应前后催化剂Ni3Fe合金结构保持稳定，具有良好的抗脱合金能力。
通过改变水热法条件合成了不同形貌CeO2载体（棒状CeO2-R、立方体CeO2-C和多面体CeO2-P），并用浸渍法制备了Ni3Fe/CeO2催化剂，继而研究了不同载体形貌Ni3Fe/CeO2催化剂对其甲烷干重整反应性能的影响。采用X射线衍射、N2吸附−脱附、透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、热重等对反应前后催化剂结构进行表征。结果表明，Ni3Fe/CeO2-R具有较大比表面积和较高的氧空位浓度，在甲烷干重整反应中表现出了优异的催化反应活性。800 ℃时，CH4和CO2的转化率分别为82%和91%，且反应10 h后性能稳定并且其积碳石墨化程度较低。同时，通过CeO2-R载体氧空位对CO2活化，有效抑制了对亲氧性Fe0物种的过度氧化行为，反应前后催化剂Ni3Fe合金结构保持稳定，具有良好的抗脱合金能力。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023037
摘要:
本研究以生物质/煤的焦油模型化合物（TMCs）为研究对象，在两阶段固定床实验上探究了铁基氧载体（70%wtFe2O3/30%wtAl2O3）对TMCs的转化特性，考察了不同TMCs的反应性及其转化的影响因素。研究发现，TMCs与氧载体的反应活性为：苯酚>蒽>萘，且苯酚转化生成积碳的比例最多（64%），而萘转化生成积碳的比例最少（40%）；氧载体与萘的反应程度相对较高，但容易导致氧载体的烧结。此外，积碳表征显示萘生成的积碳在三种TMCs中具有最高的稳定性。增加氧载体的用量和反应温度不仅有利于萘和蒽的进一步转化，而且能够增加气相产物中CO2的分率。由于苯酚分子具有较高的反应活性及较强的裂解效果导致其转化率随氧载体用量和反应温度的增加变化较小，然而，较高的反应温度（1000 ℃）导致焦油发生严重的裂解现象并产生大量积碳。三次循环实验结果表明与萘反应的氧载体失活最为严重。
本研究以生物质/煤的焦油模型化合物（TMCs）为研究对象，在两阶段固定床实验上探究了铁基氧载体（70%wtFe2O3/30%wtAl2O3）对TMCs的转化特性，考察了不同TMCs的反应性及其转化的影响因素。研究发现，TMCs与氧载体的反应活性为：苯酚>蒽>萘，且苯酚转化生成积碳的比例最多（64%），而萘转化生成积碳的比例最少（40%）；氧载体与萘的反应程度相对较高，但容易导致氧载体的烧结。此外，积碳表征显示萘生成的积碳在三种TMCs中具有最高的稳定性。增加氧载体的用量和反应温度不仅有利于萘和蒽的进一步转化，而且能够增加气相产物中CO2的分率。由于苯酚分子具有较高的反应活性及较强的裂解效果导致其转化率随氧载体用量和反应温度的增加变化较小，然而，较高的反应温度（1000 ℃）导致焦油发生严重的裂解现象并产生大量积碳。三次循环实验结果表明与萘反应的氧载体失活最为严重。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023035
摘要:
光催化矿化难降解污染物（如苯酚）需要羟基自由基（•OH）进行开环反应。本文通过Al掺杂削弱了TiO2表面对氧物种的吸附，有效促进光致•OH的生成。同时，Al元素还能降低TiO2的导带能级，继而降低半导体–助催化剂界面电子转移势垒而促进还原半反应。由于正负电荷的强关联性，还原半反应中电子的快速转移可提高半导体内空穴浓度，加快•OH的生成。此外，通过将催化剂固定在反应器的光入射内壁，还能避免由污染物竞争光吸收所引起的光子损失。基于这些优点，有望实现废水中低浓度苯酚的高效光催化矿化。
光催化矿化难降解污染物（如苯酚）需要羟基自由基（•OH）进行开环反应。本文通过Al掺杂削弱了TiO2表面对氧物种的吸附，有效促进光致•OH的生成。同时，Al元素还能降低TiO2的导带能级，继而降低半导体–助催化剂界面电子转移势垒而促进还原半反应。由于正负电荷的强关联性，还原半反应中电子的快速转移可提高半导体内空穴浓度，加快•OH的生成。此外，通过将催化剂固定在反应器的光入射内壁，还能避免由污染物竞争光吸收所引起的光子损失。基于这些优点，有望实现废水中低浓度苯酚的高效光催化矿化。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023038
摘要:
本工作在水热法制备WO3过程中直接引入Cr3 + 作为改性剂，其在非（001）晶面的选择性吸附，实现了WO3形貌从纳米棒到[001]取向超细纳米线（UNWs）的转变，最终所得Cr-WO3 UNWs催化剂比表面积可达297 m2/g。此外，Cr3 + 的晶格掺杂和减缓结晶作用有效增加了WO3表面氧空位（L酸位点）浓度。在苯乙烯选择性氧化制苯甲醛反应中，最佳条件下（T=70 ℃、r(nH2O2/n苯乙烯)=2.0、t=6 h、m=30 mg），Cr-WO3 UNWs分别将苯乙烯转化率和苯甲醛选择性从单一WO3纳米棒的19.0%和49.6%提升到72.0%和84.6%，其催化性能的提升归结于以下两点：（1）超大比表面积可提供充足的反应活性位点；（2）L酸位点可将H2O2活化为W-OOH活性物种，L酸位点浓度的增加有利于更多活性物种的产生。
本工作在水热法制备WO3过程中直接引入Cr3 + 作为改性剂，其在非（001）晶面的选择性吸附，实现了WO3形貌从纳米棒到[001]取向超细纳米线（UNWs）的转变，最终所得Cr-WO3 UNWs催化剂比表面积可达297 m2/g。此外，Cr3 + 的晶格掺杂和减缓结晶作用有效增加了WO3表面氧空位（L酸位点）浓度。在苯乙烯选择性氧化制苯甲醛反应中，最佳条件下（T=70 ℃、r(nH2O2/n苯乙烯)=2.0、t=6 h、m=30 mg），Cr-WO3 UNWs分别将苯乙烯转化率和苯甲醛选择性从单一WO3纳米棒的19.0%和49.6%提升到72.0%和84.6%，其催化性能的提升归结于以下两点：（1）超大比表面积可提供充足的反应活性位点；（2）L酸位点可将H2O2活化为W-OOH活性物种，L酸位点浓度的增加有利于更多活性物种的产生。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023036
摘要:
本文采用共沉淀法和浸渍法，以ZnAl混合金属氧化物为载体，制备了系列不同K/Mo摩尔比的高分散K改性NiMoS/ZnAl催化剂，并对其合成气转化制低碳醇性能进行研究。结果表明，K的引入可以调变MoS2片层的堆积程度和尺寸，提高NiSx和NiMoS之间的协同作用，促进低碳醇合成（HAS）过程中CHx的β插入和非解离CO的插入能力，有效抑制烃类和CO2的生成。其中，K/Mo摩尔比为0.6的KNiMoS/ZnAl催化剂具有最多的双层MoS2结构（33.7%）和适宜的NiSx与NiMoS协同作用，产物中总醇选择性达到69.8%，低碳醇空时产率为78.6 mg/(gcat·h)。
本文采用共沉淀法和浸渍法，以ZnAl混合金属氧化物为载体，制备了系列不同K/Mo摩尔比的高分散K改性NiMoS/ZnAl催化剂，并对其合成气转化制低碳醇性能进行研究。结果表明，K的引入可以调变MoS2片层的堆积程度和尺寸，提高NiSx和NiMoS之间的协同作用，促进低碳醇合成（HAS）过程中CHx的β插入和非解离CO的插入能力，有效抑制烃类和CO2的生成。其中，K/Mo摩尔比为0.6的KNiMoS/ZnAl催化剂具有最多的双层MoS2结构（33.7%）和适宜的NiSx与NiMoS协同作用，产物中总醇选择性达到69.8%，低碳醇空时产率为78.6 mg/(gcat·h)。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60365-2
摘要:
H2S和CO2两种有害酸性废气常共存于煤化工、天然气化工及石油化工等重要化工生产中，造成了工业设备及管线腐蚀，必须就地进行无害化处理。采用介质阻挡放电等离子体催化实现一步转化H2S–CO2混合酸气制合成气，将具有强腐蚀性、毒性的H2S和温室气体CO2无害化，又产出合成气，完成了以废治废的酸性废气资源化再利用。研究了用于H2S–CO2一步转化制合成气的介质阻挡放电等离子体反应各参数对转化反应的影响，进行了不同参数的对比研究，考察并揭示了比能量密度（SEI）、放电结构、放电频率、放电间隙以及放电区域长度等与H2S–CO2转化制合成气反应性能的内在关联。在此基础上设计并构建了多管并联介质阻挡放电等离子体反应系统。
H2S和CO2两种有害酸性废气常共存于煤化工、天然气化工及石油化工等重要化工生产中，造成了工业设备及管线腐蚀，必须就地进行无害化处理。采用介质阻挡放电等离子体催化实现一步转化H2S–CO2混合酸气制合成气，将具有强腐蚀性、毒性的H2S和温室气体CO2无害化，又产出合成气，完成了以废治废的酸性废气资源化再利用。研究了用于H2S–CO2一步转化制合成气的介质阻挡放电等离子体反应各参数对转化反应的影响，进行了不同参数的对比研究，考察并揭示了比能量密度（SEI）、放电结构、放电频率、放电间隙以及放电区域长度等与H2S–CO2转化制合成气反应性能的内在关联。在此基础上设计并构建了多管并联介质阻挡放电等离子体反应系统。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023016
摘要:
柴油机尾气排放的氮氧化物（NOx）是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术是目前最有效的NOx控制技术，而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今，分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是，随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施，开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂，特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta、ZSM-5、SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。还总结了抗高温水热老化，抗硫中毒，抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理，并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后，对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。
柴油机尾气排放的氮氧化物（NOx）是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术是目前最有效的NOx控制技术，而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今，分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是，随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施，开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂，特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta、ZSM-5、SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。还总结了抗高温水热老化，抗硫中毒，抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理，并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后，对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023070
摘要:
生物质能是国际公认的零碳可再生能源，其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键，并对我国实现“碳达峰”和 “碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术，不仅能制备高附加值的富烃液体燃料，还可达到“以废治废”的目的，进而实现生物质与废塑料的高效资源化利用。本文从生物质与废塑料高值化利用的角度出发，对生物质和废塑料共催化热解制备富烃液体燃料的研究现状进行了综述，首先详细介绍了纤维素生物质和废塑料的基础化学特性差异，系统论述了废塑料种类、催化剂种类、物料和催化剂比例、催化热解温度等因素对生物质和废塑料共催化热解生物油产率和品质的影响，阐述了生物质和废塑料单独催化热解过程中的化学反应机理，并揭示了共催化热解过程中的协同反应机理，最后展望了该领域未来的发展方向，为生物质与废塑料的高附加值利用提供参考与思路。
生物质能是国际公认的零碳可再生能源，其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键，并对我国实现“碳达峰”和 “碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术，不仅能制备高附加值的富烃液体燃料，还可达到“以废治废”的目的，进而实现生物质与废塑料的高效资源化利用。本文从生物质与废塑料高值化利用的角度出发，对生物质和废塑料共催化热解制备富烃液体燃料的研究现状进行了综述，首先详细介绍了纤维素生物质和废塑料的基础化学特性差异，系统论述了废塑料种类、催化剂种类、物料和催化剂比例、催化热解温度等因素对生物质和废塑料共催化热解生物油产率和品质的影响，阐述了生物质和废塑料单独催化热解过程中的化学反应机理，并揭示了共催化热解过程中的协同反应机理，最后展望了该领域未来的发展方向，为生物质与废塑料的高附加值利用提供参考与思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023015
摘要:
应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”、“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本综述着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式，较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析；以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表，从工艺概况、过程解析及污染物生成机理三个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析；针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望，以期为缓解化石能源供需矛盾，减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。
应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”、“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本综述着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式，较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析；以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表，从工艺概况、过程解析及污染物生成机理三个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析；针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望，以期为缓解化石能源供需矛盾，减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023056
摘要:
分子筛基催化剂在多相催化研究领域具有重要的应用，但调控活性中心粒子的结构及其在分子筛上的空间位置仍比较困难，是科研界和工业界共同面临的巨大挑战。原子层沉积(ALD)是一种先进的薄膜沉积技术，利用其自限制生长优势，可在原子级别实现对金属粒子生长过程的精准调控。本文综述了ALD技术在制备分子筛基催化剂方面的应用，主要包括利用ALD技术控制活性位点在分子筛上的生长落位、修饰分子筛骨架结构以及选择性沉积膜调变分子筛表面结构。利用ALD技术设计和调控活性组分结构促进了分子筛基催化剂的发展，但由于分子筛孔道结构复杂且存在缺陷位，因此ALD技术在分子筛基催化剂的设计调控及大规模应用方面仍具有挑战性，也是今后研究工作的重点。
分子筛基催化剂在多相催化研究领域具有重要的应用，但调控活性中心粒子的结构及其在分子筛上的空间位置仍比较困难，是科研界和工业界共同面临的巨大挑战。原子层沉积(ALD)是一种先进的薄膜沉积技术，利用其自限制生长优势，可在原子级别实现对金属粒子生长过程的精准调控。本文综述了ALD技术在制备分子筛基催化剂方面的应用，主要包括利用ALD技术控制活性位点在分子筛上的生长落位、修饰分子筛骨架结构以及选择性沉积膜调变分子筛表面结构。利用ALD技术设计和调控活性组分结构促进了分子筛基催化剂的发展，但由于分子筛孔道结构复杂且存在缺陷位，因此ALD技术在分子筛基催化剂的设计调控及大规模应用方面仍具有挑战性，也是今后研究工作的重点。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023052
摘要:
二氧化碳（CO2）是一种主要的人为温室气体，主要由化学、热电和钢铁工业以及运输等部门产生。大气层中CO2浓度的增加是导致诸多环境问题的主要原因，如全球变暖、海平面上升和全球气温升高。然而，CO2作为一种可再生的、廉价的和无毒的化学原料，可用来生产具有高附加值的化学品，进而降低碳浓度是一个非常理想的策略。五元环碳酸酯由于其优越的物理化学特性，如高沸点、高偶极矩和生物降解等性能而被广泛应用。由环氧化合物和CO2合成环碳酸酯是迄今为止研究较多的方法。然而，由于CO2的高热稳定性和动力学惰性，使其作为反应原料需要大量的能量投入，可能导致的结果是CO2浓度是一个净增长过程。因此，利用CO2作为C1构筑单元是一个长期的挑战。本文基于CO2固定反应机制，概述了各种类型的均相和多相催化剂在CO2固定反应合成精细化学品环状碳酸酯中的研究进展，包括有机催化剂、离子液体、金属有机框架化合物、多孔有机聚合物等。目前几乎所有类别催化剂均可以在室温和低压力下，以实验室规模成功地使用纯CO2将其固定到末端环氧化合物上，对于非末端环氧化合物通过更高的温度和压力以实现相应转化。同时，分析了催化剂在多取代环氧化合物或生物衍生环氧化合物转化、低浓度CO2转化和实现工业化三个方面所面临的挑战，并提出了未来相关研究努力的方向。
二氧化碳（CO2）是一种主要的人为温室气体，主要由化学、热电和钢铁工业以及运输等部门产生。大气层中CO2浓度的增加是导致诸多环境问题的主要原因，如全球变暖、海平面上升和全球气温升高。然而，CO2作为一种可再生的、廉价的和无毒的化学原料，可用来生产具有高附加值的化学品，进而降低碳浓度是一个非常理想的策略。五元环碳酸酯由于其优越的物理化学特性，如高沸点、高偶极矩和生物降解等性能而被广泛应用。由环氧化合物和CO2合成环碳酸酯是迄今为止研究较多的方法。然而，由于CO2的高热稳定性和动力学惰性，使其作为反应原料需要大量的能量投入，可能导致的结果是CO2浓度是一个净增长过程。因此，利用CO2作为C1构筑单元是一个长期的挑战。本文基于CO2固定反应机制，概述了各种类型的均相和多相催化剂在CO2固定反应合成精细化学品环状碳酸酯中的研究进展，包括有机催化剂、离子液体、金属有机框架化合物、多孔有机聚合物等。目前几乎所有类别催化剂均可以在室温和低压力下，以实验室规模成功地使用纯CO2将其固定到末端环氧化合物上，对于非末端环氧化合物通过更高的温度和压力以实现相应转化。同时，分析了催化剂在多取代环氧化合物或生物衍生环氧化合物转化、低浓度CO2转化和实现工业化三个方面所面临的挑战，并提出了未来相关研究努力的方向。
