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2016年  第44卷  第10期

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研究论文
摘要:
为探究提质褐煤露天储存仍易自燃的规律和机制,选用自燃倾向性测定装置测定交叉点温度(CPT)等参数求得FCC,判定105-900℃提质褐煤在空气中吸湿预氧化前后的自燃倾向性变化;采用红外光谱仪、氮吸附仪、微量热仪等测定了各样品的化学结构变化、孔结构及吸湿性差异。结果表明,随提质温度的升高,提质新鲜样的自燃倾向性降低,但吸湿预氧化使200-500℃提质煤的自燃倾向性比其新鲜样显著增加,甚至接近原煤。预氧化增加了表面氧元素含量和氧化活性基团数量;脂肪侧链、含氧官能团和(提质后产生的)新自由基等氧化活性基团的存在及比表面积的增大,共同强化了提质样品的预氧化和自燃。吸湿不仅产生润湿热进一步加深预氧化,而且吸湿程度越大的提质样品,其自燃倾向性增强越显著。
摘要:
以不连沟次烟煤为研究对象,在加压固定床中研究Ca(OH)2对煤气化及负载Ca(OH)2煤热解半焦的甲烷化反应活性。结果表明,煤中添加Ca(OH)2能够明显促进气化反应的进行和甲烷的生成,随着气化温度的升高和负载量的增加,碳转化率增加,但负载量存在饱和点。不同的催化剂负载方式对Ca的分散有一定的影响,进而影响其催化性能。含有Ca的半焦能够明显促进甲烷化的进行,出口气甲烷含量随甲烷化温度和催化剂负载量的升高而增强。采用红外光谱分析揭示了煤负载Ca(OH)2的离子交换机理和扩散过程,这一过程影响煤气化反应性能。
摘要:
采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装得到排列均匀有序的聚苯乙烯(PS)胶晶模板,然后经过浸渍和煅烧得到三维有序大孔(3DOM)钙钛矿型氧化物LaFe0.7Co0.3O3。通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等手段对制备的3DOM钙钛矿型氧化物LaFe0.7Co0.3O3的物理化学性能进行表征。在固定床反应器上考察3DOM LaFe0.7Co0.3O3的甲烷化学链水蒸气重整性能。结果表明,聚苯乙烯(PS)微球粒径受苯乙烯单体使用量的影响,随着苯乙烯单体使用量的增加聚苯乙烯(PS)微球粒径呈增大的趋势;煅烧温度对三维有序大孔结构有显著影响,浸渍后模板在500℃煅烧下即能形成三维有序大孔结构比表面积达到19.820 m2/g,随着煅烧温度的升高三维有序大孔结构遭到部分破坏,在900℃煅烧下三维有序大孔结构遭到完全破坏。在氧载体与甲烷的反应前期,气体产物中CO2含量较高,是表面吸附氧将甲烷完全氧化所致,在表面吸附氧消耗完后体相晶格氧将甲烷部分氧化生成H2与CO。在水蒸气氧化阶段,水蒸气与还原态的氧载体发生反应生成氢气,产氢率为4.0-5.0 mmol/g。同时水蒸气氧化阶段气相产物中CO和CO2含量很低,说明3DOM LaFe0.7Co0.3O3具有优秀的抗积炭性能。
摘要:
使用流化床,以95%的甲烷作为还原性气氛,以烧结过程中烧结返矿作为载氧体,研究其在化学链燃烧过程中的反应活性以及烧结返矿在氧化还原循环中的结构特征。对烧结矿原料、还原后以及氧化再生的烧结矿进行形貌结构及物性表征。结果表明,在初始氧化循环过程中,烧结返矿的载氧能力和反应活性有显著的提高;前25个循环过程中,烧结返矿的比表面积显著增大,比表面积的增大是提高烧结返矿反应活性的主要原因之一。随着循环的进行,烧结返矿表面出现裂纹并逐渐加大。Raman检测结果显示,在还原过程中有新的铁晶型,纤铁矿(γ-FeOOH)生成,而纤铁矿(γ-FeOOH)的生成将降低烧结返矿的载氧能力。氧化循环过程中,采用甲烷作为还原性气体,并未发现有碳沉积现象的产生。
摘要:
采用酶解/温和酸解法提取了棕榈壳和麦秆的木质素(EMALs),利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、裂解器-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)和热重-红外联用(TG-FTIR)技术,对两种EMALs的化学结构和热解特性进行了对比研究,并采用Ozawa-Flynn-Wall方法计算了其热解反应的活化能。结果表明,棕榈壳EMAL和麦秆EMAL均为HGS型木质素。500℃下,两种EMALs的热解产物主要包括酚类、酸类和少量的醇类、醛酮类等化合物;棕榈壳EMAL热解酚类产物中H、G、S型单体酚类的比例分别为47.61%、25.64%和17.18%,而麦秆EMAL分别为23.66%、51.90%和15.50%。在热解反应主失重区(200-380℃),棕榈壳EMAL的主失重速率(50.80%/min)低于麦秆EMAL(78.63%/min);但棕榈壳EMAL热解同时存在肩状失重峰(265℃,27.40%/min),这与其较多H结构产物的释放相关。H型结构产物释放的放热效应降低了棕榈壳EMAL热解初期的活化能(20%,127.92 kJ/mol),同时使其热解过程(20%-80%)的平均活化能(152.32 kJ/mol)低于麦秆EMAL(161.75 kJ/mol)。
摘要:
以油菜秸秆为原料,采用两种方案分层布置催化剂(HZSM-5/MCM-41和MCM-41/HZSM-5),并与MCM-41和HZSM-5单独催化进行对比,从生物油品质和催化剂耐久性两个角度探究协同催化作用机理;对精制生物油有机相进行理化特性分析,采用FT-IR和GC-MS进行成分分析,对催化剂进行耐久性分析。结果表明,与单独催化相比,协同催化所得精制生物油液相产率略有降低,气相产率升高,精制生物油有机相理化特性进一步提高,其中,MCM-41/HZSM-5协同催化所得精制生物油有机相热值较高,为34.31 MJ/kg;精制生物油有机相中含有多种芳香族类物质和少量的羰基类物质,协同催化较单独催化能产生较多的烃类物质及较少的含氧芳香族类物质,其中,MCM-41/HZSM-5协同催化所得精制生物油有机相中烃类物质含量较高,且以单环芳香烃为主;HZSM-5分子筛在300-800℃有两个失重峰,MCM-41分子筛在300-800℃仅有一个失重峰,表明MCM-41催化剂上沉积的焦炭成分单一,较易去除,且协同催化后分子筛表面沉积的焦炭总含量较少。
摘要:
采用微型高温高压反应釜,在超/亚临界乙醇体系,进行麦草碱木质素的解聚实验,通过扫描电子显微镜(SEM)、气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)及红外光谱仪(FT-IR)对解聚产物进行分析,探讨大分子结构的解聚机理。结果表明,碱木质素在乙醇临界点条件(240℃,7.2 MPa)解聚获得最低残焦得率,数值为16.5%。碱木质素在亚临界乙醇体系解聚过程,碱木质素熔融形成直径1.0-2.0 μm的微球分散于乙醇中,结构单体间少量醚键和苯环侧链Cα均裂断裂,形成酚类、酯类、酮类和酸类产物;碱木质素在超临界乙醇体系解聚过程,熔融微球直径明显缩小,解聚时发生大量结构单体间醚键、苯环侧链Cα断裂及酯类产物的二次分解反应,解聚产物中酯类产物含量(11.94%)降低,酚类产物得率(52.14%)提高。
摘要:
采用过量浸渍法制备了不同镍负载量的NiP/SAPO-11催化剂,并用N2吸附-脱附、吡啶红外光谱、NH3-TPD、H2-TPR等技术对催化剂的物理化学性能进行了测试。脂肪酸甲酯催化加氢脱氧及产物异构化反应在固定床反应器上进行,液体产品分别用GC-MS和GC进行定性和定量分析。结果表明,在温度为340℃,压力为2.0 MPa,氢气流量为60 mL/min,重时空速为2.5 h-1的操作条件下,当Ni负载量为3%(质量分数)时,原料转化率可以达到97.8%,C15-18的收率84.5%,异构化率14.0%。
摘要:
使用共沉淀法制备磁性Fe3O4粒子,并以此为原料制备出Fe3O4/MgAl-LDH,将其焙烧产物Fe3O4/Mg(Al)O作为微藻油脂和甲醇发生酯交换反应的催化剂,利用产物生物柴油产率作为评价催化剂的活性指标,探究其酯交换活性。通过TG-DTG、XRD、SEM、EDS、TEM、N2吸附-脱附、VSM等表征手段对所制备样品进行表征。结果表明,MgAl-LDH、Mg(Al)O在Fe3O4表面生长,并具有一定的磁响应能力。在反应时间为4 h、醇油物质的量比为13:1的条件下,生物柴油产率高达90%。经过三次使用后,仍具有一定活性。在外磁场的作用下可完成催化剂与反应物的分离。
摘要:
以丝光沸石分子筛(MOR)为载体,以高温生物碳源分解产物H2或CO为还原剂,采用等体积浸渍法制备自还原型双功能催化剂Ni-W/MOR,不经过还原过程直接将其应用于纤维素水相氢解制备低碳乙二醇的研究。考察了催化剂的煅烧温度、活性金属含量配比对纤维素转化率和目标产物收率的影响。结果表明,催化剂的煅烧温度在773 K为宜;XRD表征结果说明,催化剂中活性金属结晶度和晶体的种类与催化剂的配比有关;TEM照片可直观地说明,采用上述方法制备的催化剂中活性金属在载体上具有较好的分散性,粒径均小于20 nm。当Ni、W含量分别为10%和15%,煅烧温度为773 K,反应条件为513 K、5.0 MPa、2 h时低碳多元醇总收率为56.92%,其中,乙二醇收率为52.30%。
摘要:
合成了金属基离子液体[Amim]Cl/ZnCl2,采用红外光谱对其结构和酸性进行表征,并以碱性氮含量高达0.52%(质量分数)的抚顺页岩油柴油馏分为原料考察其脱氮性能。结果表明,在反应温度30℃、剂油质量比1:7、反应时间20 min、静置时间2 h的条件下,[Amim]Cl/ZnCl2对柴油馏分中碱性氮化物的脱除率可达83.78%,且该离子液体经回收重复使用四次后,碱氮脱除率仍能达到52%。
摘要:
采用完全液相法,分别以柠檬酸铜、硝酸铜、乙酸铜为Cu源制备了三种Cu-Zn-Al浆状催化剂,考察了不同铜源对催化剂催化合成气制二甲醚性能的影响,利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、BET、XPS和TEM等技术对催化剂进行了表征。结果表明,铜源对催化剂织构形貌及性能影响显著,用柠檬酸铜为铜源制备的催化剂铜物种分散性最好,铜物种与其他组分间相互作用强,可还原物质的量多,同时催化剂表面弱酸量与强酸量的比较高,催化剂的甲醇脱水能力提升,三种催化剂中柠檬酸铜催化剂性能最好,CO转化率为63.4%,二甲醚选择性为66.0%。
摘要:
A series of Co-APO-5 molecular sieves were prepared and used as the catalysts in the selective oxidation of cyclohexane; the effects of solvent and modification method on the catalytic performance of Co-APO-5 were investigated. The results illustrated that polar solvents containing π-bonds are favorable for the oxidation reaction and the conversion of cyclohexane increases with the increase of solvent polarity. The introduction of Si and F leads to a decrease of the tetrahedral cobalt content in the Co-APO-5 framework. However, introducing F can improve the crystallinity of Co-APO-5, whereas adding Si may promote the oxidation and reduction of cobalt species and then enhance the catalytic activity in oxidation. In general, the activity of Co-APO-5 catalysts is related to the content of tetrahedral cobalt in the framework, suggesting that the framework Co(Ⅱ) is probably the catalytically active species for the oxidation of cyclohexane.
摘要:
分别制备了磷钨酸、磷酸、偏钨酸铵及磷酸+偏钨酸铵改性的CeO2催化剂,用于NO的NH3选择性催化还原反应(NH3-SCR),对酸改性的作用进行了研究。结果表明,不同酸改性后的CeO2催化剂均含有弱酸和中强酸位,但酸量差别明显,依次为:磷钨酸/CeO2 >偏钨酸铵/CeO2 >磷酸+偏钨酸铵/CeO2 >磷酸/CeO2。由于磷钨酸改性的CeO2催化剂中P与W之间相互作用,导致磷钨酸/CeO2催化剂表面弱酸及中强酸含量较多,Ce物种和O物种相对活跃,有利于NH3的吸附、活化和NH3-SCR反应的进行;因此,磷钨酸改性的CeO2催化剂活性最佳,在225-450℃下NO转化率高于90%。
摘要:
通过离子束溅射技术分别制备铂铜复合膜电极及掺杂铈元素的铂铜复合膜电极,并在相同条件下对膜电极进行热处理及酸蚀处理。通过高分辨透射电镜、X射线衍射及电化学性能测试对膜电极进行结构及性能的研究。结果表明,在相同后处理条件下,铈元素的添加使铂铜复合膜电极表面出现“桥连”结构,同时促进铂铜元素的合金化程度增强,与纯Pt相比膜电极的析氢交换电流密度提升92.25%。
摘要:
为在固体氧化物燃料电池中有效利用干甲烷为燃料,需制作多孔立体阳极。采用硬模板法和浸渍法制备Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox包覆管状SDC阳极材料(Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox/SDC),为作对比,用溶胶凝胶法制备粉末状Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox,机械混合SDC粉末制备Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox-SDC。将这两种阳极材料分别制作电解质支撑的单电池Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox/SDC|YSZ|LSM-YSZ与Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox-SDC|YSZ|LSM-YSZ,并进行发电性能测试以及长期稳定性实验。结果表明,800℃下,干甲烷环境中,Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox-SDC为阳极的单电池最大功率密度为324.99 mW/cm2,运行10 h后,电压下降5.60%;而以Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox/SDC为阳极的单电池最大功率密度达到384.54 mW/cm2,运行100 h后,电压未严重衰减。实验后阳极的SEM照片表明,Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox-SDC阳极内孔隙狭小,易被积炭堵塞;而Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox/SDC阳极呈立体多孔结构,有利于燃料气体与反应后气体的扩散。催化剂颗粒均匀地包覆在SDC纤维管表面,有利于增加三相界面,提高电池的稳定性。