燃料化学学报（中英文）

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2022年第50卷第4期

上一期 | 下一期

选择全部

显示方式:

2022-4 目录

2022, 50(4): 1-6.

摘要(126) HTML (53) PDF 2717KB(20)

摘要:

半焦原位气化气对淖毛湖煤热解焦油产率和品质的影响

孔娇, 王欢, 于彦旭, 程亚楠, 王美君, 常丽萍, 鲍卫仁

2022, 50(4): 385-395. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60164-0

摘要(2294) HTML (196) PDF 1112KB(76)

摘要:
本研究采用实验室自制的热解气化一体化反应器，考察了气化合成气对煤热解焦油产率和品质的影响。结果表明，淖毛湖煤热解焦油产率在600 ℃时达到最大，气化合成气对提高低温（550–600 ℃）煤焦油的产率更有利，其中，550 ℃时焦油产率较N₂下提高了4.4%。气化合成气气氛下，高温（650–800 ℃）焦油的产率较N₂低，但650–700 ℃热解焦油的品质明显改善，其中，轻质组分的产率有明显提升；低于600 ℃热解挥发分中脂肪烃和含氧化合物的裂解反应加剧，使焦油中其含量降低，而苯系和萘系化合物的生成量增加；650 ℃以上的热解挥发分中酚类化合物的二次裂解反应会加剧，导致焦油中其生成量降低；对800 ℃热解挥发分中多环芳烃二次裂解反应的发生更有利，但对提高低于700°热解焦油中多环芳烃的生成量则更加有利。

基于模型化合物反应路径解析淖毛湖褐煤萃取残渣的甲醇醇解机理

杨伟强, 毛凯敏, 莫文龙, 马凤云, 魏贤勇, 樊星, 任铁真

2022, 50(4): 396-407. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60178-0

摘要(417) HTML (204) PDF 1418KB(50)

摘要:
以淖毛湖褐煤（NL）超声辅助萃取残渣（ER）作为研究对象，在300 ℃下采用甲醇对ER进行醇解，并考察添加KOH对醇解过程的影响。通过GC-MS分析MP（未添加KOH）和MP_KOH（添加KOH）两种醇解产物的组成信息。选取苯甲酸苄酯（BB）和乙酸苯酯（PA）作为ER的两种模型化合物（MER），醇解后得到产物BBP、BBP_KOH、PAP和PAP_KOH。结果表明，MP_KOH收率高达93.39%，而MP收率仅有5.25%，说明KOH的加入明显提高了醇解产物的收率。MP中酚类化合物、酯类化合物和烷烃类化合物的相对含量分别为17.92%、34.83%和5.98%，而MP_KOH中的上述三类化合物相对含量分别为38.85%、10.17%和8.71%，在KOH存在下醇解过程发生了酯交换或酯的还原反应，还伴有一定程度的烷基化反应。模型化合物醇解产物分析结果显示，BBP中以苯甲酸甲酯和苯甲醇为主，而BBP_KOH中苯甲酸甲酯基本消失，且苯甲醇相对含量占91.85%；PAP中仅检测到了酚类化合物，且苯酚相对含量占87.97%，而PAP_KOH中甲基取代的苯甲醚和苯酚含量高达85.64%。两种模型化合物的醇解过程均表明，未添加KOH的醇解过程主要发生酯交换或酯还原反应，添加KOH后，不但加速了上述反应，还强化了后续产物与甲醇间的烷基化反应。

α-Fe₂O₃模板制备三维煤沥青基多孔炭用于高性能电容器

庄奇琪, 曹景沛, 吴燕, 韦宇檑, 杨志慧, 赵小燕

2022, 50(4): 408-417. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021084

摘要(2268) HTML (156) PDF 1506KB(33)

摘要:
本研究以煤焦油沥青为原料，采用α-Fe₂O₃模板结合KOH活化法制备了三维结构分级多孔炭（HPCs），得到的HPC-3具有较高的比表面积（2003 m²/g），这是由于α-Fe₂O₃的占位（一定的中大孔）和KOH活化（丰富的微孔）协同作用导致的，其组装的双电层电容器在6 mol/L KOH电解液中具有最大的比电容（295 F/g）和优异的循环稳定性（10000次循环后，电容保持率高达97.8%）。同时，将其应用于EMIMBF₄离子液体电解液，工作电压拓宽到3.6 V，能量密度高达60.0 (W·h)/kg。

铁、锰、铜和水杨醛缩金刚烷胺席夫碱配体原位催化5-羟甲基糠醛氧化制备5-甲酰基呋喃-2-羧酸

白继峰, 程曼芳, 卢虹竹, 侯明波, 杨雨, 王景芸, 周明东

2022, 50(4): 418-427. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60176-7

摘要(339) HTML (157) PDF 899KB(31)

摘要:
本研究将铁、锰、铜和金刚烷胺缩水杨醛衍生的席夫碱配体组成的原位催化剂用于催化5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural，简称HMF)选择性氧化制备5-甲酰基呋喃-2-羧酸(5-formyl-2-furancarboxylic acid，简称FFCA)。通过核磁共振（NMR）、红外（FT-IR）和单晶衍射对配体和配合物进行了表征，并对氧化反应时间、反应温度、MnCl₂·4H₂O与配体物质的量比、氧化剂和催化剂用量等反应条件进行优化，在最优化条件下，HMF转化率为100％，并且可以获得收率为52.1％的FFCA。根据反应结果对Mn金属配合物催化的HMF氧化反应过程进行了分析。

典型木质素气化动力学及产物析出特性

刘素敏, 杨海平, 胡俊豪, 邹俊, 陈汉平, 王晨光

2022, 50(4): 428-435. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021087

摘要(511) HTML (288) PDF 1164KB(102)

摘要:
选用四种典型木质素：碱木质素、木质素磺酸盐、水解木质素、G型木质素，分别在热重分析仪和固定床台架上对其气化失重特性、动力学机理及产物析出特性进行研究，以揭示木质素来源对其气化特性的影响。结果表明，均相模型对气化反应过程拟合度较好。碱木质素热解活性最高，最先发生热解，且热解活化能最低；但其热解焦结构较致密，气化反应性较差；G型木质素和碱木质素有相似的气化特性；木质素磺酸盐和水解木质素在热解阶段有两段失重过程，其焦炭气化反应性均较高。对于气化产物特性，气化气中H₂和CO为主要气体产物。碱木质素气化氢气产率高达55 mmol/g，碳转化率最高（87%），残余焦炭最少。而水解木质素和G型木质素气体产率较少，液体焦油和固体残渣相对较多，这主要与木质素中无机矿物质含量和组成有关。

费托合成钴基催化剂微观结构研究进展

卢文丽, 王俊刚, 孙德魁, 马中义, 陈从标, 侯博, 李德宝

2022, 50(4): 436-445. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021091

摘要(2216) HTML (233) PDF 908KB(107)

摘要:

费托合成可将煤、天然气及生物质等各种非石油含碳资源通过合成气转化为各种油品和精细化学品。钴基催化剂因其水煤气变换反应活性低、费托反应活性高、碳链增长能力高的优良特点，在工业应用和相关科学研究上备受关注。钴基催化剂微观活性位的结构和费托反应过程中催化剂的表面吸附物等都会对F-T合成反应的产物分布以及催化性能有影响。本文分析总结了钴基费托合成催化剂中尺寸效应、晶相、晶面效应以及微观活性位点的研究进展，重点介绍了微观活性位的类型和微观活性位的表征方法/表面吸附行为，最后展望了钴基催化剂的未来发展方向和应用前景。

Preparation of Au-OVs-BiOBr-P25 Z-scheme photocatalyst and its photocatalytic performance in overall water splitting

FANG Wei-li, WANG Liang, LI Chun-hu

2022, 50(4): 446-455. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60174-3

摘要(483) HTML (124) PDF 2466KB(55)

摘要:
Z-scheme photocatalyst holds great promise in photocatalytic H₂ evolution. In this work, a ternary Au-OVs-BiOBr-P25 Z-scheme photocatalyst with oxygen vacancies was successfully prepared, in which Au nanoparticles were used as the electron mediators to introduce into BiOBr and P25. The photocatalytic activity of this ternary photocatalyst was evaluated by overall water splitting. The H₂ evolution rate of Au-OVs-BiOBr-P25 achieves an amazing value of 384 μmol/(g·h) under UV-vis irradiation. UV-vis DRS and transient photocurrent spectra revealed that the enhanced photocatalytic activity of Au-OVs-BiOBr-P25 was mainly attributed to its widened photo-response range and effective carrier separation. Furthermore, the photocatalytic mechanism was systematically studied by EPR and Photoelectrochemical measurements, which indicated that the overall water splitting occurred through the two-electron pathway. This result will provide us new ideas for developing more efficient photocatalysts for photocatalytic H₂ evolution.

Solvothermal synthesis of TiO₂@MIL-101(Cr) for efficient photocatalytic fuel denitrification

LU Yi, LIANG Ruo-wen, YAN Gui-yang, LIANG Zhi-yu, HU Wei-neng, XIA Yu-zhou, HUANG Ren-kun

2022, 50(4): 456-463. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60170-6

摘要(2136) HTML (465) PDF 1299KB(44)

摘要:
Solvothermal synthesis technique is an effective method to create composite materials. In this paper, a series of TiO₂@MIL-101(Cr) were prepared by the solvothermal method for photocatalytic denitrification of pyridine in fuel under visible light irradiation. The products were characterized by XRD, FT-IR, SEM, TEM, BET, DRS and ESR. The result shows that 20%TiO₂@MIL-101(Cr) has high catalytic activity, the pyridine removal efficiency reaches values as high as 70% after irradiation for 240 min. Finally, we obtained the possible mechanism of photocatalytic denitrification according to the HPLC-MS spectrometry results analysis.

Co₃O₄/WO₃复合催化剂的合成及可见光催化转化甲烷制甲醇

杨娟, 陈鹏宇, 戴俊, 荣丽青, 王大钊

2022, 50(4): 464-473. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021086

摘要(942) HTML (324) PDF 1429KB(63)

摘要:
本研究通过水热合成法并结合表面浸渍过程制备了Co₃O₄/WO₃复合催化剂，采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱等测试技术对Co₃O₄/WO₃复合物的结构组成与微观形貌进行系统表征，在室温可见光照射下研究了Co₃O₄/WO₃对甲烷转化制甲醇的催化性能。结果表明，复合Co₃O₄可显著提升甲烷光催化转化性能，最优催化剂3.0% Co₃O₄/WO₃在可见光照射2 h时的甲烷转化量为2041 μmol/g，对应的甲醇产生量及其选择性为1194 μmol/g和58.5%，分别为单一WO₃的4.03倍和2.39倍，优于多数文献报道的甲烷转化异相光催化剂，且具有良好的循环稳定性。结合瞬态光电流与电子顺磁共振测试结果，揭示了引入Co₃O₄增强复合催化剂甲烷转化性能的内在机理，对设计光驱动甲烷转化制甲醇催化剂具有重要理论指导意义。

Effects of TiO₂ in Pd-TiO₂/C for glycerol oxidation in a direct alkaline fuel cell

Viviane Santos Pereira, Júlio Nandenha, Andrezza Ramos, Almir Oliveira Neto

2022, 50(4): 474-483. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60171-8

摘要(2865) HTML (122) PDF 1968KB(33)

摘要:
The Pd-TiO₂ electrocatalysts were synthesized via sodium borohydride reduction and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry, chronoamperometry and attenuated total reﬂectance-Fourier transform infrared (ATR-FTIR). The X-ray diffraction experiments of the Pd-TiO₂ showed peaks associated with Pd face-centered cubic (fcc) structure and peaks characteristics of TiO₂ (anatase phase) with a tetragonal structure. The TEM images showed that the Pd and TiO₂ nanoparticles were well distributed in the carbon support showing some clustered regions with nanoparticle sizes between 7 and 8 nm. Cyclic voltammograms showed an increase in current density values after the glycerol adsorption process. Experiments in alkaline direct glycerol fuel cells at 60 °C showed a higher power density for Pd-TiO₂/C (70∶30) in comparison to the commercial Pd/C electrocatalyst indicating that the use of the TiO₂ co-catalyst with Pd nanoparticles had a beneficial behavior. This effect can be attributed to the electronic effect or to the bifunctional mechanism. Molecules with high-value added glyceraldehyde, hydroxypyruvate and formate were identified as electrochemical reaction products of glycerol on all prepared electrocatalysts.

Cu₃N自支撑电极制备及其电催化氮气还原性能研究

何晖宇, 王晟, 纪律律

2022, 50(4): 484-493. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60152-4

摘要(2985) HTML (256) PDF 2307KB(71)

摘要:
利用可再生能源衍生电力电催化氮气（N₂）还原制氨（NH₃）为实现绿色可持续发展提供了新思路，但该过程需要高效率、高选择性和高稳定性的廉价电催化剂。过渡金属氮化物（TMNs）由于其独特的电子结构和催化机理近年来被广泛研究应用于电催化氮气还原反应（NRR），但是目前关于氮化铜材料的电催化NRR研究报道较少。本研究采用简单一步氮化法将泡沫铜（CF）高温氮化制备了三维自支撑型氮化铜电极（Cu₃N/CF），通过各种表征手段对该电极进行了系统的结构分析和形貌表征，并研究了其在中性条件下的电催化NRR性能和稳定性。结果表明，在0.1 mol/L Na₂SO₄溶液中，Cu₃N/CF电极在−0.2 V的电位下具有最佳的电催化NRR性能，其NH₃速率为1.12 × 10⁻¹⁰ mol/（s·cm²），法拉第效率为1.5%，并且表现出优异的电催化循环稳定性和结构稳定性。

甲醇水蒸气重整制氢Cu-Zn-Al尖晶石催化剂的研究

张楷文, 刘鑫尧, 张磊, 庆绍军, 张财顺, 刘雅杰, 高志贤

2022, 50(4): 494-502. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021082

摘要(547) HTML (435) PDF 1474KB(80)

摘要:
以硝酸铜、硝酸锌、拟薄水铝石和柠檬酸为原料，采用湿式球磨法合成了Cu-Zn-Al三元尖晶石催化剂。通过TG-DTA、XRD、N₂物理吸附-脱附、H₂-TPR、XPS等表征手段，研究不同Cu/Zn/Al物质的量比对催化剂晶相组成、比表面积、还原性能、表面性质的影响，并通过甲醇水蒸气重整制氢反应（MSR）考察催化剂的缓释催化性能。结果表明，与Cu-Al二元尖晶石相比，Cu-Zn-Al三元尖晶石的结晶度高、比表面积大、更难还原，表现出较好的催化活性，并且其缓释催化行为大不相同。所有催化剂不经预还原处理，即可催化MSR反应，在反应40 h后趋于稳定。其中，Cu∶Zn∶Al = 0.8∶0.2∶2.5（物质的量比）的Cu-Zn-Al催化剂在反应温度265 ℃、水醇比为2、质量空速2.25 h⁻¹的MSR反应中表现出最高的稳定活性。最后结合反应前后催化剂的表征数据，探讨了催化剂活性组分的缓释度，并基于此预测催化剂具有更长的稳定性。

铌元素改性V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂降低脱硝过程 SO₂ 的氧化率

王博, 边瑶, 封硕, 王少奇, 沈伯雄

2022, 50(4): 503-512. doi: 10.1016/S1872-5813(21)60177-9

摘要(433) HTML (124) PDF 1518KB(27)

摘要:
本文采用浸渍法制备了Nb改性的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，研究了脱硝反应中Nb负载量对催化剂SO₂氧化活性的影响。结果表明，在350 °C下，Nb₂O₅负载量为2%的Nb₂O₅-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂上的SO₂氧化率最低（0.6%），而同时NO_x 的转化率仍能达到95%。采用TGA、氮吸附、XRD、H₂-TPR、CO₂-TPD、XPS和in- situ DRIFTS等对催化剂进行了表征分析，结果显示，Nb改性后V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的晶体结构没有发生明显改变，但是其比表面积小幅度下降，有助于减少对SO₂的吸附；同时，改性后催化剂表面的吸附氧含量下降，氧化还原性能也稍微减弱，这有利于降低其对SO₂的氧化活性。in-situ DRIFTS结果表明，Nb改性后的Nb-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂反应过程中表面中间产物VOSO₄的含量明显下降，从而减少了SO₃的生成量。