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2021年 第49卷  第2期

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2021-02 目录
2021, 49(2): 1-8.
摘要:
摘要:
气流床气化过程中产生的细渣含碳量很高,目前多以填埋的方式进行处理,将细渣用于循环流化床锅炉掺烧有望为细渣处理提供有利的技术。本研究选用宁东能源化工基地典型气化工艺GE、OMB及GSP产生的气化细渣为研究对象,利用物理吸附仪、激光拉曼及热重分析仪等仪器,系统研究了气化细渣中残炭的结构特征与燃烧特性。结果表明,原始气化细渣中的物质可分为黏结球形颗粒、多孔不规则颗粒与孤立的大球形颗粒,而酸洗后的气化细渣多以疏松细小的颗粒和多孔不规则块状颗粒存在;细渣中残炭的孔径尺寸主要分布在4−8 nm,且比表面积与残炭的活性位点大小顺序均为:GE > OMB > GSP;GE渣中残炭结构有序度最低,无定形炭结构最多,GSP则相反;GE渣中残炭燃烧速率最快,主要是由于GE渣中残炭有较大的比表面积、较多的无定形炭结构及较高的的活性位点,且GE渣中残炭的综合燃烧指数为5.26 × 10−7%2/(min2·℃3)。
摘要:
采用热重质谱红外光谱(TG-MS-FTIR)联用技术和管式热解炉,探究了Ca改性前后HZSM-5分子筛对油页岩热解的催化行为,并采取BET、NH3-TPD、TG手段对分子筛进行表征。结果表明,改性前后的HZSM-5均可以显著提高C1−4脂肪烃类产物的产量,降低其析出温度。Ca改性后的HZSM-5可以降低CO2的产量。对页岩油的分析表明,改性后的HZSM-5可以提高页岩油产量,并且有效降低页岩油中脂肪链长度。但是对芳构化促进作用更强。分子筛中Brönsted酸位点对脂肪烃催化效果明显,Lewis酸位点有利于芳构化反应的发生。
摘要:
为了研究工业废碱液对煤水蒸气反应的催化作用,选取内蒙古王家塔煤(WJT),负载造纸黑液(BL)进行高压水蒸气气化性能评价。分别考察了温度和负载量对催化活性的影响,并与分析纯碳酸钠(SC)催化活性进行对比。固定床小试评价结果表明,700−750 ℃,催化剂活性随负载量增加呈先增大后减小的趋势,BL最佳负载量为3%Na,并且催化活性优于SC催化剂;温度升高,催化活性更显著。采用N2吸附-脱附等温实验考察BL对煤焦比表面积和孔结构的影响,结果表明,随着BL负载量增加到3%,煤焦比表面积和孔容都增加,从而有利于提供更多的气化活性位点,提高煤焦反应活性;随着负载量的进一步增加,催化剂过量造成堆积堵孔,导致催化剂的比表面积和孔容降低,从而降低了气化反应速率。
摘要:
原料沥青的族组成是决定针状焦品质的关键因素。采用超声溶剂萃取对煤焦油沥青进行组分分离,并对沥青族组成进行混合再调配,以探究不同组分对生焦中间相结构形成及发育的影响并进行优化。研究表明,正己烷可溶物(HS)中含有丰富的脂肪结构,在炭化过程中过高比率的HS不利于大尺寸中间相的生成,但是适量的组分HS在炭化过程中可以调节体系黏度,维持体系足够长时间的低黏度,保证中间相可以充分的生长和发育;甲苯不溶物(TI)主要为高聚合度的稠环芳烃,可以加速中间相小球体的生成和发育,但是过量的TI组分会导致镶嵌型结构的生成,降低针状焦的品质;正己烷不溶-甲苯可溶物(HI-TS)炭化得到的生焦具有最优的光学各向异性结构,是最适宜作为针状焦原料的组分。组成为HS≈25%、HI-TS≈69%、TI≈3%−8%的精制沥青炭化后可制备出中间相结构发育良好、热膨胀系数较低的针状焦。
摘要:
以钴铝类水滑石(CoAl-LDH)为前驱体,经焙烧和氢气还原制备了Co/Al2O3催化剂。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了前驱体及催化剂的理化性质。以2-萘基醚为褐煤模型化合物,考察了Co/Al2O3催化其加氢脱氧制单体烃的性能。结果表明,Co/Al2O3-700催化剂具有最高的加氢脱氧活性,在温度250 ℃和氢气压力2 MPa反应条件下,反应90 min时2-萘基醚完全转化为单体烃(十氢化萘和四氢化萘)。2-萘基醚先加氢生成6,6′-氧代二(1,2,3,4-四氢萘),然后断裂C−O键生成四氢化萘和5,6,7,8-四氢-2-萘酚是主要反应路径。此外,Co/Al2O3-700对褐煤衍生苄醚和苯醚模型化合物加氢脱氧同样具有很高的催化活性。
摘要:
为了实现木醋液的高值化利用,在固定床反应器中,进行木醋液催化重整制氢实验,采用浸渍法制备一系列不同Co添加量的Ni基催化剂,以产氢率、碳转化率、H2选择性和积炭量为主要评价指标,探究液时空速、反应温度、镍钴比等工况对木醋液催化重整制氢的影响,同时采用 XRF、H2-TPR、SEM及元素分析等方法对催化剂进行了表征。结果表明,液时空速增加,产气量增大,但液时空速过高会加速催化剂失活。高温有利于木醋液的催化重整制氢反应,温度到达900 ℃时,氢气产率最高。随着钴添加量的增加,反应产生的积炭降低,但氢气产率也会有所下降。因此,当液时空速为60 h−1,温度为800 ℃时,采用Ni-0.5Co/Al2O3催化剂,最适于木醋液的催化重整制氢实验。
摘要:
采用共沉淀法制备了Ru-Co3O4催化剂,考察了其在液相体系的CO2加氢制甲烷催化性能,并与浸渍法制备的Ru基催化剂(Ru/SiO2、Ru/CeO2、Ru/ZrO2、Ru/TiO2)进行了对比,探讨了不同溶剂(水、正丁醇、1, 4-丁内酯、DMF、十氢萘、环己烷、异辛烷)对催化性能的影响规律。发现Ru-Co3O4具有较高的加氢催化活性和产物选择性,十氢萘和异辛烷作溶剂显示出良好的催化性能。在200 °C及H2/CO2 = 3∶1(v/v, 4 MPa)条件下,CO2转化率达45.6%,CH4的选择性约97%。同位素标记实验和原位漫反射红外光谱结果表明,十氢萘和异辛烷中的叔碳离子可以起到较强的供氢作用,从而提高了催化活性。
摘要:
The carbon deposition and sintering of Ni-based catalysts, used in CO methanation, are the main problems to be solved. In this paper, supported LaNiO3/Al2O3-ZrO2 catalyst was prepared by neutralization hydrolysis-citric acid complexation method. The effects of La-Ni loading and calcination temperature of support on the structure and catalytic activity of the catalyst were investigated. The structural evolution of catalyst precursor before and after reduction was studied via XRD, H2-TPR, BET, XPS, TEM and other characterization methods. The results showed that the catalyst supported by homogeneous Al-Zr solid solution was beneficial to form the active component with LaNiO3 structure, and the Ni0 derived from LaNiO3 was the key factor for keeping the activity at high temperature. The La-Ni loading affected the formation of LaNiO3 and the reduction state of Ni. Among the catalysts studied, 30% of the La-Ni loading was more favorable for the formation of perovskite LaNiO3. The Ni0 and La2O3 reduced from LaNiO3 were highly dispersed on the surface of the support, and the Ni0 nanoparticles were anchored by the support and La2O3, which inhibited the migration and aggregation of Ni0 particles at high temperature and thus led to high thermal stability.
摘要:
The preparation of efficient catalysts in hydrogen evolution reaction (HER) is an urgent task at present. In this work, Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite catalyst was prepared through liquid phase impregnation with in-situ reduction, which was used to compose the cathode with carbon paper (CP) for the microbial electrolysis cell (MEC). With the help of SEM, TEM, XRD, XPS and electrochemical analysis techniques, the structure, properties and electrocatalytic performance in hydrogen evolution of the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite were investigated. The results indicate that the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 catalyst exhibits excellent electrochemical activity for hydrogen evolution in the MEC. Using the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 catalyst, the current density reaches 100 A/cm2 at a small overpotential of 1881 mV, with a low charge transfer resistance of 10.86 Ω and a low Tafel slope of 44.3 mV/dec, which is much superior to pure g-C3N4 catalyst and CP, and even comparable to the Pt catalyst, suggesting that the Ni(OH)2/Ni/g-C3N4 composite can be a potential candidate of HER catalyst in MEC.
摘要:
采用溶胶凝胶法制备了负载型CuO/La1−xCexCrO3催化剂,研究了A位中Ce元素掺杂量对CuO/La1−xCexCrO3催化剂结构、性质及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,掺杂Ce元素影响了CuO的还原性能和钙钛矿载体与CuO之间的作用力,进而影响了CuO/La1−xCexCrO3催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能。其中,CuO/La0.8Ce0.2CrO3具有较好的催化性能,在280 °C、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h−1的条件下,甲醇转化率达到100%。
摘要:
采用溶胶-凝胶-超临界干燥法、水热法及共沉淀法分别合成了氧化铈气凝胶(CeO2-A)、纳米棒(CeO2-R)和纳米片(CeO2-F)。考察了不同形貌氧化铈的催化燃烧甲苯性能,通过多种方法分析表征了氧化铈样品的微观结构,讨论了不同方法制得的CeO2形貌结构对催化性能的影响。结果表明,CeO2-R和CeO2-F比表面积较低,并且仅暴露(111)晶面,催化燃烧甲苯活性较低。CeO2-A具有高比表面积和丰富的孔道结构,有利于反应物分子的吸附,而且同时暴露(100)和(111)两种活性晶面,增加了氧空位浓度(Osur/Olatt = 0.25)。此外,CeO2-A由于表面晶格氧移动性较强,有利于Ce3+/Ce4+氧化还原的循环,加快甲苯深度氧化反应的进行。因此,CeO2-A具有更加优异的催化燃烧甲苯活性,t50t90分别为223 和239 ℃,这主要归因于其大比表面积、高暴露活性晶面以及强晶格氧迁移性。
摘要:
以氨的选择性催化氧化为主要研究对象,设计制备了RuO2/ZrO2催化剂和一系列不同含量WO3改性的RuO2/ZrO2催化剂。其中,RuO2/ZrO2催化剂显示出优异的催化活性和较差的N2选择性。引入5%或10%的WO3之后RuO2/ZrO2催化剂的活性不变,但是高温N2选择性显著提高,NH3在225 ℃实现完全转化。然而,当WO3的含量上升至15%和20%时,RuO2/ZrO2催化剂的催化活性稍微有所下降,且相比于RuO2/10%WO3-ZrO2、RuO215%WO3-ZrO2和RuO2/20%WO3-ZrO2催化剂的高温氮气选择性也没有进一步提升,因此,可以判断WO3的最佳含量为10%。此外,通过BET分析发现,WO3的加入能够改变催化剂的微观结构,对应的比表面积随着WO3含量的增加而增大。通过XRD、H2-TPR和XPS表征可知,WO3的引入能够改变ZrO2的晶型结构,使催化剂的稳定性增加,通过原位红外分析可知,WO3的引入使催化剂的表面酸性位点增加,较多的表面酸性位点有利于氨物种的吸附,能够抑制氨与氧气发生快速反应,避免形成较多副产物,是氮气选择性提高的关键所在。
摘要:
采用煤矸石与铝矾土作原料制备莫来石(Mullite)基陶粒;以陶粒为载体、硝酸铁为Fe源、葡萄糖为C源,借助液相合成技术结合氩气气氛中900 ℃焙烧制备Fe/C/Mullite-基陶粒复合型吸波材料。研究发现,在该颗粒状复合材料中,具有一定石墨化程度的C以层状覆盖于陶粒表面,Fe微粒较为均匀地嵌在C层的网格内。Fe微粒与石墨化C层引起的电导极化以及各组元间接触引起的界面极化均会产生明显的介电损耗,赋予材料优良的微波吸收性能。当初始溶液中硝酸铁浓度为0.1 mol/L时,样品FeCM-0.1在14.6 GHz频率处的反射损耗达到最低值−13.9 dB,有效带宽为3.6 GHz(对应的测试涂层厚度为2 mm)。
摘要:
目前低温等离子体技术在处理固体废弃物方面已得到广泛关注,本研究基于密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G (d, p) 的水平上模拟计算了污泥中蛋白质模型化合物亮氨酸(LEU)在低温等离子体中的转化路径,包括脱氨优先机理、脱羧优先机理、其余C−C键断裂优先机理等七条主要路径。结果表明,亮氨酸易脱除氨基、羧基生成C5H10,再进一步分解成小分子烃。产物CO2来自羧基;生成CO的反应势垒相对较高,但CO2易在等离子体中被电离成CO从而提高CO的产量;小自由基的相互结合及其他小分子的分解生成CH4和H2。所有路径所需的能量均在低温等离子体高能电子能量的最大值范围内。
研究论文
摘要:
采用水热合成法制备了不同掺杂比例Fe负载UiO-66,并借助XRD、SEM、XPS等分析测试手段对催化剂物理化学特性进行分析,通过自制非均相类Fenton体系装置探究不同Fe负载量、H2O2浓度、空塔速率、反应温度等条件下对废气苯的氧化降解效率影响。结果表明,不同Fe负载量的UiO-66均具有较高的结晶度,呈不规则球状;在非均相类Fenton氧化降解苯实验中,30%的Fe负载UiO-66具有最高的苯脱除效率。EPR结果显示,Fe负载量的增大促进·OH的产生,在一定程度上促进苯的氧化降解。过高的反应温度导致H2O2不稳定,非均相类Fenton氧化降解苯的效率随温度的升高先增大后降低。