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

2024 年 8 期目次

2024, 52(8): 1-8.

摘要(23) HTML(14) PDF 33316KB(7)

摘要:

生物质基糠醛化学催化制备含氮化合物的研究进展

陈佳月, 李克明, 黄耀兵, 陆强

2024, 52(8): 1035-1044. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024007

摘要(170) HTML(106) PDF 927KB(28)

摘要:
糠醛作为最有潜力的生物质基平台化合物之一，可通过化学催化转化为一系列高附加值的化学品和燃料。其中，含氮化合物具有广泛的生物活性，常用于合成药物分子和生物塑料等功能性材料。糠醛通过还原胺化、氨氧化、氧化偶联等过程，可以合成不同类型的含氮化合物，具有巨大的研究前景和应用潜力。本论文综述了近年来以糠醛为原料合成各种高值含氮化合物的研究进展，包括胺类化合物（伯胺、仲胺和叔胺）、腈类化合物、酰胺类化合物和杂环类化合物（苯并杂环类、噻唑类、吡咯、吲哚、哌啶和吡啶等）。重点关注合成方法、催化剂类型、反应路径和反应机理，同时分析了催化剂和氮源对产物分布的影响。该综述为今后生物质基糠醛转化为含氮化合物的研究提供了一些基础信息，为发展更多高效的糠醛催化转化体系提供依据和系统性知识。

Cu/ZnO催化剂的金属载体相互作用及其对糠醛加氢制糠醇反应性能的影响

于欣瑞, 张金玉, 杨海兴, 种思颖, 刘蝈蝈, 张雅静, 王康军

2024, 52(8): 1045-1056. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60445-7

摘要(146) HTML(54) PDF 11650KB(9)

摘要:
采用共沉淀法制备了系列Cu/Zn比不同的Cu/ZnO催化剂，研究了Cu/Zn比与金属载体强相互作用（SMSI）的关系及其对糠醛气相加氢制糠醇催化反应性能的影响。XRD、H₂-TPR、SEM、HRTEM和XPS等表征结果显示，Cu/ZnO催化剂中的金属载体强相互作用改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒具有不同程度的几何修饰，影响了Cu表面的电子状态。不同Cu/Zn比的Cu/ZnO催化剂的SMSI作用顺序为：20Cu/ZnO > 40Cu/ZnO > 60Cu/ZnO > 80Cu/ZnO。在同一反应条件下，20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h，而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h，表明适当的SMSI作用有利于提升Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性，而过强的SMSI作用会抑制其催化活性。

PdAg/CDs-ZSM-5催化剂的制备及糠醛水相加氢-重排制环戊酮性能研究

刘力, 包桂蓉, 罗嘉, 高鹏, 吉学武, 邓文瑶

2024, 52(8): 1057-1069. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024014

摘要(113) HTML(52) PDF 14791KB(18)

摘要:
以沸石分子筛（ZSM-5）为载体，碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和稳定剂，通过光照还原法制备了双金属PdAg/CDs-ZSM-5催化剂，用于糠醛（furfural, FFA）水相加氢-重排制备环戊酮（cyclopentanone, CPO）反应。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氨气程序升温化学吸附（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等手段对催化剂进行了表征。结果表明，CDs具有良好的还原性和丰富的Lewis酸性位点，能够将Pd²⁺、Ag⁺还原为金属单质并形成纳米合金结构，复合催化剂中适宜的酸性位点与PdAg合金之间的协同作用使得PdAg/CDs-ZSM-5催化剂在最优反应条件下，对FFA转化率达到100%，目标产物CPO选择性为92.6%。催化剂重复使用五次后仍能保持较高的活性与稳定性。

改性锡丝光沸石催化混合糖脱水制备5-羟甲基糠醛

张若楠, 李钢, 麻忠敏, 吕强

2024, 52(8): 1070-1078. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024018

摘要(123) HTML(56) PDF 1117KB(15)

摘要:
采用酸处理脱铝补位两步法对丝光沸石（MOR）锡改性制备了系列Sn-MOR催化剂，用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、X射线荧光光谱（XRF）对其进行表征。结果表明，改性后催化剂仍保持丝光沸石的晶体结构，酸中心强度与酸量有改变，同时在沸石骨架中引入了锡。研究了改性丝光沸石催化单糖（葡萄糖、果糖）及混合糖生成5-羟甲基糠醛（HMF），结果表明，改性后的Sn-MOR仍保持MOR对果糖脱水为HMF的较高催化活性，同时引入的锡物种对葡萄糖具有异构化活性，因此，Sn-MOR可以同时催化葡萄糖和果糖脱水生成HMF。以商品果葡糖浆作为反应底物，在果葡糖浆质量1.94 g，催化剂用量0.3 g，反应温度170 ℃，反应时间3 h的较优反应条件下，以3.76-Sn-MOR₁为催化剂，果葡糖浆转化率91.82%，HMF产率63.76%，HMF选择性69.43%；催化剂循环使用五次，仍保持了一定的催化活性，HMF产率仍有49.5%。

水热预处理Zn/HZSM-5催化剂对其催化乙烯芳构化反应性能的影响

邵嘉蓓, 李柏超, 董梅, 樊卫斌, 秦张峰, 王建国

2024, 52(8): 1079-1087. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60448-2

摘要(103) HTML(33) PDF 1171KB(9)

摘要:
针对用于低碳烯烃芳构化的Zn/HZSM-5催化剂存在易于结焦失活的问题，采用高温水热的方法对催化剂进行预处理，通过XRD、N₂物理吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR、XPS和TG等技术对样品进行表征，并以乙烯芳构化为探针反应考察了高温水热预处理对催化剂反应性能和稳定性的影响。结果表明，Zn/HZSM-5催化剂经高温水热预处理48 h后表现出优异的催化性能，虽然乙烯转化率略微降低，但是催化剂寿命显著延长，由72 h延长至216 h，同时芳烃选择性保持在60%以上；水热处理促进了ZnO物种与B酸中心的相互作用及ZnOH⁺物种的生成，在抑制氢转移反应的同时显著促进了催化剂的脱氢性能，提高了氢气选择性；此外，水热处理后催化剂容碳量明显增加、积炭速率降低，表现出优异的抗结焦积炭特性。

The promotional effects of ZrO₂ modification on the activity and selectivity of Co/SiC catalysts for Fischer-Tropsch synthesis

WANG Min, GUO Shupeng, XU Jinshan, LI Liuzhong, CHEN Congbiao, MA Zhongyi, JIA Litao, HOU Bo, LI Debao

2024, 52(8): 1088-1094. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60439-1

摘要(66) HTML(35) PDF 685KB(6)

摘要:
Co/SiC catalysts have exhibited excellent performance in Fischer-Tropsch synthesis reaction. However, few research focuses on investigating the effect of SiC supports surface properties of on catalyst performance. In this study, ZrO₂ was utilized to modify the SiC surface, leading to the preparation of a series of Co-ZrO₂/SiC catalysts. The physicochemical properties of the catalyst were comprehensively analyzed by using N₂ adsorption, XRD, H₂-TPR, XPS analyses. Catalytic performance was evaluated using a fixed bed reactor, shedding light on the effect of ZrO₂ modified SiC support on cobalt-based Fischer-Tropsch synthesis catalysts. The results indicated that ZrO₂ surface modification on SiC resulted in an enhanced reduction degree of Co/SiC catalysts. Additionally, ZrO₂ exhibited strong interaction with the amorphous phase on the SiC surface, thereby weakening the interaction between Co and the amorphous phase. This led to an increase in the electron density of cobalt species, consequently improving the selectivity of Co/SiC catalysts towards long-chain hydrocarbons.

La修饰提高CO₂制甲醇催化剂Cu/ZnO/Al₂O₃的稳定性

牛萌萌, 姜雅楠, 张弦, 张翠娟, 刘源

2024, 52(8): 1095-1102. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60438-X

摘要(125) HTML(65) PDF 3064KB(34)

摘要:
CO₂加氢制甲醇反应中Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的失活是限制其应用的主要原因之一，实验通过向Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂中添加不同含量的La，合成了一系列La改性的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂，以提高其对 CO₂加氢制甲醇反应的催化稳定性。在温度200 ℃，压力3 MPa，空速12000 mL/(g·h)条件下进行的100 h短期稳定性测试，未改性的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂在100 h内活性衰减明显，添加La后催化剂稳定性逐渐得到提高，当La添加量为5% 时活性最佳（CO₂转化率4%，甲醇选择性85%），并且该催化剂在1000 h长期稳定性测试中表现出较高的稳定性（在190−220 h失活 17% 后保持稳定）。通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）表征发现，加入5% La提高了Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂中Cu、ZnO的分散度，抑制了催化剂中Cu的烧结；同时稳定了Cu^0/+，延缓了催化剂中Cu的氧化，从而提高了催化剂的稳定性。

ZnCaZr固溶体催化异丁烷-CO₂氧化脱氢制异丁烯的研究

刘玉鹏, 刘玲技, 蔚晓盛, 王永钊, 李国强, 李磊, 王长真

2024, 52(8): 1103-1114. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024003

摘要(176) HTML(97) PDF 8632KB(51)

摘要:
本研究采用一锅式共沉淀法制备了xZn-CaZr固溶体催化剂并将其应用于CO₂-BDH反应，通过多种手段探明该系列催化剂的理化性质并结合催化性能阐述其构效关系及表面氧化还原机制。研究表明，xZn-CaZr催化剂在Zn含量为6%−12%的情况下形成了Zn物种高度分散的固溶体结构，且氧缺陷的数量与Zn的含量成正比。在xZn-CaZr催化剂上，晶格氧的数量和氧迁移率是决定催化性能的关键因素，其中，0.4Zn-CaZr催化剂展示出最佳的催化活性，而0.2Zn-CaZr催化剂展示出最佳的反应稳定性。该研究为进一步开发绿色高性能的CO₂-BDH催化剂提供了参考价值。

固相外延生长法制备ZSM-5@Silicalite-1分子筛及其CO₂加氢耦合甲苯烷基化反应的影响

贾艺敏, 牛鹏宇, 贾丽涛, 林明桂, 郭荷芹, 肖勇, 侯博, 李德宝

2024, 52(8): 1115-1130. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024012

摘要(155) HTML(38) PDF 6771KB(18)

摘要:
本研究采用固相法在ZSM-5表面外延生长Silicalite-1，制备出ZSM-5@Silicalite-1分子筛。同时制备高活性氧化物ZnZrO_x，并与ZSM-5@Silicalite-1物理混合组成ZnZrO_x/ ZSM-5@Silicalite-1双功能催化剂，研究了CO₂加氢耦合甲苯烷基化催化性能。相比于ZnZrO_x/ZSM-5催化剂，分子筛改性后的双功能催化剂提高了对二甲苯（PX）选择性。研究了晶化条件（硅源、晶化过程、晶化次数）对ZSM-5外延生长Silicalite-1的影响，以及Silicalite-1钝化层厚度对CO₂加氢耦合甲苯烷基化反应性能的影响。在400 ℃、3 MPa反应条件下，ZZO/1:3.5Z5-Na-SiO₂催化剂的甲苯转化率为12.0%，二甲苯选择性为77.4%，在二甲苯中对二甲苯选择性为73.4%。通过SEM、XRD、N₂吸附-脱附、XPS、NH₃-TPD、Py-FTIR等表征，研究了分子筛的结构和酸性质。结果表明，通过固相外延生长，延长ZSM-5的孔道，增加间二甲苯（MX）、邻二甲苯（OX）的扩散阻力，同时钝化外表面的酸性，可以有效提高对二甲苯（PX）的选择性。固相外延生长法改性ZSM-5分子筛，摒弃了以往堵塞孔以缩小孔口改性分子筛的缺点，在保证催化剂活性的同时提高了产物选择性。

界面效应在锰氧化物修饰的CeO₂纳米立方甲苯氧化中的作用

叶鹏, 吴启龙, 田茜, 宋华, 甘丽娜

2024, 52(8): 1131-1139. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024010

摘要(103) HTML(60) PDF 9080KB(6)

摘要:
本研究通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce（xMnO_x/CeO₂）催化剂，并评估了催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明，引入MnO_x能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%（10Mn/Ce）时，在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下，t₉₀（甲苯转化率达到90%时的温度）仅为233 ℃，显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明，适量加入MnO_x能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）、程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段，发现MnO_x的加入在MnO_x与CeO₂之间形成了界面效应，这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用，不仅提高了10 Mn/Ce催化剂中Ce³⁺、Mn³⁺离子的浓度以及氧空位的浓度，而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度，使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化，提升了催化剂的氧化还原性能，从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂，而且揭示了其背后的界面效应机制，为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。

过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性炭基催化剂低温SCR性能增强机制研究

肖岭, 黄妍, 乔淑芳, 赵令葵, 李思密

2024, 52(8): 1140-1148. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024006

摘要(77) HTML(63) PDF 2843KB(4)

摘要:
本工作中利用过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性制备V/OAC、Fe/OAC、Mn/OAC、Cu/OAC炭基催化剂，并通过催化活性测试和物理吸附-脱附、FT-IR、XPS、NH₃-TPD、H₂-TPR、EPR等表征手段探究改性炭基催化剂的低温SCR性能增强机制。结果表明，过硫酸铵氧化可向活性炭载体表面引入大量酸性含氧官能团，促进过渡金属氧化物中的氧空位形成，从而提升炭基催化剂的表面酸度和氧化还原性能，进而提升了炭基催化剂低温NH₃-SCR性能。本工作发现，过硫酸铵氧化可诱导过渡金属元素（V、Fe、Mn、Cu）的低价态形成。因此，过硫酸铵氧化改性后，活性组分中低价态金属利于NH₃-SCR反应的V/OAC、Fe/OAC催化剂性能提升显著，VO_x/OAC和FeO_x/OAC催化剂在100 ℃下的NO转化率分别从18.2%提升到34.8%和从34.2%提升到55.6%；而活性组分中高价态金属有利NH₃-SCR反应的Mn/OAC和Cu/OAC催化剂性能提升有限，100 ℃下的NO转化率仅从61.4%提升到70.4%和61.3%提升到69.7%。本工作总结了过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂表面金属价态的调控作用，有助于深入认识过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂物化性质的调控规律，为高效炭基脱硝催化剂的开发提供指导和参考。

Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO₂表面吸附As₂O₃的密度泛函理论研究

卢鲲鹏, 张凯华, 张锴

2024, 52(8): 1149-1161. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024005

摘要(112) HTML(80) PDF 10400KB(25)

摘要:
采用密度泛函理论研究了As₂O₃（g）在Fe、La掺杂CeO₂(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为，探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明，As₂O₃（g）的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO₂表面的吸附主要为化学吸附，吸附能绝对值大于−4.22 eV，电荷转移量为（−0.19）− （−0.31） e，As₂O₃得到电荷带负电，起表面受主作用，因此吸附量较小。FeCeO（110）表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位，其中，Fe顶位为化学吸附，Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构，但并未改变As₂O₃与FeCeO之间的电荷转移方向，因此，As₂O₃仍呈负离子形式吸附。LaCeO（110）表面新增了三个吸附位：La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位，La掺杂改变了As₂O₃与LaCeO之间的电荷转移方向，使得As₂O₃失电子呈正离子吸附，起表面施主作用，因此，吸附能力增强。无O₂环境下，单一O缺陷LaCeO（110）表面吸附能力低于完整LaCeO表面；有O₂环境下，O缺陷有利于As₂O₃的吸附。

吡啶在Ti、Zr、N掺杂石墨烯表面吸附的理论研究

王聚财, 唐克, 孙潇镝, 洪新

2024, 52(8): 1162-1172. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60440-8

摘要(122) HTML(38) PDF 5916KB(15)

摘要:
采用密度泛函方法，研究了Ti、Zr和N掺杂及本征石墨烯对柴油中典型碱性氮化物吡啶的吸附行为，讨论了相应的吸附能、吸附构型、马利肯电荷转移、差分电荷密度和态密度。结果表明，金属Ti、Zr掺杂能显著增强吡啶在石墨烯表面的吸附能，非金属N掺杂可略微增加吡啶和石墨烯表面间的吸附能。吡啶在不同原子修饰的石墨烯表面的吸附能大小顺序为Ti掺杂石墨烯>Zr掺杂石墨烯>N掺杂石墨烯>本征石墨烯，吡啶可与Ti、Zr掺杂石墨烯发生N−Ti、N−Zr和π−π作用，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生N−N、C−N和π−π作用。进一步分析发现，吡啶和金属Ti、Zr掺杂石墨烯表面存在明显的电子转移和化学键的形成，而和非金属N掺杂石墨烯及本征石墨烯间并无化学键形成。吡啶与Ti、Zr掺杂石墨烯发生化学吸附，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生物理吸附。吡啶更稳定的吸附在Ti、Zr掺杂石墨烯表面。

Refined Ni, Co-induced synthesis of NiCoP nanoparticles uniformly embedded in NCNTs: A robust dual-functional electrocatalyst for water splitting

ZHANG Xupeng, WANG Ying, LIU Qun, ZHANG Yu, CHEN Li, ZHAN Junling, WANG Jiabo

2024, 52(8): 1173-1183. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60446-9

摘要(105) HTML(35) PDF 11768KB(18)

摘要:
Ni, Co-induced highly distributed NiCoP nanoparticles embedded nitrogen-doped carbon nanotubes (NCNTs) (NiCo/NiCoP-NCNTs) were directly synthesized by a one-step phosphorization and carbonization process. As a bifunctional electrocatalyst for water splitting, NiCo/NiCoP NCNTs show impressive catalytic performance with an overpotential of only 206 mV for the hydrogen evolution reaction and 360 mV for the oxygen evolution reaction in 0.5 mol/L H₂SO₄ and 1 mol/L KOH solutions, respectively. In addition, NiCo/NiCoP NCNTs maintain a stable cell voltage of 1.68 V at 10 mA/cm² with only a 10% decrease in current density over 48 h, showing remarkable stability. The improved catalytic activity can be attributed to the integration of NiCoP nanoparticles and the synergies between NCNTs and NiCo alloy. Additionally, the improved electrocatalytic performance can be attributed to the increased electrochemically active surface area and the reduced electron transfer resistance of the NiCo/NiCoP-NCNTs. Overall, the NiCo/NiCoP-NCNTs demonstrated significant performance for advanced water electrolysis applications.

Ni_0.6Cu_0.4O/NC催化剂的制备及其催化氨硼烷水解制氢性能研究

李蓉, 左佑华, 花俊峰, 郝思雨, 许立信, 叶明富, 万超

2024, 52(8): 1184-1192. doi: 10.1016/S1872-5813(24)60436-6

摘要(92) HTML(39) PDF 2365KB(11)

摘要:
本研究在氮气气氛下高温碳化Ni/Cu-ZIF前驱体制备了一种含氮炭材料（Ni_0.6Cu_0.4O/NC）催化剂，并采用多种表征方法对所制备催化剂的微观结构以及组成成分进行了研究。此外，通过控制变量法探究了催化剂的催化性能以及变化规律。研究结果表明，Ni_0.6Cu_0.4O/NC催化AB水解制氢的活化能（E_a）为56.8 kJ/mol，TOF值高达1572.2 h⁻¹。该催化剂催化AB水解制氢速率对于AB自身浓度可近似看作零级反应，而相对于催化剂的用量可近似看作一级反应。催化剂经过10次循环后仍然保持良好的催化活性，表明其具有良好的稳定性。

利用脱碳气化渣矿化封存CO₂制备碳酸钙的影响研究

李翔宇, 李旭, 樊盼盼, 鲍卫仁, 常丽萍, 王建成

2024, 52(8): 1193-1202. doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024008

摘要(104) HTML(41) PDF 6063KB(23)

摘要:
本实验研究了浸出剂种类、浓度、反应时间、温度和液固比等对脱碳气化渣中钙浸出率的影响，并讨论了CO₂流量、温度、碳酸化时间对碳酸化效率和生成的沉淀碳酸钙（PCC）晶型结构的影响规律。结果表明，在2 mol/L 盐酸、液固比为20 mL/g、反应温度为50 ℃、反应时间为90 min的浸出条件下，钙浸出率最高，为98.79%。在碳酸化阶段，CO₂流量主要影响碳酸化效率，通过优化碳酸化反应条件，CO₂流量300 mL/min，反应温度60 ℃，反应120 min时，最高碳酸化效率可达99.59%。而反应温度和时间则会对碳酸钙晶型和形貌产生显著影响，降低反应温度和缩短反应时间更有利于球霰石型碳酸钙的生成。

留言板

当期目录
2024年第52卷第8期

2023年《燃料化学学报（中英文）》评优结果公布！

留言板

当期目录 2024年 第52卷 第8期

2023年《燃料化学学报（中英文）》评优结果公布！

当期目录
2024年第52卷第8期