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论文
不同植物纤维的热解和燃烧特性研究
郑泉兴, 刘秀彩, 吴添文, 陈辉, 黄朝章, 许寒春, 蓝洪桥, 马鹏飞, 于德德, 谢卫, 伊晓东
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022003
摘要(58) HTML(86) PDF 1350KB(6)
摘要:
本研究采用不等温热重法研究六种纤维(针叶、阔叶、竹、亚麻、草和棉)在N2和空气气氛下的热解和燃烧特性,并采用Friedman法对其进行动力学分析。结果表明,纤维不同的热解和燃烧特性参数与其自身结构组成有关。纤维在热解和燃烧过程中,其挥发分析出温度Ts、终止温度Th、DTG峰温Tmax、固定碳燃烧峰温、最大质量损失速率、热解指数P和燃烧指数S均随着升温速率的增加而增加;在N2气氛下,亚麻纤维Tmax最大,竹纤维Tmax最小,棉纤维的Ts最大,草纤维的最大热解质量损失速率−(dm/dt)max、热解指数P和燃烧指数S均最小;在转化率为0.05−0.85条件下,阔叶纤维平均表观活化能最小(173.3 kJ/mol),竹纤的最大(201.10 kJ/mol)。在空气气氛下,所有纤维的热解过程的Tmax均低于N2条件下,在转化率为0.05−0.65时,纤维在空气中热解的表观活化能Eα低于其在N2条件下的表观活化能。
论文
高硫煤热解过程活性氢/氧对有机硫变迁行为影响研究述评
张文静, 程亚楠, 孔娇, 王美君, 常丽萍, 鲍卫仁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60198-6
摘要(44) HTML(15) PDF 916KB(5)
摘要:
随着优质煤资源的消耗,高硫煤的清洁高效转化备受关注,尤其是高硫炼焦煤中有机硫的调控至关重要。煤热解过程中,有机硫的变迁始于煤大分子结构中C–S键的断裂和含硫自由基的稳定,活性氢/氧是影响其转化赋存形态的重要因素。研究表明,煤在富氢/氧氛围下热解或与生物质、含氧有机物共热解的体系中,含有的活性氢/氧可弱化有机硫的C–S键,促进其断裂并及时结合生成的含硫自由基,促进煤中硫分向气相变迁,减少了含硫自由基与煤基质的二次反应。同时,高挥发分煤与高硫煤共热解过程中,相对丰富的挥发分中的活性氢/氧也会影响高硫煤中有机硫的变迁,降低焦炭中的硫含量,这为煤中硫分定向调控提供了理论基础。
论文
农林废弃生物质与煤共气化灰渣的理化特性研究进展
洪千惠, 刘霞, 唐龙飞, 陈雪莉
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60197-4
摘要(53) HTML(29) PDF 621KB(2)
摘要:
农林废弃生物质与煤共气化通过充分利用两者的相似性和互补性,实现原料转化过程的节能、低碳、清洁高效。原料灰渣的理化特性是影响共气化稳定运行的关键因素之一,成为了共气化研究关注的重点。本综述主要从农林废弃生物质灰与煤灰的共性与差异、混合灰渣熔融与黏温特性、混合灰中碱/碱土金属对共气化反应性和结渣过程烧结行为的影响等方面,梳理了世界各国农林废弃生物质与煤共气化灰渣理化特性的研究现状。总结分析了添加农林废弃生物质对混合灰熔融流动、烧结行为的影响机制,归纳了混合灰熔融特征、黏温及结渣特性的预测模型与方法,并提出了农林废弃生物质与煤共气化灰渣的未来研究重点。
论文
Study of the mechanism of nitrogen doping in carbon supports on promoting electrocatalytic oxygen reduction reaction over platinum nanoparticles
SUN Xue-qin, GAO Xin-hua, WANG Ying-yong, TONG Xi-li
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60030-6
摘要(9) HTML(3) PDF 7512KB(1)
摘要:
Nitrogen-doped carbons (Nano-NC) are often employed as functional supports for boosting oxygen reduction reaction (ORR) over Pt-based catalysts, however, the mechanism of N doping on the adsorption and activation of molecular oxygen on Pt active sites is still not clear. Herein, Nano-NCs as the supports were prepared by a facile NH3 antipyretic method, which allowed to tune the kinds of nitrogen species in carbon matrix and their contents by adjusting the NH3 antipyretic temperatures.With such an exquisite control, the Pt nanoparticles loaded on the as-obtained Nano-NC showed an optimal Pt particle size (2.10 nm), a higher content of Pt0, a large electrochemically active surface area, and fast electron transport ability. As a consequence, the Pt/Nano-NC-800 catalyst with the optimal N-doping showed an outstanding ORR performance with half-wave potential of 0.80 V vs. RHE, limit diffusion current of 5.37 mA/cm2 and improved methanol/CO anti-poisoning, which is superior to the commercial Pt/C catalyst (20 wt%, JM), and most of previously reported Pt-based catalysts. This work may pave a way for the design of the advanced supports for Pt-based catalysts for the ORR applications.
论文
基于实验和密度泛函理论的NaHCO3吸附SeO2机理研究
李岩松, 邓双, 胡红云, 董璐, 黄永达, 邹潺, 吴诗勇
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022040
摘要(5) HTML(0) PDF 19470KB(4)
摘要:
NaHCO3是一种高效的烟气脱酸剂,但脱酸过程中NaHCO3对于SeO2的吸附效果及机理尚不明确。本文通过吸附实验探究了140−220 ℃下NaHCO3对SeO2的吸附性能,通过一系列表征解析了吸附后的样品中硒的总量、价态和形态,结合密度泛函理论计算,探讨了NaHCO3对SeO2的吸附机理。结果表明,NaHCO3对SeO2的吸附性能随温度的升高而增加,在吸附过程中同时发生NaHCO3向Na2CO3的分解反应,分解后产生的Na2CO3吸附活性更强。SeO2吸附过程属于SeO2中Se原子与Na2CO3表面O原子成键的化学吸附,吸附产物以亚硒酸盐为主。
论文
Oxidation treatment of carbon aerogels supports to modulate Ru/CA catalysts for Fischer-Tropsch synthesis
ZHANG Lin-na, ZHANG Juan, WANG Guo-fu, ZHAO Wen-tao, CHEN Jian-gang
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60031-8
摘要(10) HTML(7) PDF 21696KB(1)
摘要:
Oxidation treated carbon materials for exploiting highly efficient and stable loaded catalysts have been proven to be valid. In this work, the surfaces of carbon aerogels (CA) were functionalized with different oxidizing agents, i.e., H2O2 and HNO3. A series of Ru-supported catalysts on carbon aerogels (CA) with/without functionalized were prepared by the impregnation strategy. The impact of oxidation treatment on the texture features of carbon aerogels, the types and contents of formed surface oxygen-containing functional groups, the metal-support interactions and the Fischer-Tropsch synthesis reaction performances of i the catalysts were systematically investigated. Our results showed that Ru/CA catalyst without oxidation treatment displayed the highest initial activity but the poor stability, while the Ru/CA−H2O2 catalyst exhibited excellent activity and C5+ selectivity. The oxidation treatment increased the carbon aerogels defects, thereby broadening the specific surface area. The increased content of oxygen-containing functional groups on the surface enhanced the interaction between the support and Ru nanoparticles and improved the stability of the catalyst. Nevertheless, the excessive oxygen-containing functional groups on the surface decreased the activity and the C5+ selectivity of carbon aerogels-loaded Ru catalysts.
论文
Effect of Zn on performance of Ni/SiO2 for hydrodeoxygenation of anisole
WANG Dan-dan, GU Xiao-yu, SHI Hao-nan, CHEN Ji-xiang
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60029-X
摘要(21) HTML(7) PDF 2873KB(0)
摘要:
Herein, SiO2 supported metallic Ni (Ni/SiO2) and bimetallic Ni-Zn (NixZn/SiO2) (x represents the Ni/Zn atomic ratio) catalysts were prepared by the incipient wetness impregnation method and their activities were tested in vapor phase hydrodeoxygenation (HDO) of anisole under 0.1 MPa. It has been found The characterization results show that the Ni-Zn alloy forms in NixZn/SiO2 after reduction at 550 °C, and the a suitable Ni/Zn atomic ratio (30) leads to smaller metal crystallites alloy particle size and consequently more H2 adsorption amount than others. In the HDO reaction, the formation of Ni-Zn alloy facilitates the direct deoxygenation pathway and suppresses CO methanation and C−C bond hydrogenolysis, which is ascribed to the isolation effect of the Ni atoms by the oxophilic Zn ones. Ni30Zn/SiO2 gives not only higher anisole conversion but also higher selectivity to benzene than Ni/SiO2. Therefore, the introduction of a suitable amount of oxophilic Zn in Ni/SiO2 promotes the HDO of anisole to benzene. Finally, we suggest propose that the Ni30Zn/SiO2 deactivation is related to the surface oxidation of Ni-Zn alloy and carbonaceous deposit carbon deposition on the catalyst surface.
论文
Cu(I)NH4Y吸附剂的制备及其乙烯/乙烷吸附分离性能
李冠泓, 王焕, 曹利 星, 赵静, 李强, 张晓欣, 秦玉才, 宋丽娟
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022039
摘要(12) HTML(5) PDF 9179KB(0)
摘要:
选择性吸附分离技术是目前最有希望替代能耗巨大的乙烯/乙烷深冷分离工艺的手段,其核心是高效的乙烯吸附剂的开发。本文采用液相离子交换法,用不同浓度的CuCl2对NH4Y分子筛进行离子交换制得系列CuNH4Y-x分子筛吸附剂,并通过固定床吸附穿透实验及一系列表征手段探究了Cu的价态和负载量对乙烯/乙烷吸附分离性能的影响。吸附穿透实验结果表明Cu(I)NH4Y0.1的乙烯吸附量明显高于Cu(II)NH4Y0.1,且Cu(I)NH4Y系列吸附剂的乙烯吸附量随着Cu负载量的增加呈现先增加后减小的趋势。H2-TPR和HRTEM表明,当Cu的负载量较低时,高度分散落位于Y分子筛超笼中的Cu(I)物种是乙烯有效吸附位点。然而,当Cu的负载量较高时,部分Cu物种发生团聚,造成对乙烯吸附能力的减弱。DFT密度泛函理论计算表明相比于Cu(II)NH4Y吸附剂,乙烯更容易吸附在Cu(I)NH4Y吸附剂上。该研究结果可为乙烯分离用高效Cu离子改性分子筛吸附剂的开发提供重要理论依据与指导。
论文
制备条件对Cu-SSZ-13分子筛的形貌及其氨选择性催化还原脱硝性能的影响
吕文婷, 焦卫勇, 秦张峰, 董梅, 樊卫斌, 王建国
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022038
摘要(21) HTML(6) PDF 29036KB(2)
摘要:
采用传统水热法合成SSZ-13分子筛,铜离子交换法制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂,用于氨选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝,研究了有机模板剂(OSDA)用量、硅源、铝源、水硅比、硅铝比以及老化时间等制备参数对Cu-SSZ-13分子筛形貌、晶粒大小、酸性、Cu2+位点以及NH3-SCR催化性能的影响。结果表明,在一定范围内,SSZ-13分子筛的硅铝比越高,其晶粒越大,所负载的活性铜含量越低,NH3-SCR催化活性也越差。以硅溶胶为硅源、硫酸铝为铝源所合成的SSZ-13分子筛晶粒较小,结晶度最高,所得到的Cu-SSZ-13催化剂其NH3-SCR活性也最好。较高的水硅比所合成的分子筛晶粒较大,而增加模板剂的用量有利于提高SSZ-13分子筛的结晶度,降低其晶粒尺寸。适当延长老化时间,能降低SSZ-13分子筛晶粒尺寸,提升Cu-SSZ-13的NH3-SCR催化活性。其中Si/Al比为10、硅溶胶为硅源、硫酸铝为铝源、OSDA/Si比为0.4、水硅比为88、老化2 h得到的Cu-SZ-A10催化剂最优,在240,000 h−1的高空速下,200 ℃时NO转化率达60%,且在中高温区NO转化率保持为100%。该工作对SSZ-13分子筛形貌的调控以及高性能NH3-SCR脱硝催化剂的制备具有重要的参考价值。
论文
PbCl2在缺陷Zigzag未燃尽碳的吸附机理
花桥建, 吴国兴, 徐卫, 周晓韡, 李冬, 董瑞信
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022022
摘要(12) HTML(4) PDF 812KB(2)
摘要:
燃煤电厂排放的PbCl2毒性极强,且在全球的迁移和积累而受到广泛关注。未燃尽碳被认为是有效去除PbCl2的一种有前景的吸附剂。然而,现有的未燃尽碳模型不能反映实际未燃尽碳表面上的碳缺陷的结构。因此,建立缺陷未燃尽碳模型具有重要的现实意义。此外,碳模型对PbCl2的吸附研究还不够深入,反应机理也不清楚。这极大地阻碍了高效吸附剂的发展。为了揭示PbCl2在缺陷未燃尽碳表面上的吸附机理,利用密度泛函理论(DFT)系统地研究了PbCl2在不同缺陷未燃尽碳表面上的吸附过程,并分析了PbCl2在缺陷未燃烧碳表面上的吸附机理。结果表明:缺陷吸附位点是PbCl2吸附的最佳位点。这项工作将为燃煤电厂碳基吸附剂的开发和脱除PbCl2提供理论指导。
论文
痕量K元素对煤基碳材料NOx低温吸附功能的影响机理
王梦容, 王鲁元, 张兴宇, 程星星, 王志强
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60199-8
摘要(50) HTML(8) PDF 8191KB(7)
摘要:
本研究选取准东煤为炭材料前驱体,以水热耦合痕量K元素的方法对其进行活化。通过实验探究K浓度对碳吸附性能的影响,同时系统研究了材料的NOx低温吸附性能。实验结果显示,活化液中K2CO3浓度为0.01 g/mL时,所制得的样品对NOx的吸附性能较好,其饱和NOx吸附时间为3200 s。通过低温N2物理吸附研究发现,该浓度下样品的孔结构发展较好,比表面积达到708.6 m2/g。此外,本研究通过XPS、SEM等手段对不同浓度K2CO3活化的碳基材料进行了物化表征,并对不同浓度K2CO3活化制备的样品进行了表面性质分析,并通过FT-IR对样品表面的吸附过程进行研究,发现准东煤基碳材料优良的吸附性能与表面结构相关,研究中采用DFT手段对反应机理进行验证,结果表明,K可促进C−O键的形成,而活性C−O结构是促进NOx吸附的关键因素。通过该系列实验,本工作获得采用水热耦合痕量K元素制备准东煤基碳材料的最佳方法和最优工艺参数。
论文
煤基型焦牺牲阳极强化水电解制氢实验研究
李娜, 李哲函, 李光, 郑晨旭, 范剑明, 刘全生, 周兴
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021090
摘要(44) HTML(9) PDF 1060KB(4)
摘要:
传统碳辅助电解水制氢技术将煤、生物质等碳源直接加入阳极室形成浆液,受碳颗粒、氧化基团和电极之间传递影响,反应速率慢,只有在低电流密度下才能实现电解制氢能耗的降低。以煤为碳源、碱活化生物质为黏结剂、石墨为导电颗粒,通过共成型和共热解工艺获得煤基型焦牺牲阳极,并用于碳辅助水电解制氢过程,可在高电流密度下(50 mA/cm2)显著提高碳辅助水电解制氢效率。电化学测试和阳极材料表征表明,煤基型焦牺牲阳极通过自身的牺牲(被氧化)强化阴极反应,进而实现水电解制氢电化学性能的提高。型焦牺牲阳极在1.23V( vs. RHE)时,制氢电流密度是铂阳极的87倍,Tafel斜率降低了41%。煤基型焦阳极在50 mA/cm2电流密度下阴极产氢速率是铂阳极体系的2.47倍,但电极电位仅为铂阳极的85%。SEM、TGA、BET、FT-IR和XPS结果表明,电解后牺牲阳极自身被氧化,羧基类C=O键被氧化生成CO2,醚类C–O含量显著增加。研究成果为碳辅助电解水制氢技术提供了全新思路与参考。
论文
基于准东煤的Texaco气化炉灰渣组成结构特征与热转化性能
徐小伟, 莫文龙, 郝呈祥, 刘一波, 魏贤勇, 杨晓勤, 张书培
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60187-1
摘要(83) HTML(17) PDF 2309KB(4)
摘要:
解析以准东煤为原料的Texaco气化炉所排细渣和粗渣的组成结构特征,分析两者的热化学转化性能。结果表明,粗渣固定碳含量为42.31%,说明粗渣可以作为碳基原料实现高附加值利用。FT-IR分析显示,粗渣和细渣中Si−O的吸收峰更强,且细渣中含有少量的芳香结构。惰性气氛热分解行为发现,粗渣在600 ℃的失重速率最大,而细渣其最大失重速率峰转移到了620 ℃左右。氧化性气氛热分解结果表明,在500−700 ℃条件下,粗渣和细渣均有明显失重,且两者的失重主要源于固定碳的燃烧。采用Coast-Redfern法对惰性气氛和氧化性气氛下粗渣和细渣的失重曲线进行拟合,计算热解/燃烧活化能、相关系数等动力学参数。结果表明,在惰性气氛下,粗渣热解激烈段(560−640 ℃)反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R2为0.99,活化能E为38.85 kJ/mol。细渣热解激烈段(590−650 ℃)同样在反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R2为0.97,活化能E为79.09 kJ/mol。在氧化性气氛下,粗渣和细渣燃烧激烈段分别在540−605 ℃和530−605 ℃,反应级数均以n = 1时拟合效果较好,活化能E分别为226.46和154.73 kJ/mol。
论文
锰改性对ZIF-67衍生Co3O4低温催化氧化甲醛性能的影响
向宁, 韩小金, 郑剑锋, 李巧艳, 赵青松, 侯亚芹, 黄张根
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022005
摘要(57) HTML(28) PDF 11510KB(16)
摘要:
针对ZIF-67衍生Co3O4催化剂低温甲醛氧化性能不佳的问题,采用锰(Mn)对Co3O4催化剂进行改性以提升其低温甲醛氧化性能。活性评价结果表明,相比于未改性的Co3O4催化剂,Mn改性后的Mn-Co3O4催化剂甲醛氧化活性显著提升,在118 ℃下即可实现90%的甲醛转化率(进口甲醛浓度为98.16 mg/m3,空速为60000 mL /(gcat·h)。XRD、Raman和BET结果显示,Mn改性后催化剂的结晶度降低,缺陷增加,比表面积增大,这有利于反应物分子的吸附和活性位点的暴露。XPS、H2-TPR和O2-TPD表征结果表明,Mn-Co间存在的强相互作用显著改善了Mn-Co3O4催化剂的低温氧化还原性能和氧活化能力,使其具有更加丰富的Co3+和表面吸附氧物种。最终,这些因素共同促进了Mn-Co3O4催化剂对甲醛的降解。此外,in-situ DRIFTS结果表明,亚甲二氧基和甲酸盐物种是甲醛在Mn-Co3O4催化剂上催化氧化的主要中间物种。
论文
丙烯对丙烷脱氢催化剂PtSnK/Al2O3碳沉积行为的影响
张向月, 万海, 高塬, 鲍金奇, 张海娟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60196-2
摘要(22) HTML(33) PDF 2752KB(3)
摘要:
以含有不同比例丙烯的丙烷为原料进行丙烷脱氢反应,重点考察富丙烯条件下Pt基催化剂上的碳沉积行为。研究结果表明,原料中丙烯的存在加快了催化剂的积炭速率,缩短了积炭在载体上达到积炭平衡的时间,促进了活性相表面积炭的形成及积炭石墨化;同时原料中富含丙烯,使不饱和脂肪族化合物的生成量增加,从而促进了芳香性的碳、石墨化的碳的生成,但催化剂结构未遭到破坏。在丙烷脱氢过程中,当丙烯含量增加到1.5%时,出现活性相表面上的积炭“峰I”,而“峰II”向高温区移动。当烯烃含量增加3.0%时,峰I和峰II融合在一起,整个峰的面积明显增加,积炭量超过10.26%时,催化剂积炭石墨化程度越来越高。丙烯含量增加,加速了载体的容碳能力迅速饱和过程,同样的反应时间下,积炭量增加。
论文
基于煤加氢气化半焦制备Ni/碳基复合吸波材料及组成优化
梁丽萍, 高旭洲, 高飞, 毛璐涛, 朱保顺, 力国民
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022001
摘要(47) HTML(46) PDF 2187KB(16)
摘要:
利用煤加氢气化半焦作载体、其中的碳作还原剂与介电组分,采用硝酸镍溶液浸渍结合碳热还原工艺制备Ni/碳基复合微波吸收材料;研究磁性组分Ni负载量对复合物微观结构与性能的影响作用及相关机制。结果表明,通过改变复合物的碳含量、碳的石墨化程度以及引入界面与缺陷,调整Ni的负载量可以方便地调控复合物的电磁参数,从而实现良好的阻抗匹配。在碳热还原温度为700 ℃时,Ni负载量为20%的复合物显示了最优的微波吸收性能。在涂层厚度为2.5 mm条件下,其最低反射损耗可达−42.6 dB,相应的有效带宽为4.1 GHz;而在2 mm涂层厚度条件下,其有效带宽可达5.6 GHz。复合物中起主导作用的微波吸收机制是介电损耗,主要源于石墨化碳引起的漏导损耗及界面与缺陷引起的极化驰豫损耗。
论文
钙钛矿催化木质素水热液化的研究
娄静, 廖玮婷, 王智玉, 李璐, 李雁, 解新安
当前状态:
摘要(9) HTML(7) PDF 3244KB(1)
摘要:
为探究钙钛矿(LaBO3--LaCoO3、LaFeO3、LaNiO3)催化液化木质素的性能,以碱木质素为原料,将GC−MS、FT−IR、元素分析等实验表征手段与DFT计算相结合,考察了时间、温度、催化剂用量和B位阳离子对转化率、生物油收率及生物油化合物分布的影响。结果表明:三种钙钛矿都能促进木质素的裂解生成芳香族化合物。其中,LaCoO3对生物油产率有最大的促进作用,并在其添加量为5 wt%、反应温度180 ℃、时间60 min时生物油产率达到最大值67.20 wt%,其次为LaNiO3和LaFeO3。且LaCoO3催化下单芳香族化合物的相对含量最高达89.59%。机理研究表明:LaBO3晶体表面的氧原子通过与木质素中的氧原子的吸附降低了木质素分子内键的解离能,其中LaCoO3的吸附能最大,并具有疏松多孔的形貌和适中的氧化还原能力,能够有效促进木质素分子内的C−C和CAr−OCH3的断裂,实现大分子解聚和脱甲氧基反应,生成苯酚等高附加值化合物。
论文
Investigate of the optimum process conditions for Co/HZSM-5 catalyzed propane dehydrogenation by a response surface method
QIU Xin-ling, CHAI Rui-dong, ZHONG Fu, DI Xiu-ling, LU Jiang-yin
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60027-6
摘要(11) HTML(4) PDF 17132KB(1)
摘要:
Co/HZSM-5 catalyst was fabricated for catalytic dehydrogenation of propane to propylene, which was pretreated to allow the reaction to react at low temperatures. A response surface approach was employed to examine the effect of process conditions on the reaction. The morphological and oxidative performance of Co/HZSM-5 was characterized by XRD, XPS, SEM, NH3-TPD, H2-TPR, and nitrogen physical absorption-desorption. Besides, the in-situ catalyst performance was evaluated by a fixed-bed reactor. Combining the actual experimental conditions, the optimal process conditions parameters obtained by the response surface method were as follows: a reaction temperature of 461 °C, a Co loading of 2.4 wt.%, and a GHSV of 4300 h−1. At this point, the propylene yield reached 27.7% and the corresponding propylene selectivity was up to 93.8 %.
论文
一步法构筑离子液体功能化MOF材料用于常压催化CO2环加成反应
李东娜, 邱明月, 张奇日, 易群, 范海明, 李向远, 李剑川, 史利娟, 张鼎
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60195-0
摘要(124) HTML(21) PDF 4476KB(12)
摘要:
采用原位组装法将羧基离子液体1-丙酸-3-甲基咪唑氯 (CFIL) 一步固载到一种金属有机框架材料NH2-MIL-101上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂用于CO2和环氧氯丙烷 (ECH) 环加成反应。傅里叶变换红外光谱 (FT-IR) 和元素分析证明了离子液体的成功引入,粉末X射线衍射 (PXRD)、扫描电子显微镜 (SEM) 和N2吸附-脱附 (BET) 表明离子液体引入不会破坏晶体结构和堵塞孔道,并诱导产生介孔。离子液体结构中咪唑N作为Lewis碱性位点活化CO2,Cl作为亲核试剂加速环氧氯丙烷开环,并与MOF上Cr3+和氨基产生协同作用,诱导催化剂在温和条件(0.1 MPa CO2、25−70 ℃、24 h、无溶剂和助剂)下,高效催化转化CO2生成氯丙烯碳酸酯(收率和选择性可达到99%)。循环使用五次后,催化剂仍能保持高活性,且晶体结构保持稳定。
论文
改性活性焦负载Ni-Ce双功能催化剂富氧一体化脱除NO和CO
王淑瑶, 程昊, 吉茂, 张学彬, 王树东, 李超, 王明登, 孙刚森
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60192-5
摘要(37) HTML(14)
摘要:
采用等体积浸渍法制备的改性活性焦(AC-N)负载Ni-Ce过渡金属催化剂可同时催化氨选择性催化还原(NH3-SCR)反应和CO氧化反应,实现低温富氧条件下NO和CO的一体化脱除。Ni-Ce/AC-N催化剂在175–250 ℃可实现NO和CO的高效转化,NO和CO转化率在175−250 ℃均高于95%。硝酸改性后活性焦载体与金属组分之间有更强烈的相互作用,有利于活性组分在催化剂表面更好的分散,提高催化剂的比表面积和氧化还原能力;Ni、Ce之间存在协同作用,使得催化剂表面出现更多的Ni2+和 Ce3+,有利于催化活性提高。
论文
中温沥青族组成分析及其对中间相沥青结构的影响
丁卜席, 钟梅, 马凤云
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022004
摘要(38) HTML(25)
摘要:
以甲苯-吡啶、正庚烷-四氢呋喃为溶剂,采用索氏抽提分离中温沥青(ZCTP)的族组分并解析其组成与结构。结果表明,与ZCTP相比,甲苯不溶-吡啶可溶物(TI-PS)和正庚烷不溶-四氢呋喃可溶物(HI-THFS)的热稳定性更高,残炭率增至56.95%和47.63%,失重量分别减小41.51%和28.85%;此外,TI-PS和HI-THFS的C=C含量分别比ZCTP高6.69%和3.26%,为75.57%和73.14%,吡啶氮含量分别提升约16和8个百分点。以TI-PS和HI-THFS为原料制得中间相沥青M-HI-THFS和M-TI-PS。其中,M-HI-THFS以中小区域型为主,并伴有部分细镶嵌结构,光学各向异性含量较低;M-TI-PS光学各向异性含量约为80%,且形成了广域型光学织构;然而ZCTP难以形成稳定的区域型光学织构,只能形成马赛克型光学织构。
论文
超小纳米Co3O4耦合高含氮碳复合材料的电催化析氧性能研究
李艳, 程庆彦, 刘栋杰, 杨淑慧, 胡良艳, 谷云含, 石华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60003-3
摘要(45) HTML(21)
摘要:
过渡金属氧化物是一种具有高效催化活性的电解水析氧反应催化剂,但低电子电导率限制了其催化活性,将活性纳米材料与导电基质材料复合,是构筑高性能电极材料或电化学催化剂的有效途径。采用溶剂热法制备了负载在C3N4上的聚合卟啉,经Co元素修饰和热处理后得到Co3O4/NC催化剂,采用XRD、SEM、TEM、XPS和FT-IR等方法对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,Co3O4/NC-600具有超小纳米Co3O4结构,且其含氮量高,吡啶N与Co之间产生了协同作用,催化剂在OER反应中表现出良好的催化性能,其Tafel斜率仅为66.4 mV/dec,达到10 mA/cm2的电流密度所需的过电势为343.3 mV。
论文
构筑三维有序介孔少层MoS2/C复合材料及其电化学析氢性能
李博文, 韩乔, 余宗宝, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60019-7
摘要(29) HTML(4) PDF 36628KB(4)
摘要:
本实验通过液相纳米铸造法,以SBA-15为硬模板,廉价蔗糖为碳源,四硫代钼酸铵(ATTM)为MoS2前驱体,合成了三维有序介孔结构少层MoS2/C复合材料。该催化剂的三维有序介孔结构提供了较高的比表面积并为电化学析氢反应(HER)提供了物质和电子传输的通道,无定形碳的限制作用使少层MoS2薄片均匀分散,暴露大量MoS2的边缘活性位点,避免MoS2团聚的发生,并增加了材料的导电性。在酸性条件下实现高效析氢,电流密度为10 mA/cm2时,过电位为165 mV,Tafel斜率为91.1mV/dec。本研究为构建高比表面积和少层MoS2均匀分散的三维结构HER催化剂提供了依据。
论文
N掺杂MoP基核壳纳米棒的制备及其电催化析氢性能
孙泉锋, 韩乔, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60026-4
摘要(16) HTML(0) PDF 19944KB(1)
摘要:
通过气-固反应原位磷化三氧化钼-乙二胺有机无机杂化材料(MoO3/EDA),利用限域空间效应合成了N掺杂核壳纳米棒(N-MoP/NC-8)电析氢催化剂。通过多种分析技术对材料进行表征,发现N-MoP/NC-8是由N掺杂碳层包覆的N掺杂磷化钼(MoP)组成,引入的电负性原子调节了活性相电子结构,同时碳层与MoP之间的复合限制了MoP内部团聚,产生较大的孔体积和表面积,在双重调控下表现出较好的析氢性能(在0.5 M H2SO4溶液中,10 mA/cm2电流密度下的过电位为92 mV,Tafel斜率为68 mV/dec)、良好的电荷转移能力和至少20 h的稳定性。
论文
Mn-Fe复合氧化物脱除燃煤烟气中砷、硒的实验研究
黄玉林, 邢佳颖, 王春波, 张月
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022037
摘要(23) HTML(14) PDF 6044KB(5)
摘要:
采用共沉淀法制备了一系列Mn-Fe复合氧化物,研究了摩尔比和温度对气相砷、硒吸附的影响,考察了As2O3和SeO2双组分气体的同时吸附特性,对吸附产物中砷、硒的稳定性进行测定。结果表明:As2O3和SeO2在Mn-Fe复合氧化物表面的吸附量随Mn含量增加呈先增大后减小的趋势,当Mn/Fe摩尔比为1∶1时吸附量达到最大;二者的最佳吸附温度分别为750 ℃和600 ℃;双组分气体同时吸附时,二者存在竞争作用,Mn-Fe复合氧化物会优先吸附As2O3,SeO2的吸附受到抑制;此外,预吸附的SeO2可能会增强临近原子吸附活性,促进As2O3的吸附;吸附后的Mn-Fe复合氧化物浸出液中砷和硒的浓度均远低于控制限值,在随粉煤灰进行资源化利用(如作为混凝土成分、水泥原料等)过程中不会产生二次污染。
论文
基于酸位点增强的CeO2掺杂WO3复合催化剂用于柴油机尾气脱硝
烟征, 牟海峰, 刘阳, 顾青华, 可欣
当前状态:
摘要(7) HTML(5) PDF 10627KB(0)
摘要:
采用先电沉积后水热的方法将WO3负载于钛网上,后续采用电沉积负载CeO2制备CeO2-WO3/Ti催化剂用于柴油车尾气选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝。通过固定床反应装置检测催化剂脱硝性能,考察了电沉积CeO2时间对催化剂脱硝性能的影响,结合SEM、XRD、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和原位红外光谱等表征手段分析反应机制。结果表明,在WO3表面进行20 min电沉积CeO2的双组分催化剂NOx转化率提升最明显,在200 ℃时已达到91.89%,250−350 ℃均为100%。双组分催化剂表面负载了WO3纳米棒以及高度分散的CeO2,CeO2的负载引入Ce3+并提高了催化剂化学吸附氧所占比例,但样品对应氧化还原能力没有明显提升。中温段(250−350 ℃)脱硝性能提高的主要原因是复合后CeO2的引入有效增加了弱酸以及中强酸位点数量。
论文
TiO2改性钒磷氧催化剂催化醋酸甲醛合成丙烯酸研究
黄博雅, 郭荷芹, 贾丽涛, 肖勇, 李德宝, 张建利
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022036
摘要(18) HTML(5) PDF 1749KB(1)
摘要:
采用有机溶剂热法制备了系列TiO2改性的钒磷氧催化剂,利用TEM、XRD、XPS、NH3-TPD及CO2-TPD对催化剂结构及表面物化性质进行了表征,以醋酸甲醛合成丙烯酸为探针反应对催化剂的反应性能进行了评价。结果表明,与未改性的钒磷氧催化剂相比,TiO2的加入显著改变钒磷氧催化剂的(IV5+/V4+)/IV比值,当TiO2的前驱体为金红石相并且Ti/V摩尔比为2.0时,(IV5+/V4+)/IV比值达到最高,因此该催化剂具有最高的丙烯酸收率(18.0%)和丙烯酸生成速率(6.61 mmol/(g·h)),表明对于TiO2改性的钒磷氧催化剂,V5+与V4+的氧化还原循环在催化醋酸甲醛制丙烯酸反应过程中起主要作用。
论文
TiO2/GO的制备及其室温可见光催化脱硝性能
王淑勤, 李晓雪, 武金锦
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60025-2
摘要(12) HTML(7) PDF 8495KB(0)
摘要:
采用水热法制备出不同氧化石墨烯(GO)复合比例的TiO2/GO催化剂,并进行了SEM、TEM、XRD、UV-Vis、XPS、FTIR、拉曼、光电流表征分析测试。结果显示TiO2与TiO2/GO晶型都是锐钛矿型,GO在与钛酸丁酯水热反应制备TiO2/GO时部分被还原成还原氧化石墨烯(RGO),性质更接近于石墨烯,有利于光电子转移。复合材料TiO2/GO晶粒尺寸减小,吸附氧/晶格氧的比例增高,利于NO的氧化,禁带宽度缩小,吸收可见光能力更强,光电子响应能力得到提高。可见光下评价了对复合材料的光催化脱硝性能。GO的复合比例为1.5wt%(wt,质量分数)时所得催化剂光催化脱硝性能最好。在氨氮比为1∶1时,脱硝效率为88.6%,与水热自制TiO2相比提高了30%,比商用V-Ti-W催化剂的效率提高了40%,且复合材料的抗干扰能力明显优于商用V-Ti-W催化剂。机理分析也表明NO的氧化速率对光催化脱硝反应进程起到了关键作用,且氨气的存在可以加快对NO2的还原。
论文
循环流化床煤气化炉灰渣的组成结构特征与热转化性能
胡小波, 杨晓勤, 莫文龙, 张书培, 高吉, 魏贤勇, 樊星
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60024-0
摘要(14) HTML(21) PDF 4714KB(1)
摘要:
通过工业分析、元素分析和傅里叶红外光谱测试基于循环流化床的新疆准东煤(ZDC)气化灰渣(FA:飞灰;BA:底渣),获得灰渣的基本性质和官能团种类。结果显示,BA的灰分含量高达99.30%,而FA的固定碳和碳元素含量较高,分别为69.3%和73.78%。进一步采用Raman、XRPES和SEM表征ZDC和FA的碳质形式和表面形貌,利用TG-DTG技术考察ZDC和FA的热解、燃烧和气化反应特性。XRPES结果显示,FA表面C元素含量为89.42%,主要以>C−C<和>C−H的形式存在,而O元素主要以>C=O的形式存在。碱土金属Ca与上述涉碳官能团结合,导致FA无序程度较高。SEM观察到熔融矿物质球形颗粒附着和镶嵌在FA表面和孔道中,导致表面粗糙多孔。热转化特性显示,FA的热解和燃烧最大失重速率峰温度均较ZDC明显升高,表明FA的热解和燃烧性能降低。然而,FA的100%碳转化率所用气化时间仅为ZDC的一半,气化性能显著提高,原因在于FA具有发达的孔道结构、较多的无定形碳及丰富的活性位点,强化了气化剂CO2的扩散过程。因此,FA可直接回收用作循环流化床的气化原料。
论文
正硅酸四乙酯(TEOS)水解行为对TS-1分子筛钛物种分布的影响
耿安英, 丁国强, 佘豪豪, 王洪星, 李显清, 朱玉雷
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60022-7
摘要(13) HTML(15) PDF 15517KB(1)
摘要:
采用FT-IR技术跟踪正硅酸四乙酯 (TEOS) 水解过程并结合XRF、UV-Vis等表征探讨了水解时间对TS-1分子筛中钛物种分布的影响。以1-己烯环氧化为模型反应对TS-1分子筛的催化氧化性能进行了评价。结果表明TEOS适度水解能有效抑制非骨架钛形成,提高骨架钛含量,而水解时间较短或过长均不利于钛进入骨架,并会明显降低TS-1分子筛的催化性能。TEOS水解2 h 后制得的TS-1分子筛具有最佳的1-己烯环氧化催化性能,在常压60 ℃反应条件下1-己烯转化率可达到37.5%,产物1,2-环氧己烷选择性可维持在85%左右,这一结果对费托烯烃环氧化催化剂的开发具有指导作用。
论文
不同反应器中褐煤热解焦结构特性及其气化反应性研究
张莹, 李挺, 赵浩成, 王海堂, 武江红
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022035
摘要(8) HTML(0) PDF 1653KB(1)
摘要:
煤焦气化反应性在气化炉的设计过程中发挥着主导作用。本文以褐煤为样品,流化床和下落床为反应器在900−1100 ℃条件下热解制备了系列煤焦,通过X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、静态物理吸附仪及固定床反应器研究了煤焦物化结构及CO2气化反应性。结果表明,流化床和下落床反应器中热解煤焦的气化反应性主要取决于其化学结构。两种反应器中,随热解温度升高,煤焦缩聚反应加深,微晶尺寸(芳香片层堆积高度Lc、平均直径La)增加、大环与小环比ID/I(Gr+Vr+Vl)升高,气化反应性降低。相较于下落床反应器,相同热解温度下流化床反应器中煤焦微晶尺寸、大环与小环比ID/I(Gr+Vr+Vl)均较低且其随热解温度升高变化程度较小,导致煤焦气化反应性较低且随热解温度升高变化幅度相对较小。这主要归因于流化床反应器中煤焦停留时间长,同时存在较强的煤焦与挥发分相互作用,加深了煤焦缩聚反应程度。
论文
核壳型ZSM-5@Beta分子筛的制备及催化烷基化合成2,6–二甲基萘
盛路阳, 展俊岭, 张旭鹏, 吴邦昊, 张钰, 张吉波
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60014-8
摘要(22) HTML(9) PDF 518KB(5)
摘要:
以ZSM-5分子筛为核相,通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)偶连纳米Beta分子筛晶种,经动态水热合成方法制备了ZSM-5@Beta核壳二元复合分子筛。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、ICP、NH3-TPD及Py-FTIR等手段对复合分子筛的结构、物性进行了表征,考察了复合分子筛催化2–甲萘(2–MN)与甲醇烷基化合成2,6–二甲基萘(2,6–DMN)的催化性能。结果表明,采用该方法制备出粒径约为500 nm的核壳结构ZSM-5@Beta复合分子筛。与机械混合二元分子筛相比,核壳结构材料具有更高的比表面积和外表面积,并降低了酸强度和强酸中心密度。通过限域催化理念、核壳界面和多级孔道的构建,借助12元环壳相Beta分子筛提高催化活性,利用10元环核相ZSM-5的择形催化作用提高催化选择性。在2–MN与甲醇烷基化反应中提高了2–MN的转化率和2,6–DMN的选择性,产物中2,6–/2,7–DMN比达到1.35,2,6–DMN收率达到4.29%。
论文
O2、SO2对As2O3在W-Cu/γ-Al2O3催化剂表面吸附特性的影响:实验及理论模拟
邢佳颖, 王春波, 李顺, 黄玉林, 岳爽
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022033
摘要(17) HTML(11) PDF 1578KB(1)
摘要:
采用实验及量子化学方法探究了O2和SO2对As2O3在W-Cu/γ-Al2O3催化剂表面吸附特性的影响。实验结果表明,O2促进了As2O3在催化剂表面的吸附,随着SO2浓度的增加,As2O3的吸附量表现出先升高后降低的趋势。为进一步探究烟气组分对气相砷吸附的影响机理,采用密度泛函理论(DFT)方法,模拟了预吸附不同气体后催化剂表面As2O3的吸附。结果表明,O2对气相砷的促进影响主要归因于吸附氧的形成。预吸附的O原子明显增强了临近原子的吸附活性,而预吸附的O2分子则主要通过提供吸附活性位点促进As2O3的吸附。SO2在W-Cu/γ-Al2O3表面形成了SO42−和HSO4,改变了基底表面的势场,从而促进了As2O3的吸附。然而,随浓度的进一步增加,SO2与气相As2O3的竞争吸附作用增强,As2O3吸附量减少。
论文
基于第一性原理计算硫化氢(H2S)在Pt-graphene上的吸附性能和解离机理
张文杰, 侯美伶, 周兴, 黄河, 岑望来
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60023-9
摘要(17) HTML(8) PDF 7415KB(1)
摘要:
通过第一性原理计算研究了四种Pt或Pt团簇修饰石墨烯材料的几何结构、电子结构及其对硫化氢(H2S)分子吸附、分解行为。结果表明,H2S在四种材料上均为弱的物理吸附,但H2S分解后的HS和S可以稳定吸附在材料表面。对于H2S的分解过程,考虑了3个基本过程:(ⅰ) H2S (g)→H2S (ads);(ⅱ) H2S (ads)→HS (ads) + H (ads);(ⅲ) HS (ads)→H (ads) + S (ads)。H2S在4种不同表面的第一H–S键断裂能垒分别为1.69 eV、0.52 eV、0.01 eV和0.24 eV;H–S中断裂第二H–S键的能垒分别为2.34 eV、1.08 eV、0.81 eV和1.12 eV。因此H2S完全解离的控制步骤是第二个H–S键断裂过程。结合H2S吸附和分解结果,研究发现单Pt原子掺杂缺陷石墨烯有利于吸附H2S,但对解离不利;Pt团簇掺杂的空位较大的缺陷石墨烯能够轻松吸附并消除H2S分子,有望成为吸附、分解H2S气体的理想材料。
论文
双金属Cu-Ce/SAPO-34催化剂的制备及其NH3-SCR脱硝性能研究
刘崇飞, 王学涛, 邢利利, 程星星, 张兴宇, 丁坤
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022034
摘要(23) HTML(6) PDF 1375KB(1)
摘要:
采用浸渍法制备了Cu-Ce双金属系列分子筛催化剂(Cu-Ce/SAPO-34),在催化剂评价装置上考察了不同质量比例Cu/Ce的分子筛催化剂选择性催化还原NO的性能。通过XRD、SEM、NH3-TPD、XPS、in-situ DRIFTS等多种表征手段对催化剂的结构及微观特性进行了分析。结果表明,改性后Cu-Ce/SAPO-34催化剂脱硝性能良好,具有较宽的活性温度窗口,当Cu、Ce的含量均为4%时,分子筛催化剂脱硝效率最好,在325−500℃脱硝效率均在80%,在400−500 ℃时,脱硝效率达到了99%以上。双金属Cu-Ce氧化物物种高度分散于催化剂表面,SAPO-34的晶体结构未受影响,且活性物质和载体之间产生较好的相互作用。4Cu-4Ce/SAPO-34具有适量的酸性位点,该配比对催化剂的脱硝性能和稳定性具有积极作用,在NH3-SCR反应过程中遵循E-R机理。
论文
萘低温催化热缩聚机理研究
屈鑫旺, 左萍萍, 李允梅, 李娜, 申文忠
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60021-5
摘要(12) HTML(5) PDF 3791KB(3)
摘要:
萘在高温煤焦油中的含量可达10%以上,以萘为原料进行催化缩聚是制备中间相沥青和功能碳材料的有效途径。本文以无水AlCl3为催化剂,系统研究了萘在不同温度(90−170 ℃)及AlCl3与萘摩尔用量比(1∶100−30∶100)下的常压聚合过程。研究表明,当温度< 110 ℃时,缩聚产物主要由多联三环化合物构成,重质产物仅占29.5%;温度为150 ℃时,缩聚产物以四至五环迫位芳香缩合物为主,中质组分含量保持在50%;温度为170 ℃时,缩聚产物中存在大量六环芳香核,原料转化率高达90.7%,而且产物的流动性能及在THF中的溶解性好,有利于高温热缩聚及后续石墨化工艺。本研究在提出“齐聚-热解-稠环化”基础上,详细考察了萘聚合产物的结构与组成:当AlCl3与萘摩尔质量比为1∶100时,对萘短链齐聚进行模拟,可得二至七级萘齐聚物,而将用量比提升至10∶100时,萘受AlCl3催化热解可产生乙炔和甲基萘。该研究阐明了萘沥青前驱体的形成机理,可为进一步萘催化缩聚制备中间相沥青的产物控制和沥青缩聚轻组分的循环再利用提供理论依据。
论文
混合胺溶液耦合CaO吸收-矿化CO2特性及矿化过程关键影响因素研究
王中辉, 苏胜, 马智伟, 宋亚伟, 陈逸峰, 刘涛, 江龙, 汪一, 胡松, 向军
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60020-3
摘要(11) HTML(4) PDF 2033KB(0)
摘要:
有机胺捕集CO2是一种有效的燃烧后碳捕集(PCC)技术,同时CO2矿物碳酸化是一种安全和稳定封存CO2的方法。本文通过将两种方式结合,以MEA/MDEA混合胺溶液作为CO2吸收剂,以CaO作为CO2矿化原料,研究了不同混合胺溶液配比、温度、反应时间和CaO添加比例等条件下混合胺溶液耦合CaO吸收-矿化CO2性能。结果表明,在常温常压下CaO可对MEA/MDEA溶液中吸收的CO2进行有效矿化并同时实现MEA/MDEA溶液的再生;并且经过5次循环吸收-矿化实验后MEA/MDEA溶液仍保持了较高的CO2转化率(77.4%)和CO2循环负荷(1.03 mol/L)。FT-IR和XRD表征分析揭示了CaO的添加向MEA/MDEA溶液中提供了大量Ca2+和OH,可分别与溶液中的CO32-/HCO3、质子化胺反应生成碳酸钙沉淀和游离胺,从而同时完成对CO2的矿化和MEA/MDEA溶液的化学再生;并且得到的固体产物主要成分为碳酸钙,方解石是其主要晶型。
论文
费托合成铁基催化剂Fe3O4含量对CO2选择性的影响
韩笑, 青明, 王洪, 于欣, 索海云, 沈先锋, 杨勇, 李永旺
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60018-5
摘要(7) HTML(0) PDF 1627KB(1)
摘要:
对费托合成条件下CO2生成活性相的深入认识是降低Fe基费托合成催化剂CO2选择性的前提,是减少煤炭间接液化过程碳排放和提高能量效率的基础。本研究采用共沉淀法制备α-Fe2O3催化剂作为前驱体,通过调变碳化温度和碳化时间制备了不同组成的系列催化剂,采用XRD、Mössbauer谱、XPS和Raman光谱等详细考察了催化剂体相和表面物相组成,在此基础上研究了不同条件下(不同CO转化率、不同H2O分压)催化剂的物相组成与催化剂性能之间的关联,重点探究了费托合成条件下CO2生成的活性相问题。结果表明,升高碳化温度和延长碳化时间有利于Fe3O4向碳化铁转变。在典型的费托合成条件下,催化剂的活性受到碳化铁含量和积碳程度的共同影响。当H2O分压较低时,动力学因素限制了WGS反应的进行,使得催化剂的CO2选择性仅受CO转化率的影响,Fe3O4含量变化对CO2选择性无明显影响;而在较高的H2O分压下,随着催化剂中Fe3O4含量增加, CO2选择性也随之增加。初步阐明了铁基费托合成催化剂中Fe3O4是WGS反应的主要活性相。本文的研究结果对理解Fe基费托合成催化剂CO2生成的活性相提供了新的认识,为新型低CO2选择性费托合成工业催化剂的设计奠定了基础。
论文
Oxidation treatment of carbon aerogels supports to modulate Ru/CA catalyst for Fischer-Tropsch synthesis
ZHANG Lin-na, ZHANG Juan, WANG Guo-fu, ZHAO Wen-tao, CHEN Jian-gang
当前状态:
摘要(5) HTML(3) PDF 21797KB(0)
摘要:
Oxidation treated carbon materials for the exploitation of efficient and stable loaded catalysts have been proven to be valid. The surfaces of carbon aerogels (CA) were functionalized with different oxidizing agents, H2O2 and HNO3. A series of Ru-supported catalysts were prepared by impregnation on carbon aerogel (CA) with/without functionalized. The impact of oxidation treatment on the texture features of carbon aerogels, the types and contents of formed surface oxygen-containing functional groups, the metal-support interactions and the Fischer-Tropsch synthesis reaction performance of the catalysts were systematically investigated using XRD, Raman spectra, N2-physisorption, H2-TPR, FTIR and XPS. The experimental results showed that Ru/CA catalyst displayed the highest initial activity but poor stability. In contrast, the Ru/CA-H2O2 catalyst exhibited excellent activity and C5+ selectivity. Characterization results demonstrated that the oxidation treatment increased the carbon aerogels defects, thereby enhanced the specific surface area. The increased content of oxygen-containing functional groups on the surface enhanced the interaction between the support and Ru nanoparticles and improved the stability of the catalyst. Nevertheless, the excessive oxygen-containing functional groups on the surface decrease the activity and C5+ selectivity of carbon aerogels-loaded Ru catalysts.
论文
高效草酸镍钴双金属电催化剂的制备及析氧性能研究
孙家祺, 马自在, 周兵, 杨杰, 王孝广
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022032
摘要(63) HTML(11) PDF 5057KB(5)
摘要:
开发用于析氧反应(OER)的高性能非贵金属催化剂有望提高电解水制氢的效率,促进氢能的开发利用。本文采用简便的一步溶剂热法在泡沫镍(NF)上原位生长NiC2O4-Co(草酸镍钴)双金属电催化剂,可应用于高效的析氧反应。在1 M KOH溶液中,自支撑NiC2O4-Co1双金属催化剂在10 mA/cm2下的析氧过电位仅为278 mV,塔菲尔斜率为65 mV/dec,并显现出优异稳定的OER性能。NiC2O4-Co双金属催化剂优异的性能归因于优化的电子结构,增大的比表面积,快速的界面电荷转移能力,以及OER过程中Ni位点和Co位点之间的协同效应。
论文
CoNi双金属改性石墨相氮化碳的制备及光催化性能的研究
孙有为, 王曦, 周峰, 马会霞, 苑兴洲, 胡绍争, 张健
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022031
摘要(25) HTML(11) PDF 2471KB(4)
摘要:
采用简单的化学还原法在g-C3N4纳米片上原位合成了一种小尺寸CoNi双金属助催化剂并研究了其光催化活性。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(UV–Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)、电化学阻抗(EIS)等手段对制备的CoNi/ g-C3N4的理化性能进行了表征。光催化降解RhB实验表明,CoNi双金属助催化剂能有效提高g-C3N4中光生载流子的分离效率,从而提高光催化活性。当CoNi的摩尔比为1∶1时,CoNi/g-C3N4的催化活性最高,其降解速率为0.01633 min−1,在可见光照射下比g-C3N4提高3.9倍,该光催化剂在5次循环后仍能保持良好光催化活性, 该反应的主要活性物种为超氧自由基(·O2)。
论文
Co2+调控WOx表面Brönsted酸和氧空位含量用于提高1–己烯环氧化性能
邢向英, 王会香, 王连成, 吕宝亮
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022030
摘要(11) HTML(2) PDF 1228KB(2)
摘要:
本研究采用动态溶剂热合成法,在WOx的制备过程中直接引入Co2+得到了Co-WOx催化剂,并将其用于1–己烯的催化环氧化。通过XRD、SEM、TEM、Raman、XPS等多种表征手段以及原位NH3-IR对Co2+引入前后WOx的结构进行了系统分析。结果表明,Co2+的引入对WOx的晶型和晶体主生长方向无明显影响,但有效减少了其表面Brönsted酸(B酸)含量,同时增加了其表面氧空位含量。在环氧化反应中,所得Co-WOx催化剂(Co/W=0.1)在1–己烯转化率降低5.3%的情况下,可以将1,2–环氧己烷的选择性从纯WOx的26.9%提高至55.7%。Co-WOx催化剂环氧化性能的提高主要归因于两个方面:(1)WOx表面B酸位点减少抑制了1,2–环氧己烷的开环水解;(2)WOx表面氧空位增多促进了H2O2的活化,保证了1–己烯转化率降幅不大,而且使氧化剂H2O2的利用率提高了13.5%。结合表征结果和反应数据,最后提出了以W-O-OH为活性中间体的1–己烯环氧化反应机理。
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高硫高铁印染污泥焦脱汞性能及强化方法研究
罗光前, 吕敏, 邹仁杰, 孙瑞泽, 李显, 姚洪
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022029
摘要(3) HTML(0) PDF 1564KB(0)
摘要:
以高硫高铁印染污泥为原料制备热解焦,对热解前后样品中的硫和铁结合态进行了分析,并研究了热解焦对单质汞的脱除特性,进一步的,通过空气氧化、ZnCl2浸渍等手段对热解焦进行改性,提升其脱汞性能。研究结果表明,污泥中的硫主要为硫酸盐,硫化物、有机硫三部分,铁以三价和二价化合物存在。热解后,无机硫向有机硫转化,三价铁向二价铁转化,大部分硫和铁保留在热解焦中,部分生成磁黄铁矿 (Fe1-xS)。污泥原焦比表面积较小,具有一定的脱汞能力,以化学吸附为主导。空气氧化时间控制在12 h以内可以使高温(≥ 600 ℃)热解焦的汞吸附量提升46%以上。ZnCl2浸渍污泥热解制焦,可以进一步固硫生成ZnS,600 ℃热解的ZnCl2改性焦30 min内汞吸附量达到了28.71 μg/g,加以空气氧化,脱汞效率进一步提升,氧化12 h后性能最佳,汞吸附量为43.75 μg/g。
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Fe(III)Ox/ZnO催化剂的制备及其光催化CH4氧化性能
郝英东, 刘双, 孙楠楠, 魏伟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60016-1
摘要(20) HTML(0) PDF 11155KB(1)
摘要:
基于浸渍法制备了不同Fe含量的nFe(III)Ox/ZnO光催化剂,并对所得样品进行了XRD、N2吸脱附、TEM、XPS、UV-Vis以及PL表征。结果发现,通过改变浸渍液中Fe物种的浓度,能够实现最终样品中Fe含量的调控,在实验涉及的范围内,Fe的负载没有造成ZnO载体在晶相、形貌和孔道结构等方面的显著变化,但却改变了催化剂表面的电子状态,从而引入了更多的O空位。此外,Fe的修饰增加了光生载流子的分离效率,显著提升了样品的CH4光催化性能。通过对溶剂体积,H2O2浓度以及反应时间等参数的优化,0.1Fe(III)Ox/ZnO样品表现出了最佳的性能,其液相氧化产物(CH3OH,CH3OOH,HCHO)的产率和选择性分别达到了5443 μmol/(gcat·h)和99%。基于自由基捕获实验,发现H2O2在光生载流子的作用下形成的O2自由基是CH4活化为CH3的关键。
论文
高温下煤焦孔结构系数变化规律及其对气化速率影响的研究
许世森, 周必茂, 王肖肖, 李小宇, 刘刚, 任永强, 谭厚章
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022024
摘要(19) HTML(11) PDF 1082KB(3)
摘要:
本文使用沉降炉(DTF)和热重分析仪(TG),研究了:1、三种煤焦的孔隙结构与气化温度的关系;2、煤焦孔隙结构对气化反应的影响。结果表明:气化温度升高将增加煤焦的孔结构系数,表明高温孔发生收缩和闭合。在灰熔点温度附近,孔结构系数局部降低,表明高温下孔隙发生堵塞和覆盖。本文定义增长率为煤焦最大气化反应速率与初始反应速率的差与初始反应速率的比值,孔结构系数大于2时,增长率与孔结构系数呈现线性关系,随着孔结构系数的增加增长率增大;当孔结构系数小于2时,增长率的变化与孔结构系数关系不明显。实验结果还表明较高的碱金属含量会显著影响气化速率,使实验数据曲线与现有模型存在明显偏差,而增长率的值不会受其影响。因此,可将增长率耦合到气化模型中以提高模型的鲁棒性。
论文
固体氧化物电解CO2技术现状与前景
赵建军, 甄文龙, 吕功煊
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022028
摘要(23) HTML(4) PDF 1697KB(4)
摘要:
高温固体氧化物电解CO2技术可以同时实现CO2资源化利用与可再生能源电力的转化和储存,是一种高效、绿色、灵活的CO2转化利用技术。该技术可将CO2转化为CO和O2,在化工合成和载人深空探测领域极具很好的应用前景,正逐渐成为环境与能源领域的研究热点。本文对高温固体氧化物电解CO2技术的原理、电堆系统、应用领域、效率、经济性以及减排潜力进行了分析与总结,并就目前限制固体氧化物电解CO2技术工业化应用的关键材料、性能衰减和制约因素等问题进行了重点分析,展望了发展趋势和研究重点,以期为相关领域的学者提供参考。
论文
ZnxCd1-xS光催化降解垃圾渗滤液及其产氢性能研究
张腾, 蒋灶, 杨政鑫, 徐龙君, 刘成伦
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022027
摘要(14) HTML(10) PDF 3895KB(3)
摘要:
采用共沉淀法在常温下合成了具有高光催化活性的ZnxCd1-xS固溶体光催化剂,研究了其在模拟光下降解垃圾渗滤液(LFL)的适宜工艺条件、光催化分解废水的产氢性能及Zn原子含量、光催化剂的投入量和光照时间对LFL中COD去除率及产氢性能的影响。结果表明,当Zn∶Cd = 1∶1时,ZnxCd1-xS光催化剂的降解及产氢性能最优;在常温条件下,Zn0.5Cd0.5S投入量为1.0 g/L,光照180 min时,渗滤液中COD的去除率最高可达30.8%。使用Zn0.5Cd0.5S对降解后的垃圾渗滤液进行光催化分解产氢,当投入量为0.6 g/L,光照3 h的产氢量为1533 µmol,产氢速率可达8312 µmol/g/h,远高于光催化分解纯水制氢的产氢量;经过三次产氢循环后,其产氢量仍能保持在初始产氢量的83%以上。
论文
立方体咪唑骨架衍生镍钴氢氧化物的微波制备及其电化学性能
王淼, 冯宇, 张燕, 武蒙蒙, 赵佳辉, 米杰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022026
摘要(15) HTML(4) PDF 15422KB(0)
摘要:
采用微波辅助加热法,以类沸石二甲基咪唑钴(ZIF-67)为模板和钴源,快速制备了三维中空结构的镍钴氢氧化物(Ni-Co LDH)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和比表面及孔径分析仪(BET)探究了微波反应时间对材料形貌、结构的影响;通过循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)曲线和电化学阻抗谱(EIS)分析了材料的电化学性能。结果显示Ni-Co LDH-15 min电极材料的电化学性能最优:在0.5 A /g时,比电容高达2371.0 F/g;电流密度扩大20倍,材料具有较好的倍率性能(78.5%)。以镍钴氢氧化物为正极,活性炭为负极组装成非对称式超级电容器,在功率密度为448.05 W/kg时,能量密度高达19.71 Wh/kg,且循环5000圈后电容保持率高达88.7%,表明镍钴氢氧化物是一种具有优异电化学性能和实际应用潜力的超级电容器电极材料。
论文
铜改性黄铁矿催化剂的CO2电催化还原性能研究
杨予辰, 杨应举, 刘晶, 熊勃
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022025
摘要(15) HTML(15) PDF 1164KB(1)
摘要:
CO2电催化还原合成高附加值燃料为CO2转化利用提供了一条可持续发展的途径。然而,开发具有优异催化活性和产物选择性的电催化剂仍面临巨大的挑战。本文制备了铜改性黄铁矿催化剂CuxFe1-xS2,采用XRD、XPS、SEM等表征分析方法研究了催化剂的物理化学性质,并研究了催化剂的CO2电催化还原活性和产物选择性。实验结果表明,Cu掺杂可以调控催化剂纳米片的尺寸,同时可以抑制FeS2在空气中的氧化。Cu0.33Fe0.67S2比FeS2表现出更好的催化反应活性,在−1.5−−1.6 V vs. RHE范围内,CO2电催化还原的含碳产物法拉第效率为50.8%,电流密度为23.8 mA·cm−2。相比于FeS2催化剂,电流密度提高了71.2%。Cu0.09Fe0.91S2在−1.3 V vs. RHE下生成C3H6的法拉第效率为21.8%,显著高于目前文献中已报道的数值。因此,CuxFe1-xS2是一种比较有前景的CO2电催化还原催化剂。
论文
烟煤/半焦在循环流化床内混燃时的NO排放特性研究
刘炎泉, 郭鹏鹏, 谭文轶, 梁绍华, 潘效军
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022023
摘要(21) HTML(11) PDF 1086KB(2)
摘要:
采用电加热循环流化床实验台研究烟煤/半焦混合燃料的NO排放特性,同时为了加深理解,对燃料中N的分布及赋存形式也进行了分析。研究结果显示,神华烟煤中挥发份N和焦炭N的占比分别为53.85%和46.15%,而半焦以焦炭N为主。在燃烧过程中,挥发份N快速析出,并且容易在密相区还原,而焦炭N释放较慢,因而半焦的NO排放浓度明显高于烟煤。在半焦中掺烧烟煤,NO排放量会随其掺烧比的增加而减少,并且燃料之间的交互作用对NO的排放也能起到抑制作用。半焦和烟煤的NO排放量随燃烧温度呈现不同的变化趋势,当半焦中掺烧40%和80%的烟煤时,其排放量随燃烧温度升高而增加。另外,烟煤、半焦及混合燃料的NO排放量随过量空气系数和一次风率的升高也会增加。
论文
基于K3FeO4负载的Fe–基载氧体反应性能模拟研究
穆林, 张彬, 张虎, 吴迪, 赵亮, 尹洪超, 东明
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60012-4
摘要(30) HTML(7) PDF 11040KB(3)
摘要:
开发和制备载氧量大、反应活性高和循环稳定性强的载氧体一直是化学链燃烧技术的研究热点之一。本文以密度泛函理论为基础,通过态密度、吸附能和活化能等电子结构性质,研究尖晶石结构的K3FeO4对Fe基载氧体反应性能的影响。结果表明,K3FeO4负载到α–Fe2O3(001)表面后,α–Fe2O3(001)表面微观电子结构发生改变,表面的Fe–O键长伸长,O–p轨道电子朝更高能级方向跃迁,氧原子电子活性提高。负载后,在三个晶格氧位处,CO与表面晶格氧反应的能垒均表现出降低趋势。这是因为负载K3FeO4能够提高表面氧原子活性,Fe–O键伸长使得断键更加容易,所需能量更少;此外,CO与K3FeO4中活性较强的氧原子成键,也与O2位原子形成新的C− O键,以双齿碳酸盐形式吸附在表面α–Fe2O3(001),进而释放并生成CO2
论文
TiO2负载V-W复合双金属催化剂氯苯催化燃烧性能研究
邢德风, 王胜, 王建成, 潘大海, 宋学顶
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60010-0
摘要(17) HTML(12) PDF 1128KB(1)
摘要:
本文采用等体积浸渍法制备了一系列TiO2负载V-W双金属氧化物催化剂,考察了V/W比例对于氯苯催化燃烧活性和HCl选择性的影响,结果表明适量W的掺杂(5V5W-Ti 和3V7W-Ti),提高了氯苯催化燃烧活性和HCl选择性。结合BET、XRD、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和Py-FTIR等表征,说明其高的活性可能是由于其高活性组分分散度和丰富的催化剂表面吸附氧;适量W的掺杂显著增强了催化剂表面酸性,尤其是强酸和Brønsted酸,从而提高了产物中HCl的选择性。
论文
Mo2C/ZnIn2S4复合材料的制备及其光催化产氢性能研究
刘超, 谢潇琪, 范鹏凯, 李艳
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022021
摘要(60) HTML(11) PDF 6876KB(6)
摘要:
以钼酸铵和二氰二胺为原料,通过高温固相法制备了Mo2C。以合成的Mo2C为原料,通过原位法合成了Mo2C/ZnIn2S4复合光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、开尔文探针(KP)等对材料的组成、结构和性能进行了表征。结果表明, ZnIn2S4在Mo2C颗粒表面原位生长并形成异质结。Mo2C/ZnIn2S4复合材料析氢速率可达到1.33 mmol/g/h,是纯ZnIn2S4析氢速率的5.1倍。光催化机理分析认为,Mo2C作为助催化剂具有类金属特性,较高的导电性能和高的表面功函,与ZnIn2S4形成Mo2C/ZnIn2S4异质界面后,可以有效促进ZnIn2S4光生电荷的分离和迁移。同时,由于Mo2C较低的析氢过电位使其成为析氢反应的活性位点,有效降低了ZnIn2S4在析氢反应中的过电势,进而提高材料的光催化析氢性能。
论文
不同基属渣油正戊烷及正庚烷沥青质结构组成研究
孙昱东, 王泽州, 李茂林, 肖胜玉
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022018
摘要(22) HTML(11) PDF 745KB(3)
摘要:
采用SARA四组分分离方法得到石蜡基玉门常压渣油和环烷基马瑞常压渣油的C5和C7沥青质,结合1H-NMR、FT-IR、VPO及元素分析等方法,对沥青质的结构组成和官能团形态进行表征,考察不同基属渣油沥青质以及不同沉淀剂所得沥青质的结构组成差异。结果表明,四种沥青质的官能团类型基本一致,但分子结构单元存在一定差异,相比于环烷基马瑞沥青质,石蜡基玉门沥青质的分子结构单元更大,芳碳分率较小,但HAU/CA值也较小,分子缩合程度更高;随沉淀剂碳链增长,沥青质收率减少(相同原料的正庚烷沥青质收率约为正戊烷沥青质的80%左右),H/C降低,平均相对分子量升高,C7沥青质具有更高的芳碳率$ f $A和更多的结构单元数。各类沥青质中均存在较多的饱和结构,饱和碳分率约为0.5。
论文
煤直接液化催化剂预硫化过程中氢的作用研究
代浩杉, 田磊, 熊严坤, 冯富祥, 杨勇, 马智, 郭强, 刘源
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60008-2
摘要(44) HTML(8) PDF 1404KB(7)
摘要:
在不同温度、不同氢气分压下预硫化制备了系列硫铁催化剂,并在5MPa 1% H2S-H2气氛、360 ℃下研究了其催化萘加氢活性。借助XRD、MES、SEM-EDS、ICP和GC-MS等表征手段,研究了不同温度下氢气在预硫化过程中的作用。结果表明,预硫化过程中氢气的引入有利于硫的传递,从而促进了硫化。在不同温度下均有利于活性相Fe1-xS生成,但不同预硫化温度下氢气的作用有所不同。50 ℃预硫化时,氢气的引入可以有利于硫的传递,使得催化活性有所上升,但该温度下依然存在大量单质Fe和单质S;150 ℃预硫化时催化活性最好,单质Fe含量下降没有单质S生成,随着氢气分压的增大,萘加氢转化率由60.6%增加至69.1%;300 ℃预硫化时氢气将催化剂表面的硫还原至低价态,不利于硫的传递,在催化剂颗粒内部观察到晶态的Fe3O4,进而催化活性有不同程度的下降。
论文
反应条件对哈密煤温和液化沥青质结构和热反应性的影响
张宴龙, 白宗庆, 冯智皓, 侯冉冉, 贾宇星, 张婷婷, 侯郁洁, 孔令学, 郭振兴, 白进, 李文
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022020
摘要(15) HTML(30) PDF 1798KB(1)
摘要:
沥青质(包括沥青烯和前沥青烯,PAA)作为煤液化的重要产物,其结构和性质对煤的高效液化及其后续利用至关重要。沥青质的结构和性质与液化反应条件密切相关,因此本文以四氢萘为溶剂,考察了反应温度、停留时间、反应压力、溶煤比等条件对哈密煤温和液化沥青质(HMPAA)结构和性质的影响。利用元素分析、红外光谱、固体13C-NMR等分析了不同温和液化反应条件下所得HMPAA的结构特征;利用TG-MS考察了HMPAA的热解反应性和热解过程中的气体逸出规律。结果表明,HMPAA的收率随反应温度降低、压力升高、停留时间缩短及溶煤比增加而升高。在温度为340 °C、停留时间为1 h、压力为3 MPa、溶煤比为2∶1的条件下,HMPAA收率最高,达到35.0%。HMPAA碳结构由脂肪碳和芳香碳组成,其中芳香碳占80%左右。升高温度有利于哈密煤液化反应向生成芳香化程度更高的HMPAA组分的方向进行;延长停留时间,HMPAA的芳环缩合程度增大;增大溶煤比,HMPAA芳香度和芳环缩合程度均减小;在本文考察的范围内改变压力对HMPAA结构性质影响不大。HMPAA在250 °C左右开始发生热解反应,最大失重峰温在400 °C至500 °C之间,最终失重率基本在40%以上。HMPAA热反应性随反应温度降低、溶煤比增加而增大,改变压力对HMPAA热反应性影响较小。
论文
链状ZSM-5分子筛耦合Cu-Fe3O4用于CO2加氢制轻质芳烃
徐祥龙, 文承彦, 金科, 林溢琦, 马隆龙, 王晨光
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60017-3
摘要(34) HTML(0) PDF 11098KB(19)
摘要:
近年来二氧化碳(CO2)的捕获与利用已受到广泛关注,尤其是CO2加氢直接生产轻质芳烃产品(如:苯,甲苯和二甲苯等)是一条具有潜力的路线。但有效调控芳烃产物分布及提高目标芳烃选择性仍是一个巨大的挑战。在此,本研究提供了一种由铜改性铁基催化剂耦合链状ZSM-5沸石组成的双功能催化剂用于CO2加氢一步高效制备轻质芳烃。采用了XRD、SEM、TEM、ICP-AES、Py-IR和N2吸脱附等表征手段对双功能催化剂组分进行了分析,研究了分子筛酸密度和长径比(即b轴/a轴)对芳烃选择性及分布的影响。结果表明具有高酸密度及适当长径比的链状ZSM-5分子筛分子筛组分能促进产物的C-C偶联和抑制CH4的生成,能有效提高芳烃的选择性及甲苯的时空收率(STY)。
论文
氧化锌催化木质素选择性解聚制备对香豆酸甲酯
黄哲超, 吴远昊, 吕凯奇, 饶一楠, 龙金星
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021092
摘要(98) HTML(62) PDF 2390KB(16)
摘要:
木质素是自然界中含量最丰富的芳香族可再生碳资源,具有极高的利用价值。针对当前木质素解聚技术存在反应条件苛刻、产物选择性低等难题,构建了一种廉价的金属氧化物催化剂体系,研究了草本木质素选择性解聚制备对香豆酸甲酯的性能。考察了不同金属氧化物、反应温度、反应时间以及溶剂等因素对于对香豆酸酯收率和选择性的影响。研究结果表明,金属氧化物ZnO对于草本木质素选择性解聚制备对香豆酸甲酯的过程具有最佳的催化活性。在优化的反应条件下,可获得9.8%的对香豆酸甲酯收率和61.6%的选择性;通过对木质素解聚产物的分析并结合反应前后木质素的傅里叶红外光谱(FT-IR)和二维核磁(2D HSQC NMR)表征结果发现,木质素分子中H结构单元的选择性断裂是其催化解聚过程中对香豆酸甲酯收率和选择性高的主要原因。
论文
离子液体催化热解纤维素制备左旋葡萄糖酮的研究
徐安邦, 黄鑫, 冉景煜, 唐广川, 杨仲卿, 秦昌雷, 曹景沛
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022011
摘要(51) HTML(12) PDF 1559KB(12)
摘要:
纤维素是世界上含量最丰富的可再生有机碳资源之一,左旋葡萄糖酮(LGO)是来源于纤维素热解的一种高附加值平台化合物。本研究考察了离子液体烷基侧链长度对纤维素催化热解制备LGO的影响规律。实验结果表明,最短侧链的1-丁基-2,3-二甲基三氟甲烷磺酸咪唑离子液体对LGO表现了最好的催化效果,其原因是侧链长度减少导致离子液体阴阳离子间相互作用减弱,使离子液体扩散增强。在300 ℃热解时 LGO产率达到15.6 %-C,离子液体的回收率为95.9%,其重复利用三次后LGO的产率只有轻微下降。通过密度泛函理论得到了LGO的最佳生成路径,其最低反应活化能为176.2 kJ/mol。此外,本方法也可同时获得多孔性的焦炭,其最高比表面积和孔容分别为389.4 m2/g和0.689 cm3/g。
论文
基于分布活化能模型法的农林生物质热解动力学对比研究
乔沛, 郭子千, 张玉明, 李家州, 张炜, 刘明华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60009-4
摘要(30) HTML(8) PDF 2523KB(5)
摘要:
采用热重质谱(TG–MS)联用技术,考察杏壳、小麦秸秆与杨树木屑等典型农林生物质的热解行为及动力学。结果表明,组分差异使得三种生物质在主要反应区间内(200–450 ℃)表现出不同的特征。采用等转化率法计算发现,杏壳平均活化能为188.22 kJ/mol,秸秆平均活化能为220.77 kJ/mol,木屑平均活化能为175.87 kJ/mol。利用分布活化能模型(DAEM)法计算生物质中各组分的平均活化能,发现三种生物质中存在平均活化能较高的第四组分(杏壳297.44 kJ/mol、秸秆284.35 kJ/mol和木屑309.96 kJ/mol),而半纤维素与纤维素呈现“秸秆<杏壳<木屑”规律。各类动力学计算方法能够互为补充,等转化率方法的整体计算结果与单组分分布活化能模型法结果接近,方法更简便,而分布活化能模型法可以求得原料不同组分的动力学参数,弥补等转化率法的不足,对热解反应形成更为全面的认识。
论文
气体加压烘焙对玉米秸秆提质及热解特性的影响
高攀, 赵泽衡, 刘禹彤, 郭得忠, 杨少霞
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60190-1
摘要(66) HTML(39) PDF 3470KB(8)
摘要:
为探明气体加压烘焙对生物质燃料特性及热转化行为的影响,在不同温度及压力条件下对玉米秸秆进行了常压和加压烘焙,通过元素分析、FT-IR、TGA以及固定床热解等方式分析了烘焙产物的理化特性与热解特性。结果表明,烘焙样品的脱氧效率及能量密度均随烘焙温度的升高而增加;在相同质量收率时,加压烘焙所需温度比常压烘焙低约40 ℃,且能量收率、碳收率、脱氧效率以及烘焙产物的能量密度分别为常压烘焙的1.125、1.142、1.539和1.131倍;加压烘焙样品比常压烘焙表现出更好的疏水性,且更易于脱水;当烘焙温度为250 ℃时,加压烘焙样品热解气相产物中CH4和H2含量分别为常压烘焙的2.135和1.439倍;加压烘焙样品热解液相产物中酚类相对含量增加,最高可达51.11%,而呋喃类和酸类物质含量则明显下降。相较于常压烘焙,加压烘焙在相同温度下对生物质具有更好的提质效果。
论文
煤热解挥发物对炼焦煤塑性体渗透性的调控研究
郭江, 王美君, 申岩峰, 孔娇, 常丽萍, 鲍卫仁, 谢克昌
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60194-9
摘要(36) HTML(27) PDF 1001KB(6)
摘要:
本研究以低挥发分烟煤C1和高挥发分烟煤C2为研究对象(以下煤样简称为C1和C2),引入褐煤L1和C2在两个温度下热解脱除部分挥发物的半焦作为对照,设计单种煤、混合煤/半焦和分层渗透性实验,结合热重和基式流动度分析,揭示了炼焦煤塑性体渗透性受挥发物释放行为的影响。研究结果表明,低挥发分烟煤C1存在塑性体低渗透性平台期,高挥发分烟煤C2塑性体的渗透性达到最低值后迅速改善,挥发物传质驱动力和阻力的差异导致了两种煤塑性体渗透性的差异;C2会增强挥发物的传质驱动力且热解后半焦颗粒成为塑性体惰性组分,同时也提供部分可转移氢,既改善塑性体渗透性又不破坏其稳定性;软化温度前C2释放的富氢挥发物促进C1塑性体低渗透性的形成并达到最大值;热塑性温区内C2释放的挥发物帮助维持C1塑性体的低渗透性平台期;延长C2挥发物反应消耗部分富氢挥发物,有利于改善C1塑性体的渗透性。
论文
Modification of ash fusion behavior of high ash fusion temperature (AFT) coal by textile dyeing sludge addition and its mechanism
ZHAO Chao-yue, LI Feng-hai, MA Ming-jie, LI Yang, ZHAO Wei, ZHANG Xu-jing, FANG Yi-tian
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60189-5
摘要(48) HTML(10) PDF 1788KB(14)
摘要:
To address the slagging problem during coal entrained-flow bed (EFB) gasification, the influences of textile dyeing sludge (TDS) addition on the fusing characteristics of high ash fusion temperature (AFT) coal were explored under a reducing atmosphere. And the change mechanisms were investigated by X-ray diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and FactSage calculation. The results showed that the flow temperature of high ash fusion temperature (AFT) coal decreased below 1380 °C when the TDS addition reached 20%−25%, which met the requirements of liquid-slag removal for EFB gasification. With the content of TDS increasing, the formations of low-melting minerals (e.g., hercyniye, anorthite, and albite) decreased AFT. The bridging oxygen bonds of the network structure were destroyed by metal ions (e.g., Fe2+, Ca2+, Na+), formation of much non-bridged oxygen (NBO) bonds relaxed the silicate network, thus decreasing the AFT. The formations of NBO bonds were confirmed by gradual decreases in the peak strengths of Si−O−Si and Si−O−Al bonds and intensified the vibration of Fe−O and Si−O−M ( M: Ca2+ or Na+) bonds. FactSage calculation results were in good agreement with the experimental ash fusion behavior.
论文
基于MFBRA和XPS的山西高硫无烟煤热解脱硫动态释放和相互转化规律的实验研究
鲁鹏, 付亮亮, 徐铮, 白浩隆, 李亚芾, 白丁荣, 许光文
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60188-3
摘要(48) HTML(46) PDF 1311KB(4)
摘要:
利用微型流化床反应分析仪(MFBRA),开展了两种山西高硫无烟煤的热解脱硫实验。通过对含硫气体动态释放的在线快速检测、结合原料煤和热解半焦的形态硫以及含硫组分的X射线光电子能谱(XPS)分析,研究了含硫气体释放特征及相应半焦含硫组分在热解过程中的变化,重点探讨了高硫无烟煤在氢气气氛下各含硫组分的动态释放和相互转化过程及规律。研究结果表明,高硫无烟煤有机硫含量越高,在氢气气氛下的脱硫效率越高;两种高硫无烟煤在氢气气氛下热解硫释放均呈现两个阶段,对应热解脱硫峰值温度分别为530−560 ℃和812−830 ℃。第一阶段由黄铁矿的还原反应引起,第二阶段以有机硫裂解为主;在低温热解条件下高硫无烟煤中无机硫会向有机硫转变,而在较高温度下发生不同形态有机硫之间的迁移。本研究结果将为高硫无烟煤制备低硫煤的技术开发提供方法指导和基础数据。
论文
Fe改性Zr基蒙脱土对新疆和丰煤热解行为的影响
张照曦, 钟梅, 亚力昆江۰吐尔逊, 李建
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022010
摘要(37) HTML(32) PDF 1719KB(3)
摘要:
采用机械球磨法制备不同Fe盐改性Zr基蒙脱土催化剂,通过X射线衍射仪(XRD)、物理吸附仪(BET)、化学吸附仪(NH3-TPD、H2-TPR)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析其组成和结构。结果表明,与24ZrAM相比,以FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O为铁源时,3Cl-24ZrAM和2Cl-24ZrAM中生成了Fe–O–Zr结构。Fe的硫酸盐存在时,催化剂的比表面积显著减小。引入Fe后,催化剂的总酸量均降低,3Cl-24ZrAM的酸量与强酸强度最高。H2-TPR显示,3Cl-24ZrAM、2Cl-24ZrAM和$3{\rm{NO}}_3^ - $-24ZrAM中Fe2O3还原为Fe3O4的温度均低于500 ℃。在固定床反应器中考察了催化剂对新疆和丰煤热解行为及含不同桥键模型化合物的断键机制的影响。与24ZrAM相比,不同Fe源改性蒙脱土均能降低焦油中沥青的质量分数,其中,3Cl-24ZrAM的裂解活性最高,轻质焦油分率增加至63%,比24ZrAM提高了18.9%,轻油和酚油质量分数分别为24ZrAM的1.3倍和1.4倍,长链烃含量进一步降低,降幅为0.7%。引入Fe后,苄基苯基醚(BPE)、联苄和联苯的转化率分别比24ZrAM提高了5%、1.6%和43.9%。
论文
CO2/H2O气氛下红沙泉煤中碱(土)金属的分布及其气化反应特性
关昱, 张彦迪, 刘银河
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021093
摘要(61) HTML(12) PDF 1632KB(5)
摘要:
使用高温气化固定床实验系统开展了CO2/H2O气化条件下,红沙泉煤中碱(土)金属(AAEMs)的分布情况及其对煤焦气化反应活性的影响。结果表明,气化温度低于灰熔点温度时,Na元素在煤焦表面离散分布,不存在明显的团簇富集现象;气化温度高于灰熔点温度时,Na元素在煤焦表面表现出轻微的富集现象。气化过程中K元素离散分布在煤焦表面,Ca和Mg元素在煤焦表面的富集现象比较明显,含Ca、Mg类矿物迁移团簇在煤焦表面凹陷处,形成尺寸较大的灰球,Ca、Mg元素在分布上存在一定的依赖性。气化残余焦的表观活化能和指前因子随着碳转化率的增加而增加,煤焦的反应活性变低。
论文
K-Ni-Mo基催化剂的水热还原法制备及用于合成气制低碳醇反应性能研究
孙付琳, 赵璐, 王乾浩, 房克功, 汪颖军
当前状态:
摘要(25) HTML(23) PDF 15787KB(6)
摘要:
采用水热还原法制备出具有金属Ni和K2MoO4紧密接触的合成低碳醇用非硫化态K-Ni-Mo基催化剂。通过XRD、N2物理吸脱附、H2–TPR、HR–TEM、SEM–EDS、XPS、H2–TPD、CO–TPD和CO2–TPD等手段对所合成催化剂进行了分析表征。研究结果显示,向Ni-Mo基催化剂中引入K可产生K2MoO4相,同时伴随NiMoO4相含量的降低,显著提升了K-Ni-Mo基催化剂上CO非解离吸附活化能力,从而促进了CO转化和醇类产物的形成。此外,同时增加的催化剂表面碱性可提高催化剂上碱性羟基基团数量,进而有效降低烃类选择性,表现出优异的合成低碳醇性能。其中,K0.4-Ni-Mo基催化剂具有最优的催化性能,在5 MPa、240 ℃、空速5000 h−1的反应条件下,CO转化率达到19.6%,总醇选择性57.8%,其中总醇中C2+醇选择性为66.5%。
论文
水热炭化生物质与煤共热解和共气化特性研究
何清, 程晨, 龚岩, 丁路, 于广锁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022002
摘要(74) HTML(42) PDF 1289KB(14)
摘要:
煤和生物质共热化学转化有助于当前化石能源系统的低碳化发展。本研究以烟煤和木质生物质为原料,研究煤和生物质共热解和共气化特性,并考察了不同水热炭化温度和生物质掺混比的影响。利用热重分析仪和在线质谱分析共热解和共气化的协同作用和氢气释放特性。采用Model-fitting方法,单独分析热解和气化阶段的整体反应动力学。结果表明,煤和生物质共气化阶段的协同作用显著强于共热解阶段。生物质比例越高,共气化协同作用越明显,水热炭化会削弱共气化的协同作用。共热解过程,H2的产生受抑制。共气化过程可采用一级模型描述,而共热解过程需遵循n级反应模型。未处理的或轻度水热炭化的生物质与煤的混合物,共热解整体活化能和反应级数大于加权平均值,而其共气化的活化能变化趋势相反。重度水热炭化生物质与煤的混合物,共热解和共气化的活化能均接近加权平均值。
论文
PbCl2在缺陷Zigzag未燃尽碳的吸附机理
花桥建, 吴国兴, 徐卫, 周晓韡, 李冬, 董瑞信
当前状态:
摘要(17) HTML(7) PDF 2335KB(4)
摘要:
燃煤电厂排放的PbCl2毒性极强,且在全球的迁移和积累而受到广泛关注。未燃尽碳被认为是有效去除PbCl2的一种有前景的吸附剂。然而,现有的未燃尽碳模型不能反映实际未燃尽碳表面上的碳缺陷的结构。因此,建立缺陷未燃尽碳模型具有重要的现实意义。此外,碳模型对PbCl2的吸附研究还不够深入,反应机理也不清楚。这极大地阻碍了高效吸附剂的发展。为了揭示PbCl2在缺陷未燃尽碳表面上的吸附机理,利用密度泛函理论(DFT)系统地研究了PbCl2在不同缺陷未燃尽碳表面上的吸附过程,并分析了PbCl2在缺陷未燃烧碳表面上的吸附机理。结果表明:缺陷吸附位点是PbCl2吸附的最佳位点。这项工作将为燃煤电厂碳基吸附剂的开发和脱除PbCl2提供理论指导。
论文
安太堡11号煤层中锂镓分布赋存的差异性研究
刘云霞, 孙蓓蕾, 刘超, 武杰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022008
摘要(51) HTML(35) PDF 3325KB(5)
摘要:
为针对性分析煤层中锂、镓的分布赋存特征,选取安太堡11号煤层为研究对象,统计了锂、镓在各灰分级别、硫分级别及纵向分层中的分布特征。通过飞行时间二次离子质谱仪与带能谱的扫描电镜,分析了微区范围内锂、镓与常量元素的结合关系,讨论了煤层中锂、镓赋存状态差异性及影响因素。结果表明,锂富集于高灰煤中,镓在不同灰分级别与硫分级别煤中含量变化不显著。在纵向煤层中,锂在陆源物质供给充分时具有较高含量,镓分布较为均匀未呈现明显变化规律。微区原位分析中,锂的赋存与铝硅酸盐密切相关,镓可赋存于高岭石、勃姆石、黄铁矿、钠盐和钾盐中。煤层中锂与稳定元素锆的相关性系数为0.894,两者主要来源于物源区酸性岩浆岩。镓由于过渡元素的性质显示亲石性与亲硫性,在高灰煤与高硫煤中均具有较高含量,较强的元素迁移性使其在煤分层中趋于均匀分布。
论文
HFAU分子筛非骨架铝物种对Brønsted酸性质影响的理论研究
郑健, 李强, 秦玉才, 宋丽娟
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022009
摘要(29) HTML(24) PDF 2883KB(2)
摘要:
以HFAU分子筛为研究对象,噻吩为探针分子,采用周期性密度泛函理论的方法探索Al(OH)2+和Al3+非骨架铝物种对Brønsted酸(简称B酸)性质的影响。通过对分子筛酸性位结构特性和电子性质的分析发现,Al3+非骨架铝物种的Lewis酸(简称L酸)强度高于Al(OH)2+非骨架铝物种,两个方向的Al(OH)2+羟基非骨架物种具有相似的电荷性质,即相似的酸强度。电子性质结合去质子化能的结果发现,1-HFAU/Al(OH)2+、2-HFAU/Al(OH)2+和HFAU/Al3+分子筛B酸中心具有相似的酸强度(1045 ± 11)kJ/mol。由此可得Al(OH)2+非骨架铝物种羟基方向的差异及Al(OH)2+和Al3+非骨架铝物种L酸强度的差异不影响B酸中心的酸强度。通过模拟噻吩分子的吸附发现,HFAU/Al3+分子筛中噻吩易于吸附在Al3+位(归因于Al3+中心的强L酸强度)。而HFAU/Al(OH)2+分子筛中的噻吩会优先吸附在B酸位(归因于Al(OH)2+物种自身的结构特性)。此外,Al(OH)2+非骨架铝物种可以对吸附在B酸位的噻吩施加一个弱的相互作用(色散作用)促进噻吩的吸附。吸附的模式依赖Al(OH)2+物种的结构和羟基的方向。此项工作从电子层面探究了主体HFAU分子筛(含非骨架铝)和客体噻吩分子的本征特性,揭示了活性位间的协同作用模式。
论文
负载型LaCoO3/MO2催化氧化甲苯与NO的性能研究
张娜, 黄妍, 张俊丰, 赵令葵, 李思密, 陶泓帆, 伍云凡
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022007
摘要(11) HTML(4) PDF 1348KB(0)
摘要:
本研究采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列不同载体负载的LaCoO3/MO2催化剂(M = Zr、Ti、Ce),研究考察其催化氧化甲苯与NO的性能及关键机制。结果发现,以CeO2为载体的LaCoO3/CeO2催化剂表现出最佳的催化氧化性能,其甲苯的t90为245 ℃,同时在300 ℃时NO转化率可达68%。通过BET、XRD、H2-TPR和XPS对各负载型钙钛矿催化剂的理化性质进行表征。结果表明,负载型钙钛矿催化剂拥有更大的比表面积,从而有效提供了更多的吸附位点,同时负载型钙钛矿催化剂具有更活跃的晶格氧和更好的氧化还原性能。其中LaCoO3与载体CeO2在接触界面上观察到Co离子与Ce离子之间存在着相互作用,形成晶格缺陷,这有利于氧空位的形成。利用原位漫反射红外进一步探寻了反应机理,LaCoO3/CeO2催化剂上NO氧化符合Langmuir-Hinshelwood机制,甲苯氧化为Mars-van Krevelen机制。
论文
Ag改性层状硅酸铜催化剂的草酸二甲酯加氢合成乙醇酸甲酯性能研究
薛婧, 武朦朦, 宋有为, 赵金仙, 武建兵, 权燕红, 任军
当前状态:
摘要(28) HTML(23) PDF 15926KB(0)
摘要:
乙醇酸甲酯(MG)是一种高附加值的化工中间体,广泛应用于医药、化工、饲料及染料等领域。本文采用溶胶-凝胶法制备了一系列CuAg/SiO2催化剂用于草酸二甲酯(DMO)加氢合成MG,使用XRD、N2-物理吸附、FT-IR、TEM、SEM、H2-TPR、XPS等方法对其结构进行表征,重点考察了Ag含量对催化剂结构及性能的影响。当Ag负载量为5 wt%时,5Ag-Cu/SiO2催化剂活性最高,DMO的转化率和MG的选择性分别可达83.7%和72.2%。表征结果显示,适量Ag的引入可有效提高活性组分Cu的分散度,增加催化剂表面Cu+的含量,从而提高催化剂活性。此外,Ag与Cu之间的电子转移可以有效稳定Cu+,进而提高催化剂的稳定性。
论文
基于煤气化细渣构建碳基氧还原催化剂及其催化性能研究
王思敏, 龚岩, 李恒, 赵丽丽, 郭庆华, 于广锁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022006
摘要(32) HTML(27) PDF 4260KB(5)
摘要:
气化细渣是煤气化过程产生的一种含碳量较高的固体废弃物。经碳灰分离得到的高碳是制备炭材料的潜在碳源。本研究以气化细渣浮选-酸洗后的高碳为前驱体,通过高温活化制备了氮掺杂碳基催化剂,结合拉曼光谱、XPS和SEM等表征,探究了活化剂比例和氮源对催化剂理化特性的影响,揭示了两者与催化剂氧还原性能的内在关联,验证了气化细渣作为原料制备碳基氧还原催化剂的可行性。结果表明,随着活化剂KOH比例的增加,碳基催化剂的氧还原催化性能先增加后减小,当高碳和KOH质量比为1∶4时其催化性能最优。此外,相较于氯化铵,以三聚氰胺作为氮源具有更强的氮掺杂效应,使得CKN6-143催化剂的起始电位可达0.87 V(vs. RHE),极限扩散电流密度为4.95 mA/cm2,平均电子转移数为3.82,表现出良好的电催化性能,为气化细渣的高值化利用奠定了基础。
论文
Ni含量对NiO/CeO2催化剂催化CO氧化性能的影响
金石山, 张大山, 冯旭浩, 张财顺, 庆绍军, 张磊, 高志贤
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022019
摘要(49) HTML(24) PDF 1126KB(6)
摘要:
以CeO2为载体,Ni为活性组分,采用球磨法制备了低温条件下性能较好的CO氧化NiO/CeO2催化剂。通过XRD、BET、H2-TPR、XRF和XPS等技术对催化剂进行了表征,考察了镍含量对催化剂结构和CO低温氧化性能的影响。结果表明,不同Ni/Ce比主要影响催化剂表面晶格氧空位的数量以及活性组分和载体之间的相互作用。其中,Ni/Ce摩尔比为1∶9时,催化剂表面氧空位数量较多,因此表现出优良的催化性能。在反应温度为200 ℃、氧过量系数为5、气体总空速为60000 ml/gcat/h的条件下,CO转化率为99.2%。此外,与传统液相制备催化剂技术相比,球磨法具有污染小、成本低、易操作等特点,有利于节约能源。
论文
镁铝摩尔比对MoSx/MgO-Al2O3催化剂COS加氢性能的影响
张晓霞, 孙秋霞, 卫藩婧, 廖俊杰, 常丽萍, 鲍卫仁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022015
摘要(126) HTML(9) PDF 1915KB(13)
摘要:
采用共沉淀法制得镁铝摩尔比为0、0.2、0.5、1.0的MgO-Al2O3载体,采用浸渍法负载活性组分钼,然后进行预硫化分别制得Mo/M-A0-S、Mo/M-A0.2-S、Mo/M-A0.5-S和Mo/M-A1.0-S催化剂。使用固定床实验装置评价了其催化转化焦炉煤气中COS加氢的性能,采用X光电子能谱和拉曼光谱等手段对催化剂的结构及Mo物种的存在形式进行了分析,将分析结果与镁铝摩尔比进行了关联,探讨了镁铝摩尔比对催化剂性能的影响。结果表明,改变镁铝摩尔比可依次调变MgO-Al2O3载体的物化结构、预硫化前样品中钼的分散及其与载体间相互作用以及催化剂中MoS2活性相的数量和堆叠方式,进而调控催化剂的活性和选择性。控制镁铝摩尔比符合MgAl2O4中镁铝化学计量比0.5时,最有利于生成MgAl2O4;MgAl2O4可减弱钼与载体间的相互作用,强化钼在载体表面的均匀分散,促使更多钼在预硫化过程中转变为MoS2活性相,进而提高催化剂的性能。Mo/M-A0.5-S催化剂的性能最佳,其在280 ℃,空速62000 h−1的条件下,前550 min可维持高达97.7%的COS转化率,近100%的H2S选择性。
论文
Indium modified zirconia coupling with HZSM-5 for syngas conversion to aromatics
LIU Jing-ge, YAN Guo-chun, FANG Ke-gong, ZHANG Cheng-hua
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60006-9
摘要(13) HTML(0) PDF 1438KB(3)
摘要:
Metal oxide - zeolite (OX-ZEO) bifunctional catalysts have been shown to have excellent aromatic selectivity and catalytic stability in syngas conversion; however, low CO conversion hinders their further development. In this paper, a series of In-ZrO2 bi-metallic oxides with In/Zr molar ratio ranging of 1/100~1/1 were prepared. After thoroughly investigated by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, N2 sorption, pyridine-adsorbed infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, electron paramagnetic resonance and temperature programmed desorption technologies, we found that introduction of indium has significantly influence on the catalytic performance due to the variation of sample’s physicochemical properties. Indium species was benefit to the dissociation of H2 that promotes CO activation. Nevertheless, it also induced the formation of more CH4. In-ZrO2 oxide with In/Zr ratio of 1/50 showed CO conversion of 18.2% with the selectivity of oxygenates of 86.4%. After combined with H-ZSM-5, In/Zr=1/50&H-ZSM-5 gave CO conversion of 46.5% with $ {\rm{C}}_5^ + $ selectivity of 62.6% and the aromatic selectivity in ${\rm{C}}_5^ + $ reached 93.4%. However, the catalytic stability of this bifunctional catalyst was gradually decreased due to the aggregation of indium atoms.
论文
水煤浆气化细渣的组成结构特征及干法脱炭研究
高影, 赵伟, 周安宁, 韩瑞, 李振, 张宁宁, 王俊哲, 马超
当前状态:
摘要(17) HTML(19) PDF 1545KB(1)
摘要:
煤气化灰渣高效分离与高值化利用是制约煤化工清洁绿色发展的关键环节。本文以水煤浆气化细渣(CWSFS)为研究对象,将其通过湿法筛分分级,采用工业分析、XRF、XRD、BET、SEM等手段考察粒度组成与结构特征的关系,并提出CWSFS的分类方法,用以指导煤气化灰渣的分质高值化利用;再采用粉碎解离-气流分级联合处理方法开展了水煤浆气化细渣的干法分选研究。结果表明,不同粒级CWSFS,在固定碳含量、灰组成、矿物类型上有明显差异。≥74μm粒级的CWSFS中,固定碳含量>60%、发热量>20 MJ·kg−1,比表面积较高,主要为残炭,并含有磁铁矿和板钛矿;13−74μm粒级的CWSFS中,固定碳含量在20%-60%、发热量在11−19 MJ·kg−1之间,比表面积较小,矿物类型主要为辉石、白铁矿和赤铁矿等;0−13 μm粒级的CWSFS中,固定碳含量低于20%、发热量低于10 MJ·kg−1,主要为富含铝、铁、钙等非晶态玻璃相、石英和少量铁橄榄石、白云母等矿物。根据不同粒级CWSFS的特征,将上述三个组分分别定义为高炭组分、中炭组分和低炭组分。干法分选试验表明,与圆盘粉碎-分级工艺相比,采用气流粉碎-分级工艺可获得产率为29.60%、烧失量高达93.76%的产品,气流粉碎有助于大幅提高残炭的分级分离富集率。气流粉碎-分级联合分选技术在CWSFS残炭的分离富集方面有良好的应用前景。
论文
基于氮气吸附-核磁共振分析的煤气化细渣孔隙结构特征
于伟, 刘莉君, 高博, 王丽娜, 岳双凌
当前状态:
摘要(17) HTML(16) PDF 1028KB(2)
摘要:
气化细渣是煤气化过程中产生的一种含碳量较高的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费。煤气化细渣具有丰富的孔隙结构,目前已对其吸附性能与应用进行了大量研究,因此,有必要对其孔隙结构进行准确分析与表征。以宁夏地区煤气化细渣为研究对象,通过低温氮气吸附、扫描电镜以及低场核磁共振对不同粒度级产品孔隙结构进行了详细表征与分析。孔隙形态以裂缝形为主,各粒级产品BET比表面积较大,为125.78−589.78 m2/g,扫描电镜分析表明BJH孔径与实际相差较大,仅以低温氮气吸附法分析孔隙结构具有一定的局限性。低场核磁共振法表明各粒度级产品孔径均含有微孔、过渡孔、中孔和大孔,总孔隙度均在27%左右,以中孔、大孔为主,微孔次之,过渡孔较少。该种孔隙结构表明煤气化细渣不同粒度级产品均具有一定的吸附性能,但中大孔为水分的主要储存空间,导致脱水困难。
论文
Thermogravimetric Analysis on the Characteristics of Oxy-fuel Co-combustion of Sub-bituminous Coal and Semi-coke
LI Zhao-yang, NIU Sheng-li, HAN Kui-hua, LI Ying-jie, WANG Yong-zheng, LU Chun-mei
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(22)60002-1
摘要(28) HTML(0) PDF 2045KB(0)
摘要:
The co-combustion of the low-rank coal with coal derived semi-coke is of great significance to solve the urgent problem of excessively produced semi-coke in China. In this research, the oxy-fuel co-combustion characteristics of Zhundong sub-bituminous coal with bituminous coal derived semi-coke are systematically investigated using thermogravimetric analysis. Compared with air combustion, oxy-fuel atmosphere increased the ignition and burnout temperature by 10 ℃ and 40 ℃, respectively. Increasing the oxygen concentration to 30% strongly compensated for the slight reduction of the combustion parameters under oxy-fuel condition and much better co-combustion performance was obtained. Three iso-conversional methods, namely, Flynn-Wall-Ozawa (FWO), Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Starink, were applied to estimate the activation energy, which can be divided into two stages during the co-combustion process. The average activation energy of sub-bituminous coal, the blend and semi-coke were 49.31 kg/mol−1 50.82 kg/mol−1 and 59.00 kg/mol−1, respectively. Further, the pre-exponential factor and thermodynamic parameters of the enthalpy change, Gibbs free energy change and entropy change were calculated. Interaction indices were innovatively used for both kinetic-thermodynamic parameters and DTG values. An obvious interaction can be observed during the co-combustion process. The kinetic and thermodynamic results demonstrated that the 30% semi-coke ratio was beneficial to co-combustion. Meanwhile, X-ray fluorescence (XRF) and ash fusion analyses proved that the slagging tendency of sub-bituminous coal ash reduced by blending of semi-coke.
论文
榆林煤水蒸气气化条件下钾的迁移行为研究
韦兵, 陈倩, 王伟成, 张万祥, 陶睿旻, 窦艺帆, 王兴军
当前状态:
摘要(24) HTML(10) PDF 1686KB(1)
摘要:
本文利用固定床反应装置、原子吸收光谱、X射线衍射法(XRD)考察负载碳酸钾的榆林煤(ZA-K)、负载碳酸钾的榆林脱灰煤(ZA-THK)、负载碳酸钾的模拟灰(采用SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3四种氧化物配置)气化反应后的钾迁移行为,采用傅里叶红外光谱、拉曼光谱,探究ZA-K及ZA-THK在热解过程中的结构演变对钾迁移行为的影响;实验结果表明:温度越高,气化反应残渣中水溶性钾回收效率越低;三次水洗可以回收总水溶性钾的94.06%−98.80%;不溶性钾的生成是因为钾与煤灰中硅铝生成钾的硅铝酸盐物相;ZA-THK比ZA-K中的钾在气化反应过程中更容易挥发,在700−850 ℃下,ZA-THK中的钾挥发比ZA-K高出10.28%−44.92%。主要原因是ZA-K中的灰分会将负载的钾固定在煤灰中;也可能是酸洗脱灰使煤的芳香聚合度降低,煤中出现更多的小环芳香结构(2-8环)。
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Catalytic Hydrothermal Liquefaction of Lignin to Produce Aromatics over Perovskite Catalysts
LOU Jing, LIAO Wei-ting, WANG Zhi-yu, LI Yan, LI Lu, XIE Xin-an
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摘要(32) HTML(8) PDF 1125KB(10)
摘要:
To explore the catalytic performance of three perovskites (LaBO3--LaCoO3, LaFeO3, LaNiO3), the experimental characterization methods (GC−MS, FT−IR, elemental analysis) and DFT calculation were combined for researching liquefaction of lignin. The effects of time, temperature, catalyst dosage and B cation on the conversion rate, bio-oil yield and bio-oil component distribution were investigated. The results showed that all the three catalysts could promoted the liquefaction of lignin to produce aromatic compounds. Among them, LaCoO3 had the greatest promoting on bio-oil yield, and the highest bio-oil yield of 67.20wt% was obtained at 180 °C for 60 min over 5wt% LaCoO3, followed by LaNiO3 and LaFeO3. The relative content of mono-aromatic compounds reached 89.59% under LaCoO3. Mechanism studies suggested that the adsorption of oxygen atoms on the surface of LaBO3 crystal with lignin reduced the dissociation energy of bonds of lignin. Moreover, LaCoO3 had moderate redox capacity, largest adsorption energy, loose and porous morphology, which could effectively promoted the fracture of C−C and CAr−OCH3 of lignin, so that achieved macromolecular depolymerization and demethoxylation reaction to produce high value-added compounds such as phenol.
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烘焙脱氧毛竹与高密度聚乙烯共催化热解制备轻质芳烃
朱亮, 黄明, 丁紫霞, 马中青
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摘要(22) HTML(10) PDF 1714KB(7)
摘要:
轻质芳烃是化工领域重要的基础有机原料,可通过生物质和废塑料共催化热解技术路线制取。首先,采用烘焙预处理对毛竹进行脱氧改性提质;其次,通过Na2CO3溶液对微孔HZSM-5进行碱扩孔预处理,制备多级孔分子筛催化剂,最后通过烘焙毛竹和高密度聚乙烯(HDPE)共催化热解制取轻质芳烃,研究烘焙温度、Na2CO3浓度、原料共混比例、热解温度等因素对轻质芳烃产率的影响。结果表明:(1)毛竹经烘焙脱氧预处理后,碳元素显著增加,氧元素显著下降,氧脱除率达到40.3%,高位热值从17.47 MJ/kg增加至25.64 MJ/kg;(2)微孔HZSM-5经Na2CO3溶液碱扩孔预处理后,介孔容积、总孔容和平均孔径均增加,表明经过碱扩孔后HZSM-5形成了一定程度的介孔结构,使其转变为具有微-介孔结构的多级孔分子筛;(3)烘焙毛竹热解产生的呋喃类含氧中间产物和HDPE热解产生的轻烯烃中间产物会发生“双烯合成”反应,成为轻质芳烃生成的关键协同催化反应,当烘焙温度为250 ℃、Na2CO3浓度为0.6 mol/L、烘焙毛竹和HDPE质量比为1∶2和热解温度为800 ℃时,BTX(苯、甲苯和二甲苯)等轻质芳烃产率达到最大值,为3.05×108 p.a./mg。
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Cu-SAPO-44选择性催化丙烯还原NO性能研究
张恒, 周皞, 温妮妮, 王旭瑞, 徐璐, 苏亚欣
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022012
摘要(20) HTML(23) PDF 1371KB(3)
摘要:
以环己胺(CHA)和铜胺络合物(Cu-TEPA)为共模板剂,一步水热合成Cu-SAPO-44分子筛催化剂,用于贫燃条件下选择性催化丙烯还原NO(C3H6-SCR)。采用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行表征。与纯SAPO-44相比,Cu-TEPA的引入显著增强了分子筛的C3H6-SCR催化活性。当Cu/Al=0.25时,Cu-SAPO-44催化剂有着最大的比表面积、丰富的酸性位和较多的孤立Cu2+物种,具有最佳的脱硝性能。随着Cu-TEPA引入量的增加,铜物种会在分子筛表面聚集,生成相对较多无活性的CuO,从而降低了脱硝活性。原位红外光谱(In situ DRIFTS)研究表明孤立的Cu2+有助于NO和 C3H6的吸附和活化,促进反应关键中间产物-NCO形成。50小时的持久性反应测试表明,Cu-SAPO-44催化剂始终保持>60%的NOx转化率和>90%的N2选择性,表现出良好的反应稳定性。
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水热合成温度对CuO/CeO2催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响
冯旭, 林宇, 张财顺, 韩蛟, 庆绍军, 张磊, 高志贤, 官国清
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021096
摘要(40) HTML(8) PDF 1435KB(6)
摘要:
以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,尿素为沉淀剂,采用水热法制备纳米CeO2载体,并通过改变水热合成温度来控制CeO2载体的微观结构,再通过等体积浸渍法制得CuO/CeO2催化材料,并将其应用在甲醇水蒸气重整制氢反应(MSR)中进行性能评价。通过低温氮吸附、XRD、H2-TPR、XPS等表征,探究了不同水热合成温度对纳米CeO2载体的微观结构、CuO/CeO2催化材料结构和甲醇水蒸气重整制氢反应性能的影响。结果表明,在水热合成温度为180 ℃条件下制备的纳米CeO2载体具有立方萤石结构,且负载CuO后制备的CuO/CeO2催化材料中表相CuO的还原温度较低、Cu-Ce间的相互作用较强、催化材料表面氧空穴较多,因此,表现出较好的催化活性。当反应温度为280 ℃,水醇物质的量比(W/M)为1.2,甲醇水蒸气气体空速(GHSV)为800 h− 1时,甲醇转化率可达到91%。
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有机固废燃烧/气化过程As、Pb释放特性及热力学研究
李鹏程, 张成, 赵彦, 余圣辉, 方庆艳, 陈刚
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摘要(23) HTML(27) PDF 915KB(0)
摘要:
在固定床反应器上,研究了不同种类有机固废800 ℃−1100 ℃不同温度条件燃烧/气化过程As、Pb的释放特性以及灰的组成成分,探究了CaO、SiO2、Al2O3对气化过程中重金属 As、Pb 迁移转化的影响。结果表明,有机固废气化过程As、Pb的释放率整体上随温度升高而升高,且气化过程As、Pb的释放率明显低于燃烧;灰产率随温度升高而降低,灰中主要含有CaO、Al2O3和SiO2;热力学研究表明在高温下,气化过程主要生成气态As和Pb,而燃烧过程则会生成大量的As2O3和PbO,As和Pb的单质的沸点相比氧化物更高,因此气化过程As、Pb的释放率比燃烧过程要低;在900 ℃以下CaO、SiO2、Al2O3会与As、Pb反应生成Ca3(AsO4)2、Ca2PbO4 、PbSiO3和 AlAsO4,随着温度升高会逐渐分解,As、Pb的释放率逐渐升高,因此气化温度应越低越好,并考虑适当增加有机固废中Ca、Si、Al含量,减少S、Cl含量来降低As、Pb在大气中的排放。
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基于密度泛函理论的高覆盖氧吸附焦炭氧化机理研究
刘治港, 田向红, 李言钦
当前状态:
摘要(29) HTML(16) PDF 1646KB(6)
摘要:
碳资源在能源、材料及化工等领域的清洁高效利用日益重要,而焦炭氧化特别是脱附产生CO2/CO的机理研究并不充分。其中较高焦炭表面氧覆盖率情况下的氧化特性相应于较低温度或较高压力等反应条件,对此,本文基于第一性原理研究讨论了该情况下焦炭Zigzag结构碳环簇氧化脱附过程的反应路径。计算表明,表面吸附氧热解生成CO2过程需要经过重排形成含O−C−O团簇的结构,最终至CO2完成脱附需多个中间反应步,相比文献中形成CO2−O−C−官能团再断掉C−O键而脱附CO2不同,本文得到了形成CO2−C−官能团再断掉C−C或C−O键而脱附CO2的可能反应路径。另外,研究了CO脱附过程的不同反应路径。模型计算结果与相关文献理论和实验结果具有良好的符合。
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煤中砷与硫洗选过程迁移和燃烧过程释放特性
刘轩, 赵元财, 滕阳, 张锴
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60193-7
摘要(45) HTML(32) PDF 1182KB(2)
摘要:
以宁武煤田两个洗煤厂原煤及洗选产物为研究对象,采用微波消解与氢化物发生–原子荧光光谱相结合方法考察了洗煤过程硫和砷迁移规律,采用砷质量平衡验证的逐级化学提取法探讨了原煤、精煤、矸石、洗中煤和煤泥燃烧后硫和砷形态转化与释放特性及其依赖性。原煤中20%−28%硫和砷迁移至精煤中,46%−61%迁移至矸石中,Pearson相关系数结果表明,样品中无机矿物质是硫和砷迁移的控制因素。精煤中有机硫和砷提高至30%−50%,而矸石中无机硫和砷占比达90%以上,说明原煤及洗选产物中砷与硫赋存形态具有一定相关性。精煤中较多的有机硫和砷在500 ℃以下伴随水分和挥发分析出呈现明显释放特征,矸石中以无机态为主的砷则主要在500−1000 ℃伴随黄铁矿和硫酸盐等矿物质分解与硫一起释放,体现了原煤及洗选产物燃烧时硫与砷释放的同步性。精煤中硫和砷释放速率最快,300和200 s分别达到最大释放率80%−95%和60%−75%;矸石中最慢,300 s时砷达到最大释放率40%−45%,而硫600 s时仍未达最大释放率;洗中煤和原煤介于精煤和矸石之间,样品燃烧时硫和砷赋释放速率差异是由其固有赋存形态差异所致。