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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(1) HTML(0) PDF 1336KB(0)
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转化率在此温度区间内均高于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
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, 周兴, 刘全生
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021090
摘要(1) HTML(0) PDF 1074KB(0)
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、碱活化生物质为粘结剂、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1.23(V 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H2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
P改性β沸石的制备及其催化C9芳烃与丙烯的烷基化反应性能研究
陈强强, 郭宇, 吴红梅
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021074
摘要(80) HTML(48) PDF 1735KB(1)
摘要:
利用浸渍法对β沸石进行磷改性,制备了不同磷负载量的改性β沸石催化剂。采用XRD、SEM、EDX、MAS NMR、Py-FTIR、N2吸附-脱附和NH3-TPD手段对催化剂样品进行了表征,并且研究了改性β沸石在催化C9芳烃与丙烯烷基化反应中的性能。结果表明,β沸石经磷改性后,其形貌和晶体结构没有发生明显变化。然而,随着磷添加量的增加,β沸石的比表面积和表面硅铝质量比逐渐减小;磷与β沸石相互作用,改变了催化剂酸强度分布。β沸石上磷的负载量显著影响C9芳烃烷基化反应结果。与未改性的β沸石相比,β-0.5P催化剂烷基化反应活性明显提高,烷基化反应产物中C12+重芳烃的比例达到17%,m1,3,5-TMB/mC9值增加了5.3%,连续反应10 h,活性稳定;然而,当磷负载量过高,催化剂烷基化活性降低,异构化和歧化反应性能增强。
论文
载体对Au/BN催化剂苯甲醇选择性氧化性能的影响
畅通, 马瑞婧, 宋昌
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021060
摘要(55) HTML(32) PDF 694KB(10)
摘要:
本研究以三种不同结构特点的氮化硼(BN)充当载体,负载Au纳米颗粒进行苯甲醇选择性氧化反应,发现载体的结晶性、比表面积对活性相Au的尺寸具有显著影响。Au/BN500的比表面积是晶化程度高的Au/BN600、Au/BN700催化剂的四倍以上。相较于Au/BN700而言,Au/BN500催化剂Au纳米颗粒具有更好的分散性以及更小的粒径(13 vs. 3.2 nm),且Au/BN500的活性是其他催化剂的两倍,但其催化活性在5 h以内有30%左右的流失。
论文
焙烧温度对钼锡催化剂结构和二甲醚氧化性能的影响
熊盼, 高秀娟, 王文秀, 张俊峰, 宋法恩, 张清德, 韩怡卓, 谭猗生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60120-2
摘要(68) HTML(24) PDF 1351KB(10)
摘要:
采用水热法制备了Mo/Sn物质的量比为1∶2的Mo1Sn2催化剂,通过改变焙烧温度(400−700 ℃),调控了钼锡催化剂的结构,并研究了催化剂结构变化对二甲醚(DME)选择氧化制甲酸甲酯(MF)性能的影响。发现400 ℃焙烧的Mo1Sn2催化剂具有良好的催化氧化二甲醚生成甲酸甲酯的性能,在110 ℃、常压条件下,DME转化率为9.2%,MF选择性可达86.9%,并且无COx生成。采用XRD、Raman、XPS、TPD、H2-TPR和in-situ FT-IR等表征手段对催化剂的结构和表面性质进行了系统研究。结果表明,低温焙烧更利于钼锡催化剂表面形成更多的MoOx结构和Mo5+物种,由此引起的催化剂的酸性、氧化还原性的增强和中强碱性位的增多可明显促进催化剂活性的增强和甲酸甲酯的生成。
论文
预硫化温度对煤直接液化催化剂组分转变及其催化性能的影响
陈晨, 李海杰, 白杨, 冯富祥, 田磊, 杨勇, 刘源, 郭强
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60118-4
摘要(71) HTML(19) PDF 1367KB(8)
摘要:
在5% H2S/N2气氛,不同预硫化温度下制备了系列硫铁催化剂,并在5 MPa 的1% H2S/H2气氛、360 ℃下研究了其催化萘的加氢活性。借助MES、XRD和XPS等表征手段,探究了催化剂在不同预硫化温度及反应条件下组分转变规律。结果表明,预硫化过程是硫由表面向内部,依照FeS2→FeS、Fe1−xS→Fe3S4→Fe2O3顺序渗硫的过程,而升高温度有利于硫向体相内的传递;接触1% H2S/H2气氛后晶粒由外向内各组分均快速转化为Fe1–xS的过程;调控预硫化条件可以实现活性组分Fe1–xS的含量高、晶粒小,于是可获得最高活性。
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:
摘要(0) HTML(0) PDF 1176KB(0)
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。本文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,并考虑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明显强于共热解阶段。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
二氧化碳在聚氨酯中的资源化应用
李晓云, 李其峰, 赵雨花, 亢茂青, 王军威
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60145-7
摘要(99) HTML(29) PDF 1436KB(15)
摘要:
随着现代社会的快速发展,人们对能源的需求与日俱增,目前,发展中国家仍以化石燃料为主要能源投入,其燃烧产生的二氧化碳排放带来的温室效应和环境问题已引起举世关注。因此,通过对二氧化碳进行捕集、封存与转化利用,实现碳减排和碳中和目标成为目前研究的热点。其中,二氧化碳基高分子材料的制备在实现二氧化碳资源化利用的同时,也为聚合物的绿色生产提供了新思路。基于此,本文综述了二氧化碳在聚氨酯中的资源化利用现状,着重对其在材料中的物理、化学应用进行了阐述,并详细介绍了在转化利用过程中的制备技术和方法。
论文
甲烷催化燃烧反应机理及催化剂研究进展
楚培齐, 王赛飞, 赵世广, 张依, 邓积光, 刘雨溪, 郭萌, 段二红
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021077
摘要(159) HTML(52) PDF 1420KB(24)
摘要:
在煤矿开采及燃气轮机等工业应用或移动源领域存在甲烷大体量排放,且传统高温焚烧法会导致二次污染,因此,在低温下实现甲烷高效转化成为亟待解决的问题。从能源利用和环境保护角度,催化燃烧技术是实现甲烷废气高效净化的有效措施。本文综述了近年来催化机理和催化剂的研究进展。首先,在实验和理论基础上,总结概括了甲烷氧化机理,其中,重点阐述了“Two-term”模型;其次,系统介绍了各催化剂的性能优缺点和改性技术;最后,对甲烷催化未来研究提出展望,即采用结构优化方法来暴露更多活性位点或产生多组分协同催化效果、利用非贵金属掺杂等强化手段制备高效催化剂、进一步通过多重外场共同激发催化性能。此外,各类催化机理的自身完善和新型机理描述符的开发也是未来研究的重要方向。
论文
Phosphorous modified V-MCM-41 catalysts for propane dehydrogenation
WANG Xiao-sheng, YANG Tao, LI Qin, LIU Yu-xiang, DING Yong-chuan
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60138-X
摘要(47) HTML(49) PDF 918KB(1)
摘要:
The dehydrogenation performance of vanadyl catalysts was closely related to the form of surface vanadyl species. To enhance the vanadium dispersion, phosphorus was adopted to modify V-MCM-41 catalysts by using organic vanadium and phosphorus precursors. The influence of phosphorus introduction to the mesoporous structure and vanadyl species were investigated by various characterization techniques. The results showed that the catalysts could maintain ordered hexagonal mesoporous structures though the specific surface area slowly decreased along with the increase of phosphorus content. Both the reducibility and dispersion of the surface vanadyl species were improved. The proportion of polymerized vanadyl species obviously decreased due to the presence of phosphorus species. The propane dehydrogenation reaction results showed that both the catalytic performance and the catalyst stability were improved. Both the maximum surface vanadyl site density and optimum propane dehydrogenation performance were obtained over the sample with Si/P molar ratio of 30.
论文
煤液化铁基催化剂对煤焦气化特性影响和动力学研究
何清, 李恒, 王思敏, 程晨, 郭庆华, 于广锁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021072
摘要(56) HTML(36) PDF 1080KB(9)
摘要:
本研究以哈密原煤和脱矿煤为原料,研究煤液化铁基催化剂对煤焦结构和气化反应性的影响。利用扫描电镜能谱仪和物理吸附仪研究煤焦表面形貌、元素分布和介孔特性,利用热重分析仪研究煤焦气化特性,采用model-fitting和model-free方法研究反应动力学。结果表明,脱矿和负载催化剂对煤焦表面附着物的影响较主体基质明显。负载催化剂的煤焦比表面积显著增加。铁基催化剂提升煤焦气化活性可归因于煤焦表面富集较多Fe和AAEMs等元素,以及比表面积的增大。负载催化剂的脱矿煤焦表现出较大的相对催化活性,且其对升温速率和碳转化率的变化不敏感。煤焦气化特性的差异将随升温速率的升高而减小。铁基催化剂可提高原煤焦的气化反应指前因子A,降低脱矿煤焦的反应活化能Ea。非等温条件下,煤焦气化反应活化能随转化率的增加而降低。根据模型拟合度和动力学补偿效应,随机孔模型是描述煤焦气化的最佳模型,且更适合于脱矿煤焦(催化)气化。
论文
乙烯焦油窄馏分炭化性能研究
于洋洋, 位强, 王峰, 焦守辉, 邱志鹏, 王丽丽, 刘贺, 陈坤, 郭爱军
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60151-2
摘要(120) HTML(10) PDF 1202KB(17)
摘要:
为研究乙烯焦油作为生产针状焦原料的可行性,以某炼厂乙烯焦油及对其蒸馏切割所得窄馏分油为研究对象,通过元素分析、红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、生焦诱导期测定及焦化进料热稳定性模拟等方法,对油样的基本性质、结构组成和热稳定性进行研究,并通过偏光显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对各油样在不同炭化条件下的产物性能进行分析。结果表明,乙烯焦油全馏分沥青质含量高达22.04%,且烯烃等热反应活性组分含量较高,热稳定性较差,生焦诱导期仅为34 min。蒸馏处理所得馏分油不含沥青质,热反应活性组分含量较低,热稳定性变好,生焦诱导期均大于55 min。窄馏分油由于分子分布范围较窄、热反应活性组分含量低,相较于全馏分形成的半焦具有更好的各向异性结构和微晶结构。两段炭化相较于一段炭化更有利于中间相的融并发育及有序排列,形成纤维状的广域流线型结构。两段炭化制得焦炭热膨胀系数(CTE)的值均优于一段炭化,馏分油(ET-C)在两段炭化条件下制得针状焦的CTE值为2.49×10−6/℃,符合针状焦CTE值不大于2.60×10−6/℃的标准。
论文
柠檬酸量对水热合成CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化水气变换制氢性能的影响
王丽宝, 王宏浩, 张磊, 庆绍军, 刘冬梅, 高志贤, 张海娟, 官国清
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021078
摘要(46) HTML(35) PDF 1200KB(3)
摘要:
采用水热法合成了Ce0.8Zr0.2O2固溶体,再经浸渍法负载活性组分制备了CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化剂,考察了柠檬酸量对CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化剂结构、性质及其催化水气变换反应制氢性能的影响。结果表明,不同柠檬酸量制备的CuO/Ce0.8Zr0.2O2催化剂的催化活性主要与Cu比表面积、还原性能及Ce0.8Zr0.2O2固溶体与CuO之间的相互作用有关。其中,柠檬酸浓度为0.04 mol/L所制备的催化剂具有较大的Cu比表面积,较低的CuO还原温度和较强的Ce0.8Zr0.2O2固溶体与CuO之间的相互作用,在水气变换制氢过程中具有较高的CO转化率,表现出了较好的催化活性。在反应温度为320 ℃,水气物质的量比n(H2O)/n(CO) = 2,总气体体积空速GHSV = 6600 h−1时,CO转化率接近热力学平衡值,为96.9%。
论文
自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质制备及应用
陶雪钰, 马文斌, 韩晓东, 朱克虎, 叶世防, 沙恒, 郭琳, 魏贤勇
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60179-2
摘要(2) HTML(0) PDF 1944KB(1)
摘要:
以聚乙烯醇(PVA)、细菌纤维素(BC)和硫酸为原料,采用物理交联的冻融循环法制备了聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质;经过冻融循环后,聚乙烯醇和细菌纤维素形成了大量的分子间氢键,赋予复合水凝胶良好的自修复性能和力学性能。探讨了纤维素含量对水凝胶电解质力学性能和离子电导率的影响,结果表明,BC含量为0.6%时复合水凝胶自修复性能最好,力学性能最强,断裂强度高达0.41 MPa,离子电导率最高达到138.9 mS/cm,一次修复后离子电导率仍然可达84.1 mS/cm ,修复率高达74%。在该自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质表面原位聚合聚苯胺电极,设计组装柔性一体化超级电容器,研究了苯胺浓度对超级电容器性能的影响。结果表明,苯胺浓度为0.2 mol/L时,超级电容器器件在0.2 mA/cm2的电流密度下达到580.8 mF/cm2的高比电容、出色的能量密度(20.17 μWh/cm2)和功率密度(50 μW/cm2),且一次修复后的电容保持率达到66%,显示出良好的自修复性能,以及保持结构完整性和电化学稳定性的巨大潜力。这些发现表明了自修复聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质在柔性可穿戴储能装置中巨大的应用前景。
论文
435M2烧结机机头化学团聚强化细颗粒物及重金属脱除试验研究
揣兴, 崔向峥, 雍恒, 熊卓, 赵永椿, 张军营
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021079
摘要(30) HTML(24) PDF 1133KB(2)
摘要:
针对某435M2烧结机机头,在静电除尘器前安装化学团聚强化除尘系统,研究化学团聚强化细颗粒物及重金属(As、Cr、Cd、Ni、Cu、Pb、Zn七种)脱除特性。实验结果表明,化学团聚后,细颗粒团聚成较大颗粒,静电除尘器后烟气中PM10、PM2.5、PM1颗粒质量浓度均降低49%以上,静电除尘器飞灰平均粒度增长46%以上,细颗粒物团聚效果显著,提升了静电除尘器脱除细颗粒物效率;静电除尘器飞灰及细颗粒物中重金属质量浓度上升,静电除尘器后烟气中重金属质量浓度均下降,表明化学团聚作用促使气态重金属向颗粒态重金属及飞灰中迁移,细颗粒重金属团聚长大。化学团聚不仅可以强化细颗粒物的脱除,同时有效提升了重金属的脱除效率。
论文
大型循环流化床锅炉与煤粉炉汞排放特性研究
高天, 肖日宏, 揣兴, 熊卓, 韦耿, 李铁, 杨凯, 李果, 赵永椿, 张军营
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021075
摘要(51) HTML(23) PDF 914KB(3)
摘要:
选取600 MW循环流化床锅炉及1000 MW煤粉炉的电厂进行汞迁移转化及排放特性研究,采用EPA 30B法对烟气汞浓度进行采样,同时采集了入炉煤、飞灰、底渣、石灰石、工艺水、脱硫石膏、脱硫废水等固体液体样品进行对比分析。研究了两电厂现有污染物控制装置对汞的协同脱除作用,分析了汞的迁移转化规律。两电厂烟气经过CFB及PC污染物控制装置后,总汞脱除率均达到88%以上,最终排放烟气汞浓度分别为1.85和1.10 μg/m3,明显低于中国现行排放标准要求,在现有设备条件下即可实现汞的达标排放。
论文
煤快速热解过程碱及碱土金属释放特性及焦理化结构演变研究
夏纬栋, 余俊钦, 丁路, 龚岩, 于广锁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60155-X
摘要(47) HTML(33) PDF 973KB(3)
摘要:
本研究基于高频炉反应器开展准东煤的快速热解实验,探究碱及碱土金属(AAEMs)的释放特性及其与煤焦理化性质演变的关联。热解停留时间、气氛是影响AAEMs迁移特性及煤焦理化性质演变的重要过程参数。研究表明,AAEMs的释放率随热解停留时间的延长而增大,Na、Mg和Ca的最大释放率分别为61.05%、64.47%、44.01%。CO2气氛能显著提高煤热解过程中AAEMs的释放率,CO2对Na释放的促进作用主要发生在快速热解初期,而对Mg和Ca释放的促进作用主要表现在快速热解中后期。CO2气氛促进挥发分释放,加快含氧官能团及脂肪族官能团分解,促进煤焦表面裂纹形成,从而促进煤快速热解过程煤中AAEMs的释放。
论文
水热合成温度对CuO/CeO2催化甲醇水蒸气重整制氢性能影响
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(5) HTML(1) PDF 1401KB(2)
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 ℃,水醇摩尔比(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%。
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:
摘要(3) HTML(5) PDF 1869KB(1)
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倍和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
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:
摘要(6) HTML(3) PDF 1544KB(1)
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 wt.%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
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
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021091
摘要(8) HTML(2) PDF 911KB(5)
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[1,2]。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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60178-0
摘要(15) HTML(7) PDF 1407KB(5)
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MPKOH(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、BBPKOH、PAP和PAPKOH。结果表明,MPKOH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MPKOH中的上述三类化合物相对含量分别为38.85%、10.17%和8.71%,推测在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BBPKOH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PAPKOH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。
论文
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.
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60171-8
摘要(28) HTML(6) PDF 1957KB(0)
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.
论文
铌元素改性V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂降低SO2氧化率的研究
王博, 边瑶, 封硕, 王少奇, 沈伯雄
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60177-9
摘要(37) HTML(10) PDF 1477KB(3)
摘要:
本研究采用浸渍法制备了Nb改性的V2O5-WO3/TiO2催化剂,并探究了不同Nb负载量催化剂对SO2氧化的影响。结果表明,在350 ℃时, Nb2O5负载量为2%的催化剂对SO2氧化率最低且为0.6%。与此同时,NOx转化率仍能达到95%。并采用TGA、BET、XRD、H2-TPR、CO2-TPD、XPS和In Situ DRIFTS表征分析催化剂的理化性质。结果说明,Nb改性催化剂的晶体结构没有发生明显改变,但是催化剂的比表面积小幅度下降,这将有助于减少催化剂对SO2的吸附。同时,催化剂表面的吸附氧含量下降,氧化还原性能也稍微减弱,这有利于降低催化剂对SO2的氧化。In Situ DRIFTS结果表明,Nb改性催化剂反应过程中表面中间产物VOSO4的含量下降,从而导致了SO3生成量减少。
论文
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
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021087
摘要(47) HTML(26) PDF 1171KB(4)
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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60174-3
摘要(33) HTML(3) PDF 1092KB(7)
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.
论文
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
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021086
摘要(41) HTML(15) PDF 1375KB(3)
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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021082
摘要(48) HTML(27) PDF 1471KB(10)
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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60152-4
摘要(69) HTML(12) PDF 2098KB(4)
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,其产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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60170-6
摘要(61) HTML(30) PDF 1299KB(2)
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.
论文
铁、锰、铜和水杨醛缩金刚烷胺席夫碱配体原位催化5-羟甲基糠醛原位氧化制备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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60176-7
摘要(35) HTML(8) PDF 898KB(1)
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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021084
摘要(12) HTML(5) PDF 1424KB(0)
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。
论文
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
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60164-0
摘要(40) HTML(8) PDF 1118KB(5)
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。
论文
Bi含量对溴氧化铋光催化性能的影响
赵立业, 安汝舜, 石鑫, 陈国博, 王亮, 李春虎
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60144-5
摘要(88) HTML(11) PDF 1345KB(7)
摘要:
采用水热法和溶剂热法制备BiOBr、Bi3O4Br和Bi4O5Br2三种光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)与紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)表征光催化剂的晶体结构、表面形貌和光学性能,利用密度泛函理论计算光催化剂的能带结构和态密度,在可见光照射下,通过降解RhB考察光催化剂的活性。结果表明,Bi的含量会影响光催化剂的导带位置和禁带宽度,Bi4O5Br2光催化剂降解效果最好,能够在50 min内将RhB完全降解。自由基捕获实验证明,超氧自由基(·${\rm{O}}_2^- $)是光催化降解RhB的主要活性物质。
论文
丝光沸石催化二甲醚羰基化研究进展
赵生迎, 耿海伦, 徐冰, 武雪梅, 谭明慧, 杨国辉, 谭猗生
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021083
摘要(123) HTML(28) PDF 1386KB(23)
摘要:
二甲醚羰基化反应是在二甲醚分子中定向插入一氧化碳的重要增碳反应,在工业生产中具有重要意义。近年来,研究发现廉价的丝光沸石可催化二甲醚羰基化反应,且具有较高的反应活性和十分优异的羰基化产物选择性,因此,得到了广泛的研究。本文对丝光沸石催化二甲醚羰基化的研究进行综述,介绍了羰基化反应的机理,并总结丝光沸石内部酸性位点调控的各种方法以及对羰基化反应的影响。
论文
In-situ catalytic upgrading of tar from integrated process of coal pyrolysis with steam reforming of methane over carbon based Ni catalyst
WANG Zheng-wei, WEI Bao-yong, LÜ Jian-nan, WANG Yi-ming, WU Yun-fei, YANG He, HU Hao-quan
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60169-X
摘要(37) HTML(13) PDF 2194KB(7)
摘要:
In order to improve the tar quality by decreasing the heavy tar content and ensuring high tar yield, in-situ catalytic upgrading of tar from the integrated process of coal pyrolysis coupled with steam reforming of methane was conducted over carbon (KD-9) based Ni catalyst. The results showed that at 650℃, the tar yield of CP-SRM over 5Ni/KD-9 is 24.4%, which is a little lower than that of without catalyst, while the light tar yield (i.e.,18.9%) is 1.4 times higher than that of without catalyst, and the content of C2, C3 and C4 alkyl used as a substitute for benzene significantly increases tar yields by 0.5, 0.6 and 4.0 times, respectively. The content of phenols and naphthalenes in tar also increased dramatically after upgrading. Isotope tracer approach combined with the mass spectra of typical components was employed in exploring the mechanism of the upgrading process. The results showed that 5Ni/KD-9 catalyzes coal tar cracking and SRM at the same time. Small free radicals such as ·CHx, ·H and ·OH generated by SRM can combine with free radicals from tar cracking, thus avoiding excessive cracking of tar.
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:
摘要(4) HTML(3) PDF 1258KB(1)
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。研究结果为高硫无烟煤的热解脱硫研究提供了基础数据支撑,对我国尤其是山西大量的高硫无烟煤资源高效清洁利用具有一定意义。
论文
γ-Fe2O3纳米颗粒尺寸及碳化气氛对碳化过程的影响
樊竞元, 吕振刚, 张成华, 许健, 相宏伟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60157-3
摘要(48) HTML(11) PDF 2022KB(3)
摘要:
采用油酸铁热分解法制备出不同尺寸(4−19 nm)的γ-Fe2O3纳米颗粒,在350 ℃下,于5%CO/He、5%CO/10%H2/He和5%CO/20%H2/He的三种气氛中,使用原位XRD反应装置研究了γ-Fe2O3纳米颗粒的碳化过程与物相变化规律,同时结合Raman、CO-TPR和TEM等手段对样品进行了表征。结果表明,γ-Fe2O3纳米颗粒完全碳化后会形成稳定比例的χ-Fe5C2θ-Fe3C的混合相;在相同碳化气氛下,随γ-Fe2O3颗粒尺寸增大完全碳化所需时间缩短,尺寸较小的γ-Fe2O3颗粒表面残留碳较多,会抑制碳化反应进程,碳化相中θ-Fe3C相对含量随γ-Fe2O3纳米颗粒尺寸增大而增高;相同尺寸的γ-Fe2O3颗粒在不同气氛下碳化,完全碳化所需时间随H2分压增大先缩短后略有延长,碳化相中θ-Fe3C相对含量随H2分压增大而增高。通过调节γ-Fe2O3颗粒尺寸和碳化气氛可定向制得合适比例的χ-Fe5C2θ-Fe3C混合相,这一结果有益于费托合成铁基催化剂中的铁碳化物活性相结构的优化。
论文
Methanol converting to propylene on weakly acidic and hierarchical porous MFI zeolite
ZHAO Yan-nan, FAN Su-bing, MA Qing-xiang, ZHANG Jian-li, ZHAO Tian-sheng
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60175-5
摘要(30) HTML(2) PDF 1439KB(2)
摘要:
H-[B,Al]-ZSM-5 zeolites were synthesized with glucose as assistant template to catalyze methanol converting toward propylene. The superior catalytic performance in terms of the propylene selectivity and the activity longevity was related to high ratio of weak acid to strong acid for favorable production of propylene and to high mesoporosity for improved diffusion of reactants and prevention from fast coking. More framework Al siting in the straight or sinusoidal channels of the MFI zeolite could also enhance the propylene/ethylene ratio due to the promotional effect on propylene formation. Low weak acid density was conducive to the production of high propylene/ethylene ratio. With the B/Al ratio of 2 and the (Al2+B2)/Si ratio of 0.01, HZ5-G-2B was applied in the methanol to propylene reaction at CH3OH/H2O (1∶1.2) WHSV of 1.8 h−1 and 480 °C. Propylene selectivity of 51.6%, the ${\rm{C}}_{{2-4}}^ {=} $ selectivity of 83.7% and complete conversion of methanol were achieved. The propylene/ethylene ratio was 2. The catalytic activity kept stable for 580 h.
论文
精馏系统内真空度对生物油模型化合物蒸馏特性的影响
马亚凯, 袁鑫华, 罗泽军, 朱锡锋
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60140-8
摘要(44) HTML(12) PDF 916KB(2)
摘要:
利用小试精馏装置对生物油模型化合物进行蒸馏实验,通过调节系统的真空度将生物油模型化合物分别在常压和减压状态下进行蒸馏,分析并总结了馏分中各组分的变化规律。结果表明,随着系统内真空度的不断升高,生物油模型化合物的总馏出率不断增加且结焦率不断降低,水分更容易被蒸出,馏分中有机物的初馏温度降低而馏出率增加。因此,增大真空度可有效分离生物油模型化合物的组分并降低蒸馏的能量损耗;当真空度为−0.08 MPa时,生物油模型化合物的蒸馏效果最好,其中,乙酸和糠醛的馏出率分别可达99.50%和65.88%、苯酚和愈创木酚的馏出率为25.19%和26.17%,均超过25%。
论文
煤矸石与半焦富氧混烧特性及污染物排放特性研究
戴若薇, 赵瑞东, 王志奇, 秦建光, 陈天举, 吴晋沪
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60132-9
摘要(50) HTML(7) PDF 1060KB(2)
摘要:
利用热重分析仪和管式炉实验,研究了煤矸石与半焦的富氧混烧特性,考察了半焦混烧比例、O2浓度和反应温度对燃烧特性和污染物排放特性的影响。结果表明,混烧半焦和提高O2浓度均可显著改善混合燃料的燃烧性能,当半焦混烧比例为75%时,着火和燃尽指数最高。随半焦混烧比例增大,CO和SO2转化率均逐渐降低。提高反应温度,CO转化率降低,SO2转化率增大,NO转化率呈现先升高然后降低或缓慢增加趋势。反应温度为900 ℃时,混烧半焦可降低燃烧过程的NO排放量。但其余反应温度下,混烧半焦会增大NO转化率。随O2浓度升高,混合燃料富氧燃烧过程的CO转化率降低,NO转化率升高,SO2峰值释放浓度和转化率呈先降低后升高的趋势。当O2浓度为20%时,SO2转化率最低。
论文
煤灰化过程中砷/硒/铅的释放及矿物的变化规律
李扬, 鲁子龙, 杨赫, 靳立军, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60115-9
摘要(71) HTML(34) PDF 1311KB(12)
摘要:
本研究选用两种煤(白音华褐煤和鄂州煤),研究了煤中重金属砷、硒、铅的赋存形态及其在灰化过程的释放规律,并结合煤中矿物质的变化,研究了灰化条件对矿物质转化的影响。通过外推法从热失重曲线确定了煤样的燃尽温度,以此为基准并结合国标法分别对煤样进行低温和高温灰化,对所制备的灰样采用XRD、XRF、TG-DTG等方法进行表征,分析煤中矿物质在不同灰化温度下的变化特征;采用逐级化学提取法分析煤样中As、Se、Pb的形态及含量,同时利用HNO3+ HF一步法提取煤样中的重金属,提取液中重金属含量均采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 检测。研究结果表明,白音华煤中重金属主要以硫化物结合态形式存在的As为主,且As的挥发性随温度升高而增大;鄂州煤中重金属主要为硫化物结合态的Pb,其挥发性同样极易随温度变化而改变;煤中Se主要以有机结合态和硫化物结合态形式存在。煤在灰化过程中矿物质发生了一系列的变化:如高岭土逐渐脱羟基变成偏高岭土,最终转变成莫来石;黄铁矿氧化形成赤铁矿;石膏脱水形成硬石膏。灰化过程各重金属的释放率受燃烧温度的影响较大,其硫化物结合态含量越高,释放率随温度升高增加的程度越大。
论文
基于密度泛函理论的CO2氧化含氮焦炭的机理研究
周赛, 刘虎, 于鹏飞, 袁茂博, 薛景文, 车得福
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021061
摘要(87) HTML(30) PDF 1397KB(6)
摘要:
本研究基于密度泛函理论,选取简化的含吡咯氮(N-5)或吡啶氮(N-6)焦炭模型,在分子水平上对CO2氧化含氮焦炭的异相反应机理进行研究。结构优化采用B3LYP-D3/6-31G(d)方法,单点能计算采用B3LYP-D3/def2-TZVP方法。计算结果表明,CO2氧化含氮焦炭过程分为CO2吸附、CO脱附和NO脱附三个阶段。CO2异相氧化含吡咯氮焦炭的反应中,CO2分子倾向于以C−O−down模式(N−O结合、C−C结合)吸附形成含氮和氧的五元杂环结构。然后五元环中原CO2分子的C−O键断裂形成表面羰基和表面氮氧结构,分别解吸附出CO和NO。该反应吸热401.2 kJ/mol,决速步能垒为197.6 kJ/mol。CO2异相氧化含吡啶氮焦炭的反应中,CO2分子以C−O−down和C−C结合、C−O结合模式吸附后倾向于先形成含氮和氧的六元杂环,再发生CO和NO分子的脱附。该反应吸收598.6 kJ/mol的热量,决速步能垒为292.0 kJ/mol。
论文
The effect of NaF amount on solid base catalysts derived from F-Ca-Mg-Al layered double hydroxides and dimethyl carbonate synthesis
LI Feng, LIAO Yun-hui, ZHAO Ning, XIAO Fu-kui
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60165-2
摘要(29) HTML(10) PDF 1459KB(4)
摘要:
Versatile and environmentally benign dimethyl carbonate (DMC) synthesized by propylene carbonate (PC) and methanol via transesterification is green and energy efficient. A series of solid base catalysts derived from F-Ca-Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) with different NaF amount were prepared, characterized and tested for the transesterification reaction. The properties of the catalysts modified by fluorine have improved obviously. The catalytic activity increases in the order of: FCMA-0.8 > FCMA-0.4 > FCMA-1.2 > FCMA-1.6 > FCMA-0, which is consistent with the total basic sites amount and the strong basic sites amount. FCMA-0.8 has the best catalytic activity as pure CaO catalyst, and the PC conversion, DMC selectivity and DMC yield are 66.8%, 97.4% and 65.1%, respectively. Furthermore, the DMC yield for FCMA-0.8 just decreased 3.9% (33.2% for CaO catalyst) after 10 recycles. FCMA-0.8 has good prospects in the transesterification of PC with methanol to DMC for industrial application.
论文
Pt掺杂Ni/NiAlOx催化菲加氢饱和反应性能研究
刘道诚, 荆洁颖, 王九占, 冯杰, 李文英
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60128-7
摘要(58) HTML(14) PDF 2128KB(13)
摘要:
本研究选取菲为模型化合物,以强化芳烃吸附为目标,采用等体积浸渍法制备了系列Pt-Ni/NiAlOx催化剂,系统考察了Pt掺杂量对催化剂结构和菲加氢饱和性能的影响。结果表明,当反应温度300 ℃、氢气压力5 MPa、重时空速52 h−1时,相比Ni/NiAlOx催化剂,掺杂0.5%Pt的0.5Pt-Ni/NiAlOx催化剂上全氢菲选择性在反应8 h后由40%提升至67%,且表观反应速率和转化频率分别由1.53 × 10−3 mol·kg−1·s−1和14.64 × 10−3 s−1提升至1.81 × 10−3 mol·kg−1·s−1和22.16 × 10−3 s−1。这主要归因于金属Pt适宜的掺杂量提高了金属Ni缺电子结构的稳定性,促进芳烃吸附,提升了菲加氢饱和性能。
论文
孪晶HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂的制备及甲苯甲醇烷基化性能研究
潘旭, 杜冰, 黄鑫, 王瑞壮, 韦慧, 刘意, 许德平
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021095
摘要(27) HTML(3) PDF 1204KB(10)
摘要:
甲苯甲醇烷基化制对二甲苯技术因产品选择性高和分离能耗低而备受关注。孪晶HZSM-5分子筛具有表面“之”字型孔道覆盖比例大和外表面铝分布少的特点,在甲苯甲醇烷基化反应中表现出较高的对二甲苯选择性。本文采用水热结晶法合成了孪晶HZSM-5分子筛,并在表面外延生长Silicalite-1(S-1)纯硅沸石,制备了HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂。与孪晶HZSM-5相比,HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂在甲苯甲醇烷基化反应中表现出优异的催化性能。在470 ℃、0.1 MPa和临氢反应条件下,HZSM-5@40Silicalite-1催化剂的甲苯单程转化率为8.5%,对二甲苯选择性为98.4%。随后,进一步研究了核相HZSM-5与S-1壳层前驱体固液质量比对表面S-1晶体生长的影响,同时考察了S-1壳层对孪晶HZSM-5催化性能的影响。通过SEM、XRD、XRF、液体静态吸附、N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-IR等表征实验对核壳材料的结构和酸性质进行了详细研究。
论文
十氢萘选择性开环反应的研究进展
刘雅杰, 梁振辉, 刘兴, 袁利静
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60186-X
摘要(20) HTML(20) PDF 768KB(3)
摘要:
十氢萘作为典型的饱和双环化合物,常被作为饱和环烷烃的探针分子,用于催化裂化轻循环油加氢选择性开环的反应机理研究。本文介绍了顺式和反式十氢萘的分子结构和反应特性,系统分析了十氢萘在不同催化体系下选择性开环的反应机理,包括在单功能酸性催化剂上的碳正离子机理,在单功能金属催化剂上的氢解反应机理以及基于酸性-金属双功能催化剂的双功能开环反应机理。总结了反应温度、载体酸性和分子筛孔径等工艺条件对十氢萘选择性开环反应性能的影响。最后提出了当前研究存在的不足之处,展望了亟需开展的研究课题。
论文
不同气流床气化工艺炭黑的氧化反应特性
高明, 陶迅, 丁路, 陈哲坤, 代正华, 于广锁, 王辅臣
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60116-0
摘要(60) HTML(44) PDF 5221KB(4)
摘要:
利用高分辨透射显微镜分别对煤和生物质快速热解炭黑、天然气非催化部分氧化小试装置炭黑和工业装置炭黑、商业天然气炉法炭黑和煤焦油炉法炭黑等六种样品的形貌结构进行了表征;基于常压热重分析仪非等温法(50−800 ℃)对炭黑的着火点、氧化反应速率进行了研究,获得了炭黑的氧化反应动力学参数。研究表明,不同的炭黑理化性质差异较大,煤和生物质快速热解炭黑的球形度更高,粒径较大;天然气非催化部分氧化小试装置炭黑在较低温度下形成,呈现被碳囊包裹的形态;天然气非催化部分氧化工业装置炭黑呈现中空结构,粒径较小。非催化部分氧化小试装置和工业装置炭黑的氧化反应性接近,是天然气炉法炭黑的3.1倍,是煤焦油炉法炭黑的3.2倍;非催化部分氧化炭黑的反应性是煤快速热解炭黑的9.0倍,是生物质快速热解炭黑的26.6倍。两种非催化部分氧化炭黑和两种商业炉法炭黑的活化能随温度变化呈现分段形式;两种快速热解炭黑的活化能随温度升高基本不变。
论文
卤素原子对卤氧化铋(BiOXX = Cl、Br、I)光催化性能的影响
赵立业, 李恒, 王亮, 李春虎
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021067
摘要(47) HTML(49) PDF 1142KB(9)
摘要:
利用水热法和溶剂热法制备了BiOCl、BiOBr和BiOI三种光催化剂,通过XRD、SEM、光电流密度与UV-vis DRS表征了光催化剂的晶体结构、表面形貌与光电性能,DFT计算结果表明,随着卤素原子序数升高,光催化剂导带附近的费米能级的分散度降低,禁带宽度变小。在可见光照射下,通过水溶液中罗丹明B的降解效果来评价光催化剂的光催化活性,BiOI具有最好的光催化活性,60 min内,罗丹明B的降解效率达到100%,同时通过自由基捕获实验探究了卤氧化铋光催化降解过程的主要活性基团。
论文
甲烷无氧直接制备烯烃/芳烃研究进展(II)
黄鑫, 焦熙, 王晓波, 赵宁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021073
摘要(118) HTML(52) PDF 639KB(24)
摘要:
在“碳达峰、碳中和”的背景下,甲烷无氧直接制备烯烃/芳烃具有零二氧化碳排放、100%碳原子利用和富产氢等优势,是碳一化学和催化领域中一个热点研究课题。本综述基于作者在甲烷无氧直接制备烯烃/芳烃反应的研究工作,结合2018−2021年的相关文献,对目前甲烷无氧芳构化反应和甲烷无氧直接制备烯烃、芳烃和氢气反应的世界各国研究现状进行综合评述。重点讨论活性位确认、反应中间体、反应机理、催化剂性能及提升等工作。最后对甲烷无氧直接制备烯烃/芳烃的研究前景进行了展望。
论文
典型废塑料PE/PP/PS共热解初期反应特性的ReaxFF研究
贺兴处, 陈德珍
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60161-5
摘要(52) HTML(20) PDF 1550KB(5)
摘要:
利用ReaxFF结合AutoRMA分析工具从动力学、热解产物及热解反应过程三方面探究了典型废塑料PE/PP/PS共热解原子层面的反应机理。研究表明,PE/PP/PS共热解的动力学参数可通过C–C键和C–H键断裂的活化能加权求和(即Char Bonds方法) 获得,其活化能与实验值的误差仅为 ± 3.86%,因此,C–C键和C–H键断裂可以表征反应进程。针对三种塑料的混合热解体系即PP-PE、PP-PS和PE-PP-PS的研究表明,增加PP-PE中PP的含量可以提高油和可燃气的产率,增加PP-PS中PS的含量可以提高炭和油产率;在PE-PP-PS体系中,高温有利于重油裂解为轻油,轻油相对含量从2400 K的44.77%升高到3000 K的56.18%,同时高温也会促使烃类小分子进一步裂解生成更小分子产物,随热解温度升高,H2和CH4的产率明显上升,但C2H4和C3H6的产率先上升后降低。相比单独热解,混合热解体系开始反应时间有所延迟,但达到第一次平衡的总反应时间缩短,并且更倾向于生成较小分子产物。PE和PP单独热解时,首先生成其单体,继而生成烷烃和小分子气体,但在共热解过程中,首先生成烷烃和小分子气体,而后生成其单体。PS在共热解体系中更倾向于提供·H自由基从而与PE和PP生成的自由基结合,形成小分子烷烃或H2
论文
颗粒催化气化过程中分形特性的原位研究
陈倩, 韦兵, 陈俊潜, 江航, 叶奕强, 王兴军, 郭庆华, 于广锁, 王辅臣
当前状态:
摘要(10) HTML(9) PDF 1147KB(1)
摘要:
通过高温热台原位研究气化阶段钾基催化剂对神府煤焦的催化气化作用。考察了气化温度(800 ℃ − 900 ℃)和催化剂负载量(4.4%、10%(质量分数))对煤焦反应性的影响。通过热台显微镜对煤焦颗粒催化气化过程进行可视化研究并引入分形理论对煤焦颗粒表面结构进行分析,揭示分形维数所表征的气化反应性。实验结果表明,煤焦颗粒的分形维数与之碳转化率呈正相关性,即催化剂负载量一定,改变气化温度,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;气化温度一定,改变催化剂负载量,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;煤焦颗粒的初始气化反应速率与分形维数关系与碳转化率一致;煤焦颗粒的分形维数与煤焦球度、角度间相关性较大,存在指数关系;即分形维数随煤焦颗粒角度的增加而增大;煤焦颗粒分形维数指标可用于煤焦催气化过程的研究。
论文
Nickel oxide modified C3N5 photocatalyst for enhanced hydrogen evolution performance
LIU Mu-yao, WANG Jian-yun, DUAN Lian, LIU Xian, ZHANG Lei
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60166-4
摘要(33) HTML(13) PDF 1662KB(4)
摘要:
Recently, a new carbon nitride (C3N5) photocatalyst has attracted much attention due to its excellent light harvesting and unique 2D structure. However, high recombination rates of electron-hole pairs of bulk C3N5 serious affect the photocatalytic performance. Herein, nickel oxide (NiO) modified C3N5 p-n junctions photocatalyst was synthesized by a facile hydrothermal method. Results indicated that the 9-Ni/C3N5 nanosheet photocatalyst showed excellent hydrogen production efficiency under visible light. The hydrogen production rate reached 357 μmol/(g·h), which was 107-fold higher than that of pristine C3N5. The high catalytic performace was attributed to the 9-Ni/C3N5 p-n junctions which could efficiently promote photogenerated electron-hole pair separation and thus promote the hydrogen evolution reaction.
论文
催化裂化反应对1-己烯叠合反应的影响规律
宁鑫, 廖明杰, 刘砚超, 郑家军, 李文林, 李瑞丰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60143-3
摘要(107) HTML(13) PDF 770KB(41)
摘要:
分别以1,3,5-三异丙苯和正辛烷为不同分子尺寸催化裂解原料,以1-己烯为叠合原料,评估了合成的多级孔ZSM-5分子筛催化剂上催化裂化反应和烯烃叠合反应的耦合机制。模型化合物催化裂解反应结果表明,在合成的多级孔ZSM-5分子筛上不同尺寸分子裂解性能受到抑制,1,3,5-TIPB裂解能力下降,正辛烷裂解初始转化率由70%降低到20%。而多级孔ZSM-5分子筛的1-己烯叠合催化活性得到提升,高于工业ZSM-5分子筛,叠合产物以二聚物为主。分子筛中强酸酸量的降低可抑制催化裂化反应的进行,促进C6烯烃低聚为二聚物和三聚物(航空煤油的理想成分)的能力。因此,从抑制催化裂化的角度进行催化剂设计,可有效提高催化剂的烯烃叠合反应性能。
论文
CO在不同氧缺陷Cu1/CeO2(110)表面的吸附:DFT + U
张佳松, 王辉, 王宁, 孙健伟, 杨建成
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60149-4
摘要(63) HTML(15) PDF 1199KB(5)
摘要:
吸附过程是SCR脱硝的重要步骤,研究CO在催化剂表面的吸附特性对理解催化剂的催化机理具有重要意义。本研究基于量子化学的密度泛函理论(DFT)研究了CO在理想和氧缺陷Cu1/CeO2(110)表面上的吸附,并且对CO分子在催化剂表面不同位点的吸附特性进行了计算和分析。结果表明,Cu掺杂可以显著提高CO在催化剂表面的吸附性能,顶位是CO最稳定的吸附位,CO在空穴位上的吸附能力很弱。与理想表面相比,线性缺陷的构造可以进一步提高CO在催化剂表面的吸附性能。对吸附构型PDOS的分析表明,大量的轨道杂化是CO在Cu1/CeO2(110)表面吸附性能较强的原因。
论文
焦炭–NO异相还原的密度泛函理论研究进展
陈晓淇, 朱晓, 齐建荟, 牛胜利, 韩奎华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60148-2
摘要(85) HTML(10) PDF 858KB(8)
摘要:
燃煤电站中煤炭高温燃烧时产生的氮氧化物(NOx)对环境产生严重污染,控制NOx污染物排放成为全世界的共同行动。焦炭–NO异相还原反应在燃煤过程中普遍存在,但由于焦炭复杂的化学结构和成分以及燃烧反应中气固成分,焦炭–NO异相还原反应的机理尚不明晰。本文通过总结焦炭–NO异相还原反应机理的密度泛函理论方面的研究,从焦炭模型、NO吸附方式、反应路径和反应路径中产生的不同中间体等方面对焦炭–NO异相还原反应的机理进行综述,还分析了CO和矿物质对NO异相还原反应的影响机制,指出焦炭模型边缘的含氧官能团和活性位点对NO还原有利,不同反应路径会产生HCN、N2O和NH3等中间体,CO和催化金属能通过增加反应活性位点、降低反应能垒和提高反应速率等方式促进焦炭–NO异相还原反应,为完善NO异相还原反应机理,控制NOx排放提供理论依据。
论文
不同热解活化条件下制备的污泥炭常温催化氧化NO
周易, 邓文义, 胡明涛, 许铈尧, 苏亚欣
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60160-3
摘要(54) HTML(12) PDF 1254KB(4)
摘要:
以市政污泥为原料制备污泥炭(SC),开展了SC常温催化氧化NO的实验研究。通过对不同热解温度(600 、700 和800 ℃)和不同干基污泥(DS)/KOH混合质量比下(4∶1、3∶1、2∶1和1∶1)的NO脱除特性研究,探究了污泥裂解活化工艺对NO常温催化氧化的影响规律和作用机理。结果表明,热解温度和KOH活化均对SC的催化活性有显著影响,当热解温度由600 ℃升至800 ℃,裂解样的NO转化率由12%升至36%;不同热解温度下,SC的催化活性均随KOH用量增加呈先增大后减小趋势;当热解温度为700 ℃、DS/KOH = 3∶1时,SC的催化活性最优,达到56%;对该样品进一步进行氢气还原处理后,其脱硝效率进一步提升,达到76.5%。研究发现,SC的催化活性与其比表面积有强相关性,其反应机理遵循Eley-Rideal(E-R)模型。
论文
Sn-Fe@C催化纤维素氢解制备丙酮醇和乳酸
李思婵, 邓玉龙, 王海永, 王晨光, 马隆龙, 刘琪英
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60153-6
摘要(66) HTML(19) PDF 3017KB(2)
摘要:
丙酮醇和乳酸都是具有很高利用价值的化学品,充分利用可再生的纤维素资源制备丙酮醇和乳酸,具有重要的意义。采用溶胶-凝胶法并结合惰性气氛高温退火方法制备了Sn-Fe@C系列催化剂,探讨了该催化剂上纤维素水相体系一步氢解制备丙酮醇和乳酸的催化性能。研究发现,丙酮醇和乳酸的收率与催化剂的Sn/Fe比以及焙烧温度具有显著的相关性。以3Sn1Fe@C600为催化剂,在240 ℃,5 MPa H2压力和1 h的反应条件下,丙酮醇和乳酸的总收率为45.4%。催化剂物理化学性质的表征结果表明,催化剂的酸、碱性位及金属活性位点之间的协同催化作用,是纤维素选择性氢解制备丙酮醇和乳酸的关键。
论文
脱水污泥与秸秆掺烧及重金属迁移转化特性研究
郭帅, 于士祥, 车德勇, 刘洪鹏, 孙佰仲
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60168-8
摘要(33) HTML(1) PDF 1794KB(0)
摘要:
在一台实验室规模的内循环流化床中,研究了700−850 ℃下脱水污泥与玉米秸秆的掺烧反应。目的是研究不同温度、污泥掺混比、二次风比率对掺烧后NO排放以及各种重金属在底灰、飞灰、烟气中迁移规律。结果表明,在实验工况下,随着温度升高,NO排放浓度上升,底灰中V、Cr、As、Sb、Hg浓度先增大后减小,Zn、Cu、Se、Cd与之相反,且大部分重金属的转折点在800 ℃;随着污泥掺混比的增加,NO排放浓度先减少后增加,底灰中Cu、Hg、Tl浓度均先增加后减小,Cr与之相反,且转折点均在污泥掺混比为10%时;随着二次风比率的增加,NO排放浓度降低,底灰中重金属Zn、Cu、Se、Hg浓度减少,As、Cd与之相反。
论文
不同晶面Co基催化剂上CO活化行为研究
卢文丽, 王俊刚, 孙德魁, 马中义, 陈从标, 侯博, 王宝俊, 李德宝
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021094
摘要(10) HTML(1) PDF 1317KB(1)
摘要:
CO活化是费托反应的关键步骤,其解离方式一直是人们争论的焦点。本文用溶剂热法合成了三种暴露不同晶面的Co基催化剂,排除载体、助剂、晶粒尺寸等参数的影响,通过程序升温脱附、原位拉曼、原位漫反射红外等表征手段和化学瞬变反应技术,对不同晶面Co催化剂在费托反应过程中CO活化行为进行了探究。结果表明,CO的活化在不同晶面的Co基催化剂上具有结构敏感性。Co(10-11)晶面上CO以直接解离的方式进行活化,且CO解离生成的碳物种部分形成积碳,其余碳物种加氢生成CHx;Co(0001)晶面上CO以氢助解离的方式活化,大量解离为积碳,少量碳物种氢化为CHx;Co(11-20)晶面上CO直接解离,该催化剂上CO弱解离得到微量的积碳,其余碳物种在氢的存在下生成微量的CHx中间体。
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(11) HTML(3) PDF 1648KB(1)
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元素和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
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:
摘要(17) HTML(8) PDF 1220KB(2)
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。系统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9.80 wt.%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(FT-IR)和二维核磁(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。因此,本文为木质素高效资源化利用制备精细化学品技术的开发提供了一种新的研究思路。
论文
串联催化剂上CO2催化转化制备高附加值烃类研究进展
王晓星, 段永鸿, 张俊峰, 谭猗生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60181-0
摘要(24) HTML(8) PDF 2157KB(6)
摘要:
将CO2作为可利用的碳资源催化转化为高附加值化学品或液体燃料对于节能减排和碳资源的循环利用具有重要意义。由于CO2分子的化学惰性及高的C–C键耦合能垒,导致CO2的选择性活化及可控转化极具挑战。近年来,随着研究的不断深入及串联催化体系的构建,国内外研究者在CO2催化加氢制备高附加值烃类方面取得了突破性的研究进展。然而,在串联催化过程中,Fe基催化剂或金属氧化物与分子筛间的协同匹配、活性组分间的组装方式、分子筛的孔道结构及酸性、以及反应条件及气氛均对CO2加氢的产物分布影响显著。有鉴于此,本文针对CO2加氢制备高附加值烃(低碳烯烃、异构烷烃、汽油及芳烃)的串联催化反应体系,重点介绍串联催化剂上影响CO2活化、转化及目标产物生成的关键因素以及串联催化剂的稳定性,并在此基础上对CO2催化加氢的未来和前景进行总结和展望。
论文
An ammonia-free denitration method: Activated Carbon reduction of NOx with Cu-K bimetallic aid
XIAO Rao, ZHANG Jun-feng, ZHAO Ling-kui
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60183-4
摘要(13) HTML(2) PDF 1798KB(1)
摘要:
With the problem of ammonia leakage in traditional denitration methods becoming more and more obvious, ammonia-free denitration technology has become a research hotspot topic recently. In a fixed-bed reactor, the direct reduction of NO by copper and potassium bimetallic supported coconut shell activated carbon in aerobic and anaerobic environments was investigated under temperature-programmed surface reaction (TPSR) conditions. The materials were characterized using BET, SEM, XRD, XPS, H2-TPR, Raman and FT–IR. The experimental results showed that the active functional groups formed on the surface of carbon materials were the important intermediate products and played a key role in the reduction process. The addition of oxygen could greatly promote the formation of intermediate C(O) (Oxygen-containing functional groups on the carbon surface), so the reduction rate of NO could be increased. Furthermore, the effect of bimetallic oxide catalysis was obvious in the direct reduction of NO. When copper: potassium= 2∶1, the denitration rate could reach 90% at 300 °C. The synergistic catalytic reduction of bimetallic had a significant effect on reducing the reaction temperature window. Based on the experimental results, the catalytic activity mainly came from the redox cycle of CuO/Cu2O, and the potassium inhibited the agglomeration of copper on the surface of carbon materials.
论文
钴催化α-己烯氢甲酰化反应区域选择性研究
何晓飞, 郭靖, 夏洪强, 赵天生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60131-7
摘要(58) HTML(12) PDF 1363KB(4)
摘要:
采用密度泛函理论方法,研究了膦配体(L)配位催化活性中间体HCo(CO)2L的电子效应和位阻效应,对α-己烯氢甲酰化反应区域选择的影响。膦配体具有强吸电子能力,可提高HCo(CO)2L的稳定性;同时PPh3配体具有大的空间位阻,抑制了α-己烯吸附配位至HCo(CO)2L、以及C=C双键与Co–H键以支链反应路径加成。形成支链烷基Co中间体过渡态反应能垒(B-TS1)与形成直链烷基Co中间体过渡态(L-TS1)的反应能垒差(ΔΔE)为2.73 kcal/mol,表明前者发生相对困难,有利于按直链路经反应。膦配体的电子效应和位阻效应共同决定α-己烯C=C双键与Co–H键加成反应方式,且有利于直链反应路径加成,产物以直链醛为主。
论文
Unraveling the role of Ni13 catalyst supported on ZrO2 for CH4 dehydrogenation: The d-band electron reservoir
Cuimei Zhi, Ruihong Yang, Changyu Zhou, Guiru Wang, Jiaying Ding, Wen Yang
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60184-6
摘要(14) HTML(1) PDF 901KB(1)
摘要:
Activating C−H bonds of CH4 is a key bottleneck step of the conversion of methane to chemical commodities. Loading Ni onto ZrO2 is regarded as a relatively efficient way to harness the beneficial electronic property and the fine dispersion of the Ni catalyst for CH4 dissociation. Herein we demonstrate the promising role of Ni catalyst supported on ZrO2 for obtaining very active CH4 dissociation, with results comparable to Ni13. The density functional theory (DFT) results show that the ZrO2 supported Ni13 stabilizes all species better and facilitates CH4 activation. The stepwise dehydrogenations of CH4, with ZrO2, on Ni13-ZrO2(111), correspond to the extended C−H bond lengths of ISs, the lower Ea, the smaller displacements between the detaching H and the remaining CHx fragment in TSs, as well as being higher exothermic. However, without the ZrO2 support on Ni13, the opposite happens. Consequently, the ZrO2 modified Ni13 exhibits superior activity with respect to the original Ni13 in CH4 dehydrogenation. The electronic analysis combining DFT calculations have ascertained that it is the larger overlap between C2p and Ni3d as well as the growing electron transfer Ni→C that cause the weaker C2p−H1s hybridization, In addition, this also cause the reduction of electron transfer H→C, thus leading to a stronger interaction between Ni and C along with a weak C−H bond. Hence, the ZrO2 support is revealed as playing the role of the d-band electron reservoir at Ni13 to activate C−H bonds for catalytic CH4 dehydrogenation.
论文
模型碳催化加氢气化反应特性研究
曲旋, 王沁汾, 严帅, 冯俊, 张建树, 张荣, 毕继诚
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60136-6
摘要(55) HTML(8) PDF 1293KB(6)
摘要:
在加压热天平中研究了活性炭/烟煤半焦/无烟煤半焦等模型碳催化加氢气化(CCHG)的特性,并结合GC、BET等表征对碳的物理结构和化学反应过程的分析,初步获悉了Co对碳-氢反应的催化作用过程。结果表明,碳CCHG过程中过渡金属(Fe、Co、Ni)的催化活性明显高于碱金属和碱土金属(K、CaO、MgO),过渡金属CCHG过程存在低温 (600−750 ℃)和高温 (> 800 ℃) 两个特征催化区域,低温催化区域的出现主要归因于过渡金属催化剂氧化物与碳发生相互作用,部分碳结构得到活化的同时过渡金属嵌入到碳层结构中更为有效的发挥供氢和断键作用。Co催化剂在850 ℃和1 MPa氢压以上的条件下,催化剂的供氢作用可达到饱和,碳的催化加氢气化过程主要为温度促使的催化断键反应。具有高比表面积和低致密程度碳结构的模型碳在较低的催化剂负载量下即可具有高的CCHG活性。
论文
回收利用煤矸石低成本制备Ni/C/CG复合型吸波材料
梁丽萍, 高飞, 王亚珂, 朱保顺, 力国民
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021066
摘要(89) HTML(41) PDF 1543KB(7)
摘要:
采用煤矸石(CG)作含碳载体、淀粉作补充C源、硝酸镍作Ni源,借助液相浸渍结合碳热还原工艺制备Ni/C/CG复合型微波吸收材料;研究碳热还原温度对材料组成、微观结构与性能的影响。结果表明,碳热还原温度会影响碳与Ni的结晶状态及Ni微粒大小,进而对材料的电磁性能特别是介电性能产生显著影响。得益于良好的阻抗匹配特性与强的微波衰减能力,在600−800 ℃较宽的温度范围内制备得到的Ni/C/CG复合材料可以均显示出优良的微波吸收性能。其中,800 ℃热处理样品的最低反射损耗可达−20.9 dB,相应的有效带宽为3.8 GHz(测试涂层厚度为2 mm)。介电损耗是主要的微波吸收机制,主要源于材料中石墨化的碳与Ni微粒所引起的漏导损耗及各组元间界面带来的界面极化损耗。
论文
热处理温度对Pt3Co二元金属催化剂氧还原性能影响及泛函密度理论研究
麦奕朗, 解相生, 王志达, 闫常峰, 刘光华
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60099-3
摘要(67) HTML(24) PDF 1015KB(11)
摘要:
制备低成本、高活性、高稳定性的铂(Pt)基氧还原反应(ORR)催化剂是质子交换燃料电池(PEMFC)大规模商业化应用的关键。以钴(Co)等非贵金属与Pt掺杂制备二元合金PtM催化剂不仅可以减少Pt用量,还可以获得高于Pt金属催化剂的ORR催化活性和稳定性。本研究使用浸渍还原法制备碳载铂钴ORR催化剂,通过控制热处理还原温度来控制纳米颗粒的结构、晶相、尺寸等,从而改善催化剂的ORR性能。XRD、TEM和电化学分析结果综合表明,热处理温度对纳米颗粒合金度和平均粒径有显著的影响,平均粒径和合金度随着热处理温度升高而增大。通过控制热处理温度可以获得粒径与合金度之间的最优值从而提高催化剂氧还原活性,实验表明,800 ℃是低粒径和高合金度的平衡点,在所有制备的催化剂中有最高的质量活性(0.41 A/mgPt)和稳定性。进一步的密度泛函理论(DFT)计算表明高合金度的Pt3Co结构表面可以降低速控步反应势垒,提高ORR活性。
论文
催化燃烧催化剂抗硫性的研究进展
耿俊, 柯权力, 周文茜, 王吴健, 汪善虎, 周瑛, 卢晗锋
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60182-2
摘要(27) HTML(7) PDF 1012KB(3)
摘要:
在实际工业环境中,一些废气(包括甲烷、乙烷以及VOCs)中通常会带有一些含硫物种,这些物种在氧化反应过程中会侵占催化剂表面活性位,引起催化剂的短暂物理失活。当有毒物质与主活性物种发生反应可引发永久性失活,从而造成催化剂的中毒失效。论文综述了贵金属、复合金属氧化物以及钙钛矿型催化剂应用于废气催化燃烧反应中的抗无机硫和有机硫性能,讨论分析了催化剂的中毒机理,提出了一些提高催化剂抗毒性的方法和手段,为开发具有高抗硫中毒特性的催化剂提供一定的思路和方向。
论文
气流床煤气化细渣结构、性质与其粒度分布关系研究
吴昊东, 邵丰华, 吕鹏, 白永辉, 宋旭东, 王焦飞, 郭庆华, 王学斌, 于广锁
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021089
摘要(28) HTML(16) PDF 1268KB(6)
摘要:
气化过程中,不同粒度颗粒的受热破裂方式、挥发分脱除行为、焦-熔渣相互作用等具有显著差异,导致所产生的不同尺寸的煤气化细渣具有不同的结构特征和反应特性,通过研究气流床煤气化细渣结构、性质与其粒度分布的关系可为溯源气化炉内细渣形成机制及入炉煤粒度优化提供重要依据。为此,本研究选用宁夏宁东典型GSP煤气化工艺细渣为原料,通过烘干、破碎、筛分处理,获取了粒度分别为<0.125 mm、0.125 mm–0.250 mm、>0.250 mm的三种样品,分别称为小、中、大粒级样品,借助氮吸附法、XRD、Raman光谱、TGA等表征分析手段对其理化结构及燃烧活性进行了研究。结果表明:不同粒级气化细渣在组成、结构及反应活性方面有显著差异,三种粒级样品在渣中所占比例分别22%,46%,32%,均含有大量的球状颗粒与不规则颗粒。其中,中粒级气化细渣气化程度最小,残炭含量最高,达19%,石墨化程度最低,仅为30%,比表面积最大,达87.8 m²/g,在不同的升温速率下综合燃烧特性指数最优,大粒级气化细渣以上性质则与其完全相反。显然,气化较充分的煤粉趋向于形成大粒级的气化细渣,气化程度较低的煤粉更易形成中粒级气化细渣,这为煤气化过程的研究提供了一定的依据。中粒级气化细渣在细渣中含量最多,且气化程度低、含碳量高,所以仍具有一定潜在的利用价值,这也为气化细渣的处理与处置提供了思路。
论文
钛副族金属氧化物催化合成气转化性能的研究
杨世诚, 朱万胜, 薛晓晓, 马书启, 张玉龙, 孙琦
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60180-9
摘要(24) HTML(9) PDF 1358KB(1)
摘要:
将超临界法制备的钛副族纳米金属氧化物(TiO2、ZrO2、HfO2)分别与ZSM-5分子筛和石英砂混合得到双功能催化剂(Ti/HZ、Zr/HZ、Hf/HZ)和金属氧化物催化剂(Ti/Si、Zr/Si、Hf/Si)。研究了金属氧化物的晶体结构、表面氧空位和合成气吸附性能对金属氧化物催化剂和双功能催化剂催化CO加氢性能的影响。结果表明,双功能催化剂可以直接催化合成气制芳烃。金属氧化物表面氧空位浓度、氧空位电子性质和金属氧化物的H/C比(CO和H2吸附量之比)共同决定着金属氧化物表面中间体产物的种类。ZrO2表面的碳氢氧(CHxO*)中间体产物有利于Zr/HZ获得芳烃高选择性(71.15%),而TiO2和HfO2中的CH4*则导致Ti/HZ和Hf/HZ的催化产物CH4选择性较高。本研究结果可为合成气芳构化催化剂的设计提供参考。
论文
高温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征
程锦远, 李占库, 闫洪雷, 雷智平, 颜井冲, 任世彪, 王知彩, 康士刚, 水恒福
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021088
摘要(22) HTML(19) PDF 1080KB(0)
摘要:
以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对酚醛泡沫的表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行表征。结果表明,煤焦油酚醛泡沫的压缩强度有所降低,但是泡沫的韧性提高,其粉化率下降。同时煤焦油酚醛泡沫具有良好的热稳定性,当替代率在10%−15%时,极限氧指数最高为36.1%,导热系数最低为0.034 W·m−1·K−1。这说明高温煤焦油能够部分替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为高温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。
论文
Mn掺杂VWTi催化剂宽温区脱硝实验研究
陈传敏, 常昊, 贾文波, 刘松涛, 曹悦, 陈若希, 乔钏熙
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021085
摘要(31) HTML(23) PDF 1423KB(4)
摘要:
采用溶胶凝胶法制备了一系列锰掺杂VWTi催化剂,在固定床反应装置上测试了催化剂宽温区脱硝性能,同时考察了催化剂制备工艺、烟气组分、反应温度、空速等因素对催化剂宽温区脱硝活性的影响,并借助BET、XRD、XPS、SEM和H2–TPR等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,Mn掺杂显著提高了催化剂在200–300℃范围内的脱硝效率,较低的干燥温度有利于提升催化剂的脱硝活性。催化剂的表征结果表明:随着干燥温度的上升,催化剂表面的TiO2由锐钛矿晶型向金红石晶型转变、催化剂表面的化学吸附氧占比明显减少、高价锰占比减少、催化剂表面活性组分锰元素和钒元素的占比明显减少、催化剂的低温还原峰逐渐消失,从而降低了催化剂的催化氧化活性。
2021-12-序言
2021, 49(12): 1-2.  
摘要(20) HTML(6) PDF 449KB(9)
摘要:
2021-12 目录
2021, 49(12): 1-10.  
摘要(16) HTML(6) PDF 5452KB(5)
摘要:
纤维素热解转化的研究进展
李承宇, 张军, 袁浩然, 王树荣, 陈勇
2021, 49(12): 1733-1751.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60134-2
摘要(254) HTML(33) PDF 1107KB(61)
摘要:
纤维素的热解技术是一种非常有应用前景的高值转化技术。本综述系统地介绍了纤维素的基础特性,深入讨论了纤维素热解机制、研究方法、催化剂类型及其他影响纤维素热解产物分布的因素。其中,不同类型催化剂的添加和反应装置结构的设计优化可以显著提高纤维素热解转化效率,改善产物种类分布和提高特定高值化学品的选择性,从而有效地提高纤维素热解产物的资源、能源化利用价值。最后,对纤维素热解未来技术研究的发展方向进行了展望。
生物质基糠醛和5-羟甲基糠醛加氢转化研究进展
张军, 李丹妮, 袁浩然, 王树荣, 陈勇
2021, 49(12): 1752-1767.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60135-4
摘要(211) HTML(104) PDF 1220KB(57)
摘要:
近年来,利用生物质基平台化合物转化制备各种燃料及高值化学品引起研究人员的广泛关注。5-羟甲基糠醛(HMF)和糠醛(FFR)作为一类重要的生物质衍生平台化合物,分子结构中醛基和呋喃环等官能团赋予其独特的化学性质。本综述针对HMF和FFR在氢气、低碳醇、甲酸和硅烷等不同氢源中的催化加氢反应研究现状进行了阐述,对加氢转化过程中的主要影响因素如催化剂类型和反应条件以及反应机理等进行了详细分析,同时对HMF/FFR加氢转化应用研究前景进行了展望。
甘油缩合制丙酮缩甘油中催化剂及反应机理研究进展
曾祥棵, 王玮璐, 黎良菊, 欧阳平, 张贤明
2021, 49(12): 1768-1779.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021063
摘要(216) HTML(56) PDF 819KB(19)
摘要:
随着生物柴油产业的蓬勃发展,其主要副产物甘油的资源化利用已亟不可待。其中,将甘油与丙酮缩合生成丙酮缩甘油(2, 2-二甲基-1, 3-二氧戊环-4-甲醇,Solketal)是极具前景的研究方向,因为Solketal作为燃料添加剂不仅能显著增强燃油的黏度和低温性能,还能显著地减少一氧化碳、固体小颗粒及其他环境不友好物质的排放。该反应需依赖于催化剂中酸性位点的催化作用,所以酸催化剂的结构形态、酸量及相关理化性质的设计及完善是制约甘油缩酮化反应工业化进程的关键。因此,本研究结合近年来相关文献,系统综述了在该反应中均相、非均相酸催化剂在该领域中的研究进展及相关反应机理讨论。笔者从结构形态角度进行分类,介绍了不同类型酸催化剂的优势及特色,并在其结构性质对催化活性的影响上进行了重点阐述。对该领域中催化剂未来研究方向进行了展望。
生物质替代石油原料合成高密度燃料的研究进展
刘宁, 史成香, 潘伦, 张香文, 邹吉军
2021, 49(12): 1780-1790.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021076
摘要(260) HTML(45) PDF 1103KB(84)
摘要:
“碳达峰、碳中和”目标的提出,为中国能源结构转型提供了动力引擎。发展生物质基高密度燃料,既可以为传统石油基高密度燃料提供可再生的替代品,又符合中国可持续发展以及能源结构转型的要求。本文综述了RJ-4、JP-10等典型石油基高密度燃料的性质和用途,总结了由萜类以及木质纤维素平台化合物合成RJ-4、JP-10以及其他多环燃料的路线方法,展示了生物质转化制备高密度燃料的良好可行性,讨论了目前生物质基高密度燃料研究面临的瓶颈以及发展方向。
低共熔溶剂低温预处理杨木及三组分结构演变规律研究
皮奇峰, 朱妤婷, 吕微, 廖玉河, 王晨光, 马隆龙
2021, 49(12): 1791-1801.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60086-5
摘要(119) HTML(23) PDF 2079KB(22)
摘要:
本研究考察了不同 ChCl/羧酸、氢键供受体比例,处理温度和时间对杨木木质素脱除效果的影响;并采用XRD、FT-IR、GPC、HSQC表征手段对固体残渣和提取木质素进行结构表征,研究木质纤维素三组分的结构演变规律。结果表明,低温下(90 ℃),ChCl/FA木质素脱除率高于90%,木质素提取率和纯度高达63%和90%。纤维素保留率 > 98%,纤维素晶型不变(Iβ型),固体残渣结晶度高达70%。提取木质素平均相对分子质量为1400,β−O−4保留率高达71%,占所有连接键的84.8%,是制备单酚的理想原料。
基于赤泥载氧体的蓝藻化学链热解和气化特性研究
张海峰, 陈璐, 刘先宇, 葛晖骏, 宋涛, 沈来宏
2021, 49(12): 1802-1811.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60087-7
摘要(103) HTML(24) PDF 1285KB(32)
摘要:
本研究以高挥发分的蓝藻成型颗粒为对象,采用赤泥作为载氧体,开展蓝藻化学链热解和气化特性研究,考察赤泥载氧体对热解和气化行为的影响规律。基于流化床反应器,研究了不同温度(750–900 ℃)和不同比氧耗(0.1–0.7)下蓝藻成型颗粒化学链热解和气化过程中合成气组分分布、碳转化率和速率、有效合成气组分和合成气中H2/CO的分布规律。研究结果表明,载氧体对蓝藻成型颗粒热解气化过程具有显著的促进作用;载氧体提高了成型蓝藻挥发分释放导致的压力梯度,使得挥发分有相对发达的孔道逐步释放;化学链气化合成气中H2体积分数最高,其值在45%以上,其次分别是CO2、CH4和CO;反应温度和比氧耗的升高能够提升碳转化率;当反应温度由750 ℃升高到950 ℃时,合成气中H2/CO的值由7.26下降为4.83; H2/CO随比氧耗的增加呈现先升高后降低的趋势,在比氧耗为0.5时,H2/CO的峰值为5.6。
有氧烘焙提质改性对稻秆理化特性的影响研究
开兴平, 余祎腾, 杨天华, 朱景博
2021, 49(12): 1812-1820.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021064
摘要(63) HTML(49) PDF 1832KB(18)
摘要:
本研究通过模拟富氧燃烧烟气气氛探究了有氧烘焙过程中氧气和烘焙温度对稻秆理化特性的影响。结果表明,与氧气相比,温度对有氧烘焙的影响更加显著。在低温段(< 250 ℃),氧气对烘焙稻秆的质量和能量收率影响较小,但在高温段(> 250 ℃)作用明显。随着温度的上升(> 250 ℃),烘焙稻秆的质量和能量收率大幅下降。烘焙温度为250 ℃,氧气体积分数为6%是比较合适的有氧烘焙工况,此时烘焙稻秆的质量和能量收率能分别保持在70%和80%以上。提高温度主要增强了烘焙反应,氧化反应在氧气体积分数超过6%时作用明显。氯、钾的留存率随着温度和氧气的升高均表现出下降的趋势,但温度的影响更加显著。
山梨醇快速热解特性与反应机理研究
胡斌, 郭学文, 李洋, 程安帅, 刘吉, 陆强
2021, 49(12): 1821-1831.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60150-0
摘要(80) HTML(19) PDF 7103KB(16)
摘要:
本研究结合快速热解实验和密度泛函理论(DFT)计算,深入探究了山梨醇快速热解主要产物的生成机理与竞争关系。结果表明,山梨醇快速热解产物主要包括:小分子产物羟基乙醛(HAA)、羟基丙酮(HA)等,呋喃类产物糠醛(FF)、1-(2-呋喃基)-乙酮(2-FE)等和脱水糖产物异山梨醇(IS)。小分子产物HA和HAA生成路径的反应能垒较低,因此, 产率最高,且HA生成过程中伴随着HAA的生成。呋喃类产物2-FE和FF生成能垒相对较高,其能量最优路径与小分子产物生成路径具有相同中间体,但竞争性较弱,因而产率低于小分子产物。脱水糖产物IS生成路径较为简单,不与其他产物共享相同中间体,但反应能垒很高,导致产率很低。本研究为山梨醇选择性热解的机理研究和技术开发奠定了一定的理论基础。
低中煤级煤结构演化的XRD表征
李霞, 曾凡桂, 王威, 董夔
[摘要](172) [HTML全文](77) [PDF 2169 KB](4)
摘要:
通过对28个最大镜质组反射率0.30%-2.05%镜煤样品的X射线衍射(XRD) 分析, 获得XRD结构参数, 得到这些参数随反射率增大呈现的阶段性规律。在镜质组反射率小于1.0%阶段, LaLc急剧增加, d002迅速减小, 含氧官能团的脱落和脂肪长度支链化程度减小占主导; 在1.0%-1.6%阶段, La持续增加, d002先增加后减小, Lc先减小然后趋于平稳, 芳香体系脱氢和调整空间位阻同时进行; 在1.6%-2.0%阶段, d002持续减小, LcLa的增大, 煤结构演化以芳构化为主。XRD结构参数演化与第一、二次煤化作用跃变关系密切。
炼焦煤的官能团结构分析及其黏结性产生机理
李祥, 秦志宏, 卜良辉, 杨状, 沈辰阳
[摘要](149) [HTML全文](99) [PDF 1138 KB](9)
摘要:
以11种炼焦煤为研究对象,分别进行FT-IR和黏结指数G测试。采用PeakFit软件对FT-IR谱峰进行分峰拟合和定量计算,研究炼焦煤特征官能团含量与其黏结性间的关系。结果表明,煤黏结性大小与其FT-IR吸收峰密切相关,特别是3 000-2 800和3 700-3 000 cm-1两个吸收带;脂肪族结构是煤黏结性形成的主要决定因素,通常脂肪链越短或支链化程度越高,越有利于煤的黏结性形成;含-OH(或-NH)的氢键缔合结构可以与脂肪链协同作用,共同决定煤的黏结性能。不论煤分子有多大,只要是结构单元缩合度较小而作为桥键的脂肪链较多的结构形式,在热解过程中就会生成大量适度分子量、以结构单元为基元的液相物质。氢键是煤中主要的分子间作用形式,当若干形成氢键的官能团聚集缔合时,其相互作用会更强,甚至会形成类似超分子的结构;在形成胶质体阶段,这类氢键缔合的结构也会被打破,并形成以胶质体液相为主的物质。这些液相物质的存在,有利于胶质体的流动、黏连和固化成为半焦,从而最终获得优越的黏结性。
高温气化条件下Na2O对煤灰中矿物质演化行为的影响
陈晓东, 孔令学, 白进, 白宗庆, 李文
[摘要](70) [HTML全文](80) [PDF 1275 KB](4)
摘要:
利用XRD和FT-IR考察了高温弱还原气氛下Na2O对两种硅铝含量不同的煤灰中矿物质组成的影响, 揭示了Na2O影响煤灰熔融特性的本质.通过FactSage计算了高温下矿物质反应的ΔG, 探讨了Na2O影响煤灰中矿物质组成的机理.结果表明, Na2O对煤灰矿物质组成的影响与原煤灰的硅铝含量密切相关.硅铝总含量82.89%的煤灰, Na2O含量为5%-20%时, 钠长石和霞石的生成是煤灰熔融温度降低的主要原因; 当Na2O含量大于20%时, 导致煤灰熔融温度降低的原因是霞石的生成.硅铝总含量47.85%的煤灰, Na2O含量小于10%时, 没有含钠矿物质生成; 当Na2O含量大于10%时, 主要生成菱硅钙钠石、青金石和含钠的硅铝酸盐矿物, 导致煤灰熔融温度降低.FactSage计算表明生成含Na矿物质反应的ΔG较小, 其在高温下更容易发生.
合成气催化转化直接制备低碳烯烃研究进展
于飞, 李正甲, 安芸蕾, 高鹏, 钟良枢, 孙予罕
[摘要](179) [HTML全文](110) [PDF 8665 KB](19)
摘要:
合成气直接催化转化制备低碳烯烃是C1化学与化工领域中一个极具挑战性的研究课题, 具有流程短、能耗低等优势, 已成为非石油路径生产烯烃的新途径。直接转化方式主要包括经由OX-ZEO双功能催化剂直接制低碳烯烃的双功能催化路线以及经由费托反应直接制备低碳烯烃的FTO路线。综述简述了近年来在合成气直接制备低碳烯烃方面的研究进展, 重点讨论了低碳烯烃的形成机理、新型催化剂的研发及助剂对其催化性能的影响, 并对合成气直接制烯烃的未来进行了展望。
不同变质程度煤的高分辨率透射电镜分析
李霞, 曾凡桂, 司加康, 王威, 董夔, 程丽媛
[摘要](110) [HTML全文](74) [PDF 12189 KB](4)
摘要:
利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM) 分析了三种不同变质程度煤样的结构特征.基于傅里叶-反傅里叶变换方法, 并结合Matlab、Arcgis和AutoCAD软件, 通过图像分析技术, 获得了HRTEM照片的晶格条纹参数.结果表明, 三种煤样的晶格条纹呈现不同特征, 按条纹长度分别归属于1×1-8×8共计八个类型.以3×3为临界点, 在1×1和2×2中, ML-8中芳香层片的比例高于DP-4和XM-3;在3×3-8×8中, ML-8中芳香层片的比例低于DP-4和XM-3.对比HRTEM和XRD参数d002发现, 随着镜质组反射率的增加d002都呈现递减趋势.
不同分子筛负载锰铈催化剂的低温NH3-SCR脱硝性能
黄增斌, 李翠清, 王振, 徐胜美, 冯凌波, 王虹, 宋永吉, 张伟
[摘要](130) [HTML全文](81) [PDF 780 KB](4)
摘要:
分别以β、ZSM-5和USY分子筛为载体,采用浸渍法制备了锰铈催化剂,对其低温NH3-SCR反应性能进行了评价,并采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及XPS对催化剂进行了表征。结果表明,三种分子筛负载的锰铈催化剂均具有较好的低温NH3-SCR反应活性,其中,Mn-Ce/USY的催化性能最好,在107℃时NOx转化率可达到90%。负载锰铈后催化剂的比表面积和孔体积均有所下降;活性组分MnOx主要以无定型态分布于催化剂表面,且在ZSM-5上检测到聚集的CeO2。催化剂表面弱酸对低温NH3-SCR反应起主要作用,催化剂表面上活性组分的表面浓度和氧化态明显不同,较高的Mn4+/Mn3+原子比和吸附氧表面浓度对提高催化剂的低温NH3-SCR反应活性有利。
酸碱处理对ZSM-5分子筛物化性质和反应性能的影响
吕江江, 黄星亮, 赵蕾蕾, 孙仁山, 胡龙旺, 龚艳
[摘要](94) [HTML全文](57) [PDF 2776 KB](3)
摘要:
考察了碱处理、先碱后两步酸处理对HZSM-5分子筛物化性质以及苯与甲醇烷基化反应性能的影响。结果表明, 碱处理在脱除分子筛中非骨架硅的同时, 提高了晶孔的利用率, 也中和了分子筛的强酸中心, 使催化剂活化甲醇的能力减弱, 苯与甲醇反应活性降低; 先碱后两步酸处理既脱除了分子筛中的非骨架铝, 也恢复了一部分强酸中心, 提高了苯与甲醇的反应活性。进一步考察了先碱后两步酸处理中不同碱浓度的影响, 结果表明, 适宜浓度的碱处理后再两步酸处理, 一方面, 能脱除分子筛的非骨架硅铝物种, 使分子筛的颗粒粒径更加均匀; 另一方面, 分子筛的强酸中心有所减少, 降低了催化剂的积炭失活速率, 苯转化率提高15%以上。
煤灰熔融特性与灰成分之间关系的矿物变化研究
王洋, 李慧, 王东旭, 董长青, 陆强, 李文艳
[摘要](134) [HTML全文](68) [PDF 809 KB](2)
摘要:
通过在一种真实煤灰中添加不同的氧化物或直接用氧化物配制合成灰,探究了不同灰成分对灰熔融特性的影响规律。利用FactSage 7.0对不同灰分的熔融过程进行了热力学模拟,通过熔融过程中的矿物质变化为各种灰成分对熔融特性的影响规律提供理论依据。结果表明,氧化钠对灰熔点的降低作用源于钠长石和霞石对钙长石的取代;氧化镁含量的增加对灰熔点起先降低后升高的作用,当氧化镁含量超过一定时,产生的镁橄榄石能够升高灰熔点;硫对灰熔点的升高作用源于镁橄榄石和硫酸钙对透辉石的取代;氧化钙含量的增加对灰熔点起到先降低后升高的作用,当氧化钙含量超过一定时,硅从熔点较低的矿物质迁移到熔点较高的矿物质中,升高了灰熔点。在与硅氧单元体结合的过程中,氧化钠优先于氧化钙;与氧化钙和硅氧单元体结合的氧化物的优先级为:氧化铝>氧化镁>氧化铁。
平板式V2O5-MoO3/TiO2型SCR催化剂的中低温脱硝和抗中毒性能研究
蔺卓玮, 陆强, 唐昊, 李慧, 董长青, 杨勇平
[摘要](116) [HTML全文](68) [PDF 1085 KB](4)
摘要:
针对中低温锅炉烟气脱硝技术需求的特点,采用等体积浸渍法,以V2O5为活性组分、MoO3为助剂,制备了高钒高钼含量的V2O5-MoO3/TiO2型粉末和平板式SCR脱硝催化剂,考察了活性组分和助剂含量对催化剂活性以及抗SO2和H2O中毒性能的影响,对反应前后的催化剂进行了微观表征,并针对最优催化剂研究了其在不同烟气工况下催化剂的脱硝性能。结果表明,提升V2O5负载量可以有效提高催化剂的脱硝活性;MoO3助剂的添加也可以提高催化剂的脱硝活性。XPS、XRF、FT-IR等表征结果表明,MoO3的含量会影响催化剂中V4+/V5+的比值,其相对含量的增加有利于催化剂中非化学计量钒物种的形成以及化学吸附氧比例的增加,钼与钒物种间的交互作用是抑制SO2和H2O对催化剂的毒化作用的关键。3V2O5-10MoO3/TiO2平板式催化剂在温度为200℃、空速为3 500 h-1含SO2和H2O烟气条件下,经30 d连续反应,脱硝效率稳定维持在82%左右,该催化剂在中低温下具有优异的抗SO2和H2O中毒性能以及稳定性。
稀土掺杂改性对Cu/ZnAl水滑石衍生催化剂甲醇水蒸气重整制氢性能的影响
杨淑倩, 贺建平, 张娜, 隋晓伟, 张磊, 杨占旭
[摘要](78) [HTML全文](38) [PDF 7028 KB](5)
摘要:
采用原位合成法在γ-Al2O3表面合成了锌铝水滑石,再通过顺次浸渍法制备了一系列掺杂稀土改性的MM=Y、La、Ce、Sm、Gd)/Cu/ZnAl催化材料,并将其应用于甲醇水蒸气重整制氢反应。探讨了稀土掺杂改性对Cu/ZnAl催化剂催化性能的影响,并采用XRD、SEM-EDS、BET、H2-TPR、XPS和N2O滴定等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的活性与Cu比表面积和催化剂的还原性质密切相关,Cu比表面积越大,还原温度越低,催化活性越高。稀土Ce、Sm、Gd的引入能改善活性组分Cu的分散度、Cu比表面积以及催化剂的还原性质,进而提高催化剂的催化活性。其中,Ce/Cu/ZnAl催化剂表现出最佳的催化活性,在反应温度为250 ℃时,甲醇转化率达到100%,CO含量为0.39%,相比Cu/ZnAl催化剂,甲醇转化率提高了近40%。
合成气一步法制备二甲醚核壳结构催化剂的制备及其反应性能
王文丽, 王琰, 陈月仙, 赵文超, 李瑞丰
[摘要](2070) [PDF 13334KB](6709)
摘要:
以生物质(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为模板剂,通过水热合成法制备具有核壳结构的CuO-ZnO-Al2O3@Al2O3复合催化剂,该催化剂以甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al2O3为核,甲醇脱水催化剂Al2O3为壳.SEM-EDS对催化剂核壳结构的表征发现,通过改变水热合成温度和合成时间可以调变催化剂中Al2O3壳层的厚度.将该复合催化剂用于合成气直接制备二甲醚的反应,在空速1 500 mL/(h·gcat)、温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,CO转化率和二甲醚选择性分别达到35.2%和61.1%.
污水处理工艺对污泥热处理特性的影响
解立平, 郑师梅, 李涛
[摘要](1525) [PDF 0KB](5831)
摘要:
通过10℃/min时的热重分析,对五种不同性质污泥分别在氮气和氧气气氛下的热解和燃烧特性进行了研究。结果表明,污水处理工艺的“好氧+厌氧”、“厌氧+好氧”过程以及污泥的厌氧消化均使污泥中的有机物结构复杂,导致污泥热解时有机物的分解和析出温度升高,且“好氧+厌氧”过程使污泥中有机物结构更复杂;而对污泥的燃烧过程和燃尽点无影响,但使着火温度升高。利用 šatava-šesták 方程对污泥热解、燃烧的反应机理进行了研究。结果表明,五种污泥热解时均呈现为挥发分扩散和随后的化学反应机理函数,而燃烧时则为化学反应和随后的扩散过程。