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2019年  第47卷  第6期

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论文
摘要:
将分子动力学、热力学计算与实验结合研究了Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元体系灰渣黏度变化机理。在Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元体系中,钙铁质量比(简称钙铁比,下同)增加,黏度下降,黏温曲线类型由结晶渣转变为玻璃渣,钙铁比为2时为黏温特性转变的拐点。钙铁比小于2时,体系中的矿物质主要是结晶矿物质,体系中降温过程中生成晶体矿物较多,当钙铁比大于2时,体系以无定形矿物质为主;从微观角度分析,钙铁比增加导致体系中Al由六配位([AlO6]9-)转变为四配位([AlO4]5-),钙铁两种原子对体系中六配位铝的影响存在竞争作用。体系中的桥氧含量降低,体系的聚合程度降低,稳定性降低。通过四元体系的氧键为桥梁,建立了碱性组分含量与黏度的函数关系。
摘要:
对新疆和丰低阶煤样进行酸洗脱灰处理,通过相关表征,分析了脱灰处理对煤样主体结构、石油醚和CS2萃取性能的影响。FT-IR表征表明,煤样经酸洗脱灰处理,结构仅发生了微弱改变,酸洗煤样(AC)仅在1712 cm-1处出现了较弱的原煤样(RC)所没有的羧酸类C=O吸收峰。由TG-DTG表征可知,酸洗使得煤中小分子键断裂,但并未破坏煤样的大分子网络主体结构。以石油醚(PE)和CS2为溶剂对RC和AC两煤样进行常温两级超声萃取的研究表明,AC煤样的PE和CS2萃取率均高于RC煤样,分别从0.16%和0.53%(RC煤样)增加到0.17%和0.64%,且萃取速率也更大,显著降低了煤样的溶剂萃取次数。萃取物的FT-IR和GC-MS分析表明,酸洗处理不仅能有效脱除煤样中的杂原子,且使得煤样CS2萃取物的种类增加。另外,由萃余物TG-DTG结果可知,超声萃取主要是一个物理溶胀过程,并没有破坏煤样的大分子主体结构。
摘要:
在合成气(CO+H2)与复合溶剂(水+有机溶剂)液化系统下研究了气氛、温度、催化剂类型对宝日希勒褐煤转化率、油气水产率和CO转化率等液化特征的影响,从而探讨其液化性能。结果表明,在高含水复合溶剂系统中,合成气气氛、反应温度430-450℃适宜宝日希勒褐煤液化转化,转化率可达到81.15%,油气水产率达到71.53%。该液化系统下,含铁、碱和硫复合型催化剂能有效地提高液化转化率和油气水产率,在430℃催化液化下褐煤转化率达92.27%,油气水产率达79.39%。该催化剂有效促进了煤中大分子的裂解和系统中水煤气变换反应进程,沥青质减少,油含量增多。液化油中多环芳烃衍生物在催化液化过程中向单环芳烃衍生物和烷烯烃转化,分子量降低,提高了油品质量。
摘要:
在管式反应器中采用苯甲酸、聚乙二醇、固体古马隆树脂(S)、液体古马隆树脂(L)为添加剂来降低煤沥青中有害物质苯并芘的含量,以期使得煤沥青可绿色化应用。采用紫外-可见分光光度计分析煤沥青中苯并芘含量。考察了反应温度、反应时间、添加剂添加量、催化剂等工艺条件对添加剂脱除煤沥青中苯并芘的影响。结果表明,不同工艺条件能降低煤沥青中苯并芘的含量。在优化条件下,不同添加剂对苯并芘脱除率由高到低依次为:液体古马隆树脂、聚乙二醇、苯甲酸和固体古马隆树脂。分析其反应机理,这与催化剂的酸性相关,发生亲电取代反应。结果表明,液体古马隆树脂(L)在催化剂存在下对煤沥青中苯并芘脱除率可达73.0%,显示了良好的应用前景。
摘要:
Herein, the synthesis and performance of a novel and stable catalyst capable of facile hydrolysis of bamboo pulp were reported. Based on adopting complex agent to have a complex reaction with Ni2+ cations, the graphitic g-C3N4 phase and nitride phases were formed eventually. The interaction among metals and C, N atoms was analyzed by XRD and XPS. Some Ni-W alloys (mainly NiWO4 was included) were formed besides metallic Ni0 and tungsten species characterized. Particles on the surface of 15%Ni-20%W/MBC@M-0.25 catalyst exhibited homogeneous distribution and surrounded by disordered C3N4 layer characterized by TEM. Besides, the organic N sources were decomposed and the C3N4 phase with high hydrothermal property was formed simultaneously. For catalytic efficiency, 15%Ni-20%W/MBC@M-0.25 catalyst acquired the highest EG yield of 55.8% compared to 36.9% via 15%Ni-20%W/MBC catalysts. The carbon supports and organic nitrogen sources demonstrated great influence on catalytic efficiency. Catalyst recycle experiments implied that Ni-W/MBC@M-0.25 could remain relative stable under this catalytic reaction condition. The Ni-W alloys and the C3N4 phase were deduced as the main contributors to maintain the catalyst stability.
摘要:
利用密度泛函理论(DFT)研究了不同掺杂量的Cu-Pt-Au催化剂性质及水煤气变换反应(WGSR)在催化剂表面上的反应机理。首先对Cu-Au和Pt-Au二元催化剂的稳定性和电子活性进行研究,发现Pt-Au催化剂的协同效应较优,稳定性更优,结合能为77.15 eV,d带中心为-3.18 eV。当将Cu继续掺杂到Pt-Au合金中构成Cu-Pt-Au三元催化剂时,Cu3-Pt3-Au(111)结合能为77.99 eV,且d带中心为-3.05 eV,表明其具有较优的稳定性和电子活性。探讨了WGSR在Cu3-Pt3-Au(111)上的反应历程,氧化还原机理因CO氧化的能垒达到4.84 eV而不易进行。CHO和COOH两个中间体为竞争关系,且形成CHO中间物时的能垒较小,因此,反应相对容易按照甲酸机理进行。
摘要:
以LaCo1-xGaxO3为前驱体,还原后得到的Co/La2O3-La4Ga2O9复合氧化物催化剂,用于CO2加氢直接制乙醇。通过XRD、XPS、TPD和TEM等技术对催化剂结构进行了表征,采用微型固定床反应器在230-290℃、3 MPa、空速(GHSV)为3000 mL/(gcat·h)和H2/CO2进料物质的量比为3.0的条件下,考察了该Co/La-Ga-O复合氧化物用于CO2加氢制乙醇的催化性能。结果显示,该Co/La-Ga-O复合氧化物催化剂对生成乙醇具有很高的选择性。与LaCoO3相比,Ga的掺杂可抑制甲烷的形成,促进醇类(特别是乙醇)的生成。当Co/Ga比为7:3时,还原后的LaCo1-xGaxO3催化剂体现出最好的催化性能,CO2转化率为9.8%,总醇选择性达到74.7%,其中,液相产物中的乙醇质量分数可达到88.1%。基于实验结果推测,该催化剂上Co0和Coδ+的协同作用促使CO2选择性加氢生成乙醇。
摘要:
利用氮掺杂介孔炭负载FeCu双金属,改变Fe/Cu组成,考察催化剂结构性质特征及其CO加氢反应性能。结果表明,Fe、Cu与N相互作用存在差异,Cu-N相互作用较强,并直接促进了Cu的分散。在较高的金属负载量(45.0%-50.0%,质量分数)下,Cu仍保持了与N一致的均匀分布特征,催化剂表面Fe/Cu组成也因为Fe、Cu分布特征差异而小于体相,这与常见Fe-Cu体系明显不同。在所用预处理条件(300℃的H2气氛)下,Fe未被完全还原,H主要与Fe-O作用,以Fe-O-H形式存在,而Cu-N作用较强,金属Cu与H作用较弱,使得催化剂表面活性氢碳比降低,导致C5+选择性随Fe/Cu比值的减小逐渐增加。与此同时,载体向负载金属的电子偏移能力也随着Fe/Cu比值的减小逐渐增强,促使催化剂表面碱性随Cu含量的增加逐渐增强,最终导致C5+选择性、醇选择性进一步增加。
摘要:
采用程序升温还原法制备了一系列Ni2P/Ce-Al2O3催化剂,考察了制备过程中Ni2P负载量对催化剂结构及萘加氢饱和性能的影响。结果表明,Ni2P负载量可调控活性组分Ni2P与载体Ce-Al2O3之间的相互作用,进而调变催化剂的比表面积、Ni2P粒径及催化剂活性位点数量。当Ni2P负载量(质量分数)为17%时,催化剂具有较大的比表面积(40 m2/g)、较小的Ni2P粒径(26.3 nm)和最多的活性位点数量(26.7 μmol/g);同时,该催化剂萘转化率为95%,十氢萘选择性为76%,且活性稳定性良好,这主要归因于催化剂大的比表面积和高的活性位点数量为反应提供了更多的场所。
摘要:
采用沉积沉淀法将金属助剂引入Ni/Al2O3催化剂,考察不同金属助剂对于BYD加氢体系的影响,进一步优选助剂的最佳含量,并结合BET、XRD、H2-TPR、EDX-MAPPING、TEM、XPS、NH3-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行研究。结果表明,金属助剂的添加主要影响了活性组分与载体间相互作用,成为影响催化活性的主要原因。Cu与Fe的引入使催化剂中Ni2+与载体之间相互作用明显减弱,提高了还原性能,BYD转化率提高至95%。通过考察优选金属助剂Cu含量对于催化剂物化性质的影响,发现使Ni2+与载体间相互作用力减弱的主要原因在于Cu表面氢溢流现象,然而,较多还原后的Ni颗粒由于与载体间的弱相互作用,易发生团聚,对加氢过程造成不利影响,通过Ni-Cu金属作用可有效地将金属固定于在载体表面,避免粒子迁移、团聚,Cu添加量5%时,催化剂凭借较多分散度良好的活性组分和适宜酸性,最终表现出最优加氢性能。
摘要:
以廉价的木糖、蔗糖、淀粉和葡甘聚糖为硬模板剂成功合成出含多级孔道的SAPO-34分子筛,采用XRD、BET、SEM、TEM、ICP和NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征,并在固定床上,研究了糖类硬模板剂对SAPO-34分子筛的结构以及MTO性能的影响。结果表明,糖类硬模板剂能够提升SAPO-34分子筛的比表面积、微孔和介孔体积。与常规SAPO-34分子筛相比,多级孔道SAPO-34分子筛的双烯选择性和寿命均高。介孔体积最大、酸量最少、酸性最弱的SAPO-34-z分子筛的寿命最长(130 min),高出常规SAPO-34分子筛(100 min)30%,分子筛寿命从长到短顺序为SAPO-34-z > SAPO-34-h > SAPO-34-d > SAPO-34-m > SAPO-34 > SAPO-34-p。含多级孔道的SAPO-34分子筛的双烯选择性均高于常规SAPO-34分子筛。
摘要:
利用相分离技术制备了非晶三维贯穿大孔氧化铝初始材料,然后通过氨水水热改性处理,使其大孔形态发生了显著改变,孔壁边缘生长有尺寸为50-300 nm的片状聚集体,大孔尺寸由430 nm下降到250 nm,但仍然保持蠕虫状三维贯穿且空间分布均匀的特性。改性后的氧化铝材料经550℃焙烧转化为高结晶度γ氧化铝,比表面积达到331 m2/g,具有8.9 nm及250 nm两种集中的孔径分布,L酸度及抗压强度均有所提高。研究表明,无定形水合羟基铝离子聚合物与氨水发生再水合反应生成薄水铝石中间物,因此,可在较低的焙烧温度下转晶为γ态;大孔孔壁边缘的AlOOH晶粒受NH4+模板诱导作用从里向外重排形成片状聚集体,从而改变了大孔的形态。
摘要:
以Beta分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备Fe-Mn/Beta催化剂,并对其在富氧条件下丙烯选择性催化还原NO性能进行了研究。通过N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)等研究手段对催化剂进行表征,考察Mn组分对催化剂的物理化学性质、C3H6-SCR反应活性和反应中间产物的影响。结果表明,引入Mn物种可以显著提高Fe-Mn/Beta催化剂的低温催化活性,1.5Fe1.0Mn/Beta催化剂NO还原效率350℃最高可达99.4%,在250-400℃反应温度下显示出很高的反应活性和N2选择性。原位红外光谱研究表明,分子筛离子交换位上孤立的铁离子是丙烯选择性氧化的主要活性位,分散良好的MnO2物种不能提高催化剂对丙烯的活化能力,但有助于促进形成NO2吸附物种,从而提升了Fe-Mn/Beta催化剂的低温C3H6-SCR性能。经高温水热老化处理后,Fe-Mn/Beta催化剂脱硝活性明显下降,这与孤立的Fe3+离子迁移形成FexOy团聚物种有关。
摘要:
在Y分子筛的溶胶反应体系中加入碳球,经老化、水热晶化反应得到纳米Y分子筛,通过等体积浸渍(incipient-wetness impregnation,IWI)方式负载镍盐前驱体,经焙烧制备纳米NiO-Y复合材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS、TG-DTG和N2吸附-脱附等手段对其物理化学性质进行表征。结果表明,合成的NiO-Y复合材料样品的晶粒粒径为500 nm,具有微-介孔多级孔道结构。总比表面积达到774.3 m2/g,孔容为0.495 cm3/g,有利于暴露更多的活性位。通过线性扫描和塔菲尔曲线电化学测试评价发现,当镍盐负载量为30%(质量分数)时,纳米NiO-Y复合材料作为微生物电解池阴极具有较高的电催化活性。在运行周期内,样品的最大析氢电流密度达到22.87 A/m2,产气总量中H2含量占73.71%,产氢效率为0.393 m3/(m3·d),与Pt/C阴极产氢效率相近。