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2019年  第47卷  第9期

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论文
摘要:
为高效利用半焦资源,选择适宜的水焦浆分散剂以提高兰炭制备水焦浆的性能,本研究以陕北半焦及四种不同分散剂(腐植酸钠SH、木质素磺酸钠SLS、十二烷基磺酸钠SDS和一种自制衣康酸型分散剂IPMS)为研究对象,探讨了不同添加剂对水焦浆成浆特性的影响。利用Material Studio(MS)软件计算了分散剂的结构参数及半焦与分散剂间的相互作用能,从量子化学角度对分散剂的作用进行探讨,并与制浆实验结果进行比较。结果表明,加入分散剂可有效降低液体表面张力,增大半焦颗粒表面电负性,从而增强颗粒间静电排斥作用使得浆体更加稳定。相同制备条件下,分散剂IPMS制备水焦浆时效果较优,在剪切速率为100 s-1时,其表观黏度为625 mP·s,7 d析水率仅为2.38%且无硬沉淀。通过计算机模拟得出吸附过程中分散剂的氧原子向半焦的羟基一侧靠近,产生电荷转移,四种分散剂活性大小顺序为IMPS > SH > SLS > SDS,IMPS与半焦相互作用的吸附作用较强与实验结果一致。证明了采用量子化学计算结合实验数据可以对水焦浆分散剂的性能进行评价,为浆体燃料制备技术及新型药剂的设计开发提供了理论基础。
摘要:
为探明氯元素在低阶烟煤热解过程中的释放机制行为,采用热重红外光谱质谱(TG-IR-MS)联用技术和管式热解炉,考察热解温度、粒径等级、升温速率对陕北低阶烟煤热解过程中氯的迁移转化行为特性的影响,并建立氯迁移释放动力学模型。红外光谱和质谱分析结果表明,陕北低阶烟煤热解气体产物中含氯组分主要为HCl和微量的Cl2。管式炉热解过程中,相比于粒径和升温速率而言,氯的释放率受温度影响最为显著。在300-800 ℃,随着温度升高,煤中氯的释放率迅速增大,800 ℃时氯的释放率为49.5%;半焦中氯的分布率逐渐减小,焦油和热解气中氯的分布率逐渐增大。煤样粒径为3.0-4.0 mm时,氯的释放率达到最大值35.8%;粒径的变化也会一定程度影响热解产物中氯的分布率。提高热解升温速率有利于挥发分的释放,升温速率为15-25 ℃/min时,煤中氯的释放率变化趋势明显,但过高的升温速率不利于煤中氯的释放。热解焦油中氯元素主要以无机含氯化合物的形式存在,超纯水萃取可明显降低焦油中氯的含量。低阶烟煤中低温热解过程中,氯释放的活化能均在20 kJ/mol左右。
摘要:
选取四种不同种类离子液体(ILs),1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H2PO4)与30% H2O2溶液在温和条件下对两种高硫脱灰煤样(LS、QX)进行脱硫实验研究。用化学法测定脱硫前后煤样形态硫含量,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及热重(TG)对脱硫前后的煤样进行表征。结果表明,离子液体的加入使H2O2氧化脱硫能力增强,煤中硫铁矿硫和有机硫化物硫被显著脱除;经ILs/H2O2体系作用后的煤样中小粒径的颗粒减少,颗粒间的缝隙增大,煤表面的凹坑明显,热重实验结果表明,ILs/H2O2体系作用后的煤样相对于原煤热失重增大,部分挥发性物质释放峰温提前。
摘要:
采用等体积浸渍法制得一系列NiMo/Al2O3-USY催化剂,在200 mL固定床上考察了不同金属负载量对其中低煤焦油加氢裂化催化性能的影响,进一步用NH4F溶液改性USY以提高催化剂的脱硫性能,并结合XRD、氮气吸附-脱附、XPS、HR-TEM、H2-TPR和NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,NiMo/Al2O3-USY催化剂适宜的MoO3负载量为15%(质量分数);当MoO3含量超过15%后,MoS2活性相在载体上团聚,硫化程度趋于稳定,强酸酸量和孔径减少,增加金属负载量对煤焦油加氢裂化转化率影响较小。NH4F改性USY可增大NiMo/Al2O3-USY催化剂的孔径,有利于提高煤焦油加氢裂化转化率。表面强酸酸量减少后,产品中的硫含量明显增加,说明强酸酸量是影响产物硫含量的关键因素。当NH4F浓度为0.6 mol/L时,NH4F改性USY制得的NM0.6催化剂上煤焦油加氢裂化的转化率为87.65%,产品汽油馏分(≤ 180 ℃)硫含量为5.96 mg/kg,柴油馏分(180-320 ℃)硫含量为34.98 mg/kg。
摘要:
通过均匀沉淀法制备了以锆-金属有机骨架化合物(Zr-metal organic framework,Zr-MOF)为载体的Ni/Zr-MOF催化剂,并用于湿污泥和秸秆混合催化热解实验。采用元素分析、X射线荧光光谱(XRF)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸附-脱附等温(BET)对载体和催化剂进行表征分析,通过一系列实验来探讨热解温度、秸秆添加量和Ni负载量对于湿污泥和秸秆混合催化热解制备富氢合成气的影响。结果表明,Zr-MOF载体颗粒均匀呈八面体,比表面积高达805.93 m2/g,平均孔径为20.14 nm,为介孔结构。Ni/Zr-MOF催化剂具有较高的热稳定性和催化活性。与不添加催化剂相比,使用Ni/Zr-MOF催化剂在500 ℃下热解,H2的产量从0.39 mol/kg显著提高到12.65 mol/kg。随着热解温度的升高,催化剂出现团聚现象,同时在反复使用之后其表面产生了少量的积炭,导致催化剂催化活性逐渐降低。因此,Ni/Zr-MOF催化剂适用于生物质低温催化热解。
摘要:
Recently, organosulfur removal from liquid petroleum fuels is very significant aspect of environment protecting and fuel cell requests. Therefore, improved approaches to remove sulfur are still essential. In the present work, a simple catalytic oxidative desulfurization (CODS) system for Iraqi gasoil fraction has been successfully developed using CuO-ZnO nanocomposites as catalysts, and H2O2 as oxidant under microwave irradiation. The main reaction parameters influencing sulfur conversion including microwave power, irradiation time, catalyst dosage and H2O2 to gasoil volume ratio have been investigated. The CuO-ZnO nanocomposites was synthesized with different weight ratios and characterized by XRD, FE-SEM, AFM and BET surface area methods. The results reveal that, high sulfur conversion (93%) has been achieved under suitable conditions of microwave CODS as follows:microwave power of 540 W, irradiation time of 15 min, catalyst dosage of 8 g/L (0.4 g), and H2O2:gasoil volume ratio of 0.3. The catalyst reusability shows that the synthesized catalyst can be reused five times without an important loss in its activity.
摘要:
Developing cost-effective electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) in basic media is critical to hydrogen production from renewable energy. Herein, in-situ electrodeposited flower-like NiFeOxHy and NiFeOxHy/rGO composite electrocatalysts on Ni foam for OER are reported. The active sites of the flower-like electrocatalysts are increased significantly due to the enhanced NiFeOxHy surface areas and numerous exposed layered edges and edge defects. Reduced graphene oxide (rGO) has been introduced to fabricate NiFeOxHy/rGO composite film, further improving the conductivity and OER performance of the flower-like NiFeOxHy. The optimized NiFeOxHy/rGO exhibits superior OER performance with a Tafel slope of 29.11 mV/decade, an overpotential of 200 mV at 10 mA/cm2 in 1 mol/L KOH and favorable long-term stability.
摘要:
通过水热法一步合成了系列二硫化钼/亚氧化钛(MoS2/TixOy)复合催化剂,研究了溶剂、硫源和钼源等合成条件对所合成的催化剂电催化析氢活性的影响以及亚氧化钛的作用。结果表明,溶剂、硫源、钼源、亚氧化钛等因素都对催化剂的结构和电解水析氢性能有重要影响。溶剂水、水解可产生铵根离子的硫源和钼源以及亚氧化钛的加入有利于获得具有高析氢活性的催化剂。其中,以水为溶剂、硫代乙酰胺为硫源、钼酸铵为钼源得到的催化剂析氢活性最高,电解水析氢测试中达到10 mA/cm2电流密度时需要的过电势仅为280 mV。
摘要:
合成气制备异丁醇是一个非常复杂的过程,催化剂性质与异丁醇形成之间的关系仍未完全理解。共沉淀法是合成固体复合氧化物常用的制备方法,分散度高、相互作用强、制备工艺简单,但是影响制备过程的因素很多。本研究深入考察沉淀反应开始时沉淀温度对催化剂性质的影响,进而通过不同的表征手段,结合评价结果建立催化剂性质与异丁醇形成的联系,进一步完善异丁醇形成机制。结果表明,低温(30 ℃)有利于CuO-ZrO2固溶体的形成,两者分散性好,且彼此之间相互作用较强,有利于氧化铜还原。同时,在低温下,催化剂表面含有较多的羟基,与CO反应后形成较多的表面C1物种,促进了碳链增长,提高了异丁醇选择性。提高沉淀温度后,CuO颗粒粒径增大,CuO-ZrO2固溶体逐渐被破坏,两者相互作用减弱,且表面羟基含量降低,导致表面C1物种减少,异丁醇选择性明显降低。在CLZ-30(沉淀温度为30 ℃)催化剂上,异丁醇的选择性最高可达38.7%。
摘要:
用NaOH溶液对高硅ZSM-5分子筛进行处理,考察其应用于苯-甲醇烷基化反应过程的最佳处理条件,并用XRD、SEM、XRF、NH3-TPD、TPO、BET等手段对试样进行表征。结果表明,NaOH在脱除分子筛硅物种的同时,也会脱出晶粒表面附着物,暴露出更多的酸性位,形成一定量的介孔,进而影响苯-甲醇烷基化性能。当NaOH处理量为2.4 mmol/gcat时,在液体积空速为85 h-1下,烷基化反应中苯的转化率达到38%,相比处理前提高了近16%,且积炭量低,稳定性好。
摘要:
采用水热法制备了一系列不同Ce/Ni物质的量比的纳米棒CeO2x)-NiO催化剂。运用低温N2吸附-脱附、XRD、TEM、拉曼光谱、H2-TPR及XPS等技术对催化剂的形貌、结构进行了表征。考察了Ce/Ni物质的量比对CeO2x)-NiO催化剂形貌及富氢气氛下CO选择性氧化(CO PROX)反应性能的影响。TEM测试结果表明,调变Ce/Ni物质的量比可制得不同粒径的CeO2x)-NiO纳米棒催化剂。H2-TPR测试结果表明,将NiO掺入CeO2可提升CeO2x)-NiO催化剂的氧化还原能力。拉曼光谱及XPS测试结果表明,镍含量较低时,CeO2x)-NiO催化剂表面活性氧物种及氧空位含量均较多,利于提升其催化性能。CO PROX催化性能测试结果显示,镍含量较低的CeO2(0.89)-NiO纳米棒催化剂的活性和选择性最好,在170-220 ℃的反应条件下,CO转化率为100%,CO2选择性为52%。
摘要:
Nd-Co3O4 catalysts were prepared by hydrothermal and co-precipitation methods to catalyze the decomposition of N2O. The catalysts prepared by hydrothermal method showed higher activity. Among the hydrothermal Nd-Co3O4 catalysts, the catalyst with Nd/Co molar ratio of 0.01 had higher activity. 0.01Nd-Co3O4 catalyst was then impregnated by K2CO3 solution to prepare K-modified catalyst. The catalysts were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), nitrogen physisorption, scanning electrons microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), hydrogen temperature-programmed reduction (H2-TPR), and oxygen temperature-programmed desorption (O2-TPD). The results show that Nd-Co3O4 and K-modified catalysts exhibit spinel structure. In contrast to bare Nd-Co3O4, the K-modified catalyst with higher activity is due to its weaker strength of Co-O bond and easier desorption of surface oxygen species. In addition, over 90% conversion of N2O can be reached over 0.02K/0.01Nd-Co3O4 at 350 ℃ for 40 h under the co-presence of oxygen and steam in feed gases.
摘要:
采用原位自组装法分别制备纯CeO2、WO3和CeO2-WO3(CW)催化剂,并研究其NH3选择性催化还原NOx的催化活性。结果表明,WO3的加入使得CW催化剂以微孔为主且具有最大的孔容和较大的比表面积,提高了其催化性能。WO3的加入增强了Ce和W之间的相互作用,显著地提升了Ce3+和Oα的含量。CW催化剂具有最多的酸性位点。因此,CW催化剂催化活性最好,在250-400 ℃温度下NOx转化率为100%。
摘要:
分别以硫酸改性前后的氧化铝为载体,采用浸渍法制备了锰铈催化剂,对其NH3-SCR脱硝性能进行评价,并采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及FT-IR对催化剂进行了表征。结果表明,改性降低了金属的分散性和氧化性,增加了酸量,特别是B酸量;催化剂的最佳脱硝温度窗口向高温扩展,活性温度窗口范围变宽,并且,改性液浓度越大变化幅度越大。当反应温度在200-250 ℃时,未改性催化剂与采用0.2 mol/L硫酸改性的催化剂具有接近的催化活性,但改性后的催化剂具有更高的抗水抗硫活性,250 ℃时脱硝率可达70%。
摘要:
采用溶剂热法制备了La1-xRbxMnO3x=0、0.1、0.2、0.3)钙钛矿型复合金属氧化物催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM、XPS和H2-TPR等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其同时消除NO和碳烟的催化性能。结果表明,La1-xRbxMnO3催化剂具有单一的钙钛矿结构,样品中Mn物种以Mn3+和Mn4+的形式存在。与LaMnO3催化剂相比,Rb+部分取代La3+,催化剂体系中形成较多的高价Mn4+和氧空位,其氧化还原性能提高,催化性能得到改善。随着Rb+取代量的增加,NO转化率升高,碳烟燃烧温度降低。当x=0.3时,La0.7Rb0.3MnO3催化剂上CO2浓度峰值温度tmax为430 ℃,CO2的选择性为99.0%;反应温度为429 ℃,NO转化率达到最大,为59.7%。