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2017年  第45卷  第8期

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研究论文
摘要:
This paper focuses on preparation of colloidal solution of graphene-like structures from different ranks of coals: brown coal, bituminous coal, low-volatile bituminous coal, anthracite. It was found that brown coal thermo-oxidative destruction leads to formation of small d=32 nm (V=17%) and large d=122 nm (V=11%) fractions of nanoparticles. The thermo-oxidative destruction of bituminous coal leads to formation of nanoparticles d=50 nm (V=5.2%) and d=164 nm (V=16%). Thermo-oxidative destruction of low-volatile bituminous coal and anthracite leads to formation of nanoparticles, predominantly, d=122-190 nm. Carbon nanostructures obtained from coal are negatively charged at pH=2-12. Colloidal solution of carbon nanostructures at dispersed phase concentration 0.01 mg/mL is stable for 1 month. Electron diffraction patterns and X-ray analysis of carbon nanostructures showed that nanostructure from brown coal is amorphous and nanostructure from anthracite is crystalline. Results of coal macromolecules modeling and graphene-like structures obtained from them are presented.
摘要:
为降低焦油产率,提高褐煤气化效率,采用胜利褐煤热解所得的半焦作为催化剂,在二阶石英反应器中对煤热解的焦油进行原位催化重整,分析和讨论了反应前后半焦催化剂的性质变化。结果表明,反应后半焦质量较反应前普遍有所下降,半焦是一种消耗性催化剂;反应后半焦的比表面积由422 m2/g降到231.8 m2/g;Raman分析结果表明,反应后半焦含氧官能团、小环(3-5个缩合芳环)与大环(大于5个缩合芳环)体系之比均有所降低。在半焦-挥发分作用过程中,快速热解制得半焦主要将挥发分裂解为小分子气体,慢速热解制得的半焦则主要使挥发分缩聚结焦脱除。
摘要:
用浸渍法以橄榄石为载体负载CuO制备了Cu-橄榄石载氧体,并在固定床上开展了载氧体存在下煤焦的水蒸气气化实验。结果表明,提高气化温度和水碳物质的量比可以提高煤焦气化的碳转化率和合成气产率;增加载氧体CuO负载量和载氧体/煤焦质量比能提高碳转化率和水转化率,但会消耗产气中的合成气,导致合成气产率降低。高温再生后载氧体依然能保持活性,表明橄榄石载体抑制了Cu/CuO的烧结。载氧体经950 ℃再生八次后用于煤焦气化,实现碳转化率42.3%,水转化率57.3%,合成气产率2.12 L/(g·h)。
摘要:
利用高温携带流装置,在再燃条件下获得了不同的稻壳焦。采用元素分析、SEM-EDS分析、N2吸附-脱附、ICP-AES、XRD和FT-IR等手段对稻壳焦的理化结构进行了分析与表征,研究了再燃温度对稻壳再燃过程中灰焦理化结构演化规律的影响。结果表明,在850-1 150 ℃,反应温度的升高有利于稻壳焦孔隙结构的形成,进而有效提高稻壳焦的比表面积和孔容积。稻壳中碱(土)金属元素的释放顺序为Na> Ca> Mg> K,且随温度升高,碱(土)金属元素的释放率呈现先略微升高后逐渐趋于稳定的趋势,氯的释放率逐渐增大。稻壳焦中的碱(土)金属主要以硅酸盐和硫酸盐的形式存在。稻壳焦表面含氧官能团随反应温度的升高逐渐减少。
摘要:
制备了负载型的非晶态NiB/SiO2-Al2O3催化剂,利用XRD、TEM、N2吸附-脱附和XPS表征手段对其进行了分析,并考查了催化剂在油水两相体系中对生物油模型化合物苯甲醚和愈创木酚的加氢脱氧性能。结果表明,在B的修饰作用下,Ni处于富电子状态,从而导致非晶态NiB/SiO2-Al2O3催化剂的加氢脱氧活性明显高于晶态Ni/SiO2-Al2O3催化剂。提高催化反应温度和延长反应时间有利于愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧转化。在实验结果的基础上,对愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧反应路径进行了分析,为生物油加氢脱氧反应机理提供了参考依据。
摘要:
以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H3PW12O40)为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW12O40、B-LaPW12O40/SiO2和C-LaPW12O40。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW12O40/SiO2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8:1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65 ℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW12O40/SiO2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW12O40/SiO2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成SiO2网络,进而SiO2网络中的硅醇键与H3PW12O40中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O40-)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在SiO2表面的吸附而堵塞了H3PW12O40的孔道结构,抑制了H3PW12O40颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。SiO2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW12O40/SiO2催化剂中,由于SiO2凝胶的高比表面积而使B-LaPW12O40/SiO2具有了较大的比表面积,从H3PW12O40的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW12O40/SiO2为Brönsted-Lewis酸型固体酸,由于Brönsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O40-)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW12O40/SiO2
摘要:
采用水蒸气辅助转晶(SAC)法合成了粒径均一(180 nm)的纳米ZSM-5颗粒,颗粒间堆积形成大量的开放介孔,与ZSM-5的微孔共同形成多级孔结构。以该材料为载体采用满孔浸渍法制备了负载量为15%(质量分数)的钴催化剂。采用XRD、SEM、TEM、N2物理吸附-脱附等表征技术对多级孔ZSM-5载体及其负载催化剂的形貌和结构进行了表征,并对催化剂的费-托合成催化性能进行了测试。结果表明,相比于大颗粒的ZSM-5和商业ZSM-5,多级孔ZSM-5负载的钴催化剂的费-托合成活性最高,CH4选择性最低,C5-20产物的选择性高达68.9%,这归因于多级孔ZSM-5的介孔孔道有效地促进反应过程中产物的传质扩散以及ZSM-5微孔骨架上的酸中心促进了长链烃产物的二次加氢裂解。
摘要:
合成兼具催化、吸附性能的复合催化剂是实现CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢过程的关键。研究采用共沉淀法制备了一系列具有类水滑石结构前驱体的Ni/CaO-Al2O3复合催化剂,考察了制备过程中Ca/Al物质的量比对复合催化剂结构及性能的影响。结果表明,Ca/Al物质的量比可调控活性组分Ni与载体之间的相互作用力,进而调变复合催化剂的比表面积和活性组分Ni的分散度。当Ca/Al物质的量比为3时,Ni与载体之间相互作用力适宜,复合催化剂具有最大的比表面积(12.9 m2/g)和最高的Ni分散度(1.07%);该复合催化剂在CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢过程中可得到95%的H2浓度和88%的CH4转化率,循环10次后,H2浓度仍能保持在93%以上。
摘要:
利用溶液法结合高温煅烧处理合成MgO载体,通过浸渍法制备Pd/MgO催化剂并对其进行CO氧化偶联制草酸二甲酯催化性能研究。通过X射线粉末衍射、CO2程序升温脱附、比表面仪、热重分析、扫描电镜、透射电镜和微型催化评价装置对合成的样品进行结构和性能表征。结果表明,合成的MgO载体是一种Lewis碱性很强的纳米片结构,Pd纳米颗粒高度分散在MgO载体上,粒径小且分布均一。此MgO纳米片作为载体制备的Pd/MgO催化剂在较低的Pd负载量(0.5%)下表现出优异的CO氧化偶联催化性能,在反应温度130 ℃时CO单程转化率高达65%,草酸二甲酯选择性96%,稳定性超过100 h,明显越于工业催化剂(Pd/α-Al2O3),具有潜在的工业应用前景。
摘要:
以微波辅助合成系列ZnFe-LDHs并用于异戊烯氧化脱氢,借助其表面易于羟基化的性质降低水烯比。结果表明,微波法可明显缩短合成时间,在微波功率为600 W、微波温度为95 ℃和微波时间为1 h的条件下可获得结晶度和纯度较高的ZnFe-LDHs。与传统法相比,以其为前驱体获得的催化剂在异戊烯氧化脱氢中表现出更高的活性和选择性,水烯比为5.7时,异戊二烯收率达到52%,选择性达83%,明显降低了水烯比。
摘要:
以SiO2、全硅MCM-41(Si-MCM-41)、通过机械混合Si-MCM-41与ZSM-5得到的Z-MCM-41-M以及通过在ZSM-5外部包覆MCM-41制备得到的Z-MCM-41四种材料为载体,制备了四种负载型Pd催化剂。采用XRD、HRTEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD手段对Pd催化剂进行了表征;以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,在固定床反应器上对四种催化剂的加氢脱硫(HDS)活性、加氢路径选择性和加氢裂化活性进行了考察,研究了不同类型载体对Pd催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明,载体的性质会显著影响负载型Pd催化剂的加氢脱硫性能。载体的比表面积对负载型Pd催化剂加氢脱硫活性影响不大,但是HYD路径的选择性与载体的孔道结构有关;具有介孔孔道结构有利于加氢路径选择性的提高。酸性载体负载的Pd催化剂表现出较好加氢脱硫活性和加氢选择性,这与氢溢流有关。介孔材料的孔道结构与微孔沸石的酸性有机结合,所得到的Z-MCM-41复合材料是是潜在的贵金属Pd加氢脱硫催化剂优良载体,可有效提升其加氢脱硫活性。
摘要:
采用自蔓延高温燃烧合成法制备了CeWTiOx系列催化剂并考察了其氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)性能。利用X射线衍射、N2吸附-脱附、H2程序升温还原、X射线光电子能谱、NH3程序升温脱附表征和分析了催化剂晶相、结构、氧化还原能力和酸性强度与其活性之间的关系。结果表明,Ce40W10TiOx催化剂在150-430 ℃ NO转化率可达80%以上,含硫条件下200 ℃ NO转化率可保持在97%左右。结果表明,该催化剂的低温活性和抗硫性能主要与W的掺杂有关。钨的存在减弱了Ce-O键的强度,降低了CeO2的结晶度和减小了晶粒粒径,增加了催化剂表面活性氧含量和酸量,提高了其性能。
摘要:
采用自发沉积法、共沉淀法及浸渍法制备MnOx/TiO2催化剂,通过XRD、TEM、N2吸附-脱附、XPS、H2-TPR、NH3-TPD等一系列表征手段研究MnOx/TiO2催化剂的结构与性质,并考察MnOx/TiO2催化剂低温NH3-SCR性能。结果表明,自发沉积法制备的MnOx/TiO2(s)催化剂具有完全非晶态结构,Mn和Ti之间存在强相互作用,较共沉淀法制备的MnOx/TiO2(c)及浸渍法制备的MnOx/TiO2(i)表现出更强的氧化还原能力。MnOx/TiO2(s)具有较高的比表面积、较多的表面酸量,有利于NH3的吸附与活化。且表面高浓度的Mn4+离子及吸附氧,有利于将NO氧化为NO2,促进发生"fast-SCR"反应,进而使其表现出优异的低温脱硝性能。MnOx/TiO2(s)催化剂在150 ℃时NO的转化率高达92.8%,在150-350 ℃ NO的转化率保持在90%以上,此外其还具备较强的抗H2O和SO2毒化能力。
摘要:
通过水解法制备TiO2纳米颗粒,与经过超声处理后的MoS2片层纳米材料复合制备MoS2/TiO2纳米催化剂,考察不同MoS2负载量对其光催化降解苯酚效率及路径的影响。XRD、SEM、EDS、FT-IR和UV-vis DRS等表征结果表明,复合催化剂主要由锐钛矿型TiO2和MoS2组成;剥离后的MoS2呈现薄片层状结构,均匀地分散在TiO2纳米颗粒当中。光催化降解苯酚性能测试结果显示,对于MoS2/TiO2催化剂,MoS2负载量的提高有利于光催化降解苯酚效率的提高;当MoS2负载量为27%时,复合MoS2/TiO2纳米颗粒的光催化性能最佳,反应80 min后可将苯酚完全降解。通过对苯酚降解过程中生成中间产物跟踪发现,MoS2负载量的提高有利于促进中间产物苯醌、对苯二酚以及邻苯二酚的生成,进而提升了MoS2/TiO2复合材料的光催化性能。
摘要:
选取某地330 MW煤粉炉(PC炉)和350 MW循环流化床锅炉(CFB)的燃煤电厂进行汞排放特性的研究。采用30B法和安大略法对两个燃煤电厂的除尘器入口、除尘器出口、脱硫塔出口和湿式电除尘器出口的烟气进行了取样和汞浓度分析,采集了入炉煤和副产物底渣、飞灰及脱硫石膏样品。通过样品中汞含量的分布,探讨了PC炉与CFB锅炉机组现有污染物控制设备对汞的协同脱除作用。结果表明,350 MW CFB电厂除尘器出口烟气平均汞浓度降低至0.43 μg/m3,布袋除尘器对汞的捕获效率达到98.9%,相应的燃烧副产物中飞灰是汞的主要富集对象。对于330 MW PC炉电厂,除尘器入口和除尘器出口烟气汞浓度均高于350 MW CFB电厂,烟气汞浓度从除尘器入口、除尘器出口到脱硫塔出口依次降低,在脱硫塔出口烟气汞浓度降低至0.42 μg/m3,静电除尘器和湿式脱硫塔对烟气汞的捕获效率分别为75.0%和22.4%,相应的产物中飞灰和脱硫石膏中汞都有一定程度的富集。
摘要:
以P123表面活性剂为模板,采用硬模板法制备了有序介孔材料KIT-6,以KIT-6为载体,Ce(NO32·6H2O和Co(NO32·6H2O为Ce和Co源,采用溶液浸渍法制备了负载型Ce-Co/KIT-6介孔材料。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了Ce-Co/KIT-6材料对烟气中的单质汞(Hg0)的脱除性能。采用扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、氢气程序升温还原(H2-TPR)以及热重分析(TGA)等方法对材料进行表征。结果表明,Ce和Co在KIT-6孔道内部高度分散,同时材料保持高度有序的孔道结构、比表面积高达495.2 m2/g,孔径4.6 nm。脱汞实验结果表明,Ce-Co/KIT-6对Hg0的氧化吸附去除效率很高,250 ℃下对Hg0的氧化吸附去除效率高达95%以上,在这个过程中,O2的存在明显促进了催化剂的脱汞能力。氧通过Ce-Co价态的变化进入金属结构中,再与汞发生反应是这个过程的主要机理。