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2018年  第46卷  第5期

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研究论文
摘要:
对新疆的两种高钠煤(伊犁煤YL、呼图壁煤HTB)进行了N2、CO2和H2O气氛和不同温度下钠迁移的研究。采用逐级萃取和湿法消解法确定了原煤、半焦中钠的赋存形态,定量研究了两种煤中钠的挥发及迁移规律。结果表明,YL煤的形态钠中水溶钠占80.08%,HTB煤的形态钠中不溶钠占61.54%。不同气氛下,升高温度都可促进两种煤中钠的挥发,半焦中水溶钠比例减小,醋酸铵可溶钠比例会出现先增加后减少现象,盐酸可溶钠比例呈增加趋势。对于YL煤,CO2气氛可抑制钠的挥发,H2O蒸气可促进钠的挥发;900℃时,YL煤CO2气氛下钠挥发仅为N2气氛下的50.25%,而H2O气氛钠挥发为N2气氛下的111.45%。对于HTB煤,CO2气氛也可抑制钠的挥发,900℃时CO2气氛下钠挥发为N2气氛的80.91%;HTB煤在H2O蒸气下,800℃之前钠挥发高于N2,当900℃时,钠挥发略低于N2气氛。YL煤形态钠中以水溶钠为主,其挥发的同时会向盐酸可溶钠及不溶钠转变。而HTB煤形态钠中以不溶钠为主,其次是水溶钠,CO2和H2O气氛能促进不溶钠向其他可溶态钠转变。
摘要:
基于量子化学密度泛函理论和过渡态理论研究了含酮基团对煤焦异相还原NO的影响及其产物发生氧脱附的微观反应机理。计算结果表明,NO更易于吸附在含酮基团煤焦表面。椅形含酮基团强化了煤焦异相还原NO;锯齿形含酮煤焦表面与NO异相反应决速步能垒值(495.45 kJ/mol)大于锯齿形纯碳基煤焦表面与NO决速步能垒值(331.32 kJ/mol),基于锯齿形含酮煤焦模型中的氧浓度不在利于NO还原的范围内而不易于NO的还原。中间产物P1在无CO存在情况下,较纯碳基煤焦表面更易于发生氧脱附而产生表面缺陷;在CO存在条件下,含酮煤焦表面为氧脱附过程提供自由活性位点,降低了过程能垒消耗。
摘要:
为了探究丙酮与乙酸乙酯对生物油储存特性的影响,将不同质量分数(3%、6%、9%、12%、15%)的丙酮和乙酸乙酯分别加入到生物油中,考察各组生物油理化特性随储存时间的变化。结果表明,添加丙酮和乙酸乙酯降低了生物油的含水率,且乙酸乙酯对生物油水分的降低效果优于丙酮。储存35 d后,15%乙酸乙酯组生物油的含水率为13.41%,比空白组(16.32%)降低了17.8%。加入添加剂后各组生物油的运动黏度均显著下降,与乙酸乙酯相比,丙酮对运动黏度影响较大。随着添加剂添加比例的增加,生物油运动黏度降低。储存35 d后,添加丙酮质量分数为3%、6%、9%、12%、15%的实验组生物油的运动黏度比空白组分别降低了37.20%、57.78%、71.92%、79.79%、84.67%。两种添加剂均能使生物油的pH值略微增大。红外光谱分析和气相色谱质谱联用分析显示,丙酮和乙酸乙酯抑制了生物油的老化反应。
摘要:
Three MoS2 catalysts were synthesized by a hydrothermal method using different sulfur precursors such as thiourea, L-cystine and sulfur powder; their differences in the structure, morphology, and catalytic activity in the hydrodeoxygenation (HDO) of p-cresol were comparatively investigated. The results illustrated that the sulfur source has a significant influence on the morphology and surface area of the as-synthesized MoS2 catalysts. All the hydrothermally synthesized MoS2 catalysts show much higher activity in HDO than the commercial MoS2 sample. Among three MoS2 catalysts, the one prepared from thiourea, with a high surface area and flower-like morphology, exhibits the highest activity in HDO; over it, a deoxygenation degree of 99.3% is achieved at 300℃.
摘要:
以Pluronic P123作结构导向剂,采用Al(NO33-NaAlO2双水解法合成氧化铝,在成胶过程中加入正硅酸乙酯,制备硅质量分数分别为5%、10%、15%的SiO2-Al2O3载体,并通过共浸渍法制备出Co-Mo/SiO2-Al2O3润滑油加氢处理催化剂。通过XRD、N2吸附-脱附、Py-FTIR、NH3-TPD、H2-TPR、TEM和XRF等手段对载体及催化剂的性质进行表征。结果表明,硅质量分数为10%的SiO2-Al2O3具有优良的孔结构、较多的中强酸以及部分有序的介孔结构。以此为载体制备的Co-Mo/10% SiO2-Al2O3催化剂中,MoS2颗粒均匀地分散在载体上,具有更多的B酸性位和Ⅱ型CoMoS活性相。以减二线蜡油为原料油的固定床活性评价结果表明,生成油中主要组分为链烷烃与环烷烃;尤其Co-Mo/10% SiO2-Al2O3催化剂具有优良的加氢性能,在15 MPa、380℃、氢油比为1000、空速为0.6 h-1的反应条件下,其HDS和HDN数值均超过99%,产品中S含量小于10 μg/g,N含量小于2 μg/g,可以满足后续异构脱蜡等对原料的要求。
摘要:
采用水热法合成了复合型镍锌纳米线脱硫剂,考察了溶剂中水和乙醇的比例对复合型镍锌纳米线晶体结构和形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对脱硫剂进行了表征;以正庚烷-噻吩为模型化合物,在反应温度为350℃、压力1.0 MPa、进料的体积空速6 h-1及氢油体积比为60的条件下,考察了复合型镍锌纳米线脱硫剂、负载型镍锌纳米线脱硫剂以及纯氧化锌纳米线脱硫剂的脱硫性能。结果表明,由于复合型镍锌纳米线脱硫剂具有良好的纳米线形貌,活性组分金属镍具有更好的分散性、更小的粒径,同时形成了有利于脱硫的NiZn合金,所以其脱硫性能明显高于负载型镍锌纳米线脱硫剂和纯氧化锌纳米线脱硫剂,达到98%;而且复合型镍锌纳米线脱硫剂经过五次再生后,其使用寿命仍能保持90 h,这说明复合型镍锌纳米线脱硫剂具有很好的再生性能。
摘要:
采用铝溶胶晶种引入、结合相分离的方法制备了具有三维贯通多级孔道结构的大孔氧化铝材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、压汞、核磁共振波谱(NMR)等测试方法对所得材料进行了表征。结果表明,该氧化铝材料具有200-600 nm的均匀分布且贯通的连续大孔孔道,经550℃焙烧即可得到结晶态γ-氧化铝。大孔氧化铝比表面积达到366 m2/g,具有以5 nm及400 nm为中心的较为集中的介孔-大孔多级孔道分布。焙烧后的样品中,铝具有四、六两种配位状态。制备过程中,聚环氧乙烷(PEO)作为诱导剂引发固-液两相分离,形成具有三维贯通多级孔道结构大孔氧化铝,而凝胶中引入铝溶胶时,AlOOH晶粒与铝交联水合物均相伴生,在凝胶过程诱导铝交联水合物转变为AlOOH,最终使大孔氧化铝在较低的焙烧温度即可转化为γ-氧化铝。
摘要:
采用浸渍法制备了La改性HZSM-5分子筛催化剂,利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)以及吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)技术对催化剂进行表征,并在固定床微型反应评价装置上,在反应温度350℃,系统压力0.1 MPa,甲醇质量空速4.74 h-1的条件下,考察La改性HZSM-5分子筛催化剂的甲醇转化制汽油反应性能。结果表明,La改性HZSM-5分子筛催化剂的酸量降低,比表面积和孔容减小。La负载量为4%时,其MTG反应性能最佳,催化剂的寿命和汽油收率分别由改性前的12 h和52.69%增加到16 h和59.28%。此外,随着La负载量的增加,汽油中芳烃含量显著降低,降幅达18%。
摘要:
MgCo2O4 composite oxides with spinel structure were hydrothermally prepared at 120℃ by using carbon sphere as template and urea as precipitant. K2CO3 solution was impregnated on MgCo2O4 and the K-modified catalyst was obtained. These catalysts were applied in catalytic decomposition of N2O and characterized by X-ray diffraction(XRD), nitrogen physisorption, scanning electron microscopy (SEM), temperature-programmed reduction of hydrogen (H2-TPR), temperature-programmed desorption of oxygen (O2-TPD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Effect of catalysts preparation parameters such as mass ratio of cobalt and magnesium to carbon sphere, molar ratio of urea to metallic cations, on their catalytic activity was investigated. It is shown that the catalyst prepared with mass ratio 0.192 of cobalt and magnesium to carbon sphere, molar ratio 2 of urea to cobalt and magnesium cations, exhibits higher catalytic activity than others. Furthermore, 91% and 62% conversions of N2O could be reached over 0.02 K/MgCo2O4 catalyst at 400℃ after continuous running for 50 h under the atmosphere of oxygen-alone and oxygen-steam together, respectively, revealing that K-modified MgCo2O4 catalyst is stable under both reaction atmospheres.
摘要:
为了探究催化剂的结构和催化活性的关系,采用水热法制备了四种不同晶体结构的MnO2纳米催化剂(α-MnO2β-MnO2γ-MnO2δ-MnO2),并考察了其低温NH3-SCR活性。结果表明,不同晶体结构催化剂的活性不同,依次为γ-MnO2 > α-MnO2 > β-MnO2 > δ-MnO2γ-MnO2表现出最高的催化活性,NOx转化率在150-260℃超过90%。随后,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、热重(TG)、红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(H2-TPR)及吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)等表征手段对催化剂的结构和性质进行分析。结果表明,α-MnO2β-MnO2为纳米棒,γ-MnO2δ-MnO2为纳米针,催化剂的比表面积并不是影响低温NH3-SCR活性的主导因素。γ-MnO2具有适宜的孔道结构、较强的氧化还原能力、丰富的化学氧含量和Lewis酸酸性位点,是其具有最高低温NH3-SCR活性的原因。
摘要:
Tungsten carbides microspheresare synthesized by in situ reduction of ammonium met tungstate microspheres (AMT) precursors as a function of reaction time under CO/CO2 mixture atmosphere. The morphology, size and composition of the as-prepared tungsten carbide microspheres are characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Pt nanoparticles with a diameter of 4.6 nm are loaded onto the surface of WC microspheres using a conventional sodium borohydride reduction method. The electro-catalytic activity and stability toward methanol electrooxidation (MOR) are investigated using cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry(CA). The resultant Pt/WCO-6 h catalyst exhibits low onset potential and excellent catalytic performances in comparison to the commercial JM Pt/C and Pt/WC-15 h catalysts. Further investigation shows that besides the synergistic effect between WC and Pt, the existence of WO2 might also play an important role in improving the electro-catalytic activity, indicating the positive effect of the surface oxide on the activity and stability of Pt/WC catalysts towards MOR.
摘要:
Direct methanol fuel cell (DMFC) research is highly focused due to its high energy density, portability and inexpensive. In the present study conventional platinum catalyst used for methanol oxidation is being replaced with nickel catalyst supported over nickel mesh. The electrode is synthesized by single step electro deposition technique. Synthesized electrode was characterized by SEM, EDAX and AFM techniques to know the surface morphology, composition and thickness of the catalyst respectively. The electro catalytic behavior of the nickel for methanol oxidation was evaluated using cyclic voltammetry technique. As the DMFC is compatible with both the acidic and alkaline electrolytes the working of the nickel mesh electrode is analyzed in both media. The results showed maximum current density of 0.025 and 0.030 A/cm2 in alkaline and acidic medium respectively with less potential around 0.4 and 0.2 V. The other parameters such as varying the concentration of methanol, electrolyte medium, scan rate and thickness of the catalytic layer were analyzed and optimized.
摘要:
构建了老龄垃圾渗滤液为底物的空气阴极型单室微生物燃料电池,以考察阳极不同改性方式对微生物燃料电池产电性能和对老龄垃圾渗滤液处理效果的影响。结果表明,碳毡阳极经过热处理、浓硝酸、酸性重铬酸钾、混酸的改性后,电池的最大输出功率密度分别提高了104%、241%、51%、181%,COD的去除率变化不大,但氨氮去除率分别增加了22.2%、21.8%、2.3%、47.3%。垃圾渗滤液pH值升高、电导率呈下降趋势。
摘要:
在Na2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中添加硝酸镍,采用导向剂法合成了NiY分子筛。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附等手段对合成的NiY分子筛进行了表征。结果表明,随着镍添加量的增加,结晶度和zeta电位呈先增大后减小的趋势。当Si/Ni(mol ratio)大于5时,硝酸镍对分子筛的形成具有促进作用,当Si/Ni(mol ratio)小于5时,则具有抑制作用。晶粒粒径为1.5-3 μm,形貌为凹槽结构的六方或四方柱型,且具有微孔-介孔多级孔道结构特征。通过循环伏安曲线和极化曲线测试,在Si/Ni(mol ratio)=5时,样品的氧化还原性能最强,过电势最小,电催化活性最高。在12 h内,每4 mg的Si/Ni(mol ratio)=5样品,产气总量为10.1 mL,氢气纯度达81.69%,与Pt电极相比其氢气产量提高了28%。NiY分子筛表现出良好的析氢催化活性,有望取代Pt成为MEC新型阴极材料。
摘要:
采用水热合成法制备了船形、扁球形及纳米片CeO2-MnOx复合氧化物。并运用低温N2吸脱附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR、拉曼光谱、XPS等表征技术对不同形貌CeO2-MnOx复合氧化物的结构与其低浓度CH4催化燃烧反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,CeO2-MnOx复合氧化物的形貌与其催化性能密切相关。其中,扁球形CeO2-MnOx复合氧化物的氧空位、Ce3+含量及表面吸附活性氧物种最多,其CH4催化燃烧反应活性最高,540℃时,可将CH4完全转化;其次是船形CeO2-MnOx复合氧化物催化剂,540℃时其CH4转化率为94.05%;与前两者相比,纳米片CeO2-MnOx复合氧化物催化剂的氧空位及表面吸附活性氧物种较少,活性较差,相同反应温度下,其CH4转化率仅为89.68%。
摘要:
为比较不同物理吸附材料的结构参数对其储氢性能的影响,制备和选取了具有超高比表面积的活性炭、石墨烯以及金属有机骨架(MOFs)作为低温吸附储氢的典型材料。首先,利用77 K下氮气在材料上的吸附数据确定了其BET比表面积以及孔径分布的主要结构参数。其次,利用3Flex全自动微孔吸附仪在77-87 K测试了0-0.1 MPa低压下氢在各材料上的吸附量,而后在0.1-8 MPa高压条件下利用PCTPro测试了氢在各材料上的过剩吸附量。最后,分析了各材料的储氢量与其结构参数间的关系。结果表明,在低压下,影响物理吸附材料储氢量的主要因素为孔径分布小于1 nm的微孔;而高压下,氢在多孔材料上的最大过剩吸附量与材料的BET比表面积呈正相关关系,斜率为0.0059 mmol/m2
摘要:
以木屑为原料,在低温条件下一步法制得活性炭基吸附剂,考察了吸附剂制备条件和液-固、气-固吸附条件对吸附剂脱硫性能的影响。结果表明,吸附剂的最佳制备条件为,浸渍液与木屑质量比为1:1,浸渍液中硝酸质量分率为30%、吸附剂表面NiO负载量为5%,常温下浸渍24 h,400℃焙烧3 h。该吸附剂在0.2 g吸附剂/10 mL模拟油、温度为40℃及时间为5 h的液-固吸附脱硫的条件下,脱硫率为28.36%,吸附四次后饱和吸附硫容量可达2.34 mgS/g;在气-固吸附温度为250℃、空速为6.3 h-1的条件下,饱和吸附硫容量为2.37 mgS/g;高温气-固吸附脱硫对吸附剂的影响表明,与脱硫前相比,吸附剂在比表面积、总孔体积、微孔体积均有明显提高,这说明气-固吸附脱硫过程同时实现了活性炭的扩孔活化。甲苯溶剂再生实验表明,经五次再生后吸附剂的再生性能均可达90%以上。