《燃料化学学报（中英文）》 关于规范论文关联数据汇交的通知
2022-10-24
近年来，国际学术界在开放科学数据、提升学术研究透明性上已达成普遍共识，“论文出版+数据发布”的新型出版形态成为重要发展趋势。同时，科学数据也已成为国家科技创新的基础性和战略性资源，是科学研究中必不可少的基本要素。为贯彻落实《国务院办公厅关于印发科学数据管理办法的通知》（国办发〔2018〕17号）、《中国科学院科学传播局关于从严监管论文关联数据汇交工作的通知》等文件要求，现就《燃料化学学报（中英文）》（以下简称“本刊”）论文关联数据汇交工作通知如下：
一、论文关联数据定义
论文关联数据，指通过基础研究、应用研究等产生的用于支撑学术论文发表的数据，以及通过观测检测、考察调查、检验检测等方法取得用于形成论文图表、支撑论文研究结论的原始数据及其衍生数据。
二、汇交共享原则
1.研究性论文及其支撑材料的关联数据应尽可能汇交共享。
2.论文研究工作过程中从实验或观察中得到的原始的、未加工的且未反映在论文中的数据自愿汇交共享。
3.涉及科研伦理、敏感信息、保密信息或汇交共享数据将损害第三方合法权益等情况的数据不宜汇交共享。
4.对于不宜汇交共享的数据，若已进行不可逆的脱敏处理或因其他合法合理的原因可以共享的，数据作者提供脱敏声明或其他证明文件后可以汇交共享。
三、汇交共享方式
为加强和规范论文关联数据的管理与开放共享，确保论文关联数据保存准确、完整、及时，可查询、可追溯，逐步形成论文关联数据汇交的常态化机制，中国科学院自主建设了科学数据银行（Science Data Bank，简称ScienceDB）。ScienceDB是遵循国际数据政策标准的通用型数据存储库，可面向全球科学家提供论文关联数据的在线提交、数据评审和数据发布服务。
本刊鼓励已正式接收的研究性论文作者及时通过本刊ScienceDB社区汇缴论文关联数据。本刊ScienceDB社区网址为https://www.scidb.cn/template2/j00124，具体操作说明见附件。数据汇交成功后，会获得ScienceDB自动分配的DOI号、CSTR编号和数据私有访问链接，请论文作者将对应的文章编号、数据集标题、DOI号、CSTR编号等信息发送至编辑部邮箱rlhx3@sxicc.ac.cn。本刊将基于相关信息，建立期刊发表论文与ScienceDB发布数据集的关联关系。
附件：论文关联数据汇交操作说明
《燃料化学学报（中英文）》编辑部
2022-10-18
2022年《燃料化学学报》评优结果公布！
2022-08-01中国化学会首届能源化学青年论坛 第一轮通知
2022-07-26《燃料化学学报》2017-2019年优秀论文
2021-04-20《燃料化学学报》2017-2020年年度突出贡献团队
2021-04-20第四届能源转化化学与技术研讨会 第三轮通知
2021-02-23关于推迟举办第四届能源转化化学与技术研讨会的通知
2020-03-27第四届能源转化化学与技术研讨会第二轮通知
2020-01-22第四届能源转化化学与技术研讨会第一轮通知
2019-12-05
优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023004
摘要:
轻质芳烃是化工领域重要的基础有机原料，生物质催化热解的技术路线可制取生物基的轻质芳烃化学品。首先，采用湿法烘焙预处理，对杨木进行协同脱氧和脱灰改性提质；其次，采用NaOH脱硅预处理和负载活性金属（Zn、Ga和Fe），对微孔HZSM-5进行修饰改性，构建金属改性多级孔HZSM-5催化剂，并将其用于湿法烘焙杨木催化热解，研究烘焙温度、催化剂改性、催化剂与原料质量比和热解温度等参数对轻质芳烃产率的影响。结果表明，随着湿法烘焙温度的升高，杨木的脱氧率和碱/碱土金属脱除率逐渐增加，其中，O元素、K、Mg、Ca和Na的最大脱除率分别为47.96%、90.99%、86.65%、66.09%和36.29%。与HZSM-5相比，采用NaOH脱硅后的多级孔HZSM-5（Hie-H）及金属改性的多级孔HZSM-5（Ga/Hie-H、Zn/Hie-H和Fe/Hie-H），均促进了轻质芳烃的形成，其中，Zn/Hie-H对杨木湿法烘焙后固体产物催化热解制取轻质芳烃产率最高；在湿法烘焙温度为220 ℃，Zn/Hie-H与烘焙杨木质量比为3∶1，热解温度为850 ℃时，轻质芳烃的产率达到最大值，为7.83 × 107 p.a./mg。
轻质芳烃是化工领域重要的基础有机原料，生物质催化热解的技术路线可制取生物基的轻质芳烃化学品。首先，采用湿法烘焙预处理，对杨木进行协同脱氧和脱灰改性提质；其次，采用NaOH脱硅预处理和负载活性金属（Zn、Ga和Fe），对微孔HZSM-5进行修饰改性，构建金属改性多级孔HZSM-5催化剂，并将其用于湿法烘焙杨木催化热解，研究烘焙温度、催化剂改性、催化剂与原料质量比和热解温度等参数对轻质芳烃产率的影响。结果表明，随着湿法烘焙温度的升高，杨木的脱氧率和碱/碱土金属脱除率逐渐增加，其中，O元素、K、Mg、Ca和Na的最大脱除率分别为47.96%、90.99%、86.65%、66.09%和36.29%。与HZSM-5相比，采用NaOH脱硅后的多级孔HZSM-5（Hie-H）及金属改性的多级孔HZSM-5（Ga/Hie-H、Zn/Hie-H和Fe/Hie-H），均促进了轻质芳烃的形成，其中，Zn/Hie-H对杨木湿法烘焙后固体产物催化热解制取轻质芳烃产率最高；在湿法烘焙温度为220 ℃，Zn/Hie-H与烘焙杨木质量比为3∶1，热解温度为850 ℃时，轻质芳烃的产率达到最大值，为7.83 × 107 p.a./mg。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60349-4
摘要:
本研究采用简单的浸渍还原法，在N2气氛下高温焙烧三聚氰胺和稻壳来制备氮掺杂稻壳活性炭载体(N-RHC)，再通过浸渍法向其中加入RuCl3金属溶液，将活性组分Ru负载到N-RHC载体上合成Ru/N-RHC催化剂，并探究其对催化氨硼烷制氢的性能的影响。结果表明，Ru/N-RHC催化剂中，当Ru的负载量为5%时，催化剂的反应转化频率(TOF)值最大，此时催化剂的TOF为83.71 min−1，在光的催化下，该催化剂上氨硼烷水解的活化能(Ea)从88.9 kJ/mol降到64.9 kJ/mol，氨硼烷制氢速率与氨硼烷浓度以及催化剂浓度呈现正相关。
本研究采用简单的浸渍还原法，在N2气氛下高温焙烧三聚氰胺和稻壳来制备氮掺杂稻壳活性炭载体(N-RHC)，再通过浸渍法向其中加入RuCl3金属溶液，将活性组分Ru负载到N-RHC载体上合成Ru/N-RHC催化剂，并探究其对催化氨硼烷制氢的性能的影响。结果表明，Ru/N-RHC催化剂中，当Ru的负载量为5%时，催化剂的反应转化频率(TOF)值最大，此时催化剂的TOF为83.71 min−1，在光的催化下，该催化剂上氨硼烷水解的活化能(Ea)从88.9 kJ/mol降到64.9 kJ/mol，氨硼烷制氢速率与氨硼烷浓度以及催化剂浓度呈现正相关。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023013
摘要:
乡镇生活垃圾的碳、氮含量较高，直接燃烧造成大量CO2和NOx的排放，通过热解后的生物质炭可以将燃烧烟气中的NO还原为N2，利用碳资源的同时，可以降低NOx的排放。以乡镇生活垃圾中四类（纸类、橡塑类、木竹类和纺织类）六种典型组分作为实验原料，在固定床反应器上进行热解与解耦燃烧实验，在低碳排放的基础上，考察解耦燃烧对乡镇生活垃圾燃烧时NOx排放的抑制作用。结果表明，当热解温度为700 ℃，物料粒径为1.6–2.5 mm时，热解气中还原性气体浓度较高，生物质炭对NO的还原率达到60%以上。与传统燃烧和空气分级燃烧时的N转化率的对比，解耦燃烧的NOx减排率分别为44.1%和18.1%，具有明显控制NOx排放效果。因此，基于热解的乡镇生活垃圾解耦燃烧是一种有效控制NOx排放的方式，有利于乡镇生活垃圾的清洁高效转化与利用。
乡镇生活垃圾的碳、氮含量较高，直接燃烧造成大量CO2和NOx的排放，通过热解后的生物质炭可以将燃烧烟气中的NO还原为N2，利用碳资源的同时，可以降低NOx的排放。以乡镇生活垃圾中四类（纸类、橡塑类、木竹类和纺织类）六种典型组分作为实验原料，在固定床反应器上进行热解与解耦燃烧实验，在低碳排放的基础上，考察解耦燃烧对乡镇生活垃圾燃烧时NOx排放的抑制作用。结果表明，当热解温度为700 ℃，物料粒径为1.6–2.5 mm时，热解气中还原性气体浓度较高，生物质炭对NO的还原率达到60%以上。与传统燃烧和空气分级燃烧时的N转化率的对比，解耦燃烧的NOx减排率分别为44.1%和18.1%，具有明显控制NOx排放效果。因此，基于热解的乡镇生活垃圾解耦燃烧是一种有效控制NOx排放的方式，有利于乡镇生活垃圾的清洁高效转化与利用。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023003
摘要:
在固定床上进行了不同温度下（300–700 ℃）青霉素菌渣的热解实验，研究了不同热解温度下三相产物的产率及氮的形态和分布。采用反应分子动力学模拟的方法研究了菌渣中含有的氨基酸（天冬氨酸、组氨酸和谷氨酸）和2, 5-哌嗪二酮（DKP）的热解反应机理。结果表明，随着温度的升高，热解气产率增加，热解焦产率减少，热解油的产率先增加后减少，在500 ℃达到最大为42.3%。产物中氮含量随温度的变化规律与产率变化趋势一致。相较于H2和烃类气体，CO2和CO更容易在低温下生成。酰胺是热解油中的主要含氮化合物，随着热解温度的升高，其占比逐渐下降。氨基酸的脱氨反应是NH3的主要来源，氨基酸分子间发生脱水环化生成DKP类化合物。DKP热解生成NH3、HCN、HNCO等气体和R-NH、R-NH-R自由基，含氮自由基通过与其他自由基结合或发生环化生成酰胺、酮等化合物存在于热解油和热解焦中。
在固定床上进行了不同温度下（300–700 ℃）青霉素菌渣的热解实验，研究了不同热解温度下三相产物的产率及氮的形态和分布。采用反应分子动力学模拟的方法研究了菌渣中含有的氨基酸（天冬氨酸、组氨酸和谷氨酸）和2, 5-哌嗪二酮（DKP）的热解反应机理。结果表明，随着温度的升高，热解气产率增加，热解焦产率减少，热解油的产率先增加后减少，在500 ℃达到最大为42.3%。产物中氮含量随温度的变化规律与产率变化趋势一致。相较于H2和烃类气体，CO2和CO更容易在低温下生成。酰胺是热解油中的主要含氮化合物，随着热解温度的升高，其占比逐渐下降。氨基酸的脱氨反应是NH3的主要来源，氨基酸分子间发生脱水环化生成DKP类化合物。DKP热解生成NH3、HCN、HNCO等气体和R-NH、R-NH-R自由基，含氮自由基通过与其他自由基结合或发生环化生成酰胺、酮等化合物存在于热解油和热解焦中。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60332-9
摘要:
甲烷干重整能同时将甲烷与二氧化碳两种主要温室气体转化为合成气(CO和H2)，衔接费托过程生产燃料及化学品，实现高值转化利用，减少碳足迹，是“双碳”背景下含碳资源利用的重要反应。高效、稳定的催化剂是甲烷干重整实现工业应用的关键之一。载体的结构性质会影响活性组分的稳定固载和积炭–消碳反应的平衡，从而影响催化剂在甲烷干重整中的活性和稳定性。本研究通过对羟基磷灰石(HAP)的形貌调控，得到表面Ca、O、P分布不同的纳米棒状、片状和线状的HAP载体，负载1.25t%的活性组分镍后，得到Ni/HAP-R、Ni/HAP-S和Ni/HAP-W催化剂进行甲烷干重整性能研究。其中，Ni/HAP-R催化剂表现出最优的活性和抗积炭性能。利用XRD、氮吸附-脱附、FT-IR、XPS及CO2-TPD，对催化剂晶相结构、电子性质及表面酸碱性进行表征，证实棒状HAP具有最高的比表面积，有利于Ni的分散锚定，因此，活性最佳。且棒状HAP表面富Ca–O–P碱性位点，能够有效活化CO2，促进积炭消除。TPSR实验进一步证实Ni/HAP-R催化剂上甲烷的深度裂解生成积炭的过程受到抑制，且在CO2存在时能够迅速转化为CO和H2，因此，具有良好的抗积炭性能。该研究为高稳定负载型催化剂的设计合成提供了新的思路。
甲烷干重整能同时将甲烷与二氧化碳两种主要温室气体转化为合成气(CO和H2)，衔接费托过程生产燃料及化学品，实现高值转化利用，减少碳足迹，是“双碳”背景下含碳资源利用的重要反应。高效、稳定的催化剂是甲烷干重整实现工业应用的关键之一。载体的结构性质会影响活性组分的稳定固载和积炭–消碳反应的平衡，从而影响催化剂在甲烷干重整中的活性和稳定性。本研究通过对羟基磷灰石(HAP)的形貌调控，得到表面Ca、O、P分布不同的纳米棒状、片状和线状的HAP载体，负载1.25t%的活性组分镍后，得到Ni/HAP-R、Ni/HAP-S和Ni/HAP-W催化剂进行甲烷干重整性能研究。其中，Ni/HAP-R催化剂表现出最优的活性和抗积炭性能。利用XRD、氮吸附-脱附、FT-IR、XPS及CO2-TPD，对催化剂晶相结构、电子性质及表面酸碱性进行表征，证实棒状HAP具有最高的比表面积，有利于Ni的分散锚定，因此，活性最佳。且棒状HAP表面富Ca–O–P碱性位点，能够有效活化CO2，促进积炭消除。TPSR实验进一步证实Ni/HAP-R催化剂上甲烷的深度裂解生成积炭的过程受到抑制，且在CO2存在时能够迅速转化为CO和H2，因此，具有良好的抗积炭性能。该研究为高稳定负载型催化剂的设计合成提供了新的思路。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022093
摘要:
本研究将三聚氰胺在静态空气中焙烧合成的g-C3N4作为载体，通过简单的浸渍还原法将Rh纳米粒子负载在g-C3N4载体上制备出Rh/g-C3N4催化剂。采用多种表征方法对催化剂的微观结构、组成成分进行研究。此外，还研究了反应温度和NaOH浓度对催化剂催化水合肼分解的影响。研究结果表明，催化剂优异的催化活性源于g-C3N4载体为金属Rh提供了锚定位点，并且载体和金属之间存在强相互作用。催化剂的催化活性随着反应温度的升高而不断提升，当NaOH浓度为0.75 mol/L时Rh/g-C3N4催化剂具有最高的催化活性。Rh/g-C3N4催化剂催化水合肼分解制氢的活化能为30.7 kJ/mol，TOF值为1466.4 h−1，在经过五次循环后，催化剂依旧保持着较好的催化活性，表明催化剂具有良好的循环稳定性。
本研究将三聚氰胺在静态空气中焙烧合成的g-C3N4作为载体，通过简单的浸渍还原法将Rh纳米粒子负载在g-C3N4载体上制备出Rh/g-C3N4催化剂。采用多种表征方法对催化剂的微观结构、组成成分进行研究。此外，还研究了反应温度和NaOH浓度对催化剂催化水合肼分解的影响。研究结果表明，催化剂优异的催化活性源于g-C3N4载体为金属Rh提供了锚定位点，并且载体和金属之间存在强相互作用。催化剂的催化活性随着反应温度的升高而不断提升，当NaOH浓度为0.75 mol/L时Rh/g-C3N4催化剂具有最高的催化活性。Rh/g-C3N4催化剂催化水合肼分解制氢的活化能为30.7 kJ/mol，TOF值为1466.4 h−1，在经过五次循环后，催化剂依旧保持着较好的催化活性，表明催化剂具有良好的循环稳定性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022089
摘要:
采用水热合成法，制备了不同晶粒尺寸的La2O3催化剂。运用XRD、原位拉曼光谱、原位红外漫反射光谱、H2-TPR和O2-TPD等表征手段研究了不同晶粒尺寸La2O3催化剂的OCM反应性能和催化剂之间的构效关系。结果表明，La2O3催化剂的La−O键会随着温度的升高出现明显的伸长，从而影响La2O3对O2的吸附和动态储存。当晶粒尺寸增大至57.4 nm时，La2O3催化剂的储氧能力开始下降，同时伴随着表面氧物种，特别是超氧物种在催化剂表面富集，导致CH4和产物的过度氧化，降低OCM反应的选择性。晶粒尺寸为52.3 nm的L-La2O3催化剂在750 ℃时，表面氧物种含量适宜，储氧能力强。在CH4/O2为3，空速为1.6 × 105 mL/(g·h)的条件下表现出最佳的C2 + 烃选择性。
采用水热合成法，制备了不同晶粒尺寸的La2O3催化剂。运用XRD、原位拉曼光谱、原位红外漫反射光谱、H2-TPR和O2-TPD等表征手段研究了不同晶粒尺寸La2O3催化剂的OCM反应性能和催化剂之间的构效关系。结果表明，La2O3催化剂的La−O键会随着温度的升高出现明显的伸长，从而影响La2O3对O2的吸附和动态储存。当晶粒尺寸增大至57.4 nm时，La2O3催化剂的储氧能力开始下降，同时伴随着表面氧物种，特别是超氧物种在催化剂表面富集，导致CH4和产物的过度氧化，降低OCM反应的选择性。晶粒尺寸为52.3 nm的L-La2O3催化剂在750 ℃时，表面氧物种含量适宜，储氧能力强。在CH4/O2为3，空速为1.6 × 105 mL/(g·h)的条件下表现出最佳的C2 + 烃选择性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022095
摘要:
本论文基于传统聚合物基炭材料合成原理，通过选择合适结构的前驱体分子，在聚合过程中分子水平锚定Co原子，同时引入TiO2纳米颗粒，再经高温焙烧后制得一种双金属氮氧化物（ComTinOxNy）-Co单原子（Co-NC）复合催化剂。该催化剂在酸性（Eonset = 0.755 V vs. RHE，0.5 mol/L H2SO4; 0.760 V vs. RHE，0.1 mol/L HClO4）、中性（Eonset = 0.787 V vs. RHE，0.1 mol/L PBS）、碱性（Eonset = 0.880 V vs. RHE，0.1 mol/L KOH）电解液中的氧气还原（ORR）性能（pH = 0−13）均优于纯氮杂碳纳米管、氮杂碳纳米管负载的金属氮氧化物和Co单原子催化剂，表明，ComTinOxNy与Co单原子的协同效应使得复合催化剂具有更好的ORR活性，同时复合催化剂的稳定性和选择性显著优于商品Pt/C催化剂。这为开发高性能低成本氧气还原电催化剂提供了新的思路。
本论文基于传统聚合物基炭材料合成原理，通过选择合适结构的前驱体分子，在聚合过程中分子水平锚定Co原子，同时引入TiO2纳米颗粒，再经高温焙烧后制得一种双金属氮氧化物（ComTinOxNy）-Co单原子（Co-NC）复合催化剂。该催化剂在酸性（Eonset = 0.755 V vs. RHE，0.5 mol/L H2SO4; 0.760 V vs. RHE，0.1 mol/L HClO4）、中性（Eonset = 0.787 V vs. RHE，0.1 mol/L PBS）、碱性（Eonset = 0.880 V vs. RHE，0.1 mol/L KOH）电解液中的氧气还原（ORR）性能（pH = 0−13）均优于纯氮杂碳纳米管、氮杂碳纳米管负载的金属氮氧化物和Co单原子催化剂，表明，ComTinOxNy与Co单原子的协同效应使得复合催化剂具有更好的ORR活性，同时复合催化剂的稳定性和选择性显著优于商品Pt/C催化剂。这为开发高性能低成本氧气还原电催化剂提供了新的思路。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022083
摘要:
本研究基于原位水热合成和气相浸渍的方法分别合成了含有Brönsted/Lewis酸的Beta分子筛和只含有Lewis酸的AlCl3@Si-Beta样品，并通过原位漫反射红外技术对比研究了Brönsted酸和Lewis酸催化直链和侧链戊烯同分异构体转化作用机理的差异。结果表明，同时含有Brönsted/Lewis酸的Beta分子筛中，Brönsted酸起主要的活化作用，催化戊烯进行异构和叠合反应时均遵循经典的碳正离子机理；而AlCl3@Si-Beta中的Lewis酸不含氢质子或羟基，催化α-戊烯进行双键迁移和2-戊烯的顺反异构反应时遵循AB-AD机理，以类烯丙基物种作为中间体，无法催化戊烯进行骨架异构和叠合反应。
本研究基于原位水热合成和气相浸渍的方法分别合成了含有Brönsted/Lewis酸的Beta分子筛和只含有Lewis酸的AlCl3@Si-Beta样品，并通过原位漫反射红外技术对比研究了Brönsted酸和Lewis酸催化直链和侧链戊烯同分异构体转化作用机理的差异。结果表明，同时含有Brönsted/Lewis酸的Beta分子筛中，Brönsted酸起主要的活化作用，催化戊烯进行异构和叠合反应时均遵循经典的碳正离子机理；而AlCl3@Si-Beta中的Lewis酸不含氢质子或羟基，催化α-戊烯进行双键迁移和2-戊烯的顺反异构反应时遵循AB-AD机理，以类烯丙基物种作为中间体，无法催化戊烯进行骨架异构和叠合反应。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60333-0
摘要:
石油中的镍、钒化合物主要分布在沥青质中，由于沥青质组成的复杂性，镍和钒化合物的存在形态很难直接得到有效表征。本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质，通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物，探究沥青质的分子组成与结构，以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明，随着临氢热解反应温度从330 ℃升高至410 ℃，反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%，可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高，镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。
石油中的镍、钒化合物主要分布在沥青质中，由于沥青质组成的复杂性，镍和钒化合物的存在形态很难直接得到有效表征。本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质，通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物，探究沥青质的分子组成与结构，以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明，随着临氢热解反应温度从330 ℃升高至410 ℃，反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%，可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高，镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60079-3
摘要:
通过原位红外和H2-TPD表征，研究了由共沉淀法(CMLZ-CP)、溶胶凝胶法(CMLZ-S)、水热法(CMLZ-H)制备的Cu-Mn-La-Zr催化剂上二氧化碳加氢的反应历程。结果表明，表面羟基对二氧化碳加氢制甲醇反应有一定的促进作用，并且所有催化剂均遵循甲酸盐(HCOO*)和羧酸盐(COOH*)路径。CMLZ-CP和CMLZ-H催化剂更倾向于羧酸盐路径，而CMLZ-S催化剂更倾向于甲酸盐路径。CMLZ-CP催化剂有最强的活化H2能力，从而表现出最高的CO2转化率和甲醇产率，而CMLZ-H催化剂有更高的中强碱性位点和氧缺陷占比，使得中间物种更倾向于加氢合成甲醇，从而表现出最高的甲醇选择性。
通过原位红外和H2-TPD表征，研究了由共沉淀法(CMLZ-CP)、溶胶凝胶法(CMLZ-S)、水热法(CMLZ-H)制备的Cu-Mn-La-Zr催化剂上二氧化碳加氢的反应历程。结果表明，表面羟基对二氧化碳加氢制甲醇反应有一定的促进作用，并且所有催化剂均遵循甲酸盐(HCOO*)和羧酸盐(COOH*)路径。CMLZ-CP和CMLZ-H催化剂更倾向于羧酸盐路径，而CMLZ-S催化剂更倾向于甲酸盐路径。CMLZ-CP催化剂有最强的活化H2能力，从而表现出最高的CO2转化率和甲醇产率，而CMLZ-H催化剂有更高的中强碱性位点和氧缺陷占比，使得中间物种更倾向于加氢合成甲醇，从而表现出最高的甲醇选择性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022072
摘要:
本研究采用浸渍还原法制备了不同金属比例的NiPt双金属负载SBA-15（介孔二氧化硅）催化剂，对其催化水合肼脱氢性能进行了研究。研究结果表明，在催化剂的制备过程中Pt和Ni形成了合金，两种金属的电子协同效应可以有效地促进催化剂的催化性能，SBA-15与金属活性组分之间的相互作用有助于改善催化剂的催化性能和循环稳定性。Pt6Ni4/SBA-15催化剂催化水合肼脱氢的反应活化能为45.6 kJ/mol，TOF值为2123.3 h−1，优于大部分已经报道的催化剂。
本研究采用浸渍还原法制备了不同金属比例的NiPt双金属负载SBA-15（介孔二氧化硅）催化剂，对其催化水合肼脱氢性能进行了研究。研究结果表明，在催化剂的制备过程中Pt和Ni形成了合金，两种金属的电子协同效应可以有效地促进催化剂的催化性能，SBA-15与金属活性组分之间的相互作用有助于改善催化剂的催化性能和循环稳定性。Pt6Ni4/SBA-15催化剂催化水合肼脱氢的反应活化能为45.6 kJ/mol，TOF值为2123.3 h−1，优于大部分已经报道的催化剂。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60343-3
摘要:
La2O3 as a catalyst is used for oxidative coupling of methane (OCM) reactions due to its excellent stability and high C2 selectivity, but poor activity on methane dissociation limits its wide application. Different valence metals are doped on the La2O3(001) surface to improve the methane conversion activity, and the activation of methane on metal-doped La2O3(001) surfaces has been investigated via the density functional theory (DFT) calculations. The relationship between the valence states of doped metals and the methane conversion activities shows that doping low valence metals (Li, Na, K, Mg, Ca, Sr and Ba) and equivalent metals (Al, Ga, In) can significantly improve the conversion activity of methane. Among them, the activation energy of methane on the Li-La2O3(001) surface is the lowest, which is only 13.0 kJ/mol. However, doping of high valence metals (Zr, Nb, Re and W) cannot improve the CH4 dissociation activity. Furthermore, the relationships between surface oxygen vacancy formation energies, acid-base properties and the activation energies of CH4 have also been investigated. The results show that with the increase of metal valence state, the oxygen vacancy formation energy increases, while the dissociation activity of CH4 decreases. The introduction of alkali and alkaline earth metals increases the alkalinity of La2O3(001) surface, and the alkalinity of La2O3(001) doped with the alkali metal is stronger than that with the alkaline earth metal, exhibiting higher dissociation activity of CH4. Our research may provide a guide for improving methane conversion activity on La2O3 catalysts.
La2O3 as a catalyst is used for oxidative coupling of methane (OCM) reactions due to its excellent stability and high C2 selectivity, but poor activity on methane dissociation limits its wide application. Different valence metals are doped on the La2O3(001) surface to improve the methane conversion activity, and the activation of methane on metal-doped La2O3(001) surfaces has been investigated via the density functional theory (DFT) calculations. The relationship between the valence states of doped metals and the methane conversion activities shows that doping low valence metals (Li, Na, K, Mg, Ca, Sr and Ba) and equivalent metals (Al, Ga, In) can significantly improve the conversion activity of methane. Among them, the activation energy of methane on the Li-La2O3(001) surface is the lowest, which is only 13.0 kJ/mol. However, doping of high valence metals (Zr, Nb, Re and W) cannot improve the CH4 dissociation activity. Furthermore, the relationships between surface oxygen vacancy formation energies, acid-base properties and the activation energies of CH4 have also been investigated. The results show that with the increase of metal valence state, the oxygen vacancy formation energy increases, while the dissociation activity of CH4 decreases. The introduction of alkali and alkaline earth metals increases the alkalinity of La2O3(001) surface, and the alkalinity of La2O3(001) doped with the alkali metal is stronger than that with the alkaline earth metal, exhibiting higher dissociation activity of CH4. Our research may provide a guide for improving methane conversion activity on La2O3 catalysts.
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60342-1
摘要:
Using pseudo-boehmite and ultrafine copper hydroxide as the raw materials with n(Cu/Al) = 1∶3, the effects of ball milling medium on the Cu-Al spinel sustained release catalysts prepared via the solid-state reaction method are explored. The obtained catalysts are characterized by XRD, BET, and H2-TPR techniques, and their catalytic properties in methanol steam reforming (MSR) are evaluated. The results demonstrate that Cu-Al spinel solid solution can be synthesized by both dry and wet mechanical ball milling methods, and more Cu2 + ions are found to be incorporated into the spinel lattice through the latter method. The crystalline sizes of as-synthesized spinels are similar; however, the specific surface areas and pore volumes are different as well as their reduction properties. Compared with the dry milling method, the wet ball milling method can facilitate the solid phase reaction, generating catalysts with solely spinel crystalline phase, higher specific surface area, and larger pore volume. Furthermore, catalysts derived from the wet milling method demonstrate improved catalytic activity and stability, and lower CO selectivity in MSR. The highest activity is obtained over CuHAl-Ac-950 prepared using ethanol (95%) as the ball milling medium.
Using pseudo-boehmite and ultrafine copper hydroxide as the raw materials with n(Cu/Al) = 1∶3, the effects of ball milling medium on the Cu-Al spinel sustained release catalysts prepared via the solid-state reaction method are explored. The obtained catalysts are characterized by XRD, BET, and H2-TPR techniques, and their catalytic properties in methanol steam reforming (MSR) are evaluated. The results demonstrate that Cu-Al spinel solid solution can be synthesized by both dry and wet mechanical ball milling methods, and more Cu2 + ions are found to be incorporated into the spinel lattice through the latter method. The crystalline sizes of as-synthesized spinels are similar; however, the specific surface areas and pore volumes are different as well as their reduction properties. Compared with the dry milling method, the wet ball milling method can facilitate the solid phase reaction, generating catalysts with solely spinel crystalline phase, higher specific surface area, and larger pore volume. Furthermore, catalysts derived from the wet milling method demonstrate improved catalytic activity and stability, and lower CO selectivity in MSR. The highest activity is obtained over CuHAl-Ac-950 prepared using ethanol (95%) as the ball milling medium.
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60064-1
摘要:
Direct synthesis of liquefied petroleum gas from syngas via Fischer-Tropsch synthesis route was systematically investigated over a nano-level core@shell catalyst. We introduced an incorporation of FeMg catalyst into mesoporous silica shell, with a further modification of Cu particles on the silica surface. The modified Cu/FeMg@SiO2 nano core-shell catalysts were synthesized by the combination of co-precipitation, modified sol-gel and facile impregnation methods. The as-synthesized catalysts’ physicochemical property was characterized by XRD, TEM, N2 adsorption-desorption, H2-TPR, XPS and CO2-TPD techniques. The catalytic performance of Cu/FeMg@SiO2 catalyst shows a high CO conversion of 96.6%, rather low CO2 selectivity of 21.9% and considerable LPG selectivity of 37.9%. The catalytic results indicate that the SiO2 shell restrains the formation of CH4 and contributes to increasing long-chain products. Meanwhile, the enhanced CO conversion of Cu/FeMg@SiO2 was ascribed to the active metal Cu dispersed on SiO2 shell, which also promoteolefin hydrogenation and cracking of C5+ hydrocarbons products. The proposed catalyst preparation method will provide a new strategy for the synthesis of nano level catalyst with combinations of metal- and zeolite-based catalyst.
Direct synthesis of liquefied petroleum gas from syngas via Fischer-Tropsch synthesis route was systematically investigated over a nano-level core@shell catalyst. We introduced an incorporation of FeMg catalyst into mesoporous silica shell, with a further modification of Cu particles on the silica surface. The modified Cu/FeMg@SiO2 nano core-shell catalysts were synthesized by the combination of co-precipitation, modified sol-gel and facile impregnation methods. The as-synthesized catalysts’ physicochemical property was characterized by XRD, TEM, N2 adsorption-desorption, H2-TPR, XPS and CO2-TPD techniques. The catalytic performance of Cu/FeMg@SiO2 catalyst shows a high CO conversion of 96.6%, rather low CO2 selectivity of 21.9% and considerable LPG selectivity of 37.9%. The catalytic results indicate that the SiO2 shell restrains the formation of CH4 and contributes to increasing long-chain products. Meanwhile, the enhanced CO conversion of Cu/FeMg@SiO2 was ascribed to the active metal Cu dispersed on SiO2 shell, which also promoteolefin hydrogenation and cracking of C5+ hydrocarbons products. The proposed catalyst preparation method will provide a new strategy for the synthesis of nano level catalyst with combinations of metal- and zeolite-based catalyst.
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60078-1
摘要:
利用等体积浸渍法将钴前驱体浸渍在结构规整的硅球(SP)载体上，在不同强度的等离子体场中分解钴盐，制备出一系列高分散Co/SP催化剂。采用X射线粉末衍射、氮气物理吸附-脱附、扫描透射电子显微镜和傅里叶红外变换光谱等表征手段对催化剂结构进行表征，并在固定反应器上进行费-托合成催化性能测试，探讨等离子体处理强度对费-托合成催化剂的分散度、还原度、相互作用的影响规律。结果表明，等离子体处理催化剂在费-托合成反应中表现出比焙烧样品更优越的催化性能，其中，Co/SP-P650W由于具有较适宜的分散度和相对较高的还原性，呈现出最高的费-托合成反应活性。
利用等体积浸渍法将钴前驱体浸渍在结构规整的硅球(SP)载体上，在不同强度的等离子体场中分解钴盐，制备出一系列高分散Co/SP催化剂。采用X射线粉末衍射、氮气物理吸附-脱附、扫描透射电子显微镜和傅里叶红外变换光谱等表征手段对催化剂结构进行表征，并在固定反应器上进行费-托合成催化性能测试，探讨等离子体处理强度对费-托合成催化剂的分散度、还原度、相互作用的影响规律。结果表明，等离子体处理催化剂在费-托合成反应中表现出比焙烧样品更优越的催化性能，其中，Co/SP-P650W由于具有较适宜的分散度和相对较高的还原性，呈现出最高的费-托合成反应活性。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60070-7
摘要:
通过对比水热溶胶凝胶法与微波辅助溶胶凝胶法制备的复合TiO2的光催化性能，最终采用耗时较短且结晶度更好的微波辅助溶胶凝胶法制备了不同复合比例的ZnO-TiO2材料。ZnO-TiO2复合材料比表面积和孔容孔径尺寸较TiO2材料均有明显增大，表面酸性更强，能带结构有利于电子空穴的高效分离，催化还原活性与选择性更强。经光催化脱硝实验优化出ZnO与TiO2最佳复合比为0.2，对于初始浓度为6.83 mg/m3的NOx，在65 W节能灯照射的光源条件下，可见光催化脱除效率高达85%，NOx浓度提高至13.67 mg/m3，在通入氨氮比为1∶1的NH3后，脱硝效率高达96%，比纯TiO2的提高43%，浓度适用范围较前期研究拓宽近六倍。机理分析认为，整个反应可分成吸附与光催化两个部分，其中，吸附是该反应的速控步骤，NO在吸附氧的作用下被氧化为NO2，光生电子能够将NO2进一步还原为N2，通入NH3后，NH3与光生电子共同作用，NOx脱除效率得以提高。
通过对比水热溶胶凝胶法与微波辅助溶胶凝胶法制备的复合TiO2的光催化性能，最终采用耗时较短且结晶度更好的微波辅助溶胶凝胶法制备了不同复合比例的ZnO-TiO2材料。ZnO-TiO2复合材料比表面积和孔容孔径尺寸较TiO2材料均有明显增大，表面酸性更强，能带结构有利于电子空穴的高效分离，催化还原活性与选择性更强。经光催化脱硝实验优化出ZnO与TiO2最佳复合比为0.2，对于初始浓度为6.83 mg/m3的NOx，在65 W节能灯照射的光源条件下，可见光催化脱除效率高达85%，NOx浓度提高至13.67 mg/m3，在通入氨氮比为1∶1的NH3后，脱硝效率高达96%，比纯TiO2的提高43%，浓度适用范围较前期研究拓宽近六倍。机理分析认为，整个反应可分成吸附与光催化两个部分，其中，吸附是该反应的速控步骤，NO在吸附氧的作用下被氧化为NO2，光生电子能够将NO2进一步还原为N2，通入NH3后，NH3与光生电子共同作用，NOx脱除效率得以提高。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023022
摘要:
焦油污染物的洁净转化是影响生物质气化技术大规模应用的关键问题之一，粗合成气非催化重整可以将焦油组分转化为CO和H2，消除焦油的同时增加合成气的产量。本文以热力学计算为基础，主要研究生物质气化粗合成气高温热重整的热力学、动力学行为、以及反应机理。研究表明，重整反应温度、O2 /粗合成气比（O/G）是影响重整过程的关键因素。C2H2作为CH4、C2H4、C6H6转化的中间产物，在反应初期逐渐累积。到反应后期，在·O、·OH、·HCO的作用下，C2H2逐步转化为CO和·CH2、·CH3、·C2H3。升高重整反应温度可大幅缩短焦油组分完全转化所需要的时间。重整温度1300 ℃、O/G=0.16，停留时间1.5 s时，合成气的干基含量为81.07%，焦油组分转化率可达99.60%。
焦油污染物的洁净转化是影响生物质气化技术大规模应用的关键问题之一，粗合成气非催化重整可以将焦油组分转化为CO和H2，消除焦油的同时增加合成气的产量。本文以热力学计算为基础，主要研究生物质气化粗合成气高温热重整的热力学、动力学行为、以及反应机理。研究表明，重整反应温度、O2 /粗合成气比（O/G）是影响重整过程的关键因素。C2H2作为CH4、C2H4、C6H6转化的中间产物，在反应初期逐渐累积。到反应后期，在·O、·OH、·HCO的作用下，C2H2逐步转化为CO和·CH2、·CH3、·C2H3。升高重整反应温度可大幅缩短焦油组分完全转化所需要的时间。重整温度1300 ℃、O/G=0.16，停留时间1.5 s时，合成气的干基含量为81.07%，焦油组分转化率可达99.60%。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60350-0
摘要:
The epoxidation of alkenes, an important reaction in the context of upgrade and transform the downstream products of coal-to-oil, is typically conducted with supported tungsten oxide-based catalysts. This article investigates the promoting effect of gallium (Ga) on the activity of Ga-WOx/SBA-15 catalyst for cis-cyclooctene epoxidation with H2O2. The optimal catalyst of 0.3Ga-WOx/SBA-15 offered a turnover frequency (TOF) of 112 h–1, which was nearly two times than that of WOx/SBA-15 (57 h–1). The low apparent reaction activation energy for 0.3Ga-WOx/SBA-15 (49.6 kJ/mol vs 64.0 kJ/mol for WOx/SBA-15) was also in line with its superior performance. Kinetic analysis demonstrated stronger adsorption of H2O2 on 0.3Ga-WOx/SBA-15 surface, facilitating the H2O2 activation. Based on the characterizations and catalytic performance, the improvement of Ga was attributed to the increase of Lewis acid sites and the enhancement of electrophilicity. Furthermore, the metal hydrogen peroxide (M-OOH) was identified as the primary intermediate.
The epoxidation of alkenes, an important reaction in the context of upgrade and transform the downstream products of coal-to-oil, is typically conducted with supported tungsten oxide-based catalysts. This article investigates the promoting effect of gallium (Ga) on the activity of Ga-WOx/SBA-15 catalyst for cis-cyclooctene epoxidation with H2O2. The optimal catalyst of 0.3Ga-WOx/SBA-15 offered a turnover frequency (TOF) of 112 h–1, which was nearly two times than that of WOx/SBA-15 (57 h–1). The low apparent reaction activation energy for 0.3Ga-WOx/SBA-15 (49.6 kJ/mol vs 64.0 kJ/mol for WOx/SBA-15) was also in line with its superior performance. Kinetic analysis demonstrated stronger adsorption of H2O2 on 0.3Ga-WOx/SBA-15 surface, facilitating the H2O2 activation. Based on the characterizations and catalytic performance, the improvement of Ga was attributed to the increase of Lewis acid sites and the enhancement of electrophilicity. Furthermore, the metal hydrogen peroxide (M-OOH) was identified as the primary intermediate.
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60352-4
摘要:
Supported cobalt catalysts (Co@C-ZnZrO2 and Co/ZnZrO2) were prepared through a metal-organic frameworks (MOFs)-mediated synthesis strategy. The influence of MOFs pyrolysis on the structure and Fischer-Tropsch synthesis performance of supported cobalt catalysts was investigated. The crystalline phase and microstructure of supported cobalt catalysts were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM (HRTEM), N2 adsorption-desorption and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Co/ZnZrO2 showed the CO conversion of 18.1% and the C5 + selectivity of 77.4%, whereas the Co@C-ZnZrO2 exhibited the CO conversion of 8.5% and the C5 + selectivity of 35.2%. The excellent CO conversion for Co/ZnZrO2 was attributed to the more exposure of active Co sites. Meanwhile, the activity of Co sites on Co@C-ZnZrO2 catalyst was restricted by the carbon layer, suppressing the adsorption and activation of syngas on Co sites.
Supported cobalt catalysts (Co@C-ZnZrO2 and Co/ZnZrO2) were prepared through a metal-organic frameworks (MOFs)-mediated synthesis strategy. The influence of MOFs pyrolysis on the structure and Fischer-Tropsch synthesis performance of supported cobalt catalysts was investigated. The crystalline phase and microstructure of supported cobalt catalysts were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM (HRTEM), N2 adsorption-desorption and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Co/ZnZrO2 showed the CO conversion of 18.1% and the C5 + selectivity of 77.4%, whereas the Co@C-ZnZrO2 exhibited the CO conversion of 8.5% and the C5 + selectivity of 35.2%. The excellent CO conversion for Co/ZnZrO2 was attributed to the more exposure of active Co sites. Meanwhile, the activity of Co sites on Co@C-ZnZrO2 catalyst was restricted by the carbon layer, suppressing the adsorption and activation of syngas on Co sites.
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023021
摘要:
采用水热法制备了Mo掺杂的Zn0.5Cd0.5S并使其与Ti3C2纳米片复合，通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis DSR、荧光光谱和瞬态光电流表征方法分析了光催化剂的晶体结构、表面组成、微观形貌和光电性能。结果表明，Mo的掺杂改变了Zn0.5Cd0.5S的晶格和能带结构，Ti3C2的负载增加了光催化活性位点并加快了电子转移速率。在可见光照射下，通过降解四环素溶液同时产氢考察了光催化剂的活性。在Mo掺杂与负载Ti3C2的协同作用下，60 min内，四环素(TC)的降解率可达70%，氢气产量达883 μmol·g−1·h−1。自由基捕获实验证明，光催化降解过程的主要活性物质为光生空穴，产氢过程为光生电子。
采用水热法制备了Mo掺杂的Zn0.5Cd0.5S并使其与Ti3C2纳米片复合，通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis DSR、荧光光谱和瞬态光电流表征方法分析了光催化剂的晶体结构、表面组成、微观形貌和光电性能。结果表明，Mo的掺杂改变了Zn0.5Cd0.5S的晶格和能带结构，Ti3C2的负载增加了光催化活性位点并加快了电子转移速率。在可见光照射下，通过降解四环素溶液同时产氢考察了光催化剂的活性。在Mo掺杂与负载Ti3C2的协同作用下，60 min内，四环素(TC)的降解率可达70%，氢气产量达883 μmol·g−1·h−1。自由基捕获实验证明，光催化降解过程的主要活性物质为光生空穴，产氢过程为光生电子。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60351-2
摘要:
The effects of supports (CeO2, ZrO2, MnO2, SiO2 andactive carbon) on the structure and catalytic performance of Ru-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis to olefins (FTO) were investigated. It was found that the intrinsic characteristics of supports and the metal-support interaction (MSI) would greatly influence the catalytic performance. The catalytic activity followed the order: Ru/SiO2 > Ru/ZrO2 > Ru/MnO2 > Ru/AC > Ru/CeO2. As far as olefins selectivity was concerned, both Ru/SiO2 and Ru/MnO2 possessed high selectivity to olefins (>70%), while olefins selectivity for Ru/ZrO2 was the lowest (29.9%). Ru/SiO2 exhibited the appropriate Ru nanoparticlessize ( ~ 5 nm) with highest activity due to the relative low MSI between Ru and SiO2. Both Ru/AC and Ru/MnO2 presented low CO conversion with Ru nanoparticles size of 1−3 nm. Stronger olefins secondary hydrogenation capacity led to the significantly decreased olefins selectivity for Ru/AC and Ru/ZrO2. In addition, partial Ru species might be encapsulated by reducible CeO2 layer for Ru/CeO2 due to strong MSI effects, leading to the lowest activity.
The effects of supports (CeO2, ZrO2, MnO2, SiO2 andactive carbon) on the structure and catalytic performance of Ru-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis to olefins (FTO) were investigated. It was found that the intrinsic characteristics of supports and the metal-support interaction (MSI) would greatly influence the catalytic performance. The catalytic activity followed the order: Ru/SiO2 > Ru/ZrO2 > Ru/MnO2 > Ru/AC > Ru/CeO2. As far as olefins selectivity was concerned, both Ru/SiO2 and Ru/MnO2 possessed high selectivity to olefins (>70%), while olefins selectivity for Ru/ZrO2 was the lowest (29.9%). Ru/SiO2 exhibited the appropriate Ru nanoparticlessize ( ~ 5 nm) with highest activity due to the relative low MSI between Ru and SiO2. Both Ru/AC and Ru/MnO2 presented low CO conversion with Ru nanoparticles size of 1−3 nm. Stronger olefins secondary hydrogenation capacity led to the significantly decreased olefins selectivity for Ru/AC and Ru/ZrO2. In addition, partial Ru species might be encapsulated by reducible CeO2 layer for Ru/CeO2 due to strong MSI effects, leading to the lowest activity.
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022092
摘要:
开发高性能低成本的析氢电催化剂有望提升电解水制氢效率，实现大规模产氢，促进氢能的开发及利用迫在眉睫。二硫化钼（MoS2）在析氢催化领域展现出一定潜能，通过对其改性以提高催化活性从而替代铂基催化剂成为近年来的研究热点。本研究采用一步溶剂热法合成Ni原子改性的MoS2电催化析氢（HER）催化剂，该催化剂在酸性条件下具有良好的催化活性及优异的稳定性。240 ℃下制得的20Ni@MoS2当基准电流密度为10 mA/cm2时过电位仅为190 mV，塔菲尔斜率为162 mV/dec，优于单一的MoS2催化材料。
开发高性能低成本的析氢电催化剂有望提升电解水制氢效率，实现大规模产氢，促进氢能的开发及利用迫在眉睫。二硫化钼（MoS2）在析氢催化领域展现出一定潜能，通过对其改性以提高催化活性从而替代铂基催化剂成为近年来的研究热点。本研究采用一步溶剂热法合成Ni原子改性的MoS2电催化析氢（HER）催化剂，该催化剂在酸性条件下具有良好的催化活性及优异的稳定性。240 ℃下制得的20Ni@MoS2当基准电流密度为10 mA/cm2时过电位仅为190 mV，塔菲尔斜率为162 mV/dec，优于单一的MoS2催化材料。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022091
摘要:
甲烷催化燃烧相比较传统燃烧有燃烧温度低，清洁以及高效的优点，在天然气汽车、固体氧化物燃料电池等多个领域具有较好的应用前景。为了揭示甲烷在不同掺杂比的Pd-Cu团簇上脱氢机理，采用密度泛函理论（DFT）对CH4*在不同团簇的直接脱氢和O辅助脱氢上进行计算。计算结果表明，Pd原子的掺杂提高了Cu(111)表面的吸附能力，在直接脱氢过程中，Pd的掺杂不仅使能垒由2.56 eV降低到2.43 eV，而且使速率控制步骤由CH*→C* + H*变为CH4*→CH3* + H*。预吸附O能够显著降低甲烷脱氢的能垒，速率控制步骤均为CH4* + O*→CH3* + OH*，甲烷在团簇上O辅助脱氢的最高能垒的大小为Cu(111)（1.56 eV）>Pd6Cu(111)（1.44 eV）>Pd2Cu(111)（1.38 eV），Pd的添加对于直接脱氢和O辅助脱氢的性能都有所提升。
甲烷催化燃烧相比较传统燃烧有燃烧温度低，清洁以及高效的优点，在天然气汽车、固体氧化物燃料电池等多个领域具有较好的应用前景。为了揭示甲烷在不同掺杂比的Pd-Cu团簇上脱氢机理，采用密度泛函理论（DFT）对CH4*在不同团簇的直接脱氢和O辅助脱氢上进行计算。计算结果表明，Pd原子的掺杂提高了Cu(111)表面的吸附能力，在直接脱氢过程中，Pd的掺杂不仅使能垒由2.56 eV降低到2.43 eV，而且使速率控制步骤由CH*→C* + H*变为CH4*→CH3* + H*。预吸附O能够显著降低甲烷脱氢的能垒，速率控制步骤均为CH4* + O*→CH3* + OH*，甲烷在团簇上O辅助脱氢的最高能垒的大小为Cu(111)（1.56 eV）>Pd6Cu(111)（1.44 eV）>Pd2Cu(111)（1.38 eV），Pd的添加对于直接脱氢和O辅助脱氢的性能都有所提升。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023017
摘要:
在费托合成反应中，Fe基催化剂由于价格低廉、活性高、CH4选择性低等多种优势，被广泛应用于大规模煤炭间接液化工业中。催化性能与催化剂颗粒尺寸、表面结构、成分构成等性质密切相关。还原碳化是铁基催化剂活化的关键步骤，本工作通过改变晶体生长条件，制备了暴露{111}晶面的不同尺寸的Fe3O4-O，以及尺寸接近的Fe3O4-O和暴露{110}晶面的Fe3O4-RD，探究Fe3O4晶粒尺寸以及暴露晶面对碳化过程的影响。结果表明，尺寸达到微米级的Fe3O4-O晶体比50纳米的晶体更难被碳化。利用原位XRD表征尺寸均为150 nm的Fe3O4-O和Fe3O4-RD晶体在还原碳化过程中的物相组成变化，结果显示，两种晶体的碳化速率不同，且可碳化上限不同，因此，晶面取向会影响还原碳化过程。使用TEM表征暴露不同晶面的Fe3O4碳化后的晶体结构，发现两种晶体的形貌均发生改变，形成核壳结构。
在费托合成反应中，Fe基催化剂由于价格低廉、活性高、CH4选择性低等多种优势，被广泛应用于大规模煤炭间接液化工业中。催化性能与催化剂颗粒尺寸、表面结构、成分构成等性质密切相关。还原碳化是铁基催化剂活化的关键步骤，本工作通过改变晶体生长条件，制备了暴露{111}晶面的不同尺寸的Fe3O4-O，以及尺寸接近的Fe3O4-O和暴露{110}晶面的Fe3O4-RD，探究Fe3O4晶粒尺寸以及暴露晶面对碳化过程的影响。结果表明，尺寸达到微米级的Fe3O4-O晶体比50纳米的晶体更难被碳化。利用原位XRD表征尺寸均为150 nm的Fe3O4-O和Fe3O4-RD晶体在还原碳化过程中的物相组成变化，结果显示，两种晶体的碳化速率不同，且可碳化上限不同，因此，晶面取向会影响还原碳化过程。使用TEM表征暴露不同晶面的Fe3O4碳化后的晶体结构，发现两种晶体的形貌均发生改变，形成核壳结构。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60337-8
摘要:
居室环境内臭氧严重危害人体健康，催化分解法是最有效的臭氧净化技术之一。高活性和稳定性臭氧分解催化剂的开发是关键，特别是在高湿度大空速下，臭氧的低温催化分解具有较高的技术壁垒。层状双金属氢氧化物（LDH）具有独特的二维层状结构，具有灵活的结构可调控性。本实验通过共沉淀法用过渡金属制得Ni3Fe、Ni3Co、Ni3Mn与Co3Fe水滑石结构催化剂，在30 ℃、600000 mL/(g·h)、低湿度RH < 5%和高湿度RH > 90%条件下，测试了其臭氧催化分解性能。结果表明，Ni3Co-LDH在低湿度和高湿度下，都表现出优良的臭氧分解性能，臭氧转化率分别为88%和77%。结合XRD、BET、SEM、XPS、Raman、FT-IR、TG等表征手段，揭示了LDH催化剂优良臭氧分解性能的内在原因机理。本实验的研究为过渡金属臭氧分解催化剂开发提供了新的思路。
居室环境内臭氧严重危害人体健康，催化分解法是最有效的臭氧净化技术之一。高活性和稳定性臭氧分解催化剂的开发是关键，特别是在高湿度大空速下，臭氧的低温催化分解具有较高的技术壁垒。层状双金属氢氧化物（LDH）具有独特的二维层状结构，具有灵活的结构可调控性。本实验通过共沉淀法用过渡金属制得Ni3Fe、Ni3Co、Ni3Mn与Co3Fe水滑石结构催化剂，在30 ℃、600000 mL/(g·h)、低湿度RH < 5%和高湿度RH > 90%条件下，测试了其臭氧催化分解性能。结果表明，Ni3Co-LDH在低湿度和高湿度下，都表现出优良的臭氧分解性能，臭氧转化率分别为88%和77%。结合XRD、BET、SEM、XPS、Raman、FT-IR、TG等表征手段，揭示了LDH催化剂优良臭氧分解性能的内在原因机理。本实验的研究为过渡金属臭氧分解催化剂开发提供了新的思路。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60338-X
摘要:
深入了解生物质的热解、燃烧特性以及碱金属的生成特性是生物质清洁高效利用的理论基础。传统的测量手段由于测量精度低以及时间滞后等问题，对于生物质热反应过程认识存在不足。激光诱导荧光（LIF）技术具有非接触、实时在线、高空间分辨率、连续性等优点，其用于生物质热反应过程的研究越来越多。本研究主要综述了近年来LIF技术在生物质热解过程、燃烧过程及燃烧过程中碱金属释放特性的应用进展，分析了不同反应条件下生物质热解过程中挥发分的生成演化行为及其形成机理，阐述了生物质燃烧过程中火焰结构信息及碱金属的释放迁移转化特性，最后提出了当前研究存在的一定不足及未来研究方向。
深入了解生物质的热解、燃烧特性以及碱金属的生成特性是生物质清洁高效利用的理论基础。传统的测量手段由于测量精度低以及时间滞后等问题，对于生物质热反应过程认识存在不足。激光诱导荧光（LIF）技术具有非接触、实时在线、高空间分辨率、连续性等优点，其用于生物质热反应过程的研究越来越多。本研究主要综述了近年来LIF技术在生物质热解过程、燃烧过程及燃烧过程中碱金属释放特性的应用进展，分析了不同反应条件下生物质热解过程中挥发分的生成演化行为及其形成机理，阐述了生物质燃烧过程中火焰结构信息及碱金属的释放迁移转化特性，最后提出了当前研究存在的一定不足及未来研究方向。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60077-X
摘要:
In this work, to better understand catalytic gasification process of direct coal liquefaction residue rich in sodium species, char structure evolution and behaviors of sodium species during gasification under CO2 atmosphere were investigated in detail by N2 adsorption and desorption, FT-IR, XRD, SEM, and Raman analyses. The results show that sodium species developed pore structure of direct coal liquefaction residue during gasification, especially expanded mesoporous structures which increased from 0.05 to 0.16 cm3/g at maximum. With the increase of gasification time, different crystalline compounds were formed in chars. Most of the mineral matters identified by XRD were calcium-containing ones, whereas no obvious sodium-containing crystalline compounds were found. This was because that most of sodium species volatilized at high temperature and the crystalline forms of sodium-containing compounds had defects. Compared with sodium species, calcium species were more prone to react with aluminosilicates, which happened to make sodium species remain active during gasification process. The ratio of (GR + VL + VR)/D rose initially and then decreased, which could be explained as the dissociation of the large aromatic and the rearrangement of small aromatic rings into large aromatic structures. Moreover, release ratio of sodium species was closely related with gasification time and 49.8% of them released in the initial stage of gasification process (within 15 min). Compared with that of direct coal liquefaction residue reloaded with water-soluble sodium species, the release ratio of sodium species in the original direct coal liquefaction residue was on a lower level (85.2% versus 89.7%).
In this work, to better understand catalytic gasification process of direct coal liquefaction residue rich in sodium species, char structure evolution and behaviors of sodium species during gasification under CO2 atmosphere were investigated in detail by N2 adsorption and desorption, FT-IR, XRD, SEM, and Raman analyses. The results show that sodium species developed pore structure of direct coal liquefaction residue during gasification, especially expanded mesoporous structures which increased from 0.05 to 0.16 cm3/g at maximum. With the increase of gasification time, different crystalline compounds were formed in chars. Most of the mineral matters identified by XRD were calcium-containing ones, whereas no obvious sodium-containing crystalline compounds were found. This was because that most of sodium species volatilized at high temperature and the crystalline forms of sodium-containing compounds had defects. Compared with sodium species, calcium species were more prone to react with aluminosilicates, which happened to make sodium species remain active during gasification process. The ratio of (GR + VL + VR)/D rose initially and then decreased, which could be explained as the dissociation of the large aromatic and the rearrangement of small aromatic rings into large aromatic structures. Moreover, release ratio of sodium species was closely related with gasification time and 49.8% of them released in the initial stage of gasification process (within 15 min). Compared with that of direct coal liquefaction residue reloaded with water-soluble sodium species, the release ratio of sodium species in the original direct coal liquefaction residue was on a lower level (85.2% versus 89.7%).
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60080-X
摘要:
In this work, a Fe-doped Co3O4 OER electrocatalyst supported by an N-doped hollow nanocage carbon framework (Fe-Co3O4/NC) was successfully prepared by anion exchange and annealing in an air atmosphere strategy. XRD and HRTEM characterizations confirm that Fe the incorporation of Fe into the lattice of Co3O4. XPS characterization clarifies that the valence state of Co increases after the introduction of Fe, which originates from the electrons transfer from Co2+/Co3+ to Fe3+ and is induced by the valence electron configuration of cations. It simulates Co sites in situ derived into CoOOH active species during the OER process, which is confirmed by the HRTEM and XPS characterization after the OER stability test. Electrochemical performance tests show that the Fe-Co3O4/NC electrocatalyst only exhibits 275 mV overpotential to achieve a current density of 10 mA/cm2 and stably maintains for 20 h at 100 mA/cm2. Together with 20% Pt/C electrocatalyst, the composed two-electrode system only needs 2.041 V applied potential to achieve 100 mA/cm2 for total water splitting in a self-made membrane electrode device, which has industrial application prospects.
In this work, a Fe-doped Co3O4 OER electrocatalyst supported by an N-doped hollow nanocage carbon framework (Fe-Co3O4/NC) was successfully prepared by anion exchange and annealing in an air atmosphere strategy. XRD and HRTEM characterizations confirm that Fe the incorporation of Fe into the lattice of Co3O4. XPS characterization clarifies that the valence state of Co increases after the introduction of Fe, which originates from the electrons transfer from Co2+/Co3+ to Fe3+ and is induced by the valence electron configuration of cations. It simulates Co sites in situ derived into CoOOH active species during the OER process, which is confirmed by the HRTEM and XPS characterization after the OER stability test. Electrochemical performance tests show that the Fe-Co3O4/NC electrocatalyst only exhibits 275 mV overpotential to achieve a current density of 10 mA/cm2 and stably maintains for 20 h at 100 mA/cm2. Together with 20% Pt/C electrocatalyst, the composed two-electrode system only needs 2.041 V applied potential to achieve 100 mA/cm2 for total water splitting in a self-made membrane electrode device, which has industrial application prospects.
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022073
摘要:
基于煤加氢气化半焦（简称半焦，SC）与赤泥（RM）高温固相反应一步回收赤泥制备Fe/碳基复合微波吸收材料，调节体系组成以优化吸波性能。研究发现，在Ar气氛、900 ℃条件下，源自SC与RM质量比为0.4∶1−0.7∶1的复合物均显示了优良的性能；且当SC与RM质量比为0.6∶1时，复合物性能最优。其最低模拟反射损耗为−48.3 dB，相应的有效吸收带宽为4.6 GHz。材料强的本征衰减能力源于石墨化碳及大量相界与缺陷引起的介电损耗；其良好的波阻抗匹配得益于体系组成调变对复合物电磁参数的有效调控。此外，Na2O、Al2O3与SiO2之间的高温固相化合一定程度上削弱了赤泥引起的强碱性。
基于煤加氢气化半焦（简称半焦，SC）与赤泥（RM）高温固相反应一步回收赤泥制备Fe/碳基复合微波吸收材料，调节体系组成以优化吸波性能。研究发现，在Ar气氛、900 ℃条件下，源自SC与RM质量比为0.4∶1−0.7∶1的复合物均显示了优良的性能；且当SC与RM质量比为0.6∶1时，复合物性能最优。其最低模拟反射损耗为−48.3 dB，相应的有效吸收带宽为4.6 GHz。材料强的本征衰减能力源于石墨化碳及大量相界与缺陷引起的介电损耗；其良好的波阻抗匹配得益于体系组成调变对复合物电磁参数的有效调控。此外，Na2O、Al2O3与SiO2之间的高温固相化合一定程度上削弱了赤泥引起的强碱性。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60067-7
摘要:
We anchored atomically dispersed Fe-N4 sites on hollow N-doped carbon spheres (Fe SAs/HNCSs-800) for electrocatalytic ORR; the obtained material exhibited electrocatalytic activity and stability comparable to that of commercial Pt/C, with an onset potential of 0.925 V and a half-wave potential of 0.867 V. Aberration-corrected high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy and X-ray absorption spectroscopy results confirmed the presence of highly dispersed Fe single atoms in Fe SAs/HNCSs-800. The results of experiments and theoretical calculations show that the single-atom dispersed Fe-N4 serve as the ORR active sites, and the adjacent C defects can effectively regulate the electronic structure of Fe atoms and improve the electrocatalytic ORR activity.
We anchored atomically dispersed Fe-N4 sites on hollow N-doped carbon spheres (Fe SAs/HNCSs-800) for electrocatalytic ORR; the obtained material exhibited electrocatalytic activity and stability comparable to that of commercial Pt/C, with an onset potential of 0.925 V and a half-wave potential of 0.867 V. Aberration-corrected high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy and X-ray absorption spectroscopy results confirmed the presence of highly dispersed Fe single atoms in Fe SAs/HNCSs-800. The results of experiments and theoretical calculations show that the single-atom dispersed Fe-N4 serve as the ORR active sites, and the adjacent C defects can effectively regulate the electronic structure of Fe atoms and improve the electrocatalytic ORR activity.
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60347-0
摘要:
储氢密度高(19.6wt.%)的氨硼烷(AB)是一种很有前途的化学储氢材料，室温下通过催化水解可释放三摩尔当量的氢气。然而氨硼烷在水中放氢速度缓慢，需要开发高活性金属纳米催化剂来加速其水解制氢过程。本文从氨硼烷结构中特殊的双氢键入手, 总结了氨硼烷的合成、表征方法以及水解催化制氢的机理。然后，详细综述了调节催化剂的摩尔比、改变纳米粒子结构以及增大催化剂比表面积对氨硼烷释氢性能的影响。最后，对氨硼烷的研究前景进行了展望。
储氢密度高(19.6wt.%)的氨硼烷(AB)是一种很有前途的化学储氢材料，室温下通过催化水解可释放三摩尔当量的氢气。然而氨硼烷在水中放氢速度缓慢，需要开发高活性金属纳米催化剂来加速其水解制氢过程。本文从氨硼烷结构中特殊的双氢键入手, 总结了氨硼烷的合成、表征方法以及水解催化制氢的机理。然后，详细综述了调节催化剂的摩尔比、改变纳米粒子结构以及增大催化剂比表面积对氨硼烷释氢性能的影响。最后，对氨硼烷的研究前景进行了展望。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023019
摘要:
在超临界水条件下，生物质及固废气化转化为H2或者CH4等气体产物是其高值化利用的重要手段。鉴于高温高压的复杂水热环境以及生物质和固废的复杂组份，超临界水气化制气目前仍存在一些亟需解决的关键科学问题。在超临界水条件下，为了促进原料尽可能的定向转化为目标产物，如H2和CH4等，通常制备各种不同功能的催化剂并加入反应过程以实现目标产物的最大化，如Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO, Y2O3, CeO2, Si-Al, Zeolite，碳纳米管以及活性炭等不同载体负载不同活性组份（Cr, Ni, Zn, Ru, Rh）的催化剂。因而在水热环境下，尤其在超临界水条件下，催化剂的长期稳定运行十分重要。因而本论文针对目前超临界水环境下常用催化剂载体的稳定性以及活性金属组份失活等现象进行了探讨，以期对于超临界水环境下高稳定性催化剂的选取提供理论指导。在超临界水条件下，催化剂对于含碳原料的裂解、甲烷化以及水煤气变化反应程度的影响决定了系统整体气化效率；但甲烷的生成机制仍不明确，因而本论文重点探讨了甲烷的生成机制以及催化剂对甲烷的作用机制。
在超临界水条件下，生物质及固废气化转化为H2或者CH4等气体产物是其高值化利用的重要手段。鉴于高温高压的复杂水热环境以及生物质和固废的复杂组份，超临界水气化制气目前仍存在一些亟需解决的关键科学问题。在超临界水条件下，为了促进原料尽可能的定向转化为目标产物，如H2和CH4等，通常制备各种不同功能的催化剂并加入反应过程以实现目标产物的最大化，如Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, MgO, Y2O3, CeO2, Si-Al, Zeolite，碳纳米管以及活性炭等不同载体负载不同活性组份（Cr, Ni, Zn, Ru, Rh）的催化剂。因而在水热环境下，尤其在超临界水条件下，催化剂的长期稳定运行十分重要。因而本论文针对目前超临界水环境下常用催化剂载体的稳定性以及活性金属组份失活等现象进行了探讨，以期对于超临界水环境下高稳定性催化剂的选取提供理论指导。在超临界水条件下，催化剂对于含碳原料的裂解、甲烷化以及水煤气变化反应程度的影响决定了系统整体气化效率；但甲烷的生成机制仍不明确，因而本论文重点探讨了甲烷的生成机制以及催化剂对甲烷的作用机制。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023020
摘要:
本研究采用密度泛函理论，探究了不同含氮生物质炭以及CaO耦合掺氮生物质炭对NO吸附性能的影响。理论计算结果表明：掺氮生物质炭在N-down吸附方式下对NO吸附效果更好，且掺杂N-5生物质炭（CN-5）较其含氮基团生物质炭对NO的吸附能高，其吸附能为−41.22 kJ/mol。CaO显著提升了生物炭对NO的吸附能力，且CaO耦合含N-5生物质炭(CaO/CN-5)的基底作为电子供体为NO提供更多电荷，其吸附能比CN-5高出216.862 kJ/mol，CaO和N-5基团耦合作用下显著提高生物炭的吸附性能。生物炭表面NO的吸附量会随着温度的升高而减少，增加含N-5生物质炭的数量对NO的吸附更有利，而CaO的耦合进一步提高了CN-5表面NO的吸附量，在273K时，CaO/CN-5体系的吸附量可以达2.846 mmol/g。
本研究采用密度泛函理论，探究了不同含氮生物质炭以及CaO耦合掺氮生物质炭对NO吸附性能的影响。理论计算结果表明：掺氮生物质炭在N-down吸附方式下对NO吸附效果更好，且掺杂N-5生物质炭（CN-5）较其含氮基团生物质炭对NO的吸附能高，其吸附能为−41.22 kJ/mol。CaO显著提升了生物炭对NO的吸附能力，且CaO耦合含N-5生物质炭(CaO/CN-5)的基底作为电子供体为NO提供更多电荷，其吸附能比CN-5高出216.862 kJ/mol，CaO和N-5基团耦合作用下显著提高生物炭的吸附性能。生物炭表面NO的吸附量会随着温度的升高而减少，增加含N-5生物质炭的数量对NO的吸附更有利，而CaO的耦合进一步提高了CN-5表面NO的吸附量，在273K时，CaO/CN-5体系的吸附量可以达2.846 mmol/g。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60348-2
摘要:
To provide some useful suggestions to the operation of circulating fluidized bed (CFB) gasifier, the effect of gasification temperature, residence time and agent on the release and transformation of sodium was studied by using a fixed bed reactor combined with Factsage software. The results indicated that gasification temperature was the significant factor to the release and transformation of sodium. For the promoting effect of sodium release, it was ascribed to the intense of sodium volatilization and competitive reaction between lime and meta-kaolin. Meanwhile, the high temperature promoted the formation of nepheline and slag. The threshold temperature of latter was near 950 °C. It was interesting to find that the release of sodium could be divided into two stages: coal pyrolysis and char gasification. In coal pyrolysis, part of organic and water-soluble sodium was released. The remainder either combined with char structure, or reacted with minerals. In char gasification, Sodium, combined with char structure, was released along with char gasification. Due to the decrease of melting temperature and the formation of NaOH, steam showed a promoting effect on the sodium release. Oppositely, oxygen and nitrogen presented an inhibiting effect. The former was ascribed to the formation of Na2SO4, while the latter was caused by the chemical binding and physical wrapping effect of char.
To provide some useful suggestions to the operation of circulating fluidized bed (CFB) gasifier, the effect of gasification temperature, residence time and agent on the release and transformation of sodium was studied by using a fixed bed reactor combined with Factsage software. The results indicated that gasification temperature was the significant factor to the release and transformation of sodium. For the promoting effect of sodium release, it was ascribed to the intense of sodium volatilization and competitive reaction between lime and meta-kaolin. Meanwhile, the high temperature promoted the formation of nepheline and slag. The threshold temperature of latter was near 950 °C. It was interesting to find that the release of sodium could be divided into two stages: coal pyrolysis and char gasification. In coal pyrolysis, part of organic and water-soluble sodium was released. The remainder either combined with char structure, or reacted with minerals. In char gasification, Sodium, combined with char structure, was released along with char gasification. Due to the decrease of melting temperature and the formation of NaOH, steam showed a promoting effect on the sodium release. Oppositely, oxygen and nitrogen presented an inhibiting effect. The former was ascribed to the formation of Na2SO4, while the latter was caused by the chemical binding and physical wrapping effect of char.
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023018
摘要:
本文在六方纳米片状的Co3O4(NMS-Co)上分别负载了1%含量的ZrO2、Al2O3和MnO2三种金属氧化物，制备反相催化剂模型，研究金属氧化物对钴基催化剂费托合成性能的影响。通过H–TPD、CO–TPD以及催化剂性能评价结果发现，ZrO2和Al2O3能够显著增加NMS-Co催化剂的活性位点，在相同转化率条件下，反应温度从230℃分别降低至170℃、180℃，重质烃生成速率分别提升2.5、2倍，CH4选择性从37.8%分别降低至3.6%、12.0%。然而，MnO2使得NMS-Co催化剂CO转化率仅从30.9%增加到45.5%，CH4选择性降低至16.5%。本文为研究金属氧化物对钴基费托合成催化剂性能影响提出了一个新思路。
本文在六方纳米片状的Co3O4(NMS-Co)上分别负载了1%含量的ZrO2、Al2O3和MnO2三种金属氧化物，制备反相催化剂模型，研究金属氧化物对钴基催化剂费托合成性能的影响。通过H–TPD、CO–TPD以及催化剂性能评价结果发现，ZrO2和Al2O3能够显著增加NMS-Co催化剂的活性位点，在相同转化率条件下，反应温度从230℃分别降低至170℃、180℃，重质烃生成速率分别提升2.5、2倍，CH4选择性从37.8%分别降低至3.6%、12.0%。然而，MnO2使得NMS-Co催化剂CO转化率仅从30.9%增加到45.5%，CH4选择性降低至16.5%。本文为研究金属氧化物对钴基费托合成催化剂性能影响提出了一个新思路。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022087
摘要:
本实验以焦化萘和乙烯为原料，以有机铵盐/金属氯化物离子液体作为催化剂，通过烷基化反应合成多乙基萘润滑基础油。通过调控离子液体阴/阳离子的组分发现，AlCl3/Et3NHCl离子液体对萘与乙烯烷基化反应表现出良好的催化性能。通过对反应条件的优化（催化剂用量、反应时间和温度），合成了两种不同组成的基础油PEN-1（单/二乙基萘占92.9%）和PEN-2（多乙基萘占91.3%）。润滑性能测试结果表明，烷基侧链数目较多的PEN-2基础油表现出良好的摩擦学性能，且其抗磨损性能优于商用烷基萘基础油AN5，展现出良好的应用前景。
本实验以焦化萘和乙烯为原料，以有机铵盐/金属氯化物离子液体作为催化剂，通过烷基化反应合成多乙基萘润滑基础油。通过调控离子液体阴/阳离子的组分发现，AlCl3/Et3NHCl离子液体对萘与乙烯烷基化反应表现出良好的催化性能。通过对反应条件的优化（催化剂用量、反应时间和温度），合成了两种不同组成的基础油PEN-1（单/二乙基萘占92.9%）和PEN-2（多乙基萘占91.3%）。润滑性能测试结果表明，烷基侧链数目较多的PEN-2基础油表现出良好的摩擦学性能，且其抗磨损性能优于商用烷基萘基础油AN5，展现出良好的应用前景。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60336-6
摘要:
In the present study, the kinetic behaviour and active sites evolution processes of Pt-based catalysts were investigated. It was found that highly selective hydrogen combustion could be achieved over Sn modified Pt-based catalysts in presence of both propane and propene (over 98%). The stability tests, kinetic study and catalyst characterization revealed that the existence of oxygenated species is the reason for accelerated coking reactions. The formation of graphitized cokes serving as additional unselective active sites and the oxidation of tin in PtSn alloy phases are the primary reasons causing the catalytic selectivity loss during long-run tests under propene-rich condition.
In the present study, the kinetic behaviour and active sites evolution processes of Pt-based catalysts were investigated. It was found that highly selective hydrogen combustion could be achieved over Sn modified Pt-based catalysts in presence of both propane and propene (over 98%). The stability tests, kinetic study and catalyst characterization revealed that the existence of oxygenated species is the reason for accelerated coking reactions. The formation of graphitized cokes serving as additional unselective active sites and the oxidation of tin in PtSn alloy phases are the primary reasons causing the catalytic selectivity loss during long-run tests under propene-rich condition.
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60345-7
摘要:
木质素是具有芳香族结构的天然可再生资源，可以通过水热液化技术将其转化为生物油。不同种类的木质素结构特点和反应活性存在差异，故本文选取三种木质素（工业碱木质素（KL）、酶解木质素（EHL）和乙醇木质素（OL））为原料，首先对三种原料理化特性进行分析，其次考察反应条件对三种木质素水热液化生物油特性的影响。在三种木质素中，EHL、OL为愈创木基型结构。OL的C、H元素含量最高，其高位热值为23.54 MJ/kg，芳香特征更加明显，酚羟基含量相对较高。KL为紫丁香基型结构，甲氧基与酚羟基含量较少。液化实验结果显示，反应温度为300 ℃时，木质素生物油产率及能量回收率最高，该温度下产率OL>KL>EHL，生物油H/C比值集中在1.0–1.4。三种生物油化学成分不同，OL生物油中含有9.14%的芳香烃，EHL生物油酚类物质含量达到41.34%，KL生物油中酸类含量较高。
木质素是具有芳香族结构的天然可再生资源，可以通过水热液化技术将其转化为生物油。不同种类的木质素结构特点和反应活性存在差异，故本文选取三种木质素（工业碱木质素（KL）、酶解木质素（EHL）和乙醇木质素（OL））为原料，首先对三种原料理化特性进行分析，其次考察反应条件对三种木质素水热液化生物油特性的影响。在三种木质素中，EHL、OL为愈创木基型结构。OL的C、H元素含量最高，其高位热值为23.54 MJ/kg，芳香特征更加明显，酚羟基含量相对较高。KL为紫丁香基型结构，甲氧基与酚羟基含量较少。液化实验结果显示，反应温度为300 ℃时，木质素生物油产率及能量回收率最高，该温度下产率OL>KL>EHL，生物油H/C比值集中在1.0–1.4。三种生物油化学成分不同，OL生物油中含有9.14%的芳香烃，EHL生物油酚类物质含量达到41.34%，KL生物油中酸类含量较高。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60344-5
摘要:
生物质快速热裂解是生物质转化利用的有效途径，但常因是非催化过程，裂解温度高导致生物油成分复杂难控。以ZnCl2为催化剂，研究了木质素、纤维素、玉米芯和松木粉的热解过程，旨在探索原位催化对快速热裂解的强化作用。通过热重曲线拟合，获得了热裂解的活化能；通过快速热裂解实验，研究了催化作用下热解油组成变化。结果表明，ZnCl2催化可显著降低生物质裂解温度，简化生物油组成。在350 ℃快速热裂解松木粉获得了47 wt%生物油产率，主要成分是纤维素和半纤维素的衍生物。ZnCl2可显著降低纤维素裂解的活化能（由304.8 kJ/mol降低至112.5 kJ/mol），而对木质素的裂解影响不大。裂解后的碳渣在600 ℃二次炭化可获得性能良好的活性炭，苯酚吸附容量可达165 mg/g。本文研究可为开发高效生物质快速原位催化热裂解技术提供指导和借鉴意义。
生物质快速热裂解是生物质转化利用的有效途径，但常因是非催化过程，裂解温度高导致生物油成分复杂难控。以ZnCl2为催化剂，研究了木质素、纤维素、玉米芯和松木粉的热解过程，旨在探索原位催化对快速热裂解的强化作用。通过热重曲线拟合，获得了热裂解的活化能；通过快速热裂解实验，研究了催化作用下热解油组成变化。结果表明，ZnCl2催化可显著降低生物质裂解温度，简化生物油组成。在350 ℃快速热裂解松木粉获得了47 wt%生物油产率，主要成分是纤维素和半纤维素的衍生物。ZnCl2可显著降低纤维素裂解的活化能（由304.8 kJ/mol降低至112.5 kJ/mol），而对木质素的裂解影响不大。裂解后的碳渣在600 ℃二次炭化可获得性能良好的活性炭，苯酚吸附容量可达165 mg/g。本文研究可为开发高效生物质快速原位催化热裂解技术提供指导和借鉴意义。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022074
摘要:
以硝酸盐为铈、锆原料，以柠檬酸代替碱类沉淀剂，固定n(Zr∶Ce)为2∶8，采用水热法合成Ce-Zr氧化物载体，再通过浸渍法制备Cu/Ce-Zr催化剂。通过XRD、BET、H2-TPR、XPS等手段对载体和催化剂进行表征，研究水热时间对催化剂结构、性质和水气变换反应性能的影响。结果表明，催化活性主要与Cu比表面积、CuO的还原温度以及催化剂表面氧空位含量有关。其中，Cu/Ce-Zr-12催化剂的Cu比表面积较大、CuO的还原温度较低，催化剂表面的氧空位数量较多，表现出较好的催化活性。在320 ℃、水气比(W∶M)为2，体积空速GHSV=6600 h−1的反应条件下，CO转化率为96.9%，与热力学平衡值97.1%接近。
以硝酸盐为铈、锆原料，以柠檬酸代替碱类沉淀剂，固定n(Zr∶Ce)为2∶8，采用水热法合成Ce-Zr氧化物载体，再通过浸渍法制备Cu/Ce-Zr催化剂。通过XRD、BET、H2-TPR、XPS等手段对载体和催化剂进行表征，研究水热时间对催化剂结构、性质和水气变换反应性能的影响。结果表明，催化活性主要与Cu比表面积、CuO的还原温度以及催化剂表面氧空位含量有关。其中，Cu/Ce-Zr-12催化剂的Cu比表面积较大、CuO的还原温度较低，催化剂表面的氧空位数量较多，表现出较好的催化活性。在320 ℃、水气比(W∶M)为2，体积空速GHSV=6600 h−1的反应条件下，CO转化率为96.9%，与热力学平衡值97.1%接近。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022077
摘要:
载体的结构可以显著影响钴基费托合成催化剂的活性和产物选择性。大孔结构载体可以改善反应物和产物的传质情况，提升CO转化活性和C5 + 产物选择性；高比表面积载体有利于使负载的金属分散，提高催化剂的金属利用效率和稳定性。然而，要获得同时具备高比表面积和大孔结构特征的载体相对困难。本研究采用结构导向水解法，合成了一种比表面积达1103.2 m2/g的介孔（2.9 nm）-大孔（63.8 nm）双孔二氧化硅（BP-SiO2）载体，研究了其负载钴催化剂的费托合成反应性能。结果表明，相对规整介孔SBA-15分子筛负载的钴催化剂Co/SBA-15，210 ℃反应时，催化剂Co/BP-SiO2的CO转化率提高33.3%，CH4选择性降低30.1%，C5 + 选择性增加到80.0%，稳定性显著增强。
载体的结构可以显著影响钴基费托合成催化剂的活性和产物选择性。大孔结构载体可以改善反应物和产物的传质情况，提升CO转化活性和C5 + 产物选择性；高比表面积载体有利于使负载的金属分散，提高催化剂的金属利用效率和稳定性。然而，要获得同时具备高比表面积和大孔结构特征的载体相对困难。本研究采用结构导向水解法，合成了一种比表面积达1103.2 m2/g的介孔（2.9 nm）-大孔（63.8 nm）双孔二氧化硅（BP-SiO2）载体，研究了其负载钴催化剂的费托合成反应性能。结果表明，相对规整介孔SBA-15分子筛负载的钴催化剂Co/SBA-15，210 ℃反应时，催化剂Co/BP-SiO2的CO转化率提高33.3%，CH4选择性降低30.1%，C5 + 选择性增加到80.0%，稳定性显著增强。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022082
摘要:
本工作将CeOx引入催化剂载体中，在N2气氛下高温焙烧制得CeOx掺杂的氮化炭材料作为载体，通过浸渍还原法将活性组分Rh负载到CeOx-C3N4载体上合成Rh/CeOx-C3N4催化剂，并探究其对催化水合肼制氢的性能的影响。研究结果表明，Rh/CeOx-C3N4催化剂中，活性组分Rh与CeOx之间存在协同效应，其中，CeOx的掺杂有效地分散和稳定金属活性组分，为催化反应提供更多的活性位点。因此，该催化剂对催化水合肼制氢具有良好的催化活性。所制备的Rh/CeOx-C3N4催化剂催化水合肼展现出最好的催化活性，初始转化率TOF值高达1959.24 h−1。循环五次后，催化活性依然保持良好，表明其拥有良好的稳定性。
本工作将CeOx引入催化剂载体中，在N2气氛下高温焙烧制得CeOx掺杂的氮化炭材料作为载体，通过浸渍还原法将活性组分Rh负载到CeOx-C3N4载体上合成Rh/CeOx-C3N4催化剂，并探究其对催化水合肼制氢的性能的影响。研究结果表明，Rh/CeOx-C3N4催化剂中，活性组分Rh与CeOx之间存在协同效应，其中，CeOx的掺杂有效地分散和稳定金属活性组分，为催化反应提供更多的活性位点。因此，该催化剂对催化水合肼制氢具有良好的催化活性。所制备的Rh/CeOx-C3N4催化剂催化水合肼展现出最好的催化活性，初始转化率TOF值高达1959.24 h−1。循环五次后，催化活性依然保持良好，表明其拥有良好的稳定性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023014
摘要:
生活干垃圾的主要有机组分为聚氯乙烯 (PVC)等多聚类废弃物和木质纤维素，为了阐明其热解特性和Cl的迁移规律，本文研究了PVC与木质纤维三组分(纤维素、半纤维素和木质素)共热解过程的相互作用及氯化物释放特性。结果表明：在脱氯化氢阶段，PVC与三组分之间存在正协同作用，PVC能够加速三组分的热解；共热解过程中Cl主要以HCl和CH3Cl的形态释放，其次是氯苯。纤维素与PVC共热解过程中，HCl作为酸性催化剂促进生成了更多的芳香烃。纤维素与PVC共热解过程中，HCl作为酸性催化剂促进生成了更多的芳香烃；PVC与半纤维素共热解时，半纤维素生成的乙酸降低了HCl释放的起始温度，约25–30 ℃；与纤维素和半纤维素相比，木质素对HCl释放的抑制作用最大。木质素增强了PVC化学键C-Cl断裂, 减少HCl但促进了CH3Cl释放。三组分促进了PVC的热裂解反应，降低了脱氯化氢阶段的反应活化能，混合物热解平均活化能比纯PVC分别降低了25.88–48.73%，36.46–43.73%，44.88–72.83%。
生活干垃圾的主要有机组分为聚氯乙烯 (PVC)等多聚类废弃物和木质纤维素，为了阐明其热解特性和Cl的迁移规律，本文研究了PVC与木质纤维三组分(纤维素、半纤维素和木质素)共热解过程的相互作用及氯化物释放特性。结果表明：在脱氯化氢阶段，PVC与三组分之间存在正协同作用，PVC能够加速三组分的热解；共热解过程中Cl主要以HCl和CH3Cl的形态释放，其次是氯苯。纤维素与PVC共热解过程中，HCl作为酸性催化剂促进生成了更多的芳香烃。纤维素与PVC共热解过程中，HCl作为酸性催化剂促进生成了更多的芳香烃；PVC与半纤维素共热解时，半纤维素生成的乙酸降低了HCl释放的起始温度，约25–30 ℃；与纤维素和半纤维素相比，木质素对HCl释放的抑制作用最大。木质素增强了PVC化学键C-Cl断裂, 减少HCl但促进了CH3Cl释放。三组分促进了PVC的热裂解反应，降低了脱氯化氢阶段的反应活化能，混合物热解平均活化能比纯PVC分别降低了25.88–48.73%，36.46–43.73%，44.88–72.83%。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60341-X
摘要:
The PrxZr1−xO2-δ catalyst with different atom ratio of Pr/Zr was prepared by the sol-gel to catalytic oxidation denitration. Results showed that the efficiency of catalytic oxidation denitration increased initially and decreased afterward with the ratio of Pr atom increased. And the optimum denitration activity could achieve 94.62% at 250 °C when the atom ratio of Pr/Zr was 5∶5. The catalysts were characterized by SEM, N2 adsorption/desorption, XRD, XPS, H2-TPR, and FTIR. The results illustrated that the catalyst (Pr0.5Zr0.5O2−δ) with the best activity has a "layered" morphology, many pores on the surface, and it has a large specific surface area and pore volume of 77.44 m2/g and 0.66 cm3/g, respectively. Furthermore, the crystalline phase transforms from c-ZrO2 to Pr2Zr2O7 with the increasing of Pr atom. XPS and H2-TPR results showed that the surface chemosorption oxygen and surface Pr4 + oxides increased, and the rising of Pr atom ratio was beneficial to produce oxygen vacancy (Vӧ) site which advantageous to improve the efficiency of catalytic oxidation denitration. FTIR characterization results indicated that Pr0.5Zr0.5O2−δ solid solution had better NO selectivity, which was conducive to the catalytic oxidation of NO. The anti-SO2 and H2O toxicity experiments showed that Pr / Zr atomic ratio at 5∶5 had better anti-toxicity than other ratios. In addition, using IC to analysis absorption products, the result showed that${\rm{NO}}^-_2 $ and ${\rm{NO}}^-_3 $ were the main products in the absorption solution.
The PrxZr1−xO2-δ catalyst with different atom ratio of Pr/Zr was prepared by the sol-gel to catalytic oxidation denitration. Results showed that the efficiency of catalytic oxidation denitration increased initially and decreased afterward with the ratio of Pr atom increased. And the optimum denitration activity could achieve 94.62% at 250 °C when the atom ratio of Pr/Zr was 5∶5. The catalysts were characterized by SEM, N2 adsorption/desorption, XRD, XPS, H2-TPR, and FTIR. The results illustrated that the catalyst (Pr0.5Zr0.5O2−δ) with the best activity has a "layered" morphology, many pores on the surface, and it has a large specific surface area and pore volume of 77.44 m2/g and 0.66 cm3/g, respectively. Furthermore, the crystalline phase transforms from c-ZrO2 to Pr2Zr2O7 with the increasing of Pr atom. XPS and H2-TPR results showed that the surface chemosorption oxygen and surface Pr4 + oxides increased, and the rising of Pr atom ratio was beneficial to produce oxygen vacancy (Vӧ) site which advantageous to improve the efficiency of catalytic oxidation denitration. FTIR characterization results indicated that Pr0.5Zr0.5O2−δ solid solution had better NO selectivity, which was conducive to the catalytic oxidation of NO. The anti-SO2 and H2O toxicity experiments showed that Pr / Zr atomic ratio at 5∶5 had better anti-toxicity than other ratios. In addition, using IC to analysis absorption products, the result showed that
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023016
摘要:
柴油机尾气排放的氮氧化物（NOx）是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术是目前最有效的NOx控制技术，而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今，分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是，随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施，开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂，特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta，ZSM-5，SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。此外，还总结了抗高温水热老化，抗硫中毒，抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理，并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后，对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。
柴油机尾气排放的氮氧化物（NOx）是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术是目前最有效的NOx控制技术，而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今，分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是，随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施，开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂，特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta，ZSM-5，SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。此外，还总结了抗高温水热老化，抗硫中毒，抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理，并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后，对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60340-8
摘要:
以碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和载体，采用简便的光照还原法制备出了PdAg/CDs复合催化剂，用XRD、TEM、FT-IR和XPS对催化剂进行表征分析，表明该催化剂平均粒径约10.45 nm，其中的Pd和Ag主要以0价态的合金形式存在，负载在CDs表面。将PdAg/CDs复合催化剂用于葡萄糖在水中的催化氢解研究，结果表明，在初始H2压力为4 MPa、葡萄糖100 mg、催化剂25 mg、反应温度140 ℃、反应时间3 h的条件下，该催化剂显示出较好的氢解活性，葡萄糖的转化率为68.85%，其中氢解产物丙酮醇的收率达到8.36%。
以碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和载体，采用简便的光照还原法制备出了PdAg/CDs复合催化剂，用XRD、TEM、FT-IR和XPS对催化剂进行表征分析，表明该催化剂平均粒径约10.45 nm，其中的Pd和Ag主要以0价态的合金形式存在，负载在CDs表面。将PdAg/CDs复合催化剂用于葡萄糖在水中的催化氢解研究，结果表明，在初始H2压力为4 MPa、葡萄糖100 mg、催化剂25 mg、反应温度140 ℃、反应时间3 h的条件下，该催化剂显示出较好的氢解活性，葡萄糖的转化率为68.85%，其中氢解产物丙酮醇的收率达到8.36%。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023015
摘要:
应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本文着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式，较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析；随后，以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表，从工艺概况、过程解析及污染物生成机理3个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析；最后，针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望，以期为缓解化石能源供需矛盾，减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。
应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本文着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式，较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析；随后，以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表，从工艺概况、过程解析及污染物生成机理3个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析；最后，针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望，以期为缓解化石能源供需矛盾，减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022088
摘要:
为进一步提高氧化脱硫效果，采用直接水热法合成了不同Fe/Zr物质的量比改性的SBA-15分子筛(Fe/Zr-SBA-15)，采用XRD、N2吸附-脱附、TEM和UV-vis等对其进行了表征。Fe/Zr-SBA-15中Zr取代Si进入了分子筛骨架，大部分Fe物种分散良好，存在少量的聚集态铁的氧化物。以Fe/Zr-SBA-15-1.0为催化剂、H2O2为氧化剂、乙腈为萃取剂，分别考察了反应温度、O/S物质的量比和催化剂用量对模拟油中二苯并噻吩（DBT）的氧化效果。在反应温度50 ℃，O/S物质的量比为4，催化剂用量6 g/L的条件下，DBT的脱除率达到97.1%，这是由于催化剂中的Fe3 + 提供氧化活性中心和Zr4 + 提供的吸附中心的双重作用，且催化剂回收利用四次后，DBT的脱除率仍可达到91.3%。
为进一步提高氧化脱硫效果，采用直接水热法合成了不同Fe/Zr物质的量比改性的SBA-15分子筛(Fe/Zr-SBA-15)，采用XRD、N2吸附-脱附、TEM和UV-vis等对其进行了表征。Fe/Zr-SBA-15中Zr取代Si进入了分子筛骨架，大部分Fe物种分散良好，存在少量的聚集态铁的氧化物。以Fe/Zr-SBA-15-1.0为催化剂、H2O2为氧化剂、乙腈为萃取剂，分别考察了反应温度、O/S物质的量比和催化剂用量对模拟油中二苯并噻吩（DBT）的氧化效果。在反应温度50 ℃，O/S物质的量比为4，催化剂用量6 g/L的条件下，DBT的脱除率达到97.1%，这是由于催化剂中的Fe3 + 提供氧化活性中心和Zr4 + 提供的吸附中心的双重作用，且催化剂回收利用四次后，DBT的脱除率仍可达到91.3%。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60069-0
摘要:
以ZSM-5分子筛为载体，采用浸渍法负载Cu、Mn、Fe、Ce、Ti制备一系列金属氧化物催化剂，利用SEM、XRD、N2吸附-脱附、XPS、H2 -TPR对催化剂的理化性质进行了表征，并考察了催化剂的催化氧化甲苯性能。结果表明，Cu/ZSM-5表面粗糙，金属元素分布均匀，具有较好的孔径结构、良好的低温还原性和丰富的吸附氧物种，且负载量为5%的Cu/ZSM-5表现出优异的甲苯催化活性和最佳的抗硫性，在SO2环境下t90为224 ℃ (GHSV=24000 h−1)。原位红外测试结果表明，甲苯的降解遵循以下途径：甲苯首先被吸附在催化剂表面形成吸附态甲苯，随后在催化剂作用下依次被转化为苯甲醛和苯甲酸，再经过开环反应形成马来酸、羧酸等小分子有机物，最终被氧化为CO2和H2O。
以ZSM-5分子筛为载体，采用浸渍法负载Cu、Mn、Fe、Ce、Ti制备一系列金属氧化物催化剂，利用SEM、XRD、N2吸附-脱附、XPS、H2 -TPR对催化剂的理化性质进行了表征，并考察了催化剂的催化氧化甲苯性能。结果表明，Cu/ZSM-5表面粗糙，金属元素分布均匀，具有较好的孔径结构、良好的低温还原性和丰富的吸附氧物种，且负载量为5%的Cu/ZSM-5表现出优异的甲苯催化活性和最佳的抗硫性，在SO2环境下t90为224 ℃ (GHSV=24000 h−1)。原位红外测试结果表明，甲苯的降解遵循以下途径：甲苯首先被吸附在催化剂表面形成吸附态甲苯，随后在催化剂作用下依次被转化为苯甲醛和苯甲酸，再经过开环反应形成马来酸、羧酸等小分子有机物，最终被氧化为CO2和H2O。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023009
摘要:
单环芳烃（Mono-aromatic hydrocarbons, MAHs）是有机化工重要的基础原料，木质素经催化热解可实现绿色MAHs的制取。然而木质素热解气组分复杂，易导致催化剂快速积碳失活，不利于单环芳烃的富集。采用Ni和Ga金属改性的多级孔分子筛（HZSM-5@Al-SBA-15）为催化剂，用于催化提质木质素热解气定向制取MAHs，并在固定床反应器上探究催化热解产物分布规律及催化剂积碳行为。结果表明：多级孔分子筛具有发达的孔道结构，可有效提升木质素热解气催化提质过程中的传质扩散性能，且金属元素和介孔层的引入调变了催化剂酸性分布。相比于HZSM-5催化热解，HS（78.63%）、Ga/HS（77.15%）和Ni-Ga/HS（72.44%）多级孔分子筛均提升了MAHs的相对含量，降低了多环芳烃的生成量，气体产物中CO2的含量增加，表明催化剂促进了脱羧反应的进行。此外，负载型多级孔分子筛催化剂对应的积碳量明显降低，分别为Ni/HS（7.79%）、Ga/HS（6.37%）和Ni-Ga/HS（6.63%），表明金属组分的引入提升了催化剂的抗积碳性能。因此，基于金属修饰/孔道优化的负载型多级孔分子筛可催化提质木质素热解气定向制取高品质芳烃。本研究可为木质素废弃物高值利用提供基础参考。
单环芳烃（Mono-aromatic hydrocarbons, MAHs）是有机化工重要的基础原料，木质素经催化热解可实现绿色MAHs的制取。然而木质素热解气组分复杂，易导致催化剂快速积碳失活，不利于单环芳烃的富集。采用Ni和Ga金属改性的多级孔分子筛（HZSM-5@Al-SBA-15）为催化剂，用于催化提质木质素热解气定向制取MAHs，并在固定床反应器上探究催化热解产物分布规律及催化剂积碳行为。结果表明：多级孔分子筛具有发达的孔道结构，可有效提升木质素热解气催化提质过程中的传质扩散性能，且金属元素和介孔层的引入调变了催化剂酸性分布。相比于HZSM-5催化热解，HS（78.63%）、Ga/HS（77.15%）和Ni-Ga/HS（72.44%）多级孔分子筛均提升了MAHs的相对含量，降低了多环芳烃的生成量，气体产物中CO2的含量增加，表明催化剂促进了脱羧反应的进行。此外，负载型多级孔分子筛催化剂对应的积碳量明显降低，分别为Ni/HS（7.79%）、Ga/HS（6.37%）和Ni-Ga/HS（6.63%），表明金属组分的引入提升了催化剂的抗积碳性能。因此，基于金属修饰/孔道优化的负载型多级孔分子筛可催化提质木质素热解气定向制取高品质芳烃。本研究可为木质素废弃物高值利用提供基础参考。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023011
摘要:
以中药渣为原料，通过浸渍法分别负载高铁酸钾（PF）和碳酸钾（PC）催化剂，利用热重分析仪、在线质谱和固定床反应器研究了PC和PF对中药渣催化热解过程的影响机制。结果表明，PC和PF均降低了中药渣的热解反应温度，强化了水蒸气重整反应，显著提升了热解气产率和H2含量。PC将药渣热解活化能由206.9降至149.3，PF的自身热分解反应，则小幅增加热解活化能至218.7。300 ℃时，PC和PF有效促进了中药渣的低温热解反应，气体收率分别增加了83.3%和69.3%；500 ℃时，催化剂促进了H2的生成，将热解气的H2/CO比由0分别提升至1.29和1.92；700 ℃时，PC、PF能大幅降低液相收率，提高气体产物的H2/CO，PF效果更为明显，液相收率降低了30.9%，H2/CO提高了38.5%。但PF在热解过程中会分解释放氧气，使得NO排放量增加。
以中药渣为原料，通过浸渍法分别负载高铁酸钾（PF）和碳酸钾（PC）催化剂，利用热重分析仪、在线质谱和固定床反应器研究了PC和PF对中药渣催化热解过程的影响机制。结果表明，PC和PF均降低了中药渣的热解反应温度，强化了水蒸气重整反应，显著提升了热解气产率和H2含量。PC将药渣热解活化能由206.9降至149.3，PF的自身热分解反应，则小幅增加热解活化能至218.7。300 ℃时，PC和PF有效促进了中药渣的低温热解反应，气体收率分别增加了83.3%和69.3%；500 ℃时，催化剂促进了H2的生成，将热解气的H2/CO比由0分别提升至1.29和1.92；700 ℃时，PC、PF能大幅降低液相收率，提高气体产物的H2/CO，PF效果更为明显，液相收率降低了30.9%，H2/CO提高了38.5%。但PF在热解过程中会分解释放氧气，使得NO排放量增加。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023012
摘要:
CO2作为主要的温室气体，对全球生态系统造成了巨大影响。生物炭因其原料来源广泛、制备成本低廉等原因，被认为是一种具有成本效益的CO2吸附剂，但原始生物炭的结构特性和表面化学性质较差，所以需要对其理化性质进行调整。本文从生物炭的理化性质出发，对生物炭的制备及改性方法进行了系统的分析，并在前人研究的基础上，对生物炭吸附CO2的机理进行了总结。着重分析了改性过程中生物炭孔隙结构和表面化学性质等对机理的影响。此外，还探讨了生物炭作为CO2吸附剂在大规模CO2捕集中可能存在的问题，以及未来研究的主要方向，旨在为改性生物炭CO2吸附剂的制备及应用提供理论依据。
CO2作为主要的温室气体，对全球生态系统造成了巨大影响。生物炭因其原料来源广泛、制备成本低廉等原因，被认为是一种具有成本效益的CO2吸附剂，但原始生物炭的结构特性和表面化学性质较差，所以需要对其理化性质进行调整。本文从生物炭的理化性质出发，对生物炭的制备及改性方法进行了系统的分析，并在前人研究的基础上，对生物炭吸附CO2的机理进行了总结。着重分析了改性过程中生物炭孔隙结构和表面化学性质等对机理的影响。此外，还探讨了生物炭作为CO2吸附剂在大规模CO2捕集中可能存在的问题，以及未来研究的主要方向，旨在为改性生物炭CO2吸附剂的制备及应用提供理论依据。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60339-1
摘要:
煤岩显微组分的荧光特征可作为评价炼焦煤性质的指标之一。本文采用360 nm波长的单波长激光作为激发光源，在偏光显微镜下对煤光片进行激发，研究激发时间对显微组分荧光特征的影响。通过对六种炼焦煤的各显微组分的荧光强度与激发时间的关系研究表明，煤岩显微组分的荧光特征与煤岩类型及变质程度有关；激发时间对各显微组分的荧光参数具有一定的影响。通过对比不同激发时间下的相对荧光强度，发现15 s内的平均相对荧光强度可作为表征不同显微组分的结构和变质程度的光学参数。该方法的实质是将原子核外层电子的运动状况通过宏观的荧光光谱和具体的相对荧光强度进行表达,使其微观上的复杂性简化为宏观上和数值上可以被人们普遍接受的形式。
煤岩显微组分的荧光特征可作为评价炼焦煤性质的指标之一。本文采用360 nm波长的单波长激光作为激发光源，在偏光显微镜下对煤光片进行激发，研究激发时间对显微组分荧光特征的影响。通过对六种炼焦煤的各显微组分的荧光强度与激发时间的关系研究表明，煤岩显微组分的荧光特征与煤岩类型及变质程度有关；激发时间对各显微组分的荧光参数具有一定的影响。通过对比不同激发时间下的相对荧光强度，发现15 s内的平均相对荧光强度可作为表征不同显微组分的结构和变质程度的光学参数。该方法的实质是将原子核外层电子的运动状况通过宏观的荧光光谱和具体的相对荧光强度进行表达,使其微观上的复杂性简化为宏观上和数值上可以被人们普遍接受的形式。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023010
摘要:
以MAX (Ti3AlC2)为原料，依次采用蚀刻、剥层的方法制备了MXene（Ti3C2Tx）及超薄层MXene纳米片（MXene nanosheets，MXene-NS，即Ti3C2Tx-NS）。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X-射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）及X-射线光电子能谱仪（X-Ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）表征了MXene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、MXene以及MXene-NS的电催化析氢（Hydrogen Evolution Reaction, HER)性能。结果显示：与MAX和MXene相比，MXene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位（190 mV @ −10 mA/cm2）、最小的塔菲尔斜率（168 mV/dec）、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外，在多电流阶跃下，MXene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试，MXene-NS的极化曲线并未出现明显衰减，显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明，MXene的剥层可以有效提高材料的电催化性能，MXene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。
以MAX (Ti3AlC2)为原料，依次采用蚀刻、剥层的方法制备了MXene（Ti3C2Tx）及超薄层MXene纳米片（MXene nanosheets，MXene-NS，即Ti3C2Tx-NS）。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X-射线衍射（X-Ray Diffraction，XRD）及X-射线光电子能谱仪（X-Ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）表征了MXene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、MXene以及MXene-NS的电催化析氢（Hydrogen Evolution Reaction, HER)性能。结果显示：与MAX和MXene相比，MXene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位（190 mV @ −10 mA/cm2）、最小的塔菲尔斜率（168 mV/dec）、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外，在多电流阶跃下，MXene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试，MXene-NS的极化曲线并未出现明显衰减，显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明，MXene的剥层可以有效提高材料的电催化性能，MXene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60072-0
摘要:
Efficient utilization of low-temperature coal tar is important for coal pyrolysis or coking. The low-temperature coal tar is rich in phenols with different reactive sites, resulting in a much higher substitution rate (40%) of phenol than high-temperature coal tar and its distillations. In this study, coal tar-based phenolic foam (CPF) was prepared using low-temperature coal tar as raw material to partially replace phenol. The chemical structure, apparent morphology, compressive strength, thermal stability, flame retardancy and thermal insulation properties of CPFs were characterized. The results show that CPFs have similar chemical structures to conventional phenolic foam. Comparing with conventional phenolic foam, the compressive strength of 30%CPF and 40%CPF increases by 18.3% and 55.9%, and the pulverization rate decreases by 22.9% and 50.8%, respectively. The results indicated that toughness was significantly strengthened due to the incorporation of aliphatic structures such as alkylphenols. In addition, the thermal stability of CPFs in the low temperature stage also improves. Although the limited oxygen index of CPFs decreases and thermal conductivity of CPFs increases, they still maintain good flame retardancy and thermal insulation properties. The obtained results prove that low-temperature coal tar can significantly replace phenol to prepare phenolic foam with good performance, which provides a new idea for the high-value utilization of low-temperature coal tar.
Efficient utilization of low-temperature coal tar is important for coal pyrolysis or coking. The low-temperature coal tar is rich in phenols with different reactive sites, resulting in a much higher substitution rate (40%) of phenol than high-temperature coal tar and its distillations. In this study, coal tar-based phenolic foam (CPF) was prepared using low-temperature coal tar as raw material to partially replace phenol. The chemical structure, apparent morphology, compressive strength, thermal stability, flame retardancy and thermal insulation properties of CPFs were characterized. The results show that CPFs have similar chemical structures to conventional phenolic foam. Comparing with conventional phenolic foam, the compressive strength of 30%CPF and 40%CPF increases by 18.3% and 55.9%, and the pulverization rate decreases by 22.9% and 50.8%, respectively. The results indicated that toughness was significantly strengthened due to the incorporation of aliphatic structures such as alkylphenols. In addition, the thermal stability of CPFs in the low temperature stage also improves. Although the limited oxygen index of CPFs decreases and thermal conductivity of CPFs increases, they still maintain good flame retardancy and thermal insulation properties. The obtained results prove that low-temperature coal tar can significantly replace phenol to prepare phenolic foam with good performance, which provides a new idea for the high-value utilization of low-temperature coal tar.
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022085
摘要:
本研究将锌锆氧化物(ZnZr)与HZSM-5分子筛有效耦合制得系列ZnZr/HZSM-5复合催化剂，分别考察了HZSM-5硅铝比及Zn/Zr比例对复合催化剂上CO2加氢制备C5 + 异构烷烃性能的影响。结果表明，SiO2/Al2O3 = 130，Zn/Zr = 1∶5制得的ZnZr-4/HZSM-5复合催化剂表现出最优的CO2加氢制C5 + 异构烷烃性能，CO2转化率为17%，CO选择性抑制到25%，C5 + 烃及C5 + 烃中异构烷烃选择性分别达60%及89%。该复合催化剂稳定性良好，连续运转120 h未出现失活现象。ZnZr氧化物与HZSM-5分子筛的良好匹配对CO2加氢高选择性合成C5 + 异构烷烃至关重要。
本研究将锌锆氧化物(ZnZr)与HZSM-5分子筛有效耦合制得系列ZnZr/HZSM-5复合催化剂，分别考察了HZSM-5硅铝比及Zn/Zr比例对复合催化剂上CO2加氢制备C5 + 异构烷烃性能的影响。结果表明，SiO2/Al2O3 = 130，Zn/Zr = 1∶5制得的ZnZr-4/HZSM-5复合催化剂表现出最优的CO2加氢制C5 + 异构烷烃性能，CO2转化率为17%，CO选择性抑制到25%，C5 + 烃及C5 + 烃中异构烷烃选择性分别达60%及89%。该复合催化剂稳定性良好，连续运转120 h未出现失活现象。ZnZr氧化物与HZSM-5分子筛的良好匹配对CO2加氢高选择性合成C5 + 异构烷烃至关重要。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022090
摘要:
将CO2还原为能源燃料是缓解能源危机和温室效应的一种有效途径。近年来，世界各国学者针对CO2的光/电催化还原技术开展了广泛的研究，但光/电催化还原CO2仍然存在可见光响应能力低、光生电子和空穴的复合率高、CO2的吸附量小、产物的选择性差等问题，制约了该领域的快速发展。离子液体（ILs）作为一种新型绿色溶剂，热稳定性高，对CO2吸附性强，在光/电催化还原CO2反应中既可用作反应介质，又可起到助催化作用，因此，研究广泛。本研究对近年来离子液体（ILs）在光/电催化还原CO2中的研究现状和作用进行分析和综述，并对离子液体（ILs）在该领域的发展前景进行展望。
将CO2还原为能源燃料是缓解能源危机和温室效应的一种有效途径。近年来，世界各国学者针对CO2的光/电催化还原技术开展了广泛的研究，但光/电催化还原CO2仍然存在可见光响应能力低、光生电子和空穴的复合率高、CO2的吸附量小、产物的选择性差等问题，制约了该领域的快速发展。离子液体（ILs）作为一种新型绿色溶剂，热稳定性高，对CO2吸附性强，在光/电催化还原CO2反应中既可用作反应介质，又可起到助催化作用，因此，研究广泛。本研究对近年来离子液体（ILs）在光/电催化还原CO2中的研究现状和作用进行分析和综述，并对离子液体（ILs）在该领域的发展前景进行展望。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022084
摘要:
本研究以MSW的典型成分一次性竹筷子(DBC)为原料，研究水热炭化(HTC)条件对DBC水热炭结构性质与气化反应特性的影响规律。结果表明，HTC提高了DBC的能量品质，水热处理后DBC-230-60的高位热值(HHV)是DBC的1.62倍，H/C和O/C从DBC的1.57和0.76下降到DBC-230-60的1和0.33。表征发现，水热炭和水热炭半焦的芳构化程度比DBC原样更高，水热炭的比表面积要低于DBC原样，但水热炭半焦的比表面积却要高于DBC原样半焦。相比于水热时间，水热温度对水热炭结构和气化反应性的影响更加显著。更高的水热温度增大了水热炭的芳构化程度，降低了水热炭的气化反应性。水热炭的气化反应性要比DBC原样更差，主要是因为水热炭半焦芳构化程度增大对气化反应性的消极作用大于孔隙结构丰富的促进作用。
本研究以MSW的典型成分一次性竹筷子(DBC)为原料，研究水热炭化(HTC)条件对DBC水热炭结构性质与气化反应特性的影响规律。结果表明，HTC提高了DBC的能量品质，水热处理后DBC-230-60的高位热值(HHV)是DBC的1.62倍，H/C和O/C从DBC的1.57和0.76下降到DBC-230-60的1和0.33。表征发现，水热炭和水热炭半焦的芳构化程度比DBC原样更高，水热炭的比表面积要低于DBC原样，但水热炭半焦的比表面积却要高于DBC原样半焦。相比于水热时间，水热温度对水热炭结构和气化反应性的影响更加显著。更高的水热温度增大了水热炭的芳构化程度，降低了水热炭的气化反应性。水热炭的气化反应性要比DBC原样更差，主要是因为水热炭半焦芳构化程度增大对气化反应性的消极作用大于孔隙结构丰富的促进作用。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022080
摘要:
利用SBA-15硬模板合成La0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3 (LSCF)钙钛矿材料，通过研究LSCF的电化学性能，探究制备溶剂（甲醇/乙醇）对LSCF结构、表面性质及电化学性能的影响。结果表明，乙醇溶剂制备的LSCF具有更大的比表面积和更多的氧空位浓度，从而表现出更高的电导率以及对氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)更好的催化活性。这是因为乙醇溶剂制备的LSCF具有更多的Co2 + /Co3 + 和Fe2 + /Fe3 + 电子对，促进了材料的电子传导。此外，对于HOR，电极反应的速率控制步骤(RDS)是吸附的氢原子转移到反应位点；吸附的氧原子在LSCF上的还原是ORR反应的RDS。此外，由乙醇溶剂制备的LSCF组成的可逆单部件电池(RSCC)具有更好的放电和电解水性能。700 ℃，H2-30%H2O燃料下，RSCC的最大功率密度为232.9 mW/cm2，并且在1.3 V的电解电流密度为−398.3 mA/cm2。
利用SBA-15硬模板合成La0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3 (LSCF)钙钛矿材料，通过研究LSCF的电化学性能，探究制备溶剂（甲醇/乙醇）对LSCF结构、表面性质及电化学性能的影响。结果表明，乙醇溶剂制备的LSCF具有更大的比表面积和更多的氧空位浓度，从而表现出更高的电导率以及对氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)更好的催化活性。这是因为乙醇溶剂制备的LSCF具有更多的Co2 + /Co3 + 和Fe2 + /Fe3 + 电子对，促进了材料的电子传导。此外，对于HOR，电极反应的速率控制步骤(RDS)是吸附的氢原子转移到反应位点；吸附的氧原子在LSCF上的还原是ORR反应的RDS。此外，由乙醇溶剂制备的LSCF组成的可逆单部件电池(RSCC)具有更好的放电和电解水性能。700 ℃，H2-30%H2O燃料下，RSCC的最大功率密度为232.9 mW/cm2，并且在1.3 V的电解电流密度为−398.3 mA/cm2。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022081
摘要:
采用小型固定流化床装置（ACE Model C），研究了反应温度460−540 ℃，模型化合物十氢萘在Y分子筛催化剂上的裂化的反应路径及生焦机理。结果表明，十氢萘裂化的初始阶段，H + 进攻十氢萘上与叔碳原子相连的C−H键和C−C键形成非经典五配位叔正碳离子是其最主要的引发反应；十氢萘裂化产物主要是丙烯、丙烷、异丁烷、异戊烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲基苯等；产物的收率在催化剂上由大到小为：非芳烃、单环芳烃、双环芳烃；十氢萘催化生焦的机理是碳正离子机理，随反应温度和分子筛酸量的升高，双分子氢转移以及脱氢缩合能力增强，焦炭产率和转化率也随之升高。
采用小型固定流化床装置（ACE Model C），研究了反应温度460−540 ℃，模型化合物十氢萘在Y分子筛催化剂上的裂化的反应路径及生焦机理。结果表明，十氢萘裂化的初始阶段，H + 进攻十氢萘上与叔碳原子相连的C−H键和C−C键形成非经典五配位叔正碳离子是其最主要的引发反应；十氢萘裂化产物主要是丙烯、丙烷、异丁烷、异戊烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲基苯等；产物的收率在催化剂上由大到小为：非芳烃、单环芳烃、双环芳烃；十氢萘催化生焦的机理是碳正离子机理，随反应温度和分子筛酸量的升高，双分子氢转移以及脱氢缩合能力增强，焦炭产率和转化率也随之升高。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60076-8
摘要:
采用缓和预加氢对某催化油浆（SO）进行稳定化处理，通过多种分析表征对加氢前后SO的结构组成、热稳定性、蒸馏收率和于蒸馏过程中的生焦行为进行研究，并对加氢后SO（HSO）中间馏分（350−500 ℃）和高沸点馏分（500−550 ℃）的炭化性能以及两者的共炭化性能进行考察。结果表明，HSO的环烷烃和氢化芳烃含量增多，而不稳定组分烯烃含量大幅度降低，烯烃氢含量由2.71%降低为0.97%。由此，HSO的热稳定性显著增强，并且其中间馏分和高沸点馏分的蒸馏收率较SO分别提高了25.8%和23.1%。更为重要的是，HSO于蒸馏过程中无明显生焦现象。炭化试验结果表明，HSO中间馏分所得焦炭的光学纹理结构最优，为广域流线型，CTE值最低，为2.25 × 10−6/℃。HSO高沸点馏分炭化性能相对较差，而与中间馏分共炭化可以显著改善其炭化性能。当高沸点馏分与中间馏分调配质量比例不高于2∶1时，组合馏分所得焦炭为广域流线型结构，CTE值低于2.30 × 10−6/℃。
采用缓和预加氢对某催化油浆（SO）进行稳定化处理，通过多种分析表征对加氢前后SO的结构组成、热稳定性、蒸馏收率和于蒸馏过程中的生焦行为进行研究，并对加氢后SO（HSO）中间馏分（350−500 ℃）和高沸点馏分（500−550 ℃）的炭化性能以及两者的共炭化性能进行考察。结果表明，HSO的环烷烃和氢化芳烃含量增多，而不稳定组分烯烃含量大幅度降低，烯烃氢含量由2.71%降低为0.97%。由此，HSO的热稳定性显著增强，并且其中间馏分和高沸点馏分的蒸馏收率较SO分别提高了25.8%和23.1%。更为重要的是，HSO于蒸馏过程中无明显生焦现象。炭化试验结果表明，HSO中间馏分所得焦炭的光学纹理结构最优，为广域流线型，CTE值最低，为2.25 × 10−6/℃。HSO高沸点馏分炭化性能相对较差，而与中间馏分共炭化可以显著改善其炭化性能。当高沸点馏分与中间馏分调配质量比例不高于2∶1时，组合馏分所得焦炭为广域流线型结构，CTE值低于2.30 × 10−6/℃。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023005
摘要:
本研究利用原位合成法成功制备CeO2-WO3催化剂并用于脱硝反应，焙烧温度为550 ℃的CW-550催化剂活性最佳，200 ℃时CW-550脱硝活性达到90%以上。CW-550催化剂具有优越的催化剂性能可归结为较大的比表面积、较多的Ce3 + 物种、丰富的表面酸性和优越的氧化还原性能。Ce3 + 增多，有利于氧空位的形成，可促进氧化还原性能。WO3的引入，在550 ℃的焙烧条件下可显著提升催化剂的Brönsted酸量，有利于氨气的吸附与活化，提升其催化性能。CW催化剂上吸附的NH3物种能与气态的NO反应，而吸附态的NH3与吸附态的NOx不能进行高效反应，因此，CW催化剂的SCR反应主要遵循Eley-Rideal反应机理。
本研究利用原位合成法成功制备CeO2-WO3催化剂并用于脱硝反应，焙烧温度为550 ℃的CW-550催化剂活性最佳，200 ℃时CW-550脱硝活性达到90%以上。CW-550催化剂具有优越的催化剂性能可归结为较大的比表面积、较多的Ce3 + 物种、丰富的表面酸性和优越的氧化还原性能。Ce3 + 增多，有利于氧空位的形成，可促进氧化还原性能。WO3的引入，在550 ℃的焙烧条件下可显著提升催化剂的Brönsted酸量，有利于氨气的吸附与活化，提升其催化性能。CW催化剂上吸附的NH3物种能与气态的NO反应，而吸附态的NH3与吸附态的NOx不能进行高效反应，因此，CW催化剂的SCR反应主要遵循Eley-Rideal反应机理。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023008
摘要:
塑料作为共热解原料能有效提高微藻热解油品质。本文利用TG-FTIR研究了微藻和聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP）混合热解特性，探讨了塑料添加比及塑料结构对热解失重和挥发分释放特性以及动力学的影响。微藻与塑料混合热解存在交互作用，使塑料的热解温度升高，并抑制焦炭形成，其中PE能有效的减少残余物产率，而PS混合热解时其热解温度明显升高。并且微藻与塑料混合热解能降低热解过程中的平均活化能，且在较低比例塑料添加时作用较强。此外，微藻与聚乙烯混合会促进CO2的释放以及聚乙烯断键生成–CH3和C=C–H。微藻与聚丙烯混合却抑制CO2的释放，加剧了聚丙烯生成芳烃C–H。而微藻与聚苯乙烯混合会轻微促进C=O和NH3生成，并加剧微藻的氢转移和聚苯乙烯苯环断裂释放–CH3。
塑料作为共热解原料能有效提高微藻热解油品质。本文利用TG-FTIR研究了微藻和聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP）混合热解特性，探讨了塑料添加比及塑料结构对热解失重和挥发分释放特性以及动力学的影响。微藻与塑料混合热解存在交互作用，使塑料的热解温度升高，并抑制焦炭形成，其中PE能有效的减少残余物产率，而PS混合热解时其热解温度明显升高。并且微藻与塑料混合热解能降低热解过程中的平均活化能，且在较低比例塑料添加时作用较强。此外，微藻与聚乙烯混合会促进CO2的释放以及聚乙烯断键生成–CH3和C=C–H。微藻与聚丙烯混合却抑制CO2的释放，加剧了聚丙烯生成芳烃C–H。而微藻与聚苯乙烯混合会轻微促进C=O和NH3生成，并加剧微藻的氢转移和聚苯乙烯苯环断裂释放–CH3。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023007
摘要:
煤与生物质共气化作为实现这两种含碳资源高效清洁利用的重要技术路径，对于实现碳中和、碳达峰有着积极促进的作用。共气化不仅有助于克服煤单独气化衍生的系列问题，减少SOx、NOx等有害物质的排放，提高煤反应活性，也有利于克服生物质单独气化存在的能量密度低、气化效率差、焦油产率高等问题。基于此，文章从共气化过程的影响因素、协同反应机制等方面出发，总结了原料类型及预处理方法、工艺参数和气化炉类型对共气化过程的影响，系统阐述了共气化过程中的催化协同机理，简要概述了共气化过程中非催化因素的协同机理，讨论了研究共气化过程的新方法。最后，文章对煤与生物质共气化研究近年重点关注的方向进行了梳理，对借助现代原位表征技术构建完整协同反应路径、结合密度泛函理论计算及理论建模解析共气化过程多反应耦合作用机制做出了展望。
煤与生物质共气化作为实现这两种含碳资源高效清洁利用的重要技术路径，对于实现碳中和、碳达峰有着积极促进的作用。共气化不仅有助于克服煤单独气化衍生的系列问题，减少SOx、NOx等有害物质的排放，提高煤反应活性，也有利于克服生物质单独气化存在的能量密度低、气化效率差、焦油产率高等问题。基于此，文章从共气化过程的影响因素、协同反应机制等方面出发，总结了原料类型及预处理方法、工艺参数和气化炉类型对共气化过程的影响，系统阐述了共气化过程中的催化协同机理，简要概述了共气化过程中非催化因素的协同机理，讨论了研究共气化过程的新方法。最后，文章对煤与生物质共气化研究近年重点关注的方向进行了梳理，对借助现代原位表征技术构建完整协同反应路径、结合密度泛函理论计算及理论建模解析共气化过程多反应耦合作用机制做出了展望。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023006
摘要:
在管式炉反应器中，对纤维素（CE）与高密度聚乙烯（HDPE）进行了慢速共热解和快速共热解的研究，考察了升温速率和混合比例对CE与HDPE共热解的影响。结果表明，CE与HDPE慢速共热解可以提高液态产率，并降低气态产率和焦炭产率。在CE与HDPE为1∶3时，慢速共热解相互作用最强烈，此时液态产率为95.4%，比计算值相比，增加了9.8%；而快速共热解降低液态产率，同时提高气态产率。在CE与HDPE为3∶1时，快速共热解相互作用最强烈，此时液态产率与气态产率分别为49.3%和42.8%，与计算值相比，液态产率降低了14.5%，而气态产率提高了14.1%。热解油分析结果表明，CE与HDPE共热解存在协同效应，CE与HDPE共热解有利于降低液态产物的含氧量，提高焦油的质量。
在管式炉反应器中，对纤维素（CE）与高密度聚乙烯（HDPE）进行了慢速共热解和快速共热解的研究，考察了升温速率和混合比例对CE与HDPE共热解的影响。结果表明，CE与HDPE慢速共热解可以提高液态产率，并降低气态产率和焦炭产率。在CE与HDPE为1∶3时，慢速共热解相互作用最强烈，此时液态产率为95.4%，比计算值相比，增加了9.8%；而快速共热解降低液态产率，同时提高气态产率。在CE与HDPE为3∶1时，快速共热解相互作用最强烈，此时液态产率与气态产率分别为49.3%和42.8%，与计算值相比，液态产率降低了14.5%，而气态产率提高了14.1%。热解油分析结果表明，CE与HDPE共热解存在协同效应，CE与HDPE共热解有利于降低液态产物的含氧量，提高焦油的质量。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023002
摘要:
炔烃C−H键与CO2羧基化生成丙炔酸类化合物符合原子经济理念，在有机、医药中间体合成领域具有重要研究意义。在“碳达峰、碳中和”的背景下，该反应也是一种实现CO2高值化利用的有效途径。目前，该反应体系主要通过均相催化进行，但由于多相催化体系易于分离、回收等优点，多相催化炔烃C−H键与CO2羧基化也逐步引起了关注。基于C−H键和CO2的活化机制，目前围绕铸币金属催化剂开展了相关研究，通过铸币金属与载体协同作用，促进C−C键的耦合，实现丙炔酸类化合物的合成。本文系统综述了炔烃C−H键与CO2羧基化的多相催化体系，对体系活化、羧基化反应机理、催化剂的结构特性进行了分析和总结，为后期开发高效羧基化多相催化剂及相关工艺提供了研究思路。
炔烃C−H键与CO2羧基化生成丙炔酸类化合物符合原子经济理念，在有机、医药中间体合成领域具有重要研究意义。在“碳达峰、碳中和”的背景下，该反应也是一种实现CO2高值化利用的有效途径。目前，该反应体系主要通过均相催化进行，但由于多相催化体系易于分离、回收等优点，多相催化炔烃C−H键与CO2羧基化也逐步引起了关注。基于C−H键和CO2的活化机制，目前围绕铸币金属催化剂开展了相关研究，通过铸币金属与载体协同作用，促进C−C键的耦合，实现丙炔酸类化合物的合成。本文系统综述了炔烃C−H键与CO2羧基化的多相催化体系，对体系活化、羧基化反应机理、催化剂的结构特性进行了分析和总结，为后期开发高效羧基化多相催化剂及相关工艺提供了研究思路。
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doi: 10.1016/S1872-5813(23)60334-2
摘要:
通过尿素均匀沉淀法合成了一系列具有不同Cu/Co摩尔比的CuxCo3–xAl类水滑石催化剂，并将其用于糠醛(FAL)直接加氢–氢解制备1,5-戊二醇(1,5-PeD)。研究结果显示，Cu/Co摩尔比对催化剂的织构性质及其催化性能具有显著的影响。当Cu/Co摩尔比为1/29(Cu0.1Co2.9Al)时，催化剂表现出优异的催化性能，在140 ℃，4 MPa H2条件下反应6 h，糠醛的转化率为100%，戊二醇的收率为51.1%，其中1,5-戊二醇的收率为41.1%。采用程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(H2-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)等表征技术证实，Cu0.1Co2.9Al催化剂具有高活性的原因在于其表面具有最高含量的Cu0和CoOx，且两者具有协同催化效应。Cu0用于吸附和活化H2，CoOx具有一定氧空位，可以促进糠醛分子中C=O基的吸附与活化，使其快速加氢生成糠醇，同时氧空位可以锚定中间体糠醇中–OH使其在催化剂表面产生C2端斜式吸附，促使C2=C3加氢，弱化C2–O1键使其断裂，进而提高1,5-戊二醇的选择性。
通过尿素均匀沉淀法合成了一系列具有不同Cu/Co摩尔比的CuxCo3–xAl类水滑石催化剂，并将其用于糠醛(FAL)直接加氢–氢解制备1,5-戊二醇(1,5-PeD)。研究结果显示，Cu/Co摩尔比对催化剂的织构性质及其催化性能具有显著的影响。当Cu/Co摩尔比为1/29(Cu0.1Co2.9Al)时，催化剂表现出优异的催化性能，在140 ℃，4 MPa H2条件下反应6 h，糠醛的转化率为100%，戊二醇的收率为51.1%，其中1,5-戊二醇的收率为41.1%。采用程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(H2-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)等表征技术证实，Cu0.1Co2.9Al催化剂具有高活性的原因在于其表面具有最高含量的Cu0和CoOx，且两者具有协同催化效应。Cu0用于吸附和活化H2，CoOx具有一定氧空位，可以促进糠醛分子中C=O基的吸附与活化，使其快速加氢生成糠醇，同时氧空位可以锚定中间体糠醇中–OH使其在催化剂表面产生C2端斜式吸附，促使C2=C3加氢，弱化C2–O1键使其断裂，进而提高1,5-戊二醇的选择性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023001
摘要:
采用密度泛函理论研究了污泥燃烧过程中烟气组分对PbO在CaO（001）表面吸附的影响。计算结果表明，CaO（001）表面的 O顶位是PbO分子、H2O分子、SO2分子和CO2分子吸附的活性位点。H2O分子、SO2分子和CO2分子的存在分别使PbO分子在CaO（001）表面的吸附能较洁净表面增大了71.42、19.589和46.431kJ/mol。H2O分子在吸附过程中形成的OH基团和局部Ca（OH）2表面结构有利于PbO分子的吸附。SO2分子中的OS原子和CaO（001）表面的Osurf原子的态密度轨道均与Pb原子轨道产生重叠，使得PbO分子在表面的吸附更加稳定。CO2分子预吸附在CaO（001）表面形成的CO3基团对PbO分子存在强吸附作用，使得PbO分子更稳定的吸附在CaO（001）表面。
采用密度泛函理论研究了污泥燃烧过程中烟气组分对PbO在CaO（001）表面吸附的影响。计算结果表明，CaO（001）表面的 O顶位是PbO分子、H2O分子、SO2分子和CO2分子吸附的活性位点。H2O分子、SO2分子和CO2分子的存在分别使PbO分子在CaO（001）表面的吸附能较洁净表面增大了71.42、19.589和46.431kJ/mol。H2O分子在吸附过程中形成的OH基团和局部Ca（OH）2表面结构有利于PbO分子的吸附。SO2分子中的OS原子和CaO（001）表面的Osurf原子的态密度轨道均与Pb原子轨道产生重叠，使得PbO分子在表面的吸附更加稳定。CO2分子预吸附在CaO（001）表面形成的CO3基团对PbO分子存在强吸附作用，使得PbO分子更稳定的吸附在CaO（001）表面。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60071-9
摘要:
采用浸渍法制备了以Hβ分子筛为载体负载氧化铜催化剂，考察了Cu负载量对催化剂NH3选择性催化还原NO反应（NH3-SCR）性能的影响，通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、NO-TPD、H2-TPR、EDS和XPS等表征技术研究了催化剂的物理化学性质和SO2存在条件下催化剂活性降低的原因。结果表明，反应气体不含SO2，Cu负载量为3 %，即Cu(3)/Hβ催化剂有较高的反应活性，t95为169 ℃；反应气体含SO2，Cu负载量为2 %时，即Cu(2)/Hβ催化剂的反应活性较好，t95为225 ℃。反应前后催化剂的分析结果表明，SO2存在条件下催化剂活性降低的主要原因是在低温条件下，SO2与NH3反应生成的硫铵盐覆盖了催化剂活性中心。
采用浸渍法制备了以Hβ分子筛为载体负载氧化铜催化剂，考察了Cu负载量对催化剂NH3选择性催化还原NO反应（NH3-SCR）性能的影响，通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、NO-TPD、H2-TPR、EDS和XPS等表征技术研究了催化剂的物理化学性质和SO2存在条件下催化剂活性降低的原因。结果表明，反应气体不含SO2，Cu负载量为3 %，即Cu(3)/Hβ催化剂有较高的反应活性，t95为169 ℃；反应气体含SO2，Cu负载量为2 %时，即Cu(2)/Hβ催化剂的反应活性较好，t95为225 ℃。反应前后催化剂的分析结果表明，SO2存在条件下催化剂活性降低的主要原因是在低温条件下，SO2与NH3反应生成的硫铵盐覆盖了催化剂活性中心。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60065-3
摘要:
CO2的化学转化作为碳减排的有效手段受到了广泛关注，近年来，通过热催化工艺将CO2加氢转化为乙醇已经取得了突破性的进展，但仍然存在乙醇选择性及产率低、副产物较多等问题。本文对热催化CO2加氢制取乙醇的研究进展进行了综述，主要论述了以分子筛、金属氧化物、钙钛矿、二氧化硅、有机框架、金属碳化物等为载体的催化剂的应用，分析了不同金属间的协同作用对CO2转化过程的影响以及各类活性物种的介入对于反应的促进作用，总结了能够有效促进C–C键偶联以及CO2吸附和活化的催化剂体系。在此基础上分析了影响CO2加氢制取乙醇的因素，并对反应机理进行了讨论。综述为CO2加氢制备乙醇的催化剂设计、合成工艺条件优化以及催化机理的探究提供参考。
CO2的化学转化作为碳减排的有效手段受到了广泛关注，近年来，通过热催化工艺将CO2加氢转化为乙醇已经取得了突破性的进展，但仍然存在乙醇选择性及产率低、副产物较多等问题。本文对热催化CO2加氢制取乙醇的研究进展进行了综述，主要论述了以分子筛、金属氧化物、钙钛矿、二氧化硅、有机框架、金属碳化物等为载体的催化剂的应用，分析了不同金属间的协同作用对CO2转化过程的影响以及各类活性物种的介入对于反应的促进作用，总结了能够有效促进C–C键偶联以及CO2吸附和活化的催化剂体系。在此基础上分析了影响CO2加氢制取乙醇的因素，并对反应机理进行了讨论。综述为CO2加氢制备乙醇的催化剂设计、合成工艺条件优化以及催化机理的探究提供参考。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60068-9
摘要:
研究了KCl-ZnCl2熔融盐在400、500、600 ℃下对重质生物油再热解特性及产物分布的影响。结果表明，熔融盐提高了重质生物油热解的固体产率，同时使气体产率下降；对苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、对丙基苯酚等部分化合物具有较好的富集效果，尤其在400 ℃下甲基苯酚的相对含量从8.82%提升到了20.85%，而苯酚在600 ℃下相对含量从2.18%提升到了8.62%；在炭形成过程中，熔融盐使C元素含量降低，O元素含量提高，增大了孔隙的BET比表面积和总孔容积，促进了固体产物孔隙结构的形成，增大了孔隙的平均孔径。
研究了KCl-ZnCl2熔融盐在400、500、600 ℃下对重质生物油再热解特性及产物分布的影响。结果表明，熔融盐提高了重质生物油热解的固体产率，同时使气体产率下降；对苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、对丙基苯酚等部分化合物具有较好的富集效果，尤其在400 ℃下甲基苯酚的相对含量从8.82%提升到了20.85%，而苯酚在600 ℃下相对含量从2.18%提升到了8.62%；在炭形成过程中，熔融盐使C元素含量降低，O元素含量提高，增大了孔隙的BET比表面积和总孔容积，促进了固体产物孔隙结构的形成，增大了孔隙的平均孔径。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60073-2
摘要:
采用共沉淀法成功合成了掺杂不同助剂的Cu-M/ZnO (Cu: ZnO物质的量比=5∶4，M = Zr4 + 、Al3 + 、Mg2 + ，助剂含量为4.0%)用于催化草酸二甲酯(Dimethyl oxalate , DMO)选择加氢反应催化剂。结果表明，微量掺杂Al3 + 、Mg2 + 助剂嵌入于ZnO晶相，Zr4 + 助剂嵌入Cu晶相均能显著促进Cu/ZnO催化剂中铜分散；其中，Mg2 + 助剂能够有效增强Cu、ZnO物相间相互作用，Zr4 + 助剂能够有效增强Cu、ZrO2物相间相互作用。催化DMO加氢选择加氢反应，Cu/ZnO催化剂乙二醇(Ethylene glycol，EG)收率仅为75.0%，Cu-Al/ZnO、Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂的EG收率分别为85.0%、90.0%、95.0%。相比Cu/ZnO和Cu-Al/ZnO催化剂易于失活，Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂显现出优异稳定性，稳定反应时长超过100 h。催化剂构-效关系表明，Cu/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂表面较高Cu + 活性位以及充足Cu0活性位协同效应是其显现优异催化活性的主要因素。此外，Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO中较强的金属/氧化物相互作用能够有效抑制催化剂中铜纳米粒子于强放热反应中发生迁移、烧结，赋予催化剂优异的稳定性。
采用共沉淀法成功合成了掺杂不同助剂的Cu-M/ZnO (Cu: ZnO物质的量比=5∶4，M = Zr4 + 、Al3 + 、Mg2 + ，助剂含量为4.0%)用于催化草酸二甲酯(Dimethyl oxalate , DMO)选择加氢反应催化剂。结果表明，微量掺杂Al3 + 、Mg2 + 助剂嵌入于ZnO晶相，Zr4 + 助剂嵌入Cu晶相均能显著促进Cu/ZnO催化剂中铜分散；其中，Mg2 + 助剂能够有效增强Cu、ZnO物相间相互作用，Zr4 + 助剂能够有效增强Cu、ZrO2物相间相互作用。催化DMO加氢选择加氢反应，Cu/ZnO催化剂乙二醇(Ethylene glycol，EG)收率仅为75.0%，Cu-Al/ZnO、Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂的EG收率分别为85.0%、90.0%、95.0%。相比Cu/ZnO和Cu-Al/ZnO催化剂易于失活，Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂显现出优异稳定性，稳定反应时长超过100 h。催化剂构-效关系表明，Cu/ZnO和Cu-Mg/ZnO催化剂表面较高Cu + 活性位以及充足Cu0活性位协同效应是其显现优异催化活性的主要因素。此外，Cu-Zr/ZnO和Cu-Mg/ZnO中较强的金属/氧化物相互作用能够有效抑制催化剂中铜纳米粒子于强放热反应中发生迁移、烧结，赋予催化剂优异的稳定性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022075
摘要:
本研究以甘氨酸为碳源和氮源、硼酸为模板和硼源，采用一步碳化法制备了二维B/N共掺杂多孔碳片(BNCSs)。通过水洗即可除去硼酸模板，合成方法绿色环保。BNCSs上短的孔道缩短了钾离子的传输距离，丰富的微孔提供了大量的储钾活性位点。此外，BNCSs中较高的B/N掺杂量提升了碳基质的缺陷度，扩大了碳层间距，有利于钾离子的吸附、嵌入和脱嵌。钾离子半电池性能的测试结果表明，BNCS800电极展现出高的比容（在0.05 A/g电流密度下为310 mAh/g）、优异的倍率性能（在2 A/g电流密度下为100 mAh/g）和良好的循环稳定性（在1 A/g下循环1000次后容量保持率为75.9%）。
本研究以甘氨酸为碳源和氮源、硼酸为模板和硼源，采用一步碳化法制备了二维B/N共掺杂多孔碳片(BNCSs)。通过水洗即可除去硼酸模板，合成方法绿色环保。BNCSs上短的孔道缩短了钾离子的传输距离，丰富的微孔提供了大量的储钾活性位点。此外，BNCSs中较高的B/N掺杂量提升了碳基质的缺陷度，扩大了碳层间距，有利于钾离子的吸附、嵌入和脱嵌。钾离子半电池性能的测试结果表明，BNCS800电极展现出高的比容（在0.05 A/g电流密度下为310 mAh/g）、优异的倍率性能（在2 A/g电流密度下为100 mAh/g）和良好的循环稳定性（在1 A/g下循环1000次后容量保持率为75.9%）。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022079
摘要:
在Ce0.8Cu0.2O2氧载体中添加不同质量S-1分子筛，并利用XRD、BET、XPS、SEM、TEM和CH4-TPR＆CO2-TPO等表征对氧载体的物化特性和反应性能进行了研究。考察了S-1分子筛添加量对Ce0.8Cu0.2O2氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的性能的影响。与单纯的Ce0.8Cu0.2O2氧载体相比，添加了0.3 g S-1分子筛后复合氧载体的比表面积得到了大幅度提升，从15.44 m2/g提高至73.27 m2/g。同时热稳定性和结构稳定性也得到了很大的改善。添加了0.3 g S-1分子筛的复合氧载体CH4转化率由38.93%提升至56.03%，CO2还原过程中CO产率由1.18 mmol/g增加至2.16 mmol/g。
在Ce0.8Cu0.2O2氧载体中添加不同质量S-1分子筛，并利用XRD、BET、XPS、SEM、TEM和CH4-TPR＆CO2-TPO等表征对氧载体的物化特性和反应性能进行了研究。考察了S-1分子筛添加量对Ce0.8Cu0.2O2氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的性能的影响。与单纯的Ce0.8Cu0.2O2氧载体相比，添加了0.3 g S-1分子筛后复合氧载体的比表面积得到了大幅度提升，从15.44 m2/g提高至73.27 m2/g。同时热稳定性和结构稳定性也得到了很大的改善。添加了0.3 g S-1分子筛的复合氧载体CH4转化率由38.93%提升至56.03%，CO2还原过程中CO产率由1.18 mmol/g增加至2.16 mmol/g。
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doi: 10.1016/S1872-5813(22)60075-6
摘要:
研究了一系列由溶胶凝胶法制备的过渡金属助剂改性的Ca-Zr催化剂对甲醇与碳酸丙烯酯(PC)制备碳酸二甲酯(DMC)的低温反应性能的影响。反应结果表明，催化剂上DMC的选择性的顺序为Co-Ca-Zr>Cu-Ca-Zr> Ca-Zr >Fe-Ca-Zr> Ni-Ca-Zr>Zn-Ca-Zr。其中，用Co改性的催化剂在温度为35 ℃、时间为2 h、甲醇与PC物质的量比为15、催化剂用量为4%的反应条件下，PC转化率可达84.3%，DMC的选择性可达94.5%。采用XRD、FT-IR、XPS、CO2-TPD等手段对催化剂的性质进行了表征。结果表明，增加催化剂的碱性位强度可以提高PC的转化率，而增加催化剂表面的总碱性位含量会降低DMC的选择性。Co改性的Ca-Zr催化剂具有最低的碱性位含量，最高的强碱性位点比例，因此，具有最高的PC转化率和DMC选择性。
研究了一系列由溶胶凝胶法制备的过渡金属助剂改性的Ca-Zr催化剂对甲醇与碳酸丙烯酯(PC)制备碳酸二甲酯(DMC)的低温反应性能的影响。反应结果表明，催化剂上DMC的选择性的顺序为Co-Ca-Zr>Cu-Ca-Zr> Ca-Zr >Fe-Ca-Zr> Ni-Ca-Zr>Zn-Ca-Zr。其中，用Co改性的催化剂在温度为35 ℃、时间为2 h、甲醇与PC物质的量比为15、催化剂用量为4%的反应条件下，PC转化率可达84.3%，DMC的选择性可达94.5%。采用XRD、FT-IR、XPS、CO2-TPD等手段对催化剂的性质进行了表征。结果表明，增加催化剂的碱性位强度可以提高PC的转化率，而增加催化剂表面的总碱性位含量会降低DMC的选择性。Co改性的Ca-Zr催化剂具有最低的碱性位含量，最高的强碱性位点比例，因此，具有最高的PC转化率和DMC选择性。
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doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022086
摘要:
CO2催化加氢被认为是生产高附加值化学品和燃料最实用的途径之一。然而由于其化学惰性、C–C键偶联过程的高能垒和诸多的竞争反应，因此开发高效的催化剂以促进CO2的活化并转化为多样的化工产物显得至关重要。近年来，氧化铟因具有丰富的氧缺陷位点，在催化CO2加氢方面对甲醇的高选择性以及对CO2转化的高活性引起了人们的广泛关注。本文主要对In2O3的结构及其与氧化物负载或金属元素掺杂的复合催化剂用于催化CO2加氢制备甲醇的催化性能进行了综述。随后又探讨了In2O3与不同类型的分子筛的接近度和元素迁移在CO2加氢制烃类产物中的影响。最后对In2O3基催化剂在CO2选择性加氢方面存在的挑战和发展方向进行了总结。
CO2催化加氢被认为是生产高附加值化学品和燃料最实用的途径之一。然而由于其化学惰性、C–C键偶联过程的高能垒和诸多的竞争反应，因此开发高效的催化剂以促进CO2的活化并转化为多样的化工产物显得至关重要。近年来，氧化铟因具有丰富的氧缺陷位点，在催化CO2加氢方面对甲醇的高选择性以及对CO2转化的高活性引起了人们的广泛关注。本文主要对In2O3的结构及其与氧化物负载或金属元素掺杂的复合催化剂用于催化CO2加氢制备甲醇的催化性能进行了综述。随后又探讨了In2O3与不同类型的分子筛的接近度和元素迁移在CO2加氢制烃类产物中的影响。最后对In2O3基催化剂在CO2选择性加氢方面存在的挑战和发展方向进行了总结。
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摘要:
Oxidation treated carbon materials for the exploitation of efficient and stable loaded catalysts have been proven to be valid. The surfaces of carbon aerogels (CA) were functionalized with different oxidizing agents, H2O2 and HNO3. A series of Ru-supported catalysts were prepared by impregnation on carbon aerogel (CA) with/without functionalized. The impact of oxidation treatment on the texture features of carbon aerogels, the types and contents of formed surface oxygen-containing functional groups, the metal-support interactions and the Fischer-Tropsch synthesis reaction performance of the catalysts were systematically investigated using XRD, Raman spectra, N2-physisorption, H2-TPR, FTIR and XPS. The experimental results showed that Ru/CA catalyst displayed the highest initial activity but poor stability. In contrast, the Ru/CA-H2O2 catalyst exhibited excellent activity and C5+ selectivity. Characterization results demonstrated that the oxidation treatment increased the carbon aerogels defects, thereby enhanced the specific surface area. The increased content of oxygen-containing functional groups on the surface enhanced the interaction between the support and Ru nanoparticles and improved the stability of the catalyst. Nevertheless, the excessive oxygen-containing functional groups on the surface decrease the activity and C5+ selectivity of carbon aerogels-loaded Ru catalysts.
Oxidation treated carbon materials for the exploitation of efficient and stable loaded catalysts have been proven to be valid. The surfaces of carbon aerogels (CA) were functionalized with different oxidizing agents, H2O2 and HNO3. A series of Ru-supported catalysts were prepared by impregnation on carbon aerogel (CA) with/without functionalized. The impact of oxidation treatment on the texture features of carbon aerogels, the types and contents of formed surface oxygen-containing functional groups, the metal-support interactions and the Fischer-Tropsch synthesis reaction performance of the catalysts were systematically investigated using XRD, Raman spectra, N2-physisorption, H2-TPR, FTIR and XPS. The experimental results showed that Ru/CA catalyst displayed the highest initial activity but poor stability. In contrast, the Ru/CA-H2O2 catalyst exhibited excellent activity and C5+ selectivity. Characterization results demonstrated that the oxidation treatment increased the carbon aerogels defects, thereby enhanced the specific surface area. The increased content of oxygen-containing functional groups on the surface enhanced the interaction between the support and Ru nanoparticles and improved the stability of the catalyst. Nevertheless, the excessive oxygen-containing functional groups on the surface decrease the activity and C5+ selectivity of carbon aerogels-loaded Ru catalysts.
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燃煤电厂排放的PbCl2毒性极强，且在全球的迁移和积累而受到广泛关注。未燃尽碳被认为是有效去除PbCl2的一种有前景的吸附剂。然而，现有的未燃尽碳模型不能反映实际未燃尽碳表面上的碳缺陷的结构。因此，建立缺陷未燃尽碳模型具有重要的现实意义。此外，碳模型对PbCl2的吸附研究还不够深入，反应机理也不清楚。这极大地阻碍了高效吸附剂的发展。为了揭示PbCl2在缺陷未燃尽碳表面上的吸附机理，利用密度泛函理论(DFT)系统地研究了PbCl2在不同缺陷未燃尽碳表面上的吸附过程，并分析了PbCl2在缺陷未燃烧碳表面上的吸附机理。结果表明：缺陷吸附位点是PbCl2吸附的最佳位点。这项工作将为燃煤电厂碳基吸附剂的开发和脱除PbCl2提供理论指导。
燃煤电厂排放的PbCl2毒性极强，且在全球的迁移和积累而受到广泛关注。未燃尽碳被认为是有效去除PbCl2的一种有前景的吸附剂。然而，现有的未燃尽碳模型不能反映实际未燃尽碳表面上的碳缺陷的结构。因此，建立缺陷未燃尽碳模型具有重要的现实意义。此外，碳模型对PbCl2的吸附研究还不够深入，反应机理也不清楚。这极大地阻碍了高效吸附剂的发展。为了揭示PbCl2在缺陷未燃尽碳表面上的吸附机理，利用密度泛函理论(DFT)系统地研究了PbCl2在不同缺陷未燃尽碳表面上的吸附过程，并分析了PbCl2在缺陷未燃烧碳表面上的吸附机理。结果表明：缺陷吸附位点是PbCl2吸附的最佳位点。这项工作将为燃煤电厂碳基吸附剂的开发和脱除PbCl2提供理论指导。
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摘要:
To explore the catalytic performance of three perovskites (LaBO3--LaCoO3, LaFeO3, LaNiO3), the experimental characterization methods (GC−MS, FT−IR, elemental analysis) and DFT calculation were combined for researching liquefaction of lignin. The effects of time, temperature, catalyst dosage and B cation on the conversion rate, bio-oil yield and bio-oil component distribution were investigated. The results showed that all the three catalysts could promoted the liquefaction of lignin to produce aromatic compounds. Among them, LaCoO3 had the greatest promoting on bio-oil yield, and the highest bio-oil yield of 67.20wt% was obtained at 180 °C for 60 min over 5wt% LaCoO3, followed by LaNiO3 and LaFeO3. The relative content of mono-aromatic compounds reached 89.59% under LaCoO3. Mechanism studies suggested that the adsorption of oxygen atoms on the surface of LaBO3 crystal with lignin reduced the dissociation energy of bonds of lignin. Moreover, LaCoO3 had moderate redox capacity, largest adsorption energy, loose and porous morphology, which could effectively promoted the fracture of C−C and CAr−OCH3 of lignin, so that achieved macromolecular depolymerization and demethoxylation reaction to produce high value-added compounds such as phenol.
To explore the catalytic performance of three perovskites (LaBO3--LaCoO3, LaFeO3, LaNiO3), the experimental characterization methods (GC−MS, FT−IR, elemental analysis) and DFT calculation were combined for researching liquefaction of lignin. The effects of time, temperature, catalyst dosage and B cation on the conversion rate, bio-oil yield and bio-oil component distribution were investigated. The results showed that all the three catalysts could promoted the liquefaction of lignin to produce aromatic compounds. Among them, LaCoO3 had the greatest promoting on bio-oil yield, and the highest bio-oil yield of 67.20wt% was obtained at 180 °C for 60 min over 5wt% LaCoO3, followed by LaNiO3 and LaFeO3. The relative content of mono-aromatic compounds reached 89.59% under LaCoO3. Mechanism studies suggested that the adsorption of oxygen atoms on the surface of LaBO3 crystal with lignin reduced the dissociation energy of bonds of lignin. Moreover, LaCoO3 had moderate redox capacity, largest adsorption energy, loose and porous morphology, which could effectively promoted the fracture of C−C and CAr−OCH3 of lignin, so that achieved macromolecular depolymerization and demethoxylation reaction to produce high value-added compounds such as phenol.
2023, 51(4): 415-427.
doi: 10.1016/S1872-5813(22)60047-1
摘要:
Methyl N-phenylcarbamate (MPC) is an important intermediate for the synthesis of diphenylmethane diisocyanate (MDI), and its preparation using CO2 or its equivalents/derivatives as carbon source represents a green and sustainable manner for fine chemicals synthesis. This review will highlight the development of MPC synthetic methods from the viewpoint of chemical fixation of CO2. The contents mainly include the introduction of MPC synthesis through CO2 equivalents (urea or phenyl urea) alcoholysis, dimethyl carbonate (DMC) aminolysis, and the coupling of DMC and diphenyl urea. Furthermore, one-pot synthesis of carbamates/MPC from aliphatic amines/aniline, CO2 and alcohols is highlighted which represents one of the most promising schemes in direct CO2 utilization. What is more, the reaction mechanisms and selection of catalysts are also discussed in detail. The advances will provide important theories on further improving the efficiency of green catalysis and sustainable chemical processes.
2023, 51(4): 428-443.
doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022063
摘要:
CO2甲烷化反应是一个复杂的多相催化过程，在反应过程中会产生各种各样的中间体，其反应路径目前还存在许多争议和矛盾。深入系统地研究CO2甲烷化反应中催化剂表面中间体的演变过程，可以进一步从机理的角度优化催化剂的设计方案，提高催化性能。本工作主要基于原位红外光谱表征技术，总结梳理了最近关于CO2甲烷化反应路径研究的相关工作，着重探讨了负载型催化剂的活性金属、载体、助剂、合成方法等因素对CO2甲烷化反应路径的影响以及由此对催化剂性能所产生的积极效果。同时针对现阶段所面临的争论点，即反应气CO2与H2的活化位点、催化剂的活性位点以及未来可行的研究方法进行了详细论述。
2023, 51(4): 444-457.
doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022061
摘要:
氢气作为最理想的清洁能源之一，在石油、化工、冶金、石化、食品和化肥工业等行业中发挥着重要作用。生物油水蒸气催化重整制氢作为一种具有发展前景且经济可行的绿色制氢技术，近些年来受到了研究者的广泛关注。本工作对近年来该领域的研究进展进行综述，重点分析了生物油（生物原油、水相生物油以及重质生物油/焦油）、生物油模型化合物（羧酸类、醇类、酚类等）和其他生物油衍生物的催化重整产氢过程，包括其在重整反应机理、重整工艺以及催化剂等方面的研究进展。对多种混合模化物以及真实生物油催化重整反应机理的深入探究是目前研究的主要难点，研制节能、高效的催化重整反应器以及开发稳定、高活性的重整催化剂是目前乃至今后生物油催化重整制氢领域研究和推广的重点。
2023, 51(4): 458-472.
doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022067
摘要:
铁基费托合成（FTS）催化剂通常以氧化物前驱体α-Fe2O3的形式存在，在不同预处理条件下转变为铁碳化合物FexCy后具有不同的催化活性，因此，研究催化剂预处理过程对费托合成反应具有重要意义。然而该过程中物相体系高度动态复杂，通过常规表征手段无法捕捉到铁基催化剂准确的变化信息。为了深入探究前驱体α-Fe2O3体系在不同预处理过程中的真实变化，需要借助多种原位表征技术获取催化剂物相、形貌及其表面结构和性质的动态变化数据，从而可实现催化剂预处理过程和后续FTS催化性能的有效关联。本工作系统综述了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱和拉曼光谱等原位表征技术在铁基FTS催化剂预处理过程中的实验方法以及数据处理方法，以明晰催化剂前驱体复杂的结构性质变化过程，进而促进更高效铁基FTS催化剂的设计和开发。
2023, 51(4): 473-481.
doi: 10.1016/S1872-5813(22)60050-1
摘要:
不同晶型结构的ZrO2在CO加氢制异丁烯反应中表现出不同的催化性能。尽管单斜相ZrO2在合成气制异丁烯反应中具有最优异的催化性能，但是对于其异构化活性位仍缺乏深入认识。通过研究ZrO2晶型结构对反应性能的影响差异，有利于深入认识ZrO2催化剂上合成气制异丁烯反应的关键影响因素。因此，本研究制备了一系列不同晶型结构的ZrO2催化剂，研究了它们在结构性质及催化CO加氢制异丁烯反应性能方面的差异。相对于四方相和无定型ZrO2，在单斜相ZrO2催化剂表面，有较多的配位不饱和的Zr位点和O位点。配位不饱和的Zr位点是CO吸附活化的位点，有利于CO的转化。而较多的不饱和配位的O位点，为异丁烯的生成提供了更多的碱性位。此外，在单斜相ZrO2催化剂表面，配位不饱和的Zr位点和O位点的存在，抑制了电子向反应中生成的甲酸盐物种转移，因此，甲酸盐物种在催化剂表面吸附较弱，有利于CO加氢生成异丁烯。
2023, 51(4): 482-491.
doi: 10.1016/S1872-5813(23)60346-9
摘要:
Due to the intervention from the water-gas shift (WGS) reaction (or the reverse one (RWGS)), the hydrogenation of CO (or CO2) into alcohols and hydrocarbons often displays rather high selectivity to CO2 (or CO), which makes it rather puzzling to evaluate such conversion processes by using the relatively low selectivity to the target products. Herein, a thermodynamic consideration is made to elaborately evaluate the effect of the WGS/RWGS reaction on the hydrogenation of CO, CO2, and their mixture to typical alcohols (e.g. methanol) and hydrocarbons (e.g. ethene). The results indicate that for the hydrogenation of CO (or CO2), although the WGS (or RWGS) reaction, acting as a communicating vessel connecting CO and CO2, may have a severe influence on the equilibrium conversion of CO (or CO2), forming a large amount of CO2 (or CO), it only has a relatively minor impact on the C-based equilibrium yield of the target alcohol/hydrocarbon product. The hydrogenation of CO shows a higher C-based equilibrium yield for the target product than the hydrogenation of CO2, while the overall C-based equilibrium yield of target product for the hydrogenation of the CO and CO2 mixture just lies in between. For the hydrogenation of the CO and CO2 mixture, although the equilibrium conversion of CO and CO2 may vary greatly with the change in the feed composition, the relation between the overall C-based equilibrium yield of the target product and the feed composition is rather simple; that is, the overall C-based equilibrium yield of alcohol/hydrocarbon product decreases almost lineally with the increase of the CO2/(CO + CO2) molar ratio in the feed. These results strongly suggest that the mixture of CO and CO2 is credible in practice for the production of alcohols and hydrocarbons through hydrogenation, where the overall C-based yield should be used as the major index for the hydrogenation of CO, CO2, and their mixture.
2023, 51(4): 492-501.
doi: 10.1016/S1872-5813(22)60054-9
摘要:
第一碳环的形成是多环芳烃(PAHs)生成的关键速率控制步，探明第一碳环的生成机理对抑制PAHs生成至关重要。为探究第一碳环的生长过程，本研究利用平均局部离子化能(ALIE)和静电势(ESP)预测反应发生的位点，基于密度泛函(DFT)方法和过渡态理论(TST)，计算炔丙基(C3H3) + 丁二炔(C4H2)生成第一碳环的反应路径与化学动力学参数。结果表明，C3H3与C4H2加成反应形成五、六和七元环分子，其中，五元环形成速率最快，六元环最慢。在第一碳环的生成过程中，H转移和闭环反应所需的活化能较大、反应速率缓慢，其决定了第一碳环的生长速率。各碳环上的H转移反应速率取决于碳环上的C原子数量，其中，五元环最快，六元环最慢。本研究完善了碳氢燃料燃烧过程中第一碳环生成的反应动力学和热力学数据，可为PAHs的生成及预测提供有力的理论依据。
2023, 51(4): 502-510.
doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2022068
摘要:
本研究分别选用络合剂氨基三甲叉膦酸（ATMP）、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）对钙中毒商用SCR脱硝催化剂（V2O5-WO3/TiO2）开展了再生方法研究，借助BET、NH3-TPD、H2-TPR和XPS等分析测试方法和实验探究考察了再生前后催化剂的理化特性及再生脱硝性能。结果表明，ATMP与PBTCA具有高效的再生性能，再生催化剂的脱硝效率在400 ℃下分别从25.8%恢复至89.8%与88.1%。与稀H2SO4再生相比，ATMP与PBTCA对催化剂的再生具有更高的除钙率与更低的钒损失率（不足5%）。使用ATMP与PBTCA对催化剂再生可有效恢复催化剂表面的Brønsted酸性位；催化剂表面的活性钒物种V5 + 和表面化学吸附氧Oα明显增加，催化剂整体活性达到最优水平。因此，将络合剂ATMP与PBTCA用于失活SCR脱硝催化剂的再生具有广阔的应用前景。
2023, 51(4): 511-518.
doi: 10.1016/S1872-5813(22)60057-4
摘要:
利用溶胶凝胶法合成了La1.5Sr0.5NiO4+δ掺杂Co的阴极材料La1.5Sr0.5Ni1−xCoxO4+δ (x=0、0.2、0.4、0.6)。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、热重、热膨胀系数的测定和扫描电镜等技术探究了材料的相结构、元素组成、热力学性能和表面形貌。结果表明，所合成的样品为具有类钙钛矿型结构的单一纯相，掺杂Co元素使材料的热膨胀系数有所提高。将该材料应用于固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极，进行了电导率及电化学阻抗谱的测定。结果发现，La1.5Sr0.5Ni1−xCoxO4+δ的电导率随着Co元素掺杂量的提高而升高，当 x = 0.4 时La1.5Sr0.5Ni0.6Co0.4O4+δ的电导率最高，达51.21 S/cm（800 ℃）；当 x 值大于0.4时，其电导率明显下降。此外，La1.5Sr0.5Ni0.6Co0.4O4+δ在电化学阻抗谱测试中也呈现出了最低的极化电阻（4.180 Ω·cm2，700 ℃），表现出较好的电化学性能。
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, La和Lc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, Lc和La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。
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, La和Lc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, Lc和La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。