H2、O2与Pd反应的平衡压力研究

基于电子与核振动近似方法,应用密度泛函B3P86方法和相对论有效核势SDD计算,结合统计热力学方法, 研究了100 K～1000 K温度范围内Pd与H2、O2反应的标准生成热力学函数以及反应平衡压力与温度的关系. 结果表明：Pd与H2、O2反应是放热反应,Pd原子吸附H2的放热量大于吸附O2的放热量,温度升高不利于吸附反应进行;Pd对O2的自发吸附温度很低,室温下几乎不能进行,而对H2的自发吸附温度可高达500 K以上;在100 K~284.394 K可自发吸附O2和H2的温度范围内,O2的反应平衡压力比     

CO、N2在金属Y表面的吸附行为

对Y原子采用相对论有效原子实势(RECP/SDD),C、O、N原子采用6-311 G**基函数,利用B3LYP方法计算了YCO和YN2分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Y与CO、N2反应的ΔHΘ、ΔSΘ、ΔGΘ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系.计算得出在标准条件下,YCO(s)的生成焓为-69.88 kJ.mol-1,YN2的生成焓为-46.34 kJ.mol-1.比较YCO(s)、YN2(s)和YH2(s)的G ibbs自由能ΔGΘ,可得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,吸附平衡压力pH2Kp(CO)>Kp(N2).比较YCO(s)和PdCO(s)的G ibbs自由能ΔGΘ以及YN2(s)和PdN2(s)的Gibbs自由能ΔGΘ,得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,Y对CO和N2的吸附弱于Pd对CO和N2的吸附.由此,可以认为在纯钯中加入钇,一方面增强了H2在合金膜表面的吸附,另一方面减弱了杂质气体CO和N2的吸附,从而有效提高了渗氢速率.     

减弱CO在Pd金属表面吸附的方案

对Pd原子采用相对论有效原子实势（RECP/SDD）,C、O原子采用6-311＋＋G^＊＊基函数,利用B3LYP方法计算了PdCO分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Pd与CO反应的两种可能产物Pd-CO（s）和Pd-OC（s）的ΔH^Θ、ΔS^Θ、ΔG^Θ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系,证实CO吸附以C端接近Pd.比较Pd-CO（s）、PdH2（s）和PdN2（s）的Gibbs自由能ΔG^Θ,可得到在常压及298.15-898.15K温度条件下,吸附平衡压力pCOKp（H2）〉Kp（N2）,由此证实CO较易被金属Pd表面吸附.为了减弱钯合金膜对CO的吸附,提出加外电场改变CO分子的排列方向使O原子接近膜表面的方案.     

H2、D2、CO与Pd同时反应的热力学耦合理论和排代效应

应用密度泛函B3P86方法,对H(D)、C、O采用6-311++G**,对Pd采用相对论有效势SDD基集合进行理论计算, 得到PdH(PdD)、PdCO、H2、D2、CO等分子的平衡几何和离解能。利用电子-振动近似理论,分别计算了在不同温度下Pd与氢、Pd与氘、以及Pd与CO反应的平衡常数及平衡分压。进而利用同时反应的热力学理论,研究Pd与H2、D2、CO同时反应的平衡组份、平衡分压力及其排代效应和相互耦合竞争效应。     

H_2、D_2、CO与Pd同时反应的热力学耦合理论和排代效应

应用密度泛函B3P86方法,对H(D)、C、O采用6-311++G~(**),对Pd采用相对论有效势SDD基集合进行理论计算,得到PdH(PdD)、PdCO、H_2、D_2、CO等分子的平衡几何和离解能.利用电子-振动近似理论,分别计算了在不同温度下Pd与氢、Pd与氘、以及Pd与CO反应的平衡常数及平衡分压.进而利用同时反应的热力学理论,研究Pd与H_2、D_2、CO同时反应的平衡组份、平衡分压力及其排代效应和相互耦合竞争效应.     

PbPd合金氢化反应分析

采用B3LYP方法,对钯和铅原子采用LANL2DZ收缩价基组,氢原子采用6-311++G**全电子基函数,得到了气态PbPd、PbPdH及H2分子的能量E、焓H和熵S.对于气固氢化反应1/2H2(g)+PbPd(s)=PbPdH(s),采用朱正和研究小组提出的气固反应热力学函数的近似计算方法,得到298.15～998.15 K温度范围内PbPdH(s)的生成热力学函数和PbPd合金氢化反应平衡压力,根据单点计算值拟合出反应平衡压力与温度的函数关系为logpH2=3.00-1.51×103/T.比较PbPdH(s)、PdH(s)和PdYH(s)的△Gθ的大小,得到△GθPdYH(s)△GθPbPdH(s)△GθPdH(s),这说明PbPd合金对H2的吸附能力比纯Pd要强,但比PdY合金要弱,因此在纯Pd中加入Y比加入Pb更有利于提高渗氢速率.     

H_2O_2氧化环己烷合成己二酸反应热力学计算与分析

计算了H2O2氧化环己烷合成己二酸体系中各反应的标准摩尔反应焓变、标准摩尔吉布斯自由能变及标准平衡常数.结果表明,在温度298.15 K-373.15 K范围内,各反应均为放热反应,在达平衡时几乎均可进行到底,制备己二酸适宜的H2O2与环己烷化学摩尔计量比为5:1~6:1.     

基于Gibbs自由能最小原理分析CO2重整CH4

运用G ibbs自由能最小方法,研究了重整反应器的操作参数(温度、压力、反应气配比等)对CO2重整反应中CH4转化率和产物分布的影响,以及甲烷氧化反应与CO2重整反应间的能量耦合.研究结果表明:反应压力P不变(P=101.325 kPa),随温度升高CH4和CO2转化率增大,在900 K左右产生的H2O(g)的量达到极大值,在1 200 K以上CH4转化率接近100%;反应温度T不变(T=973 K),随压力升高CH4和CO2转化率降低,H2O(g)的选择性略微增加;T=973 K,P=101.325 kPa,原料气中nCH4/nCO2(摩尔比)从0.65增加到2.0时,CH4转化率从85%降到45%,nH2/nCO(摩尔比)从0.77增加到0.95;反应器中加入适量O2,可以提供CO2重整反应所需的能量,同时可调节产物中CO与H2的摩尔比.     

Pd_3YH分子的结构和热力学函数

对钯和钇原子采用SDD基组,氢原子采用6-311++G**全电子基函数,利用B3LYP方法,得到了Pd3YH分子的基态具有C3V对称性,基态能量为-422.7675a.u..采用朱正和研究小组提出的气固反应热力学函数的近似计算方法,得到了Pd3Y合金吸氢反应1/2H2(g)+Pd3Y(s)=Pd3YH(s)在温度范围298.15~998.15K内Pd3YH(s)的生成热力学函数和Pd3Y合金氢化反应平衡压力.比较Pd3YH(s)、PdH(s)、PbPdH(s)和PdYH(s)的ΔGQ的大小,得到ΔGQPdH(s)ΔGQPbPdH(s)ΔGPQd3YH(s)ΔGPQdYH(s),这说明Pd3Y合金比PbPd合金和纯Pd对H2的吸附能力强,但比PdY合金要弱.     

褐藻海带生物质残渣对水中Pd（Ⅱ）的吸附研究

用乙醇处理褐藻海带得到其生物质残渣（Residue of Laminaria japonica,简称ROLJ）,探讨了ROLJ对水溶液中Pd(Ⅱ)的吸附性能.实验考察了溶液pH、接触时间、温度和初始Pd(Ⅱ)浓度等因素对吸附效果的影响,并探讨了ROLJ对Pd(Ⅱ)的吸附动力学及等温吸附特性.结果表明:在pH为3～4范围内,吸附效果最好;吸附平衡时间为80min;吸附动力学符合伪二级动力学模型;Langmuir等温吸附方程能较好地描述Pd(Ⅱ)在ROLJ上的吸附特性,303 K 时ROLJ对Pd(Ⅱ)静态饱和吸附容量为294.12mg/g.热力学分析结果表明,实验条件下ROLJ对Pd(Ⅱ)的吸附反应是自发、吸热和熵值增加的过程.用0.1M HCl+5%硫脲溶液可洗脱回收Pd(Ⅱ),ROLJ是一种有应用前景的钯吸附回收材料.     

离子液体AHNR3与AOHNR3的SO2吸收解吸行为研究

文章研究了AOHNR3与AHNR32种离子液体的SO2吸收解吸行为,探讨了羟基对吸收的影响.在298.2 K下,含羟基的吸收剂AOHNR3吸收SO2的摩尔分数x (SO2)为55.2%,吸收剂AHNR3吸收x(SO2)为72.9%;在373.2 K条件下SO2解吸率高于96.0%,且循环性能稳定.与吸收剂AHNR3相比,AOHNR3能更快速地达到吸收平衡;2种离子液体吸收SO2具有高容量和快速的特点,可以在相对低的温度下吸收SO2,在比较高的温度下能有效地解吸,吸收和解吸过程可以循环操作并且吸收剂可以回收;因此,吸收剂AHNR3和AOHNR3可以作为SO2液态吸收剂,应用于含有SO2的气体纯化.     

二硫化镍空心微球的制备和表征

以NiCl2.6H2O和Na2S2O3.5H2O为原料,在150℃较低温度的水热条件下制备了NiS2空心微球,用XRD和SEM对产物进行了表征,NiS2粉体的X射线衍射的衍射峰均与标准衍射图一致(JCPDS:653 325,立方晶系,a=0.567 8 nm),SEM图表明产物是分散较好的空心微球,微球直径为2μm,空心球壁厚为100 nm。并讨论了不同反应条件对产物的影响。     

条形高Ni/γ-Al2O3在甲苯气相加氢中的催化性

研究浸渍法制备的条形负载型高Ni含量的Ni／Al2O3催化剂及其与压片法制备催化剂在甲苯气相加氢中的催化活性的对比，并研究了氢压、反应温度、氢油比和空速对甲苯转化率的影响。在微反评装置上进行了1200h的稳定性试验。结果表明：浸渍法制备的条形高Ni／Al2O3催化剂对甲苯加氢反应具有很高的催化活性和良好的寿命。     

S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应机理

利用公式△H=-0.1196n/λ计算了S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应的火焰温度,并推测了三种物质燃烧反应的机理.S在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2086 K,与测定值2093K接近,误差为-0.30％.H2S在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2238K,测定温度2383K,误差为-6.1％.CS2在氧气中燃烧反应的火焰温度计算值为2502K,测定温度2468K,误差为0.14％.根据燃烧反应的火焰温度,推测S、H2S及CS2在氧气中燃烧反应机理.S燃烧反应机理为：（1）O2＋ hv→2O·,（2）S ＋O·→SO＋hv,（3）2SO＋O2→2SO2,（4）SO2＋O·→SO3 ＋hv.H2S燃烧反应机理为：（1）O2＋ hv→2O·,（2） H2S→H2 ＋S,（3）H2 ＋O·→H2O＋hv,（4）S＋O·→SO＋hv,（5） 2SO＋ O2→2SO2,（6）SO2 ＋O·→SO3＋ hv.CS2燃烧反应机理为：（1）O2＋hv→2O·,（2） CS2→C ＋2S,（3）C＋O·→CO＋ hv,（4）CO＋O·→CO＋hv,（5）S＋O·→SO＋ hv,（6）2SO＋ O2→2SO2,（7）SO2＋O·→SO3＋ hv.     

Al_2O_3-TiC 和 Al_2O_3-TiB_2 的热力学分析

从理论上对铝热剂燃烧合成复相陶瓷Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２的绝热温度及产物中Ａｌ２Ｏ３的熔化率进行了研究．随着预热温度的升高或稀释剂含量的降低,反应体系的绝热温度升高,但在２３０３Ｋ处均出现一个平台,其原因是Ａｌ２Ｏ３的熔化率不固定,在０～１之间变化．随预热温度的升高,燃烧反应能够自我维持的临界稀释剂的添加量也增多．     

CO/CO_2/H_2低温合成甲醇新工艺及催化剂研究

以合成气(CO/CO2/H2)为原料,Cu-Zn基为催化剂,2-丁醇为溶剂,低温低压(443 K,3.0 MPa)下合成甲醇.醇溶剂参与反应,但并不被消耗,起到了助催化作用.考察了载体、稀土助剂对催化剂活性的影响,结果表明ZnO,MgO,Al2O3,La2O3,Y2O3作为载体制得的催化剂中,Cu/ZnO在反应中呈现了最高的反应活性;稀土元素作为助剂,能提高Cu-Zn基催化剂的活性,Y的质量分数为7.5%的Cu/ZnO/Y2O3和La的质量分数为10%的Cu/ZnO/La2O3催化剂在反应中均呈现出最高的反应活性,碳的总转化率比使用Cu/ZnO催化剂分别提高了10%和17.5%,两者甲醇的产率...     

钾盐在烟草燃烧过程中的作用

采用等体积浸渍法分别在烟草中加入硝酸钾KNO3、柠檬酸钾K3C6H5O7、草酸钾K2C2O4及酒石酸钾K2C4H4O6，并用差热分析（differential thermal analysis,DTA)、程序升温反应在线质谱分析（temperature-programmed reaction mass spectrometry on-line analysis,TPR-MS)方法对烟草进行了表征，用气相色谱法考察了主流烟气中CO含量的变化。结果表明，加入钾盐后，CO含量都有不同程度的降低。在钾盐含量为0．2475mmol/g的上述四种烟草样品上，烟气中CO含量按空白烟草T＞KNO3／T＞K2C2O4／T＞K3C6H5O7／T＞K2C4H4O6／T顺序排列。DTA给出的低温峰减弱、高温峰增强的结果表明，K^ 的加入改变了烟草燃烧过程中物质的转化历程，从而降低了卷烟的燃烧温度。通过对TPR－MS和DTA结果的联合分析，得出由于钾与烟草中的有机组分作用，含不同钾盐的烟草燃烧时产生了类似的含钾中间物质。证实了K^ 对烟草燃烧的作用机理，说明了钾盐降低烟草燃烧温度的原因。最后，还分析了主流烟气中CO含量的变化与DTA结果间的联系。     

磷铁掺钴制备磷化二钴的热力学研究

用"物质吉布斯自由能法"对磷铁掺钴制备磷化二钴进行了热力学研究.结果表明:在298～1600 K的范围内,FeP、Fe2 P与Co反应制备Co2 P可行,吉布斯自由能分别由-60.96、-27.55 kJ/mol升高至-33.40、-15.48 kJ/mol.对应反应的标准平衡常数与温度的关系分别为:lg Kθ1=34...