老化态Pd/Rh基三元催化器的起燃及次生污染物生成特性研究

为探究天然气发动机三元催化器(three-way catalytic converter, TWC)长期使用后起燃特性及次生污染物生成特性的变化规律，文章建立当量比燃烧的天然气发动机Pd/Rh基催化器的表面反应机理模型，利用试验数据验证模型的准确性，研究贵金属分散度对CH₄、CO、NO排放物起燃特性以及次生污染物NH₃、N₂O生成规律的影响。结果表明：相较于新鲜催化器，老化催化器虽然仍能实现对气体排放物的有效转化，但是随着贵金属分散度的降低，CH₄、CO、NO的起燃温度明显增加，起燃特性变差；贵金属分散度还会影响次生污染物的生成规律，分散度增加时，催化剂表面对污染物气体的吸附能力增强，增加了次生污染物的消耗，次生污染物的生成有所减少。     

超临界水甲烷制氢的分子动力学研究

煤-超临界水气化过程中重要中间产物挥发分的反应机理尚未明晰,采用反应分子动力学方法对重要挥发分组分甲烷(_CH4)在超临界水氛围的反应机理及制氢机制进行了探究。系统比较了反应模拟时间和燃料分子规模对目标反应体系关键组分数时程和重要反应通道占比的影响,量化分析了反应温度、反应压力、_CH4质量分数对超临界水相反应中CH₄消耗路径和H₂生成反应的影响规律。仿真结果表明,CH₄在超临界水中氧化可转化为H₂、CO及少量C基中间体,H₂O+—H→—OH+H₂是贡献H₂生成的主导反应,反应过程中—OH自由基和—H原子的相对数量显著影响H₂产量。降低反应温度和压力对CH₄主要氧化路径影响较小,但H₂净产量增加;降低CH₄质量分数,_H2净产量先增加后减少,存在“最佳质量分数”。研究结果可为优化煤-超临界...     

基于密度泛函理论研究一种新型气体传感材料: Pd掺杂的PC6

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Pd掺杂PC₆（PdPC₆）对O₂、CO、NO、N₂O、NO₂、SO₂、H₂S和NH₃的吸附特性,分析了气体分子的吸附对PdPC₆电子和光学性质的影响规律.结果表明,Pd掺杂后的PC₆增强了对气体分子的吸附能,表现出对八种气体分子吸附的敏感性.气体分子的吸附致使体系的电荷分布发生重构,从而导致体系电子性质发生变化.其中,O₂、NO、NO₂和SO₂吸附后,PdPC₆由金属性转变为半导体性,而CO、N₂O、H₂S和NH₃吸附后,PdPC₆仍旧保持金属特性. O₂、CO、NO和SO₂的吸附会诱发体系产生磁性,...     

膜反应器中生物质甘油制氢反应的热力学研究

采用吉布斯自由能最小化方法对膜反应器中生物质甘油水汽重整制氢反应进行热力学研究,考察了温度、压力、水与甘油进料比(S/G)等条件对反应性能的影响,并分析副产物CO和CH₄的生成、积炭的生成、移去CO₂、O₂的添加等对氢气产量和反应体系平衡组成的影响.结果表明:T=900 K,p=100 kPa,S/G=12时,在膜反应器中及时移除CO₂可提高氢气产量和选择性,氢气产量高达6.86 mol H₂/摩尔甘油,选择性98.00%; 在反应体系中添加少量的O₂(摩尔分数<1%)有利于抑制CO和CH₄的生成,而氢气产量几乎不受影响.     

Rh1-ZSM-5分子筛催化乙烷选择性氧化反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对单核铑负载的沸石催化剂(Rh₁-ZSM-5)上铑活性氧(Rh-oxo)物种与CO和H₂O的吸附行为及其催化的乙烷氧化反应进行理论研究.结果表明:CO和H₂O可共吸附在Rh-oxo物种形成四配位铑配合物Rh(O)(CO)(H₂O);与Rh-oxo物种催化甲烷氧化不同,在乙烷的选择性氧化反应中,羰基化产物丙酸的生成在热力学和动力学上均是不利的,反应产物是以乙醇为主的C₂氧化产物.     

温度及水洗预处理对生物质氧气-水蒸气气化特性的影响

为研究气化温度和水洗预处理对玉米秸秆氧气-水蒸气气化特性的影响,借助扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、比表面积与孔隙度分析仪、气相色谱仪(GC)和气质联用仪(GC-MS)等表征不同工况下的气化产物。研究结果表明：在400℃和600℃下制得的焦油中2,3-二氢苯并呋喃的质量分数最高,在800℃和1 000℃下制得的焦油中苯酚的质量分数最高。从400℃到1 000℃,含氧官能团取代的芳香族化合物逐渐转变为多环芳烃,苯酚的质量分数从5.07%增加至17.37%,合成气中H₂和CO的体积分数升高,CH₄和CO₂的体积分数降低,热值和H₂与CO的物质的量比增加。水洗预处理降低了在800℃下由玉米秸秆气化所得合成气中H₂和CO的体积分数,其热值较水洗前降低了2.55%。水洗后制得的生物质焦比表面积、总孔体积和平均孔径均增大,促进了焦油的裂解反应,提高了CO₂和CH₄的产率。水洗促进了焦油中M1类化合物的形成,抑制了环烷烃、多环芳香...     

基于Pt-Rh催化器的汽油机NOx净化研究

由于小型汽油机大部分为化油器式,空燃比变化范围很大,三元催化器难以满足其使用范围.采用Pt-Rh催化器净化方法,着重探讨了以降低NOx排放为主的Pt-Rh催化器性能、排放温度、NOx还原催化的性能和转化效率控制等问题.研究了Pt-Rh催化器的转化效果、相互影响和作用并提出相应的排放建议.结果表明,在Pt-Rh催化器中,增加贵金属Rh的含量,可有效降低发动机尾气NOx的排放,同时该催化器对NOx、HC和CO的排放也有一定的净化作用.     

椰壳活性炭低温变压吸附天然气中CO2/CH4实验

结合天然气液化储运过程中低温与常规变压吸附（PSA）工艺,提出低温变压吸附净化天然气工艺.用椰壳活性炭对CO₂和CH₄单组份气体进行静态吸附,以及CO₂/CH₄二元混合气体动态模拟吸附分离.利用静态体积法研究-30~25 ℃,1.2~2.5 MPa下CO2和0~4 MPa下CH₄在椰壳活性炭上的吸附行为,椰壳活性炭对两者的吸附量均随温度降低而增大.动态吸附分离实验压力为0.45,0.85,1.85 MPa,随温度或压力的降低,椰壳活性炭对CO₂/CH₄二元混合气体的分离因子不断增大,温度对其影响效果大于压力的影响,且在实验温度范围内CH₄的动态吸附量呈先增大后减小的变化趋势.研究表明,椰壳活性炭对天然气脱碳具有广阔的应用前景.     

氰根桥连手性FeⅢ-CuⅡ-LnⅢ异三金属配合物的合成、结构和磁性研究

用分步合成法得到了5对互为对映体的氰根桥连Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)-Ln(Ⅲ)异三金属配合物[{Cu(RR-valcy)Ln(H₂O)_1.5(CH₃OH)_1.5}{Fe(CN)₆}]·4H₂O·CH₃OH(Ln=Dy, 1; Ho, 3; Er, 5; Tm, 7; Yb, 9)和 [{Cu(SS-valcy)Ln(H₂O)_1.5(CH₃OH)_1.5}{Fe(CN)₆}]·4H₂O·CH₃OH(Ln=Dy, 2; Ho, 4; Er, 6; Tm, 8; Yb, 10)（H₂valcy= N,N'-双（3-甲氧基水杨醛）-缩-1,2-环己二胺）.X-射线单晶衍射分析表明,5对同构的对映体属于单斜晶系, P2(1)空间群,每个[Fe(CN)₆] ³-与一个[Cu(RR/SS-valcy)Ln(H₂O)_1.5(CH₃OH)_1.5]单元通过Fe-C≡N-Ln 桥相连接. 圆二色光谱测试证明每对配合物的光学活性和对映异构体性质.配合物1、3、5、7和9在2-300 K的直流变温磁 化率数据符合Curis-Weiss定律,Weiss常数θ依次为-0.274、-3.64、-9.83、-7.29和-15.32 K     

合成条件对高硅SSZ-13分子筛膜单气体渗透性能的影响

采用2次水热合成法在多孔莫来石支撑体外表面上制备高硅SSZ-13分子筛膜,考察了合成溶胶中的Si/Al比、晶化时间、晶化温度、H₂O/SiO₂比对合成高硅SSZ-13分子筛膜的单气体渗透性能的影响.高硅SSZ-13分子筛膜的CO₂和CH₄的单气体渗透性能依赖于合成溶胶中的Si/Al比,Si/Al比越高,越有利于气体分离.其次,合成溶胶中H₂O/SiO₂比和晶化条件也能够影响分子筛晶体形貌、分子筛层厚度以及分子筛膜的单气体渗透性能.当合成溶胶的摩尔配比为1.000 SiO₂:0.100 Na₂O:0.100 TMAdaOH:80.000 H₂O:0.005 Al₂O₃,晶化时间和温度分别为48 h和160 ℃时,制备的高硅SSZ-13分子筛膜具有最佳的单气体渗透性能,对CO₂的渗透速率可达到3.0×10^-7 mol· m^-2·s^-1·Pa^-1),CO₂/CH₄的理想选择性为39.     

微反应器入口尺寸对甲烷自热重整暂态特性的影响

利用化学反应动力学机理研究了中温条件下CH₄/O₂/H₂O在微型直管反应器内的重整特性。讨论了反应器入口尺寸在0.5～5.0 mm范围之间变化时,重整产氢和甲烷转化效率的暂态特性。研究结果表明:在本文的研究范围内,当反应器尺寸变化时,无论反应中的其他物理量是否随之同比例缩放,均发现反应器尺寸越小,反应速率越快,反应越容易趋于稳定,且反应后氢气产量越高,甲烷转化率越高。     

基于化学链制氧的加热炉富氧燃烧系统构建及分析

基于化学链制氧原理构架了加热炉富氧燃烧系统,以解决富氧燃烧氧气来源问题.通过对Co₃O₄氧解耦特性的研究,分析构建系统的可行性.结果表明:Co₃O₄释氧反应平衡氧的体积分数随温度升高而急剧增大,当反应温度为900℃时,平衡氧的体积分数为29.6%;烟气中CO₂,H₂O等成分不会对Co₃O₄释氧过程产生影响;随Co₃O₄与烟气物质量的比的增大,烟气中氧气的体积分数逐渐增大,当物质量的比为1∶1时,950℃下氧气的体积分数可达24.5%;考虑实际生产过程,产量为32t/h的蓄热式轧钢加热炉,富氧率为4%时,Co₃O₄填充量为3.4t.     

隐式溶剂下丙氨酸体系电荷分解分析的理论计算

采用密度泛函理论中的B3LYP方法优化隐式溶剂下丙氨酸(Ala)分子的几何构型, 并用同法计算隐式水(H₂O)及甲醇溶剂下Ala体系片段的轨道波函数及电荷分解分析(CDA). 结果表明, 在隐式溶剂甲醇和H₂O下, CH₃片段的扩展电荷分解分析(ECDA)计算结果相差0.001 3; NH₂片段的ECDA计算结果相差0.000 8, 定量结果基本一致, CH₃和NH₂片段的CDA计算结果r_i对二者的定性结果基本一致.     

煅烧硫酸铝铵复盐低温合成α-Al2O3：葡萄糖和预压的影响

以NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O为原料，通过加入不同质量分数的葡萄糖合成α-Al₂O₃，研究了葡萄糖含量和预压处理对α-Al₂O₃粉体合成工艺和温度的影响。结果表明：葡萄糖的加入可以明显改变相变过程，降低合成温度。添加质量分数为30%的葡萄糖时，可在950℃合成单相α-Al₂O₃粉体，合成温度比不添加葡萄糖时低200℃左右；添加质量分数为75%的葡萄糖时，α-Al₂O₃的合成温度可进一步降低至900℃。添加葡萄糖可以降低α-Al₂O₃合成温度的主要原因有两个：一是葡萄糖氧化分解产生的热加速了NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的热分解，二是葡萄糖的添加使NH₄Al(SO     

旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水

在旋转填充床（RPB）中进行了O₃/FeSO₄·7H₂O（用Fe（Ⅱ）表示）和O₃/Fenton两种高级氧化工艺处理模拟聚乙烯醇（PVA）废水的研究,考察了Fe²⁺浓度、初始pH、RPB转速、反应温度以及气相O₃浓度对PVA降解率的影响,结果表明O₃/Fenton工艺比O₃/Fe（Ⅱ）工艺表现出更好的PVA降解性能。在O₃/Fenton工艺中,在初始PVA浓度200 mg/L、pH=2、反应温度25 ℃、RPB转速1 000 r/min、O₃浓度30 mg/L、气体流量90 L/h、液体流量30 L/h、Fe²⁺浓度0.8 mmol/L、H₂O₂浓度35 mg/L的条件下,PVA的降解率可以达到99.4%。此外,还对O₃/Fe（Ⅱ）和O₃/Fenton工艺降解PVA的反应动力学进行了研究,发现这两种工艺中PVA降解反应均为一级反应。     

祁连山玉石沟橄榄岩中非生物成因甲烷‒石墨流体包裹体及其形成条件

研究北祁连造山带玉石沟橄榄岩中富甲烷流体包裹体。激光拉曼光谱原位分析结果显示, 这些流体包裹体主要由液态或气态 CH₄+C(石墨)组成, 次要成分为N₂, H₂O, C₂H₆和C₃H₈, 代表还原性的C-H流体形式。根据石墨的拉曼特征谱峰, 利用石墨化碳质拉曼光谱(RSCM)温度计计算石墨形成温度, 结果指示石墨在流体中沉淀的最低温度介于430~590°C之间, 表明CH₄+C是非生物成因的, 并形成于地幔环境。     

钐对SmxMn0.3?xTi催化剂NH3选择性催化还原NOx过程中N2选择性的影响

本文研究了Sm对Mn基催化剂NH₃选择性催化还原NO的改善作用。采用共沉淀法制备了一系列Sm_xMn_0.3?xTi催化剂(x = 0, 0.1, 0.15, 0.2和0.3)。活性测试表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂在180?300°C条件下,NO转化率达100%,N₂选择性达87%以上。表征结果表明,Mn基催化剂中添加Sm,抑制了TiO₂和Mn₂O₃相的结晶,提高了比表面积和酸性,其中Sm改性催化剂的比表面积从152.2增加至241.7 m2·g?1。这些作用有利于提高催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti的Sm3+/Sm和O_β/O的相对原子比分别为76.77at%和44.11at%,添加Sm增加了表面吸附氧(O_β),降低了Mn4+的表面浓度;程序升温还原H₂(H₂-TPR)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂还原温度提高,H₂消耗量降低至0.3 mmol?g?1。Sm的引入降低了催化剂Mn4+表面浓度,使得该催化剂氧化还原性能降低,进一步抑制NH₃氧化和非选择性催化还原反应生成N₂O,从而提高了催化剂的N₂选择性。原位漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTs)表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NH₃-SCR反应主要遵循Eley?Rideal机制。Sm掺杂增加了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的表面吸附氧(O_β),降低了氧化还原性能,提高了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NO转化率和N₂选择性。     

H2O,(H2O)2和H2SO4在ClONO2+H2O→HNO3+HClO反应中的催化机制理论研究

硝酸氯(ClONO₂)是大气平流层中氯的主要来源.尽管已有研究对ClONO₂气相水解反应进行了广泛的研究,但H₂O,(H₂O)₂和H₂SO₄存在下的水解反应机理尚不清楚.基于此,文中采用量子化学方法CCSD(T)-F12/ccp VDZ-F12//M06-2X/6-311++G(2df,2pd)结合主方程(ME/RRKM)理论对H₂O,(H₂O)2和H₂SO₄存在下ClONO₂水解反应机理和动力学性质进行了研究.计算结果表明,H₂O,(H₂O)₂和H₂SO4的加入不仅使得反应前中间体的稳定化能增加了29.7～47.7 kJ·mol^-1,而且使反应能垒降低了143.8～175.6 kJ·mol^-1....     

艾比湖湿地季节性冻融土壤温室气体排放规律研究

利用静态箱–气象色谱法对2015年11月—2016年3月艾比湖湿地季节性冻融期土壤温室气体进行观测. 结果表明:季节性冻融期裸地土壤CO₂表现为汇、芦苇和柽柳土壤CO₂表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤CH₄表现为汇,而N₂O表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤温室气体最低值均出现在冻结期（11月—次年2月）且为负通量;不同植被类型下土壤CO₂在融化期（3月末）出现排放峰值,而土壤CH₄和N₂O在冻融交替期(3月初)出现排放峰值;在整个观测期,芦苇和柽柳土壤CO₂、CH₄和N₂O排放峰值高于裸地;温度对季节性冻融期土壤CO₂和N₂O影响显著,均达到显著正相关（P<0.05）,土壤温度能解释芦苇、柽柳和裸地土壤CO₂通量的77%～88%; 土壤质量含水量对土壤CH₄和N₂O影响均达到显著正相关关系（P<0.05）,土壤质量含水量能解释芦苇、柽柳和裸地CH₄和N₂O通量的25%～46%和41%～69%. 表明在干旱区季节性冻融期,温度变化对不同植被类型下土壤CO₂影响较大,而在冻融交替期水分变化对CH₄和N₂O通量影响显著. 芦苇、柽柳和裸地土壤呼吸Q₁₀值分别为2.37,2.58和2.33,不同植被类型基于100 a尺度,土壤温室气体全球增温潜势由大到小依次为芦苇（569.67 kg·hm–2）、柽柳（152.09 kg·hm–2）、裸地（–861.50 kg·hm–2）.      

原位光反应法合成过氧桥连草酸铀酰配合物

在室温和实验室灯光照射条件下, 通过原位光化学反应, 分别以乙二胺和二亚乙基三胺为模板, 合成3种过氧桥连的草酸铀酰配合物[NH₃(CH₂)₂NH₃]₃[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄]·4H₂O (1), [NH₃(CH₂)₂NH₂(CH₂)₂NH₃]₂[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄]·2H₂O (2)和[NH₃(CH₂)₂NH₂(CH₂)₂NH₃]₂[(UO₂)₂O₂(C₂O₄)₄] (3)。借助单晶X射线衍射、拉曼光谱(Raman)、粉末X射线衍射(PXRD)和热重分析(TGA), 对配合物的结构及其性质进行表征和分析。1和2中U-O₂-U二面角为180°, 而通常过氧配合物的过氧二面角小于180°。2和3中过氧键的键长比正常的过氧键长短, 其中2更接近超氧键的键长, 但价态和拉曼图谱都表明其为过氧键。