含稀土的Ni—催化剂上水蒸汽消碳动力学

用热重天平法研究了天津大学研制的含稀土的Ni—催化剂—REN上水蒸汽消碳动力学,并与丹麦研制的不含稀土的Ni—催化剂—RKN作了比较。得到了450～550℃及P=1atm条件下的消碳速率方程式。发现,稀土的存在使消碳活化能有所下降,但消碳的机理并末改变;水蒸汽分压对消碳速率基本上无影响。     

热载体再生时碳和氢燃烧动力学的同时测定

提出了同时测定热载体再生时碳和氢燃烧动力学的实验方法并建立了实验装置.用外推法处理实验数据.得到了热载体再生动力学方程.结果表明.热载体与CRC—1裂化催化剂再生动力学方程在形式上是一致的.只是动力学常数有些差别.该方法及实验装置同样适用于裂化催化剂再生动力学的研究.     

轻油制氢镍催化剂上积碳的结构及其对消碳动力学的影响

分析积碳中的含镍量表明:在轻油水蒸汽转化制氢镍催化剂上,每100毫克催化剂上积碳量在10毫克以下时,碳中含镍量和积碳量成正比;在10毫克至25毫克之间时,碳中含镍量近似和积碳量的对数成正比;大于25毫克时,碳中含镍量不再随积碳量而变。消碳速度和积碳量之间也有类似的三种关系。这是由于这种催化剂上的消碳是镍催化消碳,消碳速度和碳中含镍量之间是正比关系。电镜观察和摄影证明,较快速的积碳主要呈碳丝状,这些碳丝交织成三维的网架结构。580℃以上消碳过程的速率控制步骤是通过这些碳网架孔的扩散。     

氮化碳光催化分解水研究进展

光能取之不尽用之不竭,利用光催化技术分解水解制氢被认为是解决能源与环境问题的有效手段之一。2009年,氮化碳聚合物半导体实现了光催化产氧与产氢水分解半反应,打破了人们对有机聚合物半导体不宜作为光催化材料的传统认识。氮化碳材料由碳、氮两种元素构成,廉价易得,且光化学性质稳定。近年来,以氮化碳为代表的不含金属组分的光催化材料逐渐成为国际光催化研究的热点之一。本文将从氮化碳材料的光催化分解水的构-效关系出发,围绕共聚合氮化碳、结晶相氮化碳和氮化碳光电极,讨论氮化碳材料在光催化分解水的研究现状与发展趋势。     

热载体再生(烧碳)动力学特点

对热载体再生(烧碳)动力学进行了研究,结果表明,与一般裂化催化剂对比,热载体的再生动力学有三个特点:(1)动力学仍可用一级反应(对碳)模型处理,但在含碳量较高时,用表面反应模型拟合得更好;(2)经水热老化处理的热载体的再生速度比新鲜热载体快;(3)再生反应活化能较低.     

微晶碳在镁基复合储氢材料中的作用

为了提高金属镁的放氢动力学性能,将无烟煤经脱灰并碳化后制得的微晶碳添加到镁粉中,用氢气反应球磨法一步制得高性能镁碳复合储氢材料。用X射线衍射和红外光谱对微晶碳的结构进行了表征,用透射电镜、引射线能谱、粉末X射线衍射对储氢材料的结构进行了测试,用差示扫描量热分析和P—C-T分析对材料的储氢性能进行了研究。结果表明,微晶碳具有类石墨晶体结构,对镁有良好的助磨作用,并与镁有协同吸氢和放氢作用。镁粉中添加40％微晶碳,球磨2h的粒度即可达到30-50nm,储氢材料的初始放氢温度可低至227.4℃,储氢密度可达6.7％。     

还原压力及水对Pt/WO3/ZrO2催化甘油氢解性能的影响

用浸渍法制备Pt/WO3/ZrO2催化剂。通过H2程序升温脱附(H2-TPD)测试不同压力下还原处理的Pt/WO3/ZrO2催化剂的氢吸附能力,在固定床反应器中考察Pt/WO3/ZrO2催化剂上甘油氢解制取1,3-丙二醇反应的性能。结果表明:提高催化剂的还原压力使催化剂的氢吸附能力增强,有利于催化剂上甘油氢解反应的进行。甘油水溶液的水含量对催化剂的甘油氢解性能影响较大,水促进了催化剂上氢解反应的进行,但过多的水易导致催化剂失活。     

基于多孔碳制备铌氧化物/碳负载铂氧还原电催化剂的实验设计

利用多孔碳(C)的限域作用制备了铌(Nb)氧化物-碳复合载体负载铂(Pt)作为氧还原反应电催化剂.该实验在多孔碳中形成铌氧化物和单质铜(Cu)的混合物(Nb O_xC@Cu),并以此作为载体,通过金属铜置换铂离子最终形成多孔碳/铌氧化物负载铂催化剂(Nb O_xC@Pt),并进一步探究了该催化剂对氧还原反应的催化性能.结果表明：所制备的Nb O_xC@Pt催化剂表现出优异的氧还原性能,其半波电位为878 m V,比活性为0.49 m·A·cm^-2,明显高于商业Pt/C催化剂.此外,该实验还发现在氢氩混合气中预处理样品可以明显提高催化剂的稳定性.该实验将新型结构的多孔碳/铌氧化物作为载体应用到电化学实验教学中,能开拓学生对电催化基础材料科学的认知.     

水-四氢萘混合溶剂液化蔗渣的工艺研究

在间歇式高温高压反应釜中,以水、四氢萘、水-四氢萘混合溶剂为反应介质,研究了甘蔗渣直接液化制备生物油的工艺。调查了蔗渣/溶剂的固液比、液化温度、水-四氢萘混合溶剂中四氢萘含量、碱预处理对蔗渣液化效率的影响。研究结果表明,在液化温度200~320℃范围内,单独使用水和四氢萘作为溶剂液化时最大转化率分别为68%和89%,最大液体产率分别为61%和70%,而且,水作为溶剂液化时,转化率随温度升高缓慢增加,而四氢萘液化时,在270~280℃转化率急剧地增加(增加了30%);当水-四氢萘混合溶剂中四氢萘含量大于50%时,蔗渣转化率均高于单独使用水或四氢萘液化,预示着水和四氢萘之间的协同作用;使用Na OH预处理蔗渣,大幅提高了以水和水-四氢萘混合溶剂为反应介质的转化率和液体产率。与蔗渣原料相比,液化产物显示了较低的氧含量(20.96%~27.24%)与较高的热值(27.65~30.82 MJ/kg),达到了对蔗渣脱氧和提高热值的目的。     

Ti-Pd合金电化学消氢处理

采用电化学消氢方法对氢脆的Ti-Pd合金试样进行了消氢处理,研究了消氢电位和消氢时间对Ti-Pd合金氢含量的影响。结果表明,经过电化学消氢处理后,Ti-Pd合金的金相显微组织变得细小均匀,显微硬度降低。     

铂碳电极苯/水体系阴极反应规律的研究

以铂碳电极为基础,研究了苯/水体系阴极电催化加氢反应的动力学基本规律,考察了反应温度、阴极电势等因素对苯加氢反应的影响.电解反应的结果表明:随着原料中苯蒸气质量分数的增加,苯加氢电流呈逐渐增加的趋势,当苯蒸气的质量分数增至25%左右时,苯加氢电流的上升趋势减缓;随着反应温度的升高,苯加氢电流持续增加,苯加氢反应的表观活化能为32.88 kJ/mol,析氢反应的表观活化能为18.08 kJ/mol;随着阴极电势的增加,加氢电流在-1.0 V出现一个最大值,而后略有下降.     

氮化碳光催化分解水的研究进展

近年来,以氮化碳为代表的不含金属组分光催化材料逐渐成为国际光催化研究的热点之一.本文从氮化碳材料光催化分解水的构-效关系出发,围绕共聚合氮化碳、结晶相氮化碳和氮化碳光电催化等3个方面,综述提升氮化碳光吸收能力、增强电荷迁移与分离效率等性质的手段,并探讨将氮化碳材料与光电催化体系耦合的方法.最终,对氮化碳材料在光催化分解水的研究现状与发展趋势进行分析与总结.     

河流水-气界面碳交换研究进展及趋势

河流水-气界面碳交换是区域和全球碳循环的重要环节, 对陆地碳平衡核算和碳循环模型优化具有重要意义. 介绍了全球河流水-气界面碳交换研究的相关进展, 以及现有研究存在的问题, 并在此基础上提出今后相关的研究应关注不同地质-生态和人类活动干扰背景下河流及中小河流水-气界面碳交换, 要综合利用双碳同位素示踪、化学计量学、生物标志物等方法辨识河流系统中CO₂, CH₄ 及其他形态碳的来源和迁移转化过程, 同时还要利用野外原位观测、传统采样分析和室内培养的方法开展“水-土/沉积物-气”多界面碳交换的系统综合研究,揭示控制河流系统水-气界面碳交换的关键因子, 为相关预测模型的建立以及流域的科学管理提供依据.     

水凝胶脱水行为的研究

对聚乙烯醇 -戊二醛水凝胶的脱水行为进行了研究。脱水与凝胶的交联密度有关。突发脱水过程可以用一级反应动力学描述     

MoBiP_(0.1)/SiO_2催化剂上的丁烯-1异构化动力学

用玻璃外循环反应器研究了MoBiP_(0.1)/SiO_2(克原子比)催化剂上的丁烯-1异构化动力学。在200—300℃之间丁烯-1异构化速度为 丁烯-1异构化活化能为10.9千卡/克分子,丁烯-1吸附热为2.4千卡/克分子。 用吸附指示剂正丁胺滴定法测定了催化剂的酸性,MoBiP_(0.1)/SiO_2催化剂显中等强度酸性。丁烯-1异构成丁烯-2中丁二烯显示强的阻碍作用,而水显示促进作用。在300℃丁二烯对丁烯-1异构化速度的影响用速度方程表示 实验中观察到反应产物中r顺-丁烯-2/r反-丁烯-2比值保持一常数。     

原位光沉积Cu提升UiO-66-NH_2光催化制氢性能的研究

金属-有机骨架(MOFs)材料UiO-66-NH_2用于光催化分解水制氢需要负载贵金属助催化剂,如Pt,但考虑贵金属价格昂贵,笔者以价格低廉的过渡金属Cu做产氢助催化剂,采用原位光沉积方法制备Cu/UiO-66-NH_2复合光催化材料.结果表明,沉积Cu可以促进UiO-66-NH_2的可见光光催化制氢性能.在优化的Cu担载量为6.0%(m/m),Cu/UiO-66-NH_2最高产氢速率为40μmol·h~(-1)·g~(-1),与负载1.0%-Pt/UiO-66-NH_2(m/m)材料的产氢速率相当.高光催化制氢性能归因于UiO-66-NH_2中光生电子可以向Cu助催化剂传输,从而提升电子-空穴对的分离.实验结果为过渡金属用作MOFs产氢助催化剂提供了实验基础.     

水热老化对CRC-1分子筛催化剂物性及再生性能的影响

本文用实验方法对 CRC—1分子筛催化剂进行高温水汽流化老化处理,测取催化剂经不同条件(温度和时间)老化前后的物性及其含焦剂再生消碳速率数据。水热老化使催化剂的比表面积(S_(BET))、相对结晶度(x％)、再生消碳速率均降低。老化温度恒定时,催化剂的S_(BET)、x％及再生消碳速率常数k_cT变化可以用一个经验幂数方程描述:-d[A]/dh=k_d[A]~n。当老化温度超过750℃时,催化剂结构破坏速率加快;在实验温度范围内,不同老化温度下水汽分子对催化剂结构破坏加速程度基本相近。高温水汽分子使分子筛晶体骨架脱铝,催化剂的再生性能则与其性质及性质的变化密切相关。     

碳硅烷树形大分子-铂络合物的催化性能研究

以1-己烯和三乙氧基硅烷的硅氢加成为模型反应,研究了碳硅烷树形大分子-铂络合物对于不饱和化合物的硅氢加成反应的催化活性,考察了n(N)/n(Pt)比值、温度、树形大分子代数等对催化活性的影响。结果表明,随催化剂n(N)/n(Pt)比值的增大,催化活性逐步降低,活性高峰处于n(N)/n(Pt)值为2~4之间。硅氢加成产物以β-加成产物为主,具有良好的选择性。     

碳修饰SBA-15型分子筛在乙炔氢氯化反应中的应用

聚氯乙烯(PVC)是使用最广泛的塑料制品之一,氯乙烯单体(VCM)被应用于合成聚氯乙烯。由于中国贫油、多煤的资源结构,乙炔氢氯化反应被广泛应用于合成氯乙烯单体。本研究以碳修饰的SBA-15型分子筛为载体制备1%Au Cl3/C-SBA-15催化剂,该催化剂对于乙炔氢氯化反应的反应条件如下:反应温度为180℃,体积空速为150h-1,HCl与C2H2的填充比为1.15。通过透射电镜、比表面积测试仪、傅里叶红外仪和拉曼光谱仪等对该催化剂的结构特征和表面形貌进行表征,结果表明:碳被成功地掺杂在SBA-15表面;碳层的存在明显提高了催化剂在乙炔氢氯化反应中的催化活性,并且延长了催化寿命,1%Au Cl3/4C-SBA-15的乙炔转化率可以达到90%。采用X射线衍射(XRD)、比表面积测试法(BET)以及热重分析(TGA)分析催化剂的失活原因,结果表明Au3+被还原成AuO、金颗粒的团聚以及积碳是引起催化剂失活的主要原因。     

锂-空气电池研究进展

 锂-空气电池是通过金属锂与空气中的O₂反应产生电能,它的理论比容量高达3828mAh/g,在电动汽车等领域展现出重要的应用前景。本文综述了近年来锂-空气电池领域的最新研究进展,对有机体系、有机-水混合体系与固态体系三类锂-空气电池的结构与原理进行了分析。总结了有机体系的多孔碳空气电极、催化剂、电解液等方面的研究工作。多孔碳的孔容是决定空气电极比容量最重要的结构参数,具有高孔容的多孔碳可以为放电过程中生成的氧化锂提供更多的储存空间,从而表现出高的比容量,多孔碳的比表面积与平均孔径对比容量也有重要的影响;合适的电催化剂可以有效的降低氧还原反应与析氧反应的过电压,从而提高能量效率;具有高极性、低黏度、低吸湿性、高溶解氧的电解液有利于改善电池的相关性能。总结了有机-水混合体系的隔膜、电解液等方面的研究工作。对有机相与水相电解液均具有良好抗化学腐蚀性的超级锂离子导通玻璃膜是目前有机-水混合体系研究的关键。总结了固态体系最新的研究进展。此外,展望了锂-空气电池领域今后的发展方向。