TiO2光催化烟气同时脱硫脱硝方法及其机理研究

基于TiO2光催化机理,提出新的烟气同时脱硫脱硝方法。重点研究了TiO2光催化剂的制备,光催化反应器的设计,烟气同时脱硫脱硝的影响因素以及TiO2光催化的SO2和NO脱除机理。通过改变模拟烟气中氧气浓度、烟气湿度和照射时间等因素,确定了同时脱硫脱硝的最佳实验条件,获得了98％脱硫效率和67％的脱硝效率。根据脱除产物分析结果,提出了基于TiO2光催化的SO2和NO脱除反应机理。即在实验条件下,部分SO2被氧化成SO3,绝大部分NO的被氧化成NO2和NO3,这些氧化产物通过吸收液吸收得到去除。     

亚氯酸钠溶液脱除Hg0及传质-反应动力学研究

以亚氯酸钠（NaClO2）溶液为吸收剂,利用鼓泡反应器实验研究了元素态汞（Hg0）的吸收行为.系统地研究了NaClO2溶液浓度、pH值、反应温度、Hg0浓度等主要参数对Hg0脱除效率的影响,确定了最佳实验条件.实验结果表明,酸性NaClO2溶液可实现72.91%的Hg0脱除效率.通过反应后吸收液中Hg2＋含量分析和NaClO2物种电极电位与Hg2＋/Hg0电极电位的比较,揭示了酸性NaClO2溶液脱除Hg0的机理.实验研究了NaClO2溶液氧化Hg0的传质-反应动力学,结果表明,随NaClO2溶液浓度的增加和pH的下降,增强因子E和KG（Hg0）/kG（Hg0）比值增大,液相传质阻力降低,有利于传质吸收反应.反应温度升高随然可改善增强因子E,但KG（Hg0）/kG（Hg0）比值下降,液相传质阻力增加,因此降低Hg0脱除的反应速度.     

SiO_2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能研究

选用疏水型SiO2气凝胶作为吸附剂,研究SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能,考察溶液的pH值、温度、吸附时间、SiO2气凝胶添加量等因素对吸附率的影响,并结合Freundlich等温吸附方程,探讨SiO2气凝胶对溶液中硝基苯的吸附规律和吸附机理.结果表明,最佳吸附条件为温度25℃,pH8.35,SiO2气凝胶的添加量为3.33 g/L、振荡时间为30 min,此时疏水型SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附率可达68.76%,吸附容量可达7.29 mg/g.SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能与气凝胶的疏水性、有机溶液比表面积以及气凝胶的结构特性有关.     

HRP在L-半胱氨酸自组膜上的固定化及其对H2O2的催化还原作用

在金盘电极表面制备L-半胱氨酸(L-Cys)自组装单分子膜,通过调节溶液的酸度使辣根过氧化物酶(HRP)带有正电荷,利用控制电位的方法在L-Cys自组装单分子膜上组装HRP,制备出辣根过氧化物酶/L-半胱氨酸/金电极(HRP/L-Cys/Au),进而研究金表面上固定化HRP的电化学表征方法以及对H2O2的催化还原作用。结果表明,该固定方法能很好地保持酶的催化活性,能有效催化H2O2分解,所制备的HRP/L-Cys/Au电极在2.2×10-5~2.2×10-2mol/L范围内,还原峰电流与H2O2的浓度呈良好线性关系,相关系数为0.996,对H2O2的检测下限为2.2×10-5mol/L,本文为生物分子的固定化提供了一种较好的方法,对生物传感器的研究具有重要意义。     

纳米TiO2/ZnO光催化降解氯胺磷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了几种不同比例的纳米TiO2/ZnO复合半导体光催化剂及纯TiO2、ZnO单组分催化剂,并利用XRD,FE-SEM等手段对样品的结构和形貌进行表征.选用有机磷药氯胺磷为光催化降解对象,利用钼锑抗分光光度法测量并计算降解率,研究了溶液初始浓度、催化剂用量、催化剂的不同配比、热处理温度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:对于初始浓度4.5mg/L的氯胺磷溶液,催化剂用量为0.6 g·L<'-1>时,TiO2与ZnO的最佳比例为10:1,最佳热处理温度为500℃.反应进行5 h后,最大降解率可达到44.1%.在酸性及碱性介质中均有利于氯胺磷的降解,降解后溶液pH值都向中性趋近     

CO_2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢：不同吸附剂的比较

针对固定床CO2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢过程建立二维非等温、非等压的气固异相模型,结合实验数据,比较了Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）4种CO2吸收剂在重整过程中的作用,探讨了温度、压力、水碳比（S/C）对促进制氢效率的影响.模拟结果表明,在常压及550°C温度下,以Li4SiO4,CaO,HTC为吸收剂得到高于94%的H2浓度（干燥基）;500°C～600°C的温度范围内,初始CO2吸收速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;饱和速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;提高反应温度,CaO的吸收容量和吸收速率均增加,而Li4SiO4的吸收速率增加,容量变化不大.在550°C温度下,提高反应压力,＂预穿透＂阶段Li4SiO4,HTC,Li2ZrO3的促进效率增加.在S/C=2～4.5之间存在一个最佳值,此时Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）的促进效率最大.     

复合吸剂液相同时脱硫脱硝特性研究

以NaClO2和NaClO溶液为复合吸收剂,在制鼓泡反应上对SO2和NOx吸收特性进行了实验研究.考察了复合吸收剂溶液中NaClO2和NaClO浓度、溶液pH值、反应温度等主要参数对SO2和NOx脱除效率影响,获最佳实验条件为：NaClO2和NaClO摩尔比1：1,溶液pH值5.5,反应温度为50℃.在最佳实验条件下,同时脱硫脱硝效率可分别达100%和89.2%.通过产物分析和相关物种电极电位分析,揭示了复合吸收剂同时脱硫脱硝机理,即复合吸收剂中亚氯酸根离、次氯酸、二氧化氯及氯共同与SO2和NOx发生了氧化吸收反应.热力学研究表明,脱硫脱硝反应均可以发进行,且为放热反应.动力学研究证实,同时脱硫脱硝过程中,SO2反应分级数为1,反应平均活化能为21.6kJmol-1;NO反应分级数为1,反应平均活化能为8.2kJmol-1.     

ZnO纳米阵列基钙钛矿太阳能电池的光电性能分析

近年来钙钛矿材料CH3NH3Pb X3(X=Cl,I,Br)因其在可见光范围的吸光系数大、成本低廉、能量转换效率高等优势而得到快速发展.本文采用低温化学水浴沉积制备出有序的Zn O纳米阵列,进一步在Zn O纳米阵列上旋涂不同体系的Ti O2,制备出Zn O/Ti O2复合阵列结构作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层,通过改变Ti O2掺入体系探究电极的微结构变化和电池光电性能.研究表明,Zn O纳米阵列经过Ti O2浆料处理的复合体系组装的电池具有最优的光电性能,进一步考察Ti O2浆料浓度对电池性能的影响表明,当Ti O2浓度为0.1 mol/L时得到最佳性能,其组装电池的开路电压(Voc)达到0.93 V,短路电流(Jsc)为15.30 m A cm-2,填充因子(FF)为43%,效率(η)为6.07%.效率的提升主要是因为钙钛矿能深入Zn O阵列的间隙,同时在阵列的上部形成了均匀致密的覆盖层,有效提高了电池的光俘获,同时抑制了载流子的复合.在Zn O/Ti O2浆料复合阵列结构优化浆料浓度的基础上,进一步对纳米阵列采用Ti Cl4溶液进行处理,电池的光电性能得到大幅提升:Voc=0.99 V,Jsc=19.09 m A cm-2,FF=58%,效率η达到11%.性能提升的原因主要是Ti Cl4溶液对复合纳米阵列的处理,引入了小Ti O2纳米颗粒到Zn O/Ti O2浆料复合阵列结构中,有效地填补了阵列中的间隙,后续旋涂钙钛矿材料,阵列上部的钙钛矿覆盖层和间隙中的钙钛矿纳米晶,其光照后产生的载流子都可以与电子传输层有很好的接触,从而快速地经由Zn O阵列传导至导电衬底,此外小纳米颗粒的引入,也增大了电极的表面积,提高了对钙钛矿物质的吸附,增大了光俘获,因而电池的整体性能都得到提高.     

不同方法制备的Pt对电极染料敏化太阳能电池的光电性能研究

采用磁控溅射（sputtering）、高温热分解（high-temp）H2Pt Cl6·6H2O溶液和低温化学还原（low-temp）H2Pt Cl6·6H2O溶液等方法在FTO导电基片上制备了三类不同的Pt对电极,通过改变磁控溅射时间或旋涂退火循环次数,对FTO上不同对电极的载Pt量进行了调节.分析了三种不同方法制备的对电极的晶相结构、表面形貌以及透光率等特性.基于纳米管阵列和不同条件制备的对电极组装了系列染料敏化太阳能电池.测量了正照射和背照射条件下的电池光电性能,并分析了制备方法对对电极微结构和形貌的影响,以及对组装电池光电性能的影响,并对其各自的适用性和优缺点进行了比较分析.     

多孔Cu2O／SnO2复合薄膜的制备及其可见光催化降解罗丹明B的性能

采用浸渍-沉积方法在电沉积的多孔Cu薄膜上修饰一层纳米SnO2,经低温热氧化处理制备出多孔Cu2O／SnO2复合多层薄膜。运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、紫外可见漫反射光谱（UV—vis DRS）和荧光光谱（FS）技术表征了薄膜的结构、形貌和光学性质。测试了薄膜在可见光下降解罗丹明B（RhB）的性能。结果表明,在30℃的0．2mol／LCuSO4＋1．5mol／L H2SO4镀液中,以1.5A／cm^2电流沉积20s得蓟的多孔Cu薄膜,在SnO2溶胶中浸渍10s并重复5次,再经空气气氛下100℃焙烧30min,锻得的多孔复夸薄膜显示良好的可见光催化降解RhB的性铯。     

TIMED卫星测量得到的OH和O_2（1.27μm）夜气辉全球分布特征

为了研究OH和O2夜间气辉辐射随时间变化的全球分布特征,我们利用TIMED卫星在2002~2009年间的OH和O2气辉辐射率数据对两种夜气辉的高度变化、地方时变化和季节变化等特征进行了统计分析.结果表明,OH夜气辉比白天气辉强,O2夜气辉比白天气辉弱.赤道附近的OH夜气辉辐射强度在午夜附近达到最强,中高纬度地区的OH夜气辉辐射强度在日落之后和日出之前较强.在分点时,赤道附近的O2夜气辉辐射强度随着地方时减弱,在至点时它的地方时-纬度分布有一个低值区.对于夜气辉辐射率的高度-纬度分布,OH的分布在分点时有一个峰,位于赤道上空85 km附近,并且3月分点的峰比9月分点的强;O2的分布在分点时有三个峰,分别位于秋分半球30°附近、赤道附近和春分半球30°附近,位于赤道附近的峰高最低;两种夜气辉在至点的分布均有三个峰.两种夜气辉的辐射强度在赤道附近有明显的年变化特征和半年变化特征,半年变化的峰值和谷值分别出现在分点和至点,并且3月分点的峰值比9月分点的大,两种气辉的分布均存在南北半球不对称特征.     

乙醇燃料改质对HCCI燃烧特性的影响

为研究乙醇经过改质后，改质气浓度和改质气进入气缸相位对乙醇HCCI燃烧特性的影响，以一台改造的实验发动机上为模型，用CHEMKIN4．0软件进行模拟。模拟结果表明，乙醇经过改质后，改质气的主要组分为H2、CO、H2O和OH基；随着改质气浓度的增加，缸内压力升高，燃烧始点提前，缸内最高压力升高；随着改质气进入气缸相位逐渐接近上止点，HCCI燃烧始点逐渐推后，缸内的最高压力出现变化，改质气在上止点前14°CA进入气缸，缸内最高压力减小，改质气在上止点前12°CA进入气缸，缸内压力达到最大，随着改质气进入气缸相位逐渐减小，缸内最高压力逐渐减小。因此，在上止点前12°CA进入气缸是较优的相位。     

微波辐照载催化剂活性炭脱除烟气中NO的实验研究

微波连续辐照活性炭脱除烟气污染物中NO虽然具有很高的脱除效率,但反应温度较高,会造成较高的炭损失,在活性炭中加入催化剂可以降低反应温度、增进反应的选择性.本文利用微波反应器研究了不同催化剂加入对烟气脱硝的影响.研究发现,催化剂的加入会明显降低相同脱除效率下脱硝所需要的微波功率,不同催化剂的加入所引起的效果亦有差异,铜基催化剂的催化作用更明显.加入铜基催化剂后,脱硝反应温度降低约200℃,可提高脱除效率25%左右.采用X射线衍射（XRD）对活性炭进行了微观表征分析,分析结果显示出活性炭表面存在催化剂活性成分.     

超临界CO2中以PEG20000为模板制备多孔材料Fe2O3

在超临界CO2中以聚合物PEG20000为模板,乙酰丙酮铁为前驱体制备Fe2O3多孔材料.研究了压力和温度对插嵌率的影响,并对材料进行了TG、XRD、N2吸脱附及SEM等表征.X射线衍射结果表明,产物主要由α-Fe2O3组成.根据产物的N2吸附-脱附等温线计算,产物的比表面积可迭361.01 m2/g,平均孔径为8 nm左右.SEM测试结果表明,产物由形状不规则的带有疏松结构的碎片组成.     

疏水性固体酸Zr(SO4)2·4H2O/AC催化合成柠檬酸三乙酯

将Zr(SO4)2·4H2O(ZS)负栽在活性炭(AC)上制备疏水性固体酸ZS/AC催化剂,用于催化合成柠檬酸三乙酯.探讨了各影响因素对柠檬酸三乙酯收率的影响.结果表明,当四水硫酸锆的负载量为30%、催化剂处理温度为110℃、催化剂用量为柠檬酸质量的4%、酸醇摩尔比为1:5.5、100℃反应5 h时,产物收率可达97.6%.催化剂重复使用四次后产率仍保持在93%以上,且易分离,不污染环境.     

Al_2O_3/TiAl基复合材料在空气中的高温氧化行为

研究了热压烧结的Al2O3/TiAl基复合材料在900℃静止空气中的断续氧化行为.结果表明,随着Nb2O5掺量的增加,氧化增重减小,氧化抗力明显改善,其初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学服从抛物线规律.Nb2O5掺量大的材料,因氧化产物中含有TiAl和Ti2AlN相,显示其良好的抗高温氧化性.在900℃温度断续氧化120h后,氧化膜主要由TiO2外表层、Al2O3次表层以及TiO2和Al2O3的混合内层构成,由外向内为富Al向富Ti的氧化物混合层过渡.靠近基体TiO2和Al2O3混合内层为多孔疏松状结构,孔洞是由于形成Ti的氧化物后生成的.整个氧化层厚约20μm.氧化膜表面均未形成均一的Al2O3保护膜,但形成的内层Al2O3膜与外层TiO2膜粘附性高,没有发生氧化膜脱落现象.原位自生的Al2O3微细颗粒,高温下促使其本身成核与生长,使得热力学形成其膜所需的最低Al含量降低;同时,增加了Ti离子由M/MO界面向O/MO界面扩散的势垒,从而降低了TiO2的生成率,提高了抗氧化性能;另外,形成从外向内由富Al向富Ti氧化物混合层过渡的复层结构,降低了O2?的内扩散,改善了复合材料的抗氧化性能.     

水中Cr(Ⅵ)在改性生物质吸附剂表面还原转化的电子供体

为揭示生物吸附过程中Cr(Ⅵ)的还原转化机理,以改性玉米秸秆(corn stalk based anion exchanger, CS-AE)为模型吸附剂,通过XPS、13C-NMR和FT-IR等手段表征吸附Cr(Ⅵ)前后的材料表面组成和结构,并结合对吸附溶液中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)等产物分析,探讨Cr(Ⅵ)还原的电子供体及可能反应路径.通过批吸附实验证实了CS-AE吸附去除Cr(Ⅵ)过程中存在Cr(Ⅵ)还原转化现象,在实验条件下10%～35%被吸附Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ),且大部分( 65%)Cr(Ⅲ)产物被固定在CS-AE表面.XPS表征中Cr 2p3/2谱图分析证明了Cr(Ⅲ)的大量存在,且N 1s、C 1s和O 1s谱图分析发现CS-AE与Cr(Ⅵ)反应后表面含氮物质特别是季铵基相对含量降低.13C-NMR和FT-IR表征也进一步地说明了吸附Cr(Ⅵ)后CS-AE表面季铵基减少,羧基结构有所增加,表明了季铵基是Cr(Ⅵ)还原转化的主要电子供体基团.吸附反应后溶液中TOC、TN和NO3--N含量随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,与Cr(Ⅲ)生成量呈正相关关系,可以确认CS-AE表面季铵基被Cr(Ⅵ)氧化,主要反应路径为季铵基经过碳-氮键氧化断裂,形成有机胺进入溶液,且部分有机胺被Cr(Ⅵ)进一步氧化为硝酸盐.     

Sn/In纳米复合氧化物对可燃和有毒气体敏感特性研究

采用湿化学过程的可控共沉淀法合成了二元Sn/In和三元Sn/In/Ti纳米复合氧化物作为半导体CO、NO2和CH4传感器的敏感材料。通过控制金属盐总浓度，阳离子比，沉淀pH值和老化条件成功研制出具有化学均一性和与单一氧化物相比有高热稳定性的纳米晶体复合氧化物。并研究和优化了可控制备参数。利用TEM,BET和XRD等分析方法分别表征了纳米粉体的颗粒尺寸、比表面、热稳定性、物相结构，并对CO，CH4和NO2的气敏特性进行了测试。实验结果表明     

多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶的制备及其电化学性能

以NH_4VO_3为原料,通过180℃下水热反应和550℃下NH_3处理制备了多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶,并对多孔VN纳米带气凝胶的电化学性能进行了分析.SEM和TEM分析表明所制备的多孔VN纳米带的宽度为100~400 nm,孔尺寸为10~20 nm.电化学阻抗谱分析表明多孔VN纳米带气凝胶对I3.还原反应具有很高的催化活性,电荷迁跃电阻为1.36Ωcm~2.用多孔VN纳米带气凝胶电极组装的染料敏化太阳电池的光电转换效率为7.05%,与传统的Pt电极电池相近.循环伏安和恒流充放电实验表明多孔VN纳米带气凝胶具有较好的电容性能.当电流密度为0.5 A/g时,多孔VN纳米带气凝胶在2 mol/L KOH溶液中的比电容达到292.2 F/g.因此,所制备的多孔VN纳米带气凝胶可以作为高效的电极材料应用于染料敏化太阳电池对电极和超级电容器电极中.     

向阳侧磁层顶非对称驱动重联的数值研究

采用二维可压缩模型 ,数值研究向阳侧磁层顶非对称驱动重联过程 .假设初始时刻系统处于磁静平衡态 ,对交界面两则温度相同Tm0 /Ts0 =1 .0 ,而磁场强度比分别为Bm0 /Bs0 =1 .0 ,1 .5 ,2 .0 ,2 .5 ;以及两侧温度比Tm0 /Ts0 =2 .0 ,磁场强度比Bm0 /Bs0 =1 .5 ,5种情况做数值实验 (Bm0 ,Tm0 和Bs0 ,Ts0 分别表示电流片外磁层侧与磁鞘侧初始磁场与初始温度 ) .数值结果表明 :当磁鞘侧磁场取为南向时 ,在边界入流的持续作用下 ,5个算例均展示出多重气泡状磁结构的重复形成 .并且 ,一些“磁气泡”在向上运动时聚合成较大尺度的等离子体团 ,而另一些则单独地依次撤离计算域 ,从而产生具有不同尺度 ,不同时间间隔的等离子体团事件 ,清晰地表现出磁场重联的脉动式特征 .数值结果还表明 :这些多重气泡状磁结构相对周围介质而言是高温、高密度区 .它们的形成和演化可以产生法向磁场分量的双极特征或波动型变化 ,这在一定程度上反映了FTEs的观测特征 .