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论文
微波辅助脱除煤中有机硫的机理研究
李梅, 金权, 孙功成, 程雪云, 李佳佳, 徐荣声
2019, 47(10): 1153-1162
[摘要]  (613) [HTML全文] (613) [PDF 1234KB] (2)
摘要:
为阐明微波场联合过氧乙酸(PAA)脱除煤中有机硫的机理,选取山西临汾(LF)、宁夏宁东(ND)、山西灵石(LS)和河南洛阳(LY)脱矿物质煤及三种含硫模型化合物苄硫醇(Benzyl mercaptan,BM)、苯并(b)噻吩(Benzo(b)thiophene,BT)和二苯基亚砜(Diphenyl sulfoxide,DS)作为研究对象。微波功率为100 W,并联合PAA,辐照1-5 min,通过X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析固相中硫形态的变化;通过离子色谱仪(Ion chromatography,IC)分析脱硫后液相中SO42-的浓度;通过气相色谱-质谱联用仪(Gas chromatography/mass spectrometry,GC/MS)分析萃取物中硫形态的变化。结果表明,有机硫化物硫的含量高,脱硫率大,LY和LS最大脱硫率分别高达55.06%和45.78%,ND和LF最大脱硫率分别为31.24%和28.21%,煤中的硫醇比噻吩和亚砜更易脱除,且脱硫过程中硫形态逐渐向高价态转化,含硫键在微波场中断裂,最终可被PAA氧化为SO42-
H2O对SO2在CaO表面上吸附的影响理论研究
闫广精, 王春波, 张月, 陈亮
2019, 47(10): 1163-1172
[摘要]  (587) [HTML全文] (587) [PDF 7211KB] (4)
摘要:
采用密度泛函理论研究了H2O对SO2在CaO(001)表面上吸附的影响。结果表明,以四种形式(-H2O、-H、-OH和-H&-OH)存在的H2O使SO2在CaO表面上的吸附构型发生改变。SO2在不同形式H2O基团邻位吸附时,-H使S原子的p轨道态密度峰明显左移且吸附能比洁净表面大90 kJ/mol,其余基团表面吸附能无明显变化;SO2吸附于-OH和-H&-OH生成HSO3基团,吸附能相比于洁净表面较小,可能作为暂态结构;SO2吸附于-H2O生成SO3基团,H2O断键生成的H基团起主要吸附作用,CaO表面上生成类似Ca(OH)2的局部结构且吸附能比洁净表面大45 kJ/mol。
炭化程度对核桃壳焦孔隙结构和燃烧特性的影响
刁瑞, 王储, 朱谢飞, 朱锡锋
2019, 47(10): 1173-1180
[摘要]  (594) [HTML全文] (594) [PDF 4985KB] (1)
摘要:
利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了炭化程度对核桃壳焦孔隙及微晶结构的影响,并使用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对核桃壳焦及其原料的燃烧特性进行了分析。结果表明,合适的炭化程度(焦炭挥发分含量为6%-15%)使焦炭内乱层石墨变得无序,碳质微晶结构中缺陷增多,导致焦炭内孔隙结构相对发达;热解温度为500 ℃时,核桃壳焦的比表面积最大,为374.60 m2/g;热解温度为600 ℃时,核桃壳焦的燃烧特性最优,其燃烧特性指数为7.16×106;合适的炭化程度可使焦炭内的挥发分含量减少,从而使得核桃壳焦的高位热值升高,且由于相对发达的孔隙使焦炭在燃烧时与空气的接触面积增大,导致焦炭的燃烧速率加快。
油浆高温快速裂解过程的气固相产物研究
徐斌, 高瑞, 代正华, 刘海峰, 王辅臣
2019, 47(10): 1181-1186
[摘要]  (594) [HTML全文] (594) [PDF 789KB] (2)
摘要:
采用高频炉快速热解装置研究油浆的高温快速热解特性,考察了热解温度、氮气流量对气固相产物的组成和产率的影响。温度是影响气相产物产率的关键因素,气相产物主要为甲烷、氢气和乙烯,升高温度可提高甲烷和氢气的产率,而乙烯产率受高温下二次反应的影响在800 ℃到达最大值后逐渐降低,乙烷、丙烯产率较小且受二次反应的影响在700 ℃到达最大值后逐渐降低,温度高于800 ℃时会有少量乙炔生成且升温可提高乙炔产率。增加氮气流量可降低甲烷、氢气分压,缩短乙烯、丙烯等在高温区的停留时间,从而增加气相产物的产率。积炭产率随热解温度升高迅速增加,氮气流量的增加能够削弱二次反应从而降低积炭产率。
C9H10O2-0.5ZnCl2/Al2O3的制备及其氧化脱硫性能
李秀萍, 赵荣祥, 宫晓杰, 李萍
2019, 47(10): 1187-1194
[摘要]  (575) [HTML全文] (575) [PDF 2783KB] (2)
摘要:
通过将C9H10O2-0.5ZnCl2双酸型低共熔溶剂固载到Al2O3上制备了C9H10O2-0.5ZnCl2/Al2O3催化剂。该催化剂采用XRD、FT-IR、SEM、EDS、N2吸附-脱附技术进行了分析。以C9H10O2-0.5ZnCl2/Al2O3为催化剂,过氧化氢为氧化剂研究模拟油中芳香族硫化物的脱除性能。考察反应参数如温度、催化剂加入量、O/S物质的量比、硫化物类型等对催化剂脱硫活性的影响。实验结果表明,在模拟油为5 mL、催化剂量为0.2 g、O/S比为8、反应温度为60 ℃、反应时间为180 min的条件下,模拟油中二苯并噻吩(DBT)脱硫率为99.2%。此外,在模拟油氧化脱硫中催化剂循环使用六次,其氧化脱硫活性略有降低。研究了C9H10O2-0.5ZnCl2/Al2O3催化氧化脱硫的反应机理。
杂原子介孔MCM-41分子筛的制备及其对含喹啉模拟柴油的吸附脱氮性能
李云赫, 洪新, 高畅, 牛晓青, 唐克
2019, 47(10): 1195-1204
[摘要]  (595) [HTML全文] (595) [PDF 4769KB] (1)
摘要:
制备了介孔MCM-41分子筛和三种杂原子(Zn、Ba和Ce)介孔MCM-41分子筛,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、低温N2吸附-脱附等手段对其进行表征,研究了几种介孔分子筛对氮含量为1732 μg/g含喹啉模拟柴油的吸附脱氮性能。结果表明,所制备的几种分子筛均具有典型的介孔结构,且杂原子已进入到分子筛骨架中。利用Materials Studio软件构建介孔分子筛模型,模拟的XRD谱图与实验结果基本相符;进一步模拟了喹啉分子在杂原子介孔分子筛团簇上的吸附,计算了吸附能及被吸附分子和吸附中心的距离(d(N-M)。几种分子筛的吸附脱氮性能顺序依次为Zn-MCM-41 > Ce-MCM-41 > Ba-MCM-41 > MCM-41;Zn-MCM-41的吸附性能最好,吸附能最大,吸附分子和吸附中心的距离d(N-M最小。吸附时间对杂原子介孔分子筛的吸附脱氮性能具有较大影响,而吸附温度的影响相对较小;Zn-MCM-41、Ba-MCM-41和Ce-MCM-41分子筛的最佳吸附时间分别为40、10和30 min,最佳吸附温度分别为40、30和40 ℃。
Ni-Co-P非晶态合金催化香草醛HDO性能的研究
程庆彦, 刘栋杰, 王明明, 王延吉
2019, 47(10): 1205-1213
[摘要]  (596) [HTML全文] (596) [PDF 4261KB] (1)
摘要:
采用化学还原法合成Ni-P非晶态合金,添加Co元素对非晶态合金进行改性,采用XRD、SEM、XPS、DSC等方法对非晶态合金进行结构与性能的表征。以香草醛加氢脱氧制2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)为探针考察催化剂的加氢脱氧(HDO)性能。结果表明,Ni与Co之间的协同作用不仅有助于Ni的还原,增加催化剂活性中心数目,而且提高了非晶态合金分散度、无序度和热稳定性。在优化的反应条件下:nCo/(nCo+nNi)(物质的量比)=0.08、H2分压为2.0 MPa、反应温度为150 ℃、反应时间为180 min、催化剂用量为0.05 g,香草醛的转化率达到100%,MMP选择性为82.7%。催化剂循环五次后,香草醛的转化率保持100%,MMP的选择性下降到68.7%。
NaOH含量对HZSM-5分子筛性质及其催化甲缩醛气相羰基化性能的影响
武建兵, 张晓艳, 孙泽平, 李海涛, 周玮, 赵永祥
2019, 47(10): 1226-1234
[摘要]  (587) [HTML全文] (587) [PDF 4475KB] (1)
摘要:
通过调变合成过程中NaOH的含量,制备了一系列HZSM-5分子筛,并对其催化甲缩醛(DMM)气相羰基化合成甲氧基乙酸甲脂(MMAc)反应性能进行了详细考察。结果表明,本合成体系中,NaOH含量为0.8%(质量分数)时,ZSM-5分子筛表现出最佳的催化活性。BET、27Al NMR、NH3-TPD、Py-FTIR等多种表征结果证实NaOH含量的改变可有效调变分子筛孔道中介孔孔容及中强Brønsted酸(B酸)位点的分布,两者是影响分子筛催化活性的主要因素。中强B酸位点增加,原料DMM反应加剧,转化率提高;介孔孔容增大,产物扩散途径缩短,孔道限域效应减弱,副反应被抑制,MMAc选择性增加。进一步采用密度泛函理论对DMM与HZSM-5分子筛作用过程进行了初步探索,发现反应过程中将首先形成甲氧基甲基(ZOCH2OCH3)中间物种,在此基础上,提出了DMM羰基化生成MMAc的可能机制。
不同处理方法对氮化硼负载铁基催化剂费托合成性能的影响
武江红, 薛伟, 苏立红, 栗俊田, 王海堂
2019, 47(10): 1245-1250
[摘要]  (615) [HTML全文] (615) [PDF 3192KB] (1)
摘要:
采用等体积浸渍法制备了三种氮化硼(BN)负载的铁基催化剂,将其用于费托合成反应中;结合XRD、TEM、FT-IR和H2-TPR等表征手段,研究了催化剂的物相结构、形貌特征、还原性能以及F-T合成反应性能。结果表明,Cu助剂加入不会破坏载体BN的物相结构,而硼砂的加入会提高载体BN的结晶度;Cu助剂和硼砂加入对催化剂形貌的影响不明显,但都会使所制备的负载型铁基催化剂还原温度降低。在n(H2)/n(CO)=2.0、340 ℃、2 MPa和GHSV=1500 h-1的条件下,三种催化剂Fe/BN、Fe/BNM和Fe-Cu/BN上的CO的转化率分别为12.3%、36.2%和31.6%,产物中甲烷选择性为57.9%、26.8%和44.7%。Fe-Cu/BN和Fe/BNM两种催化剂活性均比Fe/BN催化剂有所提高,表明BN负载的铁基催化剂可以通过加入助剂以及改善载体与活性组分之间的相互作用来提升其对F-T合成反应的催化活性。相关结果可为探索制备高活性的氮化硼基F-T合成催化剂提供思路。
助剂M(M=Cr、Zn、Y、La)对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂的影响
王东哲, 冯旭, 张健, 陈琳, 张磊, 王宏浩, 白金, 张财顺, 张政一
2019, 47(10): 1251-1257
[摘要]  (584) [HTML全文] (584) [PDF 826KB] (1)
摘要:
采用顺序浸渍法制备了掺杂助剂MM=Cr、Zn、Y、La)的CuO/CeO2催化剂,并利用XRF、XRD、BET、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了不同助剂对CuO/CeO2催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明,助剂的掺杂主要影响CuO/CeO2催化剂的CuO分散、催化剂的还原性质、CuO与CeO2间的相互作用和催化剂表面氧空穴含量。掺杂助剂Cr和Zn后,提高了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO2间的相互作用加强,表面氧空穴增加,进而使得催化活性提高。而掺杂助剂Y和La后,降低了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO2间的相互作用减弱,表面氧空穴减少,进而使得催化活性降低。其中,掺杂Cr助剂的催化剂催化性能较优,当反应条件为260 ℃,n(CH3OH):n(H2O)=1:1.2,甲醇水蒸气气体空速为1760 h-1时,最终转化率可达100%,重整尾气中CO含量为0.15%,与CuO/CeO2催化剂相比,转化率提高了10%,重整尾气中CO含量降低了0.34%。
锰锆复合氧化物CO催化还原NO性能研究
谈冠希, 迟姚玲, 李双, 易玉峰, 靳广洲
2019, 47(10): 1258-1264
[摘要]  (447) [HTML全文] (447) [PDF 3644KB] (1)
摘要:
采用柠檬酸络合法制备了锰锆复合氧化物催化剂,用XRD、H2-TPR、XPS和SEM等技术进行了表征,研究了其CO催化还原NO性能。结果表明,MnOx主要以Mn3O4物相存在,Zr占比的增加会促进Mn3O4物相的分散,引起Mn3O4平均晶粒粒径减小;Mn主要有Mn2+、Mn3+、Mn4+离子价态形式,添加Cu和Ce后,(Mn3++Mn4+)含量和表面吸附氧(OA)含量增加,H2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于催化活性的提升。Mn-Zr-O复合氧化物的CO催化还原NO活性较低,加入Cu后的Mn-Cu-Zr-O复合氧化物其CO催化还原NO的活性得到改善,而添加Ce后所制备的Mn-Cu-Ce-Zr-O复合氧化物的催化活性进一步提高;在350 ℃下、反应空速为18000 h-1时,Mn-Cu-Ce-Zr-O复合氧化物表现出较好的CO催化还原NO活性,CO转化率达到了89.17%,NO转化率达到了91.70%。
不同金属改性Ce-Mn/ZSM-5催化剂的制备及性能研究
张乾蔚, 王学涛
2019, 47(10): 1265-1272
[摘要]  (589) [HTML全文] (589) [PDF 4525KB] (2)
摘要:
采用浸渍法制备了一系列Y-Ce-Mn/ZSM-5催化剂(Y=Co、Cr、Cu、La、Zr)。结合NH3-SCR反应脱硝活性测试的结果,获得各种催化剂的最佳活性温度窗口及最大脱硝效率。采用XRD、TEM、H2-TPR、NH3-TPD和in situ DRIFTS等技术对催化剂进行了表征。结果表明,除Cr之外,其他改性金属的最大脱硝效率均在98%以上,其中,Cu改性的Cu-Ce-Mn/ZSM-5显示出最佳的催化活性,在375 ℃转化率达到99.22%。原因在于表面金属氧化物种高度分散,起作用的表面弱酸酸位较多,还原性强的物种量较多。
C掺杂ZrO2四方纯相粉体的甲醇溶剂热制备及热稳定性研究
孟员员, 王亚珂, 梁丽萍
2019, 47(10): 1273-1280
[摘要]  (595) [HTML全文] (595) [PDF 3269KB] (2)
摘要:
在ZrO(NO32·2H2O-CO(NH22-CH3OH溶剂热过程中,水的缺乏使得甲醇通过其甲氧基与Zr4+发生亲核取代或以分子配位,直接参与锆盐的水解-缩聚反应,形成具有[ZrOz(OH)p(OCH3q·rCH3OH]n结构的无机聚合物;同时,甲醇对聚合物低的溶解能力强烈抑制了Ostwald熟化过程,阻碍了溶剂热产物的晶化与热力学支持的结构重排。尿素通过其水解作用与锆盐竞争体系中的水及锆物种骨架上的羟基,这不仅导致无机聚合物中Zr-O-Zr键合相对Zr-OH键合的比例增加,使得溶剂热产物发生结构重排的几率进一步下降;而且也一定程度上增加了溶剂热产物中甲氧基的含量。含有大量甲氧基团的溶剂热产物经400 ℃焙烧后,形成C掺杂ZrO2。C掺杂与溶剂效应共同稳定了ZrO2的四方相。在500-600 ℃中等温度、空气气氛焙烧过程中,C掺杂ZrO2四方相结构显示了良好的热稳定性;提高焙烧温度至700 ℃,游离于颗粒表面的C被完全氧化去除,固溶于晶格中的C也部分脱溶,导致了部分四方相失稳转变成单斜相。
Articles
Pd/Al2O3 catalysts modified with Mg for catalytic combustion of methane: Effect of Mg/Al mole ratios on the supports and active PdOx formation
Ying-ying ZHAN, Liang KANG, Yu-chang ZHOU, Guo-hui CAI, Chong-qi CHEN, Li-long JIANG
2019, 47(10): 1235-1244
[摘要]  (593) [HTML全文] (593) [PDF 5885KB] (1)
摘要:
Pd/Al2O3 catalysts modified by different amount of magnesium were fabricated for catalytic combustion of methane (CCM). After the introduction of different amount of magnesium, Al2O3, MgAl2O4-like mixed oxide and Mg(Al)Ox solid solution were formed. Owing to the formation of distinguished supports, the supported Pd species, i.e. metallic Pd, PdOx and support-Pd oxide complex were formed, and they were quite different in relative content and Pd↔PdO transformation ability. It was found that PdOx was active at low temperature, while metallic Pd particles and support-Pd oxide complex were active at high reaction temperature. The one with Mg/Al mole ratio of 1:3 was the most easily in Pd↔PdO transformation, demonstrating the best catalytic activity towards CCM reaction.
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论文
预热处理对褐煤热解过程氧元素迁移的影响
李海杰, 李晓红, 冯杰, 李文英
2019, 47(1): 1-7
[摘要]  (919) [HTML全文] (919) [PDF 1410KB] (919)
摘要:
以中国呼伦贝尔褐煤为原料,基于工业分析、元素分析、傅里叶变换红外光谱、气相色谱-质谱联用分析,考察140-230℃预热处理对褐煤650℃等温热解氧迁移的影响。结果表明,与未经预热处理的干煤热解相比,褐煤经200℃预热处理后热解,迁移至热解水和半焦中的氧分别下降7.55%和1.43%,迁移至焦油和气体中的氧分别增加6.66%和1.61%,焦油中酚类氧增加一倍。褐煤预热过程中氢键的减少与热解焦油中正己烷可溶物所含酚类化合物的增加,经原位红外漫反射光谱分析,发现源自OH…π、OH…N和羟基自缔合氢键在预热过程中断裂形成自由OH·,导致酚类化合物中苯酚和甲酚含量增加。
温度及水蒸气对煤焦中氮赋存形态及演化特性影响研究
高建, 苏胜, 许凯, 崔晓宁, 刘利军, 张春秀, 汪一, 胡松, 向军
2019, 47(1): 8-13
[摘要]  (905) [HTML全文] (905) [PDF 1465KB] (905)
摘要:
研究水蒸气对不同赋存形态氮在热解过程中析出及转化规律有利于精细化调控氮氧化物的生成。利用X射线光电子能谱(XPS)仪分析了典型烟煤及其煤焦中氮的赋存形态,研究了温度、水蒸气浓度等因素对煤焦炭氮析出及转化特性的影响。结果表明,温度的升高以及一定范围内水蒸气浓度的增加有利于焦炭氮的析出,水蒸气浓度达到30%时,焦炭氮析出达到峰值;水蒸气的存在有利于煤焦中N-5和N-6等含氮结构物质从煤焦中析出,同时抑制N-Q和N-X等含氮结构物质的裂解。这是由于水蒸气的气化作用有利于芳香结构的分解,但同时高水蒸气浓度带来的H基团会与N-6结合从而形成N-Q,而由高水蒸气浓度带来的OH基团会促进N-6的氧化而生成N-X。
高碱煤含钠矿物沉积层的高温熔融及多相反应过程分析
靳虎, 王泽安, 阳维, 宁坚, 谢逸豪, 刘豪
2019, 47(1): 31-38
[摘要]  (896) [HTML全文] (896) [PDF 3652KB] (896)
摘要:
采用纯矿物试剂模拟燃用高碱煤时炉内受热面典型的灰沉积层化学组成,利用热机械分析(TMA)、TG-DSC分析、高温煅烧实验结合XRD、SEM-EDS表征方法研究了不同Na2SO4含量灰沉积层的高温熔融过程及矿物间的多相反应机理。结果表明,掺混Na2SO4后沉积层熔化特征温度显著降低,Na2SO4的主要反应途径与掺混比例有关,当掺混比低于20%时,Na2SO4与SiO2、CaO、Al2O3反应主要转变为CaSO4和钠的硅铝酸盐;掺混比大于40%时则主要与CaSO4生成低熔点的钠钙复合硫酸盐。富Na2SO4沉积层颗粒在800℃时开始黏结;900-950℃时,霞石、钠长石等钠的硅铝酸盐发生低温共熔,同时Na2SO4和CaSO4生成的复合硫酸盐开始熔融,逐渐形成液相;1200-1250℃时,镁黄长石与含钙矿物发生强烈共熔,温度超过1300℃后矿物完全熔融成为自由液相。
低温水热预处理对高蛋白小球藻N分布和藻渣热解特性的影响
袁松, 黄艳琴, 刘华财, 袁洪友, 庄修政, 阴秀丽, 吴创之
2019, 47(1): 39-52
[摘要]  (877) [HTML全文] (877) [PDF 4505KB] (877)
摘要:
利用水热釜研究了低温水热预处理过程中高蛋白小球藻的水热降解特性,考察了125-200℃各相产物产率、元素组成、能量回收率和关键元素C、N的分布规律。结果表明,大量的C、N元素富集在水相中,且提高温度(>175℃)有利于脱氨反应进而提高水相中NH3的相对含量。随着预处理温度升高,N在油相产物中分布逐渐增加且在175℃后快速增加;固相产率及能量回收率逐渐降低,但同时其N/C和O/C也降低,表明水热预处理是一个提质过程。借助FT-IR、XPS、TG-FTIR-MS和Py-GC-MS对比分析了原料和藻渣的官能团结构和热降解特性。结果表明,水热预处理过程改变了C、N不同官能团的相对含量,与原料相比,藻渣中C-C相对含量增加,而C-N、C-O等相对含量降低;除了蛋白质-N和季胺类-N,预处理后藻渣中出现了少量吡啶-N。固体藻渣官能团组分含量和结构变化降低了热失重过程NH3和HCN的释放、及快速热解产物中含N杂环化合物的含量。
Ba2+沉淀法提取生物油馏分中的酚类物质
袁鑫华, 唐国徐, 张立强, 朱锡锋
2019, 47(1): 53-59
[摘要]  (952) [HTML全文] (952) [PDF 2093KB] (952)
摘要:
从NaOH试剂浓度、反应温度与反应时间三个方面,对钡离子沉淀法提取不同温度段收集的生物油馏分中的酚类物质进行了实验研究,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对提取效果进行了分析。实验结果表明,钡离子沉淀法对愈创木酚类物质的提取效果较为突出,且NaOH浓度(1.0-6.0mol/L)、反应温度(30-50℃)与反应时间(10-40min)对愈创木酚的提取率影响较大。在NaOH浓度为5.5mol/L、反应温度为35℃、反应时间为20min时,提取率达到最大,其中,三个温度段收集的生物油即低温水相馏分、低温油相馏分与高温馏分中的愈创木酚提取率分别为34.1%、33.8%和33.5%。
新型Brønsted-Lewis双酸位碳基固体酸的制备及其催化生物柴油的合成
吴昊, 范明明, 张萍波, 蒋平平
2019, 47(1): 60-65
[摘要]  (891) [HTML全文] (891) [PDF 3699KB] (891)
摘要:
以羧甲基纤维素钠(CMC)与硫酸铁螯合反应生成的螯合物为碳前驱体,以浓硫酸为磺化试剂,制备新型碳基固体酸催化剂。采用红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、吡啶红外、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、能谱仪(EDS)对催化剂进行表征。结果表明,该催化剂同时具有Brønsted和Lewis酸位点,是具有双酸位的碳基固体酸催化剂。将其应用到油酸与甲醇的酯化反应制备生物柴油体系中,考察了不同反应条件对油酸转化率的影响。在反应温度为70℃,反应时间为6h,油酸与甲醇物质的量比为1:10,催化剂用量为油酸质量7.5%条件下,油酸的转化率可达到96.8%。此外,对该催化剂的稳定性进行研究发现该催化剂有着良好的重复使用性和疏水性。
阴离子功能化生物柴油离子液体抗氧化剂[X][C6H5COO]的制备
隋猛, 李法社, 吴学华, 王霜, 李明
2019, 47(1): 66-73
[摘要]  (898) [HTML全文] (898) [PDF 3676KB] (898)
摘要:
设计合成了两种阴离子功能化离子液体抗氧化剂([MI][C6H5COO]、[Ch][C6H5COO]),采用核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱对其结构进行了表征,并研究了两种离子液体抗氧化剂对小桐子生物柴油抗氧化性、铜片腐蚀性和油溶性能的影响。结果表明,离子液体抗氧化剂可有效提高生物柴油氧化稳定性,在添加量为0.3‰时,[MI][C6H5COO]的小桐子生物柴油诱导期提高了238%,超过了中国国家标准(6 h),[Ch][C6H5COO]的小桐子生物柴油诱导期提高了141%,未达到中国国家标准。进一步研究了两种离子液体抗氧化剂的油溶性,油溶性能从大到小的顺序为[MI][C6H5COO] > [Ch][C6H5COO] > GA(合成离子液体抗氧化剂的原料)。实验表明,合成的两种离子液体抗氧化剂中含有亲油阳离子的[MI][C6H5COO]综合性能明显优于含有亲水阳离子的[Ch][C6H5COO]。
同晶取代法制备Cu-Ni双金属催化剂及其催化CO加氢合成乙醇性能
郑华艳, 章敏, 付华, 张华成, 李忠
2019, 47(1): 84-91
[摘要]  (930) [HTML全文] (930) [PDF 2013KB] (930)
摘要:
采用定向同晶取代法制备了一系列镍孔雀石前驱体的Cu-Ni双金属催化剂。考察了前驱体结构以及催化剂表面组成对催化剂催化性能的影响,并采用浆态床反应器对催化剂的CO加氢制乙醇性能进行评价。实验结果表明,采用定向同晶取代法可以制备出(Cu,Ni)2CO3(OH)2纯物相,取代后的Ni2+主要富集在前驱体(Cu,Ni)2CO3(OH)2表面。焙烧后形成的(Cux,Ni1-x)O固溶体均匀地分散在CuO晶体结构中。还原后的催化剂中Cu、Ni相互均匀分散形成活性界面,促进了低碳醇的合成。其中,不连续分布的Ni活性位点阻止了碳链的进一步增长,从而提高了乙醇选择性。当Ni/Cu原料比为45:100时,(Cux,Ni1-x)O固溶体与CuO之间有较强的相互作用,表现出最好的反应活性和乙醇选择性。
负载Fe2O3的Zr基钙钛矿催化剂对逆水煤气反应的影响
牛茹洁, 王成章, 刘晓越, 易春雄, 陈梁, 米铁, 吴正舜
2019, 47(1): 92-97
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摘要:
采用固相反应法制备了钙钛矿结构的BaZr0.9Y0.1O3,并用BaZr0.9Y0.1O3作为载体负载Fe2O3,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)观察负载型催化剂的晶相结构和微观形貌,同时考察了制备的催化剂的逆水煤气反应催化活性。结果表明,BaZr0.9Y0.1O3粉体1200℃煅烧5h时,负载型催化剂具有较好的催化活性;BaZr0.9Y0.1O3对逆水煤气反应有一定的催化作用,负载少量的Fe2O3催化剂可以明显促进CO2还原,在空速为1.13h-1,温度为650℃时,CO收率可以达到31%;催化剂经过长时间运行催化效果良好,制备的催化剂活性较稳定。
Cr掺杂Cu2O的光催化性质的第一性原理研究
吕巧雅, 李龙龙, 李亚方, 毛金花, 陈婷, 赵燕杰, 刘立强, 李鲁艳
2019, 47(1): 98-103
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摘要:
采用第一性原理计算的方法,研究了不同浓度及不同位置Cr掺杂Cu2O体系的缺陷形成能、电子结构和可见光区域的光催化性质及产生机理。结果表明,本征Cu2O显示半导体特性,在可见光区域吸收很弱;不同浓度、不同位置的Cr掺杂体系均是稳定的,显示金属特性。与本征Cu2O相比,随着Cr掺杂浓度的增大,体系在可见光范围内的吸收峰均有不同程度的增强,并且两个Cr原子近邻掺杂时可见光区域的吸收系数最大,光催化效率最强。态密度分析发现,Cr掺杂体系在可见光范围的吸收主要由Cr 3d态电子的带内跃迁产生;不同掺杂浓度和结构构型主要影响材料在长波长段的物理性质,而对短波长段的性质影响很小。因此,通过增大Cr掺杂浓度及调控掺杂位置可以提高Cu2O在可见光区域的光催化效率,推动Cu2O在光催化方面的发展。
EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂的合成及其氧化脱硫性能的研究
王鑫博, 李秀萍, 赵荣祥
2019, 47(1): 104-112
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摘要:
通过1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体(EMIES)和对甲苯磺酸(p-TsOH)的混合物制备EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂。其结构特征通过红外光谱、氢谱和热重技术进行了分析。并以EMIES/p-TsOH作为催化剂与萃取剂,H2O2作为氧化剂研究了其对模拟油中的硫化物的脱除性能。考察了反应温度、n(H2O2)/n(S)比、低共熔溶剂加入量及硫化物类型对脱硫效果的影响。在最佳的条件下,模拟油中二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和苯并噻吩(BT)的脱除率分别为96.2%、92.2%和88.8%。经过五次循环使用后,DBT的脱除率仍达到93.6%。对该脱硫体系进行了动力学分析,其表观活化能为66.4kJ/mol。
负载Mn的Fe基MOFs脱汞剂烟气脱汞研究
张晓奇, 沈伯雄, 张笑, 陈叮叮
2019, 47(1): 113-120
[摘要]  (910) [HTML全文] (910) [PDF 976KB] (910)
摘要:
基于Fe基金属有机骨架(MOFS)作为载体,采用浸渍法制备了负载6% Mn的Mn/MIL-100(Fe)脱汞剂。在模拟烟气中,搭建固定床研究了Mn/MIF-100(Fe)脱除单质汞(Hg0)性能。采用X射线衍射分析(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附(BET)和热重分析(TGA)对材料进行表征。研究表明,Mn/MIF-100(Fe)脱除单质汞(Hg0)效率较高,在250℃,空速(GHSV)为180000h-1时,脱汞(Hg0)效率达82%以上。Mn/MIF-100(Fe)主要的脱汞机理是催化氧化,Mn的负载促进了汞的吸附,并随着烟气温度的提高,单质汞的氧化效率逐渐提高。O2和NO促进汞的脱除,SO2和NH3抑制汞的脱除。Mn/MIL-100(Fe)整体上对复杂烟气的适应能力强。
垃圾衍生燃料热解半焦气化过程中HCl与H2S析出规律
杨文申, 林均衡, 阴秀丽, 吴创之
2019, 47(1): 121-128
[摘要]  (846) [HTML全文] (846) [PDF 840KB] (846)
摘要:
通过水平管式气化炉和化学吸收法,对比研究了矿化垃圾热解半焦(ARC)和常规垃圾热解半焦(NRC)在水蒸气和CO2气化过程中腐蚀性气体(HCl和H2S)的析出特性,考察了气化温度、气化介质类型和流量对腐蚀性气体析出特性的影响。当气化温度升至950℃,ARC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为66.1%、100%和74.9%,而其在CO2气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为77.8%、100%和2.9%;NRC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为98.8%、100%和53.7%,而其在CO2气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为100%、96.2%和10.3%。以NRC为原料,考察了水蒸气和CO2流量对其HCl和CO2析出特性的影响。NRC的HCl和H2S产率均随水蒸气流量增加而增加,但当水碳比大于等于3.3时,其促进作用不再明显。NRC的HCl产率随CO2流量的增加而增加,而H2S产率随CO2流量的增加而减小。
Articles
Interaction between low-rank coal and biomass during degradative solvent extraction
Yi-ming JIAN, Xian LI, Xian-qing ZHU, Ryuichi ASHIDA, Nakorn WORASUWANNARAK, Zhen-zhong HU, Guang-qian LUO, Hong YAO, Mei ZHONG, Jing-mei LIU, Feng-yun MA, Kouichi MIURA
2019, 47(1): 14-22
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摘要:
A degradative solvent extraction at around 350℃ for low-rank coal or biomass wastes upgrading and fractionation was proposed in our previous work. The extraction yield of low-rank coal is relatively lower than that of biomass. In this work the blends of low-rank coal and biomass were treated by this method at 350℃ to investigate the interaction between them. The results showed that the yields and elemental compositions of the extracts obtained from the blends were slight different to the calculated results, which were calculated by assuming that there was no interaction between the coal and biomass. The slight promotion of yield was judged to be caused by the catalytic action of the minerals in the coal for thermal decomposition of biomass. It was worth to note that the elemental composition, molecular weight distribution, chemical structure, thermal decomposition behavior and thermoplastic behavior of the extracts obtained from low-rank coal, biomass and their blend, were rather similar to each other, independent of the properties of the raw feedstocks. Overall, the interaction between low-rank coal and biomass during the extraction was not significant. On the other hand, the proposed degradative solvent extraction method was fit not only by single low-rank coal and biomass but also by their blends to produce the product having similar physicochemical properties. This implied that an industrial system of degradative solvent extraction can use coal, biomass or their blends as feedstock at the same time without modification or adjustment.
Liquefaction of thermal extracts from co-thermal dissolution of a sub-bituminous coal with lignin and reusability of Ni-Mo-S/Al2O3 catalyst
De-hai ZOU, Xue YANG, Heng-fu SHUI, Xiao-ling WANG, Chun-xiu PAN, Zhi-cai WANG, Zhi-ping LEI, Shi-biao REN, Shi-gang KANG, Zhan-ku LI, Jing-chong YAN, Charles Chunbao XU
2019, 47(1): 23-30
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摘要:
Four thermal dissolution soluble fractions (TDSFs) with different thermal dissolution soluble yields (TDSYs) obtained from thermal and co-thermal dissolutions (CTDs) of a Chinese sub-bituminous Shenfu (SF) coal and lignin were characterized by elemental analysis, FT-IR and synchronous fluorescence spectrum measurements. The hydro-liquefaction properties of the four TDSFs and SF raw coal with and without catalyst were compared and the recycled use property of the catalyst in hydro-liquefaction of the TDSF from CTD of SF coal and lignin was further probed. The results suggests that the TDSF from the thermal dissolution (TD) of SF coal contained much more amount of aromatic components and polyaromatic hydrocarbons (PAHs) with 4 and more rings than those from the CTD of SF coal and lignin at the same temperature. TDSFs gave much higher liquefaction conversions and oil yields than SF raw coal in hydro-liquefaction with or without catalyst. Almost all TDSF was converted with much high yield of oil and the TDSF from CTD of SF coal and lignin gave higher yield of oil than that from the TD of SF coal in hydro-liquefaction with Ni-Mo-S/Al2O3 catalyst which demonstrated a good reusability in the hydro-liquefaction of TDSF from the CTD of SF coal and lignin. Carbon deposition was hardly observed in the 4 times recycle used catalyst.
Effect of silicon to aluminum ratio on the selectivity to propene in methanol conversion over H-ZSM-5 zeolites
Hui-wen HUANG, Hui ZHU, Shan-he ZHANG, Qiang ZHANG, Chun-yi LI
2019, 47(1): 74-83
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摘要:
A series of H-ZSM-5 zeolites with a silicon to aluminum ratio of 50-4000 but similar crystal size were synthesized and characterized by XRD, N2 sorption, NH3-TPD and Py-FTIR; the intrinsic effect of silicon to aluminum ratio on the selectivity to propene in the conversion of methanol to propene (MTP) was investigated. The results show that a complete conversion of methanol can be initially achieved over H-ZSM-5 with a silicon to aluminum ratio from 50 to 1600 and then the initial conversion of methanol decreases progressively with further increasing the silicon to aluminum ratio. Meanwhile, the selectivity to propene increases monotonically with an increase in the silicon to aluminum ratio of H-ZSM-5 for MTP with a complete methanol conversion, suggesting that a high Si/Al ratio for H-ZSM-5 may enhance the propagation of the alkene-based methylation/cracking cycle relative to the arene-based methylation/dealkylation cycle in MTP. A critical value of acid density, viz., [AS]S, is required to achieve the maximum propene selectivity for MTP with a complete methanol conversion; this critical[AS]S value is 0.175 μmol/m2 for the H-ZSM-5 zeolite under current reaction conditions.