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论文
Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元体系煤灰结构及流动性关系的实验和理论研究
代鑫, 白进, 李东涛, 袁苹, 颜婷珪, 孔令学, 李文
2019, 47(6): 641-648
[摘要]  (30) [HTML全文] (30) [PDF 1037KB] (2)
摘要:
将分子动力学、热力学计算与实验结合研究了Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元体系灰渣黏度变化机理。在Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元体系中,钙铁质量比(简称钙铁比,下同)增加,黏度下降,黏温曲线类型由结晶渣转变为玻璃渣,钙铁比为2时为黏温特性转变的拐点。钙铁比小于2时,体系中的矿物质主要是结晶矿物质,体系中降温过程中生成晶体矿物较多,当钙铁比大于2时,体系以无定形矿物质为主;从微观角度分析,钙铁比增加导致体系中Al由六配位([AlO6]9-)转变为四配位([AlO4]5-),钙铁两种原子对体系中六配位铝的影响存在竞争作用。体系中的桥氧含量降低,体系的聚合程度降低,稳定性降低。通过四元体系的氧键为桥梁,建立了碱性组分含量与黏度的函数关系。
酸洗脱灰处理对新疆和丰低阶煤结构和萃取性能的影响
马亚亚, 马凤云, 莫文龙, 樊星
2019, 47(6): 649-660
[摘要]  (31) [HTML全文] (31) [PDF 2953KB] (1)
摘要:
对新疆和丰低阶煤样进行酸洗脱灰处理,通过相关表征,分析了脱灰处理对煤样主体结构、石油醚和CS2萃取性能的影响。FT-IR表征表明,煤样经酸洗脱灰处理,结构仅发生了微弱改变,酸洗煤样(AC)仅在1712 cm-1处出现了较弱的原煤样(RC)所没有的羧酸类C=O吸收峰。由TG-DTG表征可知,酸洗使得煤中小分子键断裂,但并未破坏煤样的大分子网络主体结构。以石油醚(PE)和CS2为溶剂对RC和AC两煤样进行常温两级超声萃取的研究表明,AC煤样的PE和CS2萃取率均高于RC煤样,分别从0.16%和0.53%(RC煤样)增加到0.17%和0.64%,且萃取速率也更大,显著降低了煤样的溶剂萃取次数。萃取物的FT-IR和GC-MS分析表明,酸洗处理不仅能有效脱除煤样中的杂原子,且使得煤样CS2萃取物的种类增加。另外,由萃余物TG-DTG结果可知,超声萃取主要是一个物理溶胀过程,并没有破坏煤样的大分子主体结构。
宝日希勒褐煤在合成气与复合溶剂系统下的液化性能研究
童国通, 吴荣生
2019, 47(6): 661-667
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 776KB] (1)
摘要:
在合成气(CO+H2)与复合溶剂(水+有机溶剂)液化系统下研究了气氛、温度、催化剂类型对宝日希勒褐煤转化率、油气水产率和CO转化率等液化特征的影响,从而探讨其液化性能。结果表明,在高含水复合溶剂系统中,合成气气氛、反应温度430-450℃适宜宝日希勒褐煤液化转化,转化率可达到81.15%,油气水产率达到71.53%。该液化系统下,含铁、碱和硫复合型催化剂能有效地提高液化转化率和油气水产率,在430℃催化液化下褐煤转化率达92.27%,油气水产率达79.39%。该催化剂有效促进了煤中大分子的裂解和系统中水煤气变换反应进程,沥青质减少,油含量增多。液化油中多环芳烃衍生物在催化液化过程中向单环芳烃衍生物和烷烯烃转化,分子量降低,提高了油品质量。
化学法改性煤沥青脱除苯并芘的研究
薛永兵, 何敏, 高成云, 李秉正, 刘振民
2019, 47(6): 668-674
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 921KB] (1)
摘要:
在管式反应器中采用苯甲酸、聚乙二醇、固体古马隆树脂(S)、液体古马隆树脂(L)为添加剂来降低煤沥青中有害物质苯并芘的含量,以期使得煤沥青可绿色化应用。采用紫外-可见分光光度计分析煤沥青中苯并芘含量。考察了反应温度、反应时间、添加剂添加量、催化剂等工艺条件对添加剂脱除煤沥青中苯并芘的影响。结果表明,不同工艺条件能降低煤沥青中苯并芘的含量。在优化条件下,不同添加剂对苯并芘脱除率由高到低依次为:液体古马隆树脂、聚乙二醇、苯甲酸和固体古马隆树脂。分析其反应机理,这与催化剂的酸性相关,发生亲电取代反应。结果表明,液体古马隆树脂(L)在催化剂存在下对煤沥青中苯并芘脱除率可达73.0%,显示了良好的应用前景。
Cu-Pt-Au三元合金催化水煤气变换反应的密度泛函研究
薛继龙, 方镭, 罗伟, 孟跃, 陈涛, 夏盛杰, 倪哲明
2019, 47(6): 688-696
[摘要]  (36) [HTML全文] (36) [PDF 4798KB] (1)
摘要:
利用密度泛函理论(DFT)研究了不同掺杂量的Cu-Pt-Au催化剂性质及水煤气变换反应(WGSR)在催化剂表面上的反应机理。首先对Cu-Au和Pt-Au二元催化剂的稳定性和电子活性进行研究,发现Pt-Au催化剂的协同效应较优,稳定性更优,结合能为77.15 eV,d带中心为-3.18 eV。当将Cu继续掺杂到Pt-Au合金中构成Cu-Pt-Au三元催化剂时,Cu3-Pt3-Au(111)结合能为77.99 eV,且d带中心为-3.05 eV,表明其具有较优的稳定性和电子活性。探讨了WGSR在Cu3-Pt3-Au(111)上的反应历程,氧化还原机理因CO氧化的能垒达到4.84 eV而不易进行。CHO和COOH两个中间体为竞争关系,且形成CHO中间物时的能垒较小,因此,反应相对容易按照甲酸机理进行。
Co/La-Ga-O复合氧化物用于催化二氧化碳加氢制乙醇
郑晋楠, 安康, 王嘉明, 李晶, 刘源
2019, 47(6): 697-708
[摘要]  (31) [HTML全文] (31) [PDF 6935KB] (1)
摘要:
以LaCo1-xGaxO3为前驱体,还原后得到的Co/La2O3-La4Ga2O9复合氧化物催化剂,用于CO2加氢直接制乙醇。通过XRD、XPS、TPD和TEM等技术对催化剂结构进行了表征,采用微型固定床反应器在230-290℃、3 MPa、空速(GHSV)为3000 mL/(gcat·h)和H2/CO2进料物质的量比为3.0的条件下,考察了该Co/La-Ga-O复合氧化物用于CO2加氢制乙醇的催化性能。结果显示,该Co/La-Ga-O复合氧化物催化剂对生成乙醇具有很高的选择性。与LaCoO3相比,Ga的掺杂可抑制甲烷的形成,促进醇类(特别是乙醇)的生成。当Co/Ga比为7:3时,还原后的LaCo1-xGaxO3催化剂体现出最好的催化性能,CO2转化率为9.8%,总醇选择性达到74.7%,其中,液相产物中的乙醇质量分数可达到88.1%。基于实验结果推测,该催化剂上Co0和Coδ+的协同作用促使CO2选择性加氢生成乙醇。
氮掺杂介孔炭负载FeCu双金属催化剂及其CO加氢性能研究
李志文, 陈从标, 王俊刚, 林明桂, 侯博, 贾丽涛, 李德宝
2019, 47(6): 709-717
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 2754KB] (2)
摘要:
利用氮掺杂介孔炭负载FeCu双金属,改变Fe/Cu组成,考察催化剂结构性质特征及其CO加氢反应性能。结果表明,Fe、Cu与N相互作用存在差异,Cu-N相互作用较强,并直接促进了Cu的分散。在较高的金属负载量(45.0%-50.0%,质量分数)下,Cu仍保持了与N一致的均匀分布特征,催化剂表面Fe/Cu组成也因为Fe、Cu分布特征差异而小于体相,这与常见Fe-Cu体系明显不同。在所用预处理条件(300℃的H2气氛)下,Fe未被完全还原,H主要与Fe-O作用,以Fe-O-H形式存在,而Cu-N作用较强,金属Cu与H作用较弱,使得催化剂表面活性氢碳比降低,导致C5+选择性随Fe/Cu比值的减小逐渐增加。与此同时,载体向负载金属的电子偏移能力也随着Fe/Cu比值的减小逐渐增强,促使催化剂表面碱性随Cu含量的增加逐渐增强,最终导致C5+选择性、醇选择性进一步增加。
Ni2P负载量对Ni2P/Ce-Al2O3催化剂结构及萘加氢性能的影响
郄志强, 张子毅, 荆洁颖, 杨志奋, 冯杰, 李文英
2019, 47(6): 718-724
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 4827KB] (1)
摘要:
采用程序升温还原法制备了一系列Ni2P/Ce-Al2O3催化剂,考察了制备过程中Ni2P负载量对催化剂结构及萘加氢饱和性能的影响。结果表明,Ni2P负载量可调控活性组分Ni2P与载体Ce-Al2O3之间的相互作用,进而调变催化剂的比表面积、Ni2P粒径及催化剂活性位点数量。当Ni2P负载量(质量分数)为17%时,催化剂具有较大的比表面积(40 m2/g)、较小的Ni2P粒径(26.3 nm)和最多的活性位点数量(26.7 μmol/g);同时,该催化剂萘转化率为95%,十氢萘选择性为76%,且活性稳定性良好,这主要归因于催化剂大的比表面积和高的活性位点数量为反应提供了更多的场所。
Ni-Cu作用对于1, 4-丁炔二醇一步法低压加氢的影响
方洁, 李娜, 成浪, 陆江银
2019, 47(6): 725-736
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 5013KB] (1)
摘要:
采用沉积沉淀法将金属助剂引入Ni/Al2O3催化剂,考察不同金属助剂对于BYD加氢体系的影响,进一步优选助剂的最佳含量,并结合BET、XRD、H2-TPR、EDX-MAPPING、TEM、XPS、NH3-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行研究。结果表明,金属助剂的添加主要影响了活性组分与载体间相互作用,成为影响催化活性的主要原因。Cu与Fe的引入使催化剂中Ni2+与载体之间相互作用明显减弱,提高了还原性能,BYD转化率提高至95%。通过考察优选金属助剂Cu含量对于催化剂物化性质的影响,发现使Ni2+与载体间相互作用力减弱的主要原因在于Cu表面氢溢流现象,然而,较多还原后的Ni颗粒由于与载体间的弱相互作用,易发生团聚,对加氢过程造成不利影响,通过Ni-Cu金属作用可有效地将金属固定于在载体表面,避免粒子迁移、团聚,Cu添加量5%时,催化剂凭借较多分散度良好的活性组分和适宜酸性,最终表现出最优加氢性能。
糖类对SAPO-34分子筛的结构以及MTO性能的影响
颜子金, 汲永钢, 宋华, 张永军, 代跃利
2019, 47(6): 737-744
[摘要]  (33) [HTML全文] (33) [PDF 4445KB] (1)
摘要:
以廉价的木糖、蔗糖、淀粉和葡甘聚糖为硬模板剂成功合成出含多级孔道的SAPO-34分子筛,采用XRD、BET、SEM、TEM、ICP和NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征,并在固定床上,研究了糖类硬模板剂对SAPO-34分子筛的结构以及MTO性能的影响。结果表明,糖类硬模板剂能够提升SAPO-34分子筛的比表面积、微孔和介孔体积。与常规SAPO-34分子筛相比,多级孔道SAPO-34分子筛的双烯选择性和寿命均高。介孔体积最大、酸量最少、酸性最弱的SAPO-34-z分子筛的寿命最长(130 min),高出常规SAPO-34分子筛(100 min)30%,分子筛寿命从长到短顺序为SAPO-34-z > SAPO-34-h > SAPO-34-d > SAPO-34-m > SAPO-34 > SAPO-34-p。含多级孔道的SAPO-34分子筛的双烯选择性均高于常规SAPO-34分子筛。
三维贯穿大孔氧化铝的孔道改性、表征及转化机制
杨卫亚, 凌凤香, 王刚, 隋宝宽, 张会成, 王少军
2019, 47(6): 745-750
[摘要]  (32) [HTML全文] (32) [PDF 6803KB] (3)
摘要:
利用相分离技术制备了非晶三维贯穿大孔氧化铝初始材料,然后通过氨水水热改性处理,使其大孔形态发生了显著改变,孔壁边缘生长有尺寸为50-300 nm的片状聚集体,大孔尺寸由430 nm下降到250 nm,但仍然保持蠕虫状三维贯穿且空间分布均匀的特性。改性后的氧化铝材料经550℃焙烧转化为高结晶度γ氧化铝,比表面积达到331 m2/g,具有8.9 nm及250 nm两种集中的孔径分布,L酸度及抗压强度均有所提高。研究表明,无定形水合羟基铝离子聚合物与氨水发生再水合反应生成薄水铝石中间物,因此,可在较低的焙烧温度下转晶为γ态;大孔孔壁边缘的AlOOH晶粒受NH4+模板诱导作用从里向外重排形成片状聚集体,从而改变了大孔的形态。
富氧条件下Fe-Mn/Beta选择性催化丙烯还原氮氧化物
周皞, 李梦雨, 赵辉爽, 伍士国, 叶必朝, 苏亚欣
2019, 47(6): 751-761
[摘要]  (26) [HTML全文] (26) [PDF 5562KB] (2)
摘要:
以Beta分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备Fe-Mn/Beta催化剂,并对其在富氧条件下丙烯选择性催化还原NO性能进行了研究。通过N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)等研究手段对催化剂进行表征,考察Mn组分对催化剂的物理化学性质、C3H6-SCR反应活性和反应中间产物的影响。结果表明,引入Mn物种可以显著提高Fe-Mn/Beta催化剂的低温催化活性,1.5Fe1.0Mn/Beta催化剂NO还原效率350℃最高可达99.4%,在250-400℃反应温度下显示出很高的反应活性和N2选择性。原位红外光谱研究表明,分子筛离子交换位上孤立的铁离子是丙烯选择性氧化的主要活性位,分散良好的MnO2物种不能提高催化剂对丙烯的活化能力,但有助于促进形成NO2吸附物种,从而提升了Fe-Mn/Beta催化剂的低温C3H6-SCR性能。经高温水热老化处理后,Fe-Mn/Beta催化剂脱硝活性明显下降,这与孤立的Fe3+离子迁移形成FexOy团聚物种有关。
纳米NiO-Y复合阴极材料的制备及微生物电解池催化产氢性能
王改, 薄琼, 杨冬花, 李玉鹏, 赵煜, 葛超
2019, 47(6): 762-768
[摘要]  (30) [HTML全文] (30) [PDF 3001KB] (2)
摘要:
在Y分子筛的溶胶反应体系中加入碳球,经老化、水热晶化反应得到纳米Y分子筛,通过等体积浸渍(incipient-wetness impregnation,IWI)方式负载镍盐前驱体,经焙烧制备纳米NiO-Y复合材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS、TG-DTG和N2吸附-脱附等手段对其物理化学性质进行表征。结果表明,合成的NiO-Y复合材料样品的晶粒粒径为500 nm,具有微-介孔多级孔道结构。总比表面积达到774.3 m2/g,孔容为0.495 cm3/g,有利于暴露更多的活性位。通过线性扫描和塔菲尔曲线电化学测试评价发现,当镍盐负载量为30%(质量分数)时,纳米NiO-Y复合材料作为微生物电解池阴极具有较高的电催化活性。在运行周期内,样品的最大析氢电流密度达到22.87 A/m2,产气总量中H2含量占73.71%,产氢效率为0.393 m3/(m3·d),与Pt/C阴极产氢效率相近。
Articles
Organic nitrogen promotes stability of metallic catalysts in conversion of bamboo pulp to low carbon polyols
Zhu-qian XIAO, Qiang ZHANG, Xiao-lei WANG, Qing GE, Xi-kun GAI, Jian-wei MAO, Jian-bing JI
2019, 47(6): 675-687
[摘要]  (36) [HTML全文] (36) [PDF 9732KB] (1)
摘要:
Herein, the synthesis and performance of a novel and stable catalyst capable of facile hydrolysis of bamboo pulp were reported. Based on adopting complex agent to have a complex reaction with Ni2+ cations, the graphitic g-C3N4 phase and nitride phases were formed eventually. The interaction among metals and C, N atoms was analyzed by XRD and XPS. Some Ni-W alloys (mainly NiWO4 was included) were formed besides metallic Ni0 and tungsten species characterized. Particles on the surface of 15%Ni-20%W/MBC@M-0.25 catalyst exhibited homogeneous distribution and surrounded by disordered C3N4 layer characterized by TEM. Besides, the organic N sources were decomposed and the C3N4 phase with high hydrothermal property was formed simultaneously. For catalytic efficiency, 15%Ni-20%W/MBC@M-0.25 catalyst acquired the highest EG yield of 55.8% compared to 36.9% via 15%Ni-20%W/MBC catalysts. The carbon supports and organic nitrogen sources demonstrated great influence on catalytic efficiency. Catalyst recycle experiments implied that Ni-W/MBC@M-0.25 could remain relative stable under this catalytic reaction condition. The Ni-W alloys and the C3N4 phase were deduced as the main contributors to maintain the catalyst stability.
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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]  (192) [HTML全文] (192) [PDF 1410KB] (192)
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]  (193) [HTML全文] (193) [PDF 1465KB] (193)
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]  (170) [HTML全文] (170) [PDF 3652KB] (170)
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]  (169) [HTML全文] (169) [PDF 4505KB] (169)
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]  (212) [HTML全文] (212) [PDF 2093KB] (212)
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]  (180) [HTML全文] (180) [PDF 3699KB] (180)
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]  (175) [HTML全文] (175) [PDF 3676KB] (175)
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]  (175) [HTML全文] (175) [PDF 2013KB] (175)
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
[摘要]  (201) [HTML全文] (201) [PDF 2077KB] (201)
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
[摘要]  (176) [HTML全文] (176) [PDF 2116KB] (176)
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
[摘要]  (175) [HTML全文] (175) [PDF 2098KB] (175)
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]  (164) [HTML全文] (164) [PDF 976KB] (164)
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]  (161) [HTML全文] (161) [PDF 840KB] (161)
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
[摘要]  (171) [HTML全文] (171) [PDF 4240KB] (171)
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.