离子液体热合成法制备钒酸铁及其电化学性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑酸溴盐([Bmim]Br)为反应溶剂,采用离子液体热合成法制备了钒酸铁前驱体,通过煅烧和后处理成功地合成了粒径均一、排布密集的FeVO_(4)纳米颗粒。采用SEM、XRD、XPS、TEM、N_(2)吸附-脱附对材料的结构和形貌进行了表征。以FeVO_(4)纳米颗粒为负极材料构建了锂离子电池,采用恒流充电放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗对电池进行了电化学性能评价。结果表明,Fe VO_(4)电极作为锂离子电池负极材料在高电流密度下表现出优异的循环性能和电化学性能,其在300 mA/g电流密度下的初始放电比容量为1471.58 mA·h/g,在300 mA/g下循环100次后,仍获得783.00 mA·h/g的高比容量,其优异的电化学性能可能归因于电极材料的纳米级尺寸。

《催化反应工程》课程思政元素解析及教学探索

《催化反应工程》是化工类研究生的一门选修课,其主要涉及催化反应网络、催化剂失活动力学、催化反应器等方面的知识内容,专业理论较强。在全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务的形势下,充分发掘课程中的思政元素,进行课程思政教学对于实现同步育才育人具有重要意义。本文从思想认识及做人做事方面的教育、增强爱国心民族自豪感及政治意识等方面的教育、科技哲学思想的教育等三个方面进行本课程思政教育建设,并以具体实例进行分析说明,使学生在学习具体知识的同时完成思想上的提升,实现育人育才双重目的。本文对于课程思政教学探索,为教师的讲授和学生的学习可提供一定的有益帮助。

新发展理念引领下化工专业创新创业教育实施路径研究

创新、创业教育广谱化属于国家教育战略性改革。文章以新发展理念为引领,建议构建高质量党建工作体系、教学科研一体化团队、创新课程和高校创新创业学习资源库等实施途径并进行耦合开展,依托党建引领教学革新顶层设计,内培外引优化师资配置,建设创新课程保障终身学习及教学开放助推教学发展等手段,探索一套契合于新发展理念引领的化工专业创新创业教育的实施新路径。

金属有机骨架和g-C_(3)N_(4)共掺杂改性TiO_(2)光催化性能

以钛酸四丁酯、三聚氰胺、二甲基咪唑和Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O为原料,采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法,将类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和二甲基咪唑钴(ZIF-67)与TiO_(2)共掺杂,制备了TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化剂。采用XRD、XPS、SEM和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67进行了表征,对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化降解甲基橙的催化活性进行了评价,并对其催化机理进行了推测。结果表明,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67同时包含锐钛矿及少量金红石相TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZIF-67;g-C_(3)N_(4)的加入使TiO_(2)的带隙降至2.45 eV,ZIF-67将带隙进一步降至1.91 eV;g-C_(3)N_(4)和ZIF-67的共掺杂降低了带隙,显著提高了TiO_(2)可见光吸收范围(492~649 nm);TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67形成了Ⅱ型异质结,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)与金属有机骨架的结合增强了TiO_(2)光催化降解甲基橙的能力。Co质量分数21.5%的TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67-2具有最佳的光催化降解甲基橙活性,在可见光照射40 min时,甲基橙降解率可达79.92%,3次循环后甲基橙降解率为58.86%(90 min),光催化反应对ZIF-67的结晶度有所影响,进而影响了循环时的光催化活性。

创新驱动引领化工学科研究生培养模式探索与实践

本文对兰州理工大学化工学科研究生培养过程中人才培养“方案修订、机制优化、内涵强化、过程联动”四个方面进行了深入探讨与总结,以研究生创新精神及实践能力提升为目标,提出“优化目标、健全体制、强化内涵、创新维度”的化工类研究生培养模式改革思路。研究生创新培养新举措为:以创新精神与实践能力为导向,从化工专业创新创业能力培养角度出发,通过专业培养目标优化,构建全方位育人机制,突出强化和提高学生创新能力和科研能力,努力革新课程体系与OBE理念相对接,挖掘创新精神与科研训练相对接、师资队伍与高质教育相对接,构建了“四维联动”的研究生培养体系,提高研究生在科学研究方面的创新能力,培养学生国际视野及协作精神,形成具有开放性的国际竞争力创新生态。

改进共沉淀法制备高比表面积钒酸镍负极材料及其电化学性能

以去离子水为绿色溶剂,Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为镍源,NH_(4)VO_(3)为钒源,通过碳酸钠溶液调节沉淀pH值,正丁醇干燥提高比表面积及颗粒分散度,采用改进的共沉淀法制备了相对廉价的钒酸镍负极材料(NVO-NBA)。通过对其微观形貌、比表面积、孔径大小及表面元素分布进行测试,探究了改进共沉淀法对钒酸镍电极材料织构性质的影响。结果表明,沉淀过程中溶液pH值的精准调节及后续加入表面张力较小的醇类溶剂的干燥方式对材料的比表面积、孔径大小、微观结构及颗粒分散度有显著的影响,其中在pH=8的条件下沉淀、后续加入正丁醇辅助干燥得到的样品NVO-8-NBA具有最大的比表面积(86 m2·g^(-1)),同时材料形貌为分散度较高、直径较小的球形纳米颗粒。加入乙醇、正丁醇、正己醇等醇类溶剂进行后续干燥得到的钒酸盐材料比表面积均比未加醇处理的样品显著提高,而正丁醇处理的样品效果最好,表明表面张力较小的醇类溶剂可以有效保护共沉淀过程生成的孔道体系,并可使颗粒分散更均匀,同时醇类的碳链长度对其性质也具有显著的影响。未加醇处理的样品NVO-8比表面积仅为20 m2·g^(-1),形貌为聚集的大块状。将制备的钒酸镍材料作为锂离子电池的负极材料,其在0.3 A·g^(-1)的电流密度下,NVO-8-NBA的首圈放电容量可以达到1519 mAh·g^(-1),而NVO-8仅为536 mAh·g^(-1)。NVO-8-NBA在0.3 A·g^(-1)的电流密度下循环100次后容量保持在223 mAh·g^(-1),而NVO-8仅为70 mAh·g^(-1)且仍有继续下降的趋势。

燃料电池中铁基氧还原催化剂的研究进展

阴极氧还原反应是燃料电池的核心反应之一。目前,用于氧还原反应的催化剂通常是铂基催化剂,普遍存在成本高、对甲醇耐受性差、易CO中毒等缺点,因此,开展非贵金属催化剂的研究显得尤为重要。铁基催化剂因催化活性好、稳定性高、甲醇耐受性好、价格低廉等而备受青睐,最有希望成为铂基催化剂的替代品。该文主要综述了铁基氧还原催化剂,包括含铁化合物催化剂、铁单原子催化剂、铁基合金催化剂、铁基复合物催化剂及其他铁基催化剂的研究现状、催化机理及活性影响因素,并在此基础上阐述了各类催化剂尚待解决的问题和发展方向。

有机废水处理中芬顿氧化反应机制研究进展

芬顿反应工艺是目前公认处理有机废水最有效的方法之一,而探索其反应机理对于高效芬顿催化反应体系的开发和应用至关重要。芬顿反应的复杂性导致其反应机理仍未得到完整的解释。该文综述了目前较受认可的均相芬顿、光助芬顿、电助芬顿和多相芬顿的反应机制,旨在帮助研究者比较全面及深入地认识不同体系中芬顿反应的机理,为芬顿反应的发展提供理论支撑。最后对芬顿过程的未来发展方向进行了展望。

无水氟化氢和氟化铝工艺研发及工业应用进展

综述了氟资源现状和国内外无水氟化氢(AHF)、无水氟化铝(AAF)工艺研发及应用现状,比较了以萤石资源、含氟磷矿石为原料不同工艺路线生产无水氟化氢、无水氟化铝的优劣。针对萤石-无水氟化氢路线,重点分析了其工艺特点、关键环节、节能减排等研发现状;针对氟硅酸为原料的工艺路线,重点汇总了热解、酸解、氨解、氟化盐-酸解及湿法路线的工艺特点和工业应用进展,指出各自的改进方向和研发趋势。最后介绍了含锂氟化铝等复合无水氟化铝的需求及微通道反应器等过程强化装备在氟化工中的应用,以期给未来无水氟化氢、氟化铝等无机氟化工技术研发、关键装备开发、能量梯级利用和节能减排提供支撑。

渗透汽化技术用于锂电池生产中N-甲基吡咯烷酮回收的研究进展

N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为生产锂电池的必备溶剂,需求量逐年攀升。然而在锂电池生产后期NMP以废气形式排出,将会造成环境污染和资源浪费。用水吸收NMP废气形成相应溶液是一种有效的回收方法,进而将NMP溶液回收利用可以降低锂电池生产成本,促进锂电行业绿色可持续发展。相较于蒸馏等传统工艺,采用渗透汽化技术回收NMP废液具有能耗低、高效、环保等优势。从渗透汽化膜分离技术的优势和机理展开,系统总结了用于回收NMP废液的渗透汽化膜材料和分离工艺,通过比较不同膜材料和工艺的应用范围及分离效果,指出了其相应的优缺点和适用场合,为NMP的有效利用提供合理的参考。对渗透汽化技术用于NMP回收面临的挑战进行讨论并对发展前景做出展望。

草酸二甲酯加氢反应中铜催化剂稳定性的研究进展

草酸二甲酯催化加氢生产乙二醇是煤化工产业的重要组成部分。目前以Cu/Si O2为催化剂的研究工作得到广泛关注,但铜催化剂的失活问题是目前面临的最关键问题,阻碍了其进一步工业规模的发展。本文综述了最近国内外对于草酸二甲酯加氢反应中铜催化剂稳定性的研究进展,分析了铜催化剂的失活机理,讨论提高铜催化剂稳定性的合理有效的方法。文章指出从增强铜-其他物种相互作用而限制铜物种移动、提高载体的传热能力以消除反应过程中的局部过热点、制备特殊结构载体隔离铜颗粒以阻止其迁移团聚等方面,积极探索新的催化剂合成方法和新材料的制备,解决铜催化剂的失活问题,对于合成气经草酸二甲酯加氢制备乙二醇及乙醇酸甲酯等化工产品具有重要的学术价值和实用意义。

高表面积复合氧化物Co-O-Si的制备及其催化1-己烯骨架异构和噻吩加氢脱硫活性(英文)

通过硝酸钴与硅酸钠共沉淀、辅以正丁醇干燥技术制备了具有原子分散度的Co-O-Si复合氧化物(Co/Si原子比≈ 0.65), 该催化剂具有较大的比表面积(562 m2/g)和较强表面酸性. 在硫化处理后, 能够形成高度分散的硫化物活性组分, 在模型汽油加氢处理反应中显示了较高的催化活性, 在573 K时, 噻吩的加氢脱硫活性可达99.4%, 同时, 1-己烯的骨架异构收率达到了35%. 该催化剂虽然不含Mo, 其加氢脱硫活性可与工业催化剂Co-Mo/γ-Al2O3相当. 而在汽油深度加氢脱硫过程中, 直链烯烃往往被加氢饱和, 造成辛烷值损失. 该催化剂则可使部分直链烯烃发生骨架异构而生成异构烷烃, 可减少深度加氢脱硫过程中的辛烷值损失.

通过聚苯的磺化和碳化制备酸性树脂-碳复合材料

用浓硫酸在170oC下处理聚苯,发生了磺化和碳化过程,生成了一种酸性树脂-碳复合材料.其比表面积为14m2/g,与磺酸基相关的强酸量为1.2mmol/g,氨吸附量热测定的起始吸附热较高,表明表面磺酸基没有形成焦硫酸根;部分磺酸基在400oC以上才开始分解,表现出很高的热稳定性.该强酸性复合材料在异戊烯与甲醇醚化生成甲基叔戊基醚的反应中显示出较高的催化活性,优于用葡萄糖碳化和磺化得到的强酸性碳材料.

磷化钴材料在电化学能源领域的研究进展

当今时代,人类社会的发展日益依赖巨量的能源,这与不可再生资源有限的储量相矛盾,发展绿色清洁、高效可持续的可再生能源和能源利用技术迫在眉睫。磷化钴材料作为过渡金属磷化物的重要一员,由于其对氢的优异吸/脱附性能和特殊的晶体结构,广泛应用于电解水、超级电容器和二次电池等电化学能量储存与转化领域。然而目前磷化钴材料的应用还存在很多缺陷,在电解水反应中活性组分易分解,结构稳定性差;在超级电容器使用中活性位点暴露不足、电导率偏低;作为锂/钠离子电池电极材料在充放电过程中存在巨大的体积变化而导致循环稳定性降低等。本文对磷化钴的晶体结构、制备方法及改良方法作了总结,对其应用于电解水、超级电容器和锂/钠离子电池的生效机理和发展近况进行概述。最后提出了存在的问题和未来的发展方向。

直接甲醇燃料电池非铂基催化剂研究进展

目前直接甲醇燃料电池(DMFC)常以铂基材料作为甲醇氧化反应和氧还原反应的催化剂,由于铂储量低、成本高等原因,开展非铂基催化剂的研究显得尤为重要。综述了近年来DMFC阳极和阴极非铂基催化剂的研究进展,介绍了DMFC催化剂使用的载体,并对未来DMFC的发展趋势进行了展望。

《化工原理》课程的通用原理教学探索

《化工原理》是一门量大面广的课程,是化学工程与工艺以及相关类专业的重要必修课。由于本课程公式较多、内容繁杂,学生在学习过程中容易顾此失彼,仅对某个具体公式或具体知识点进行死记硬背,不能通透的理解。本文从探索整门课程中通用原理的角度,对该门课程进行归纳总结,探索多个单元操作之间的一些共通处理方法,比如操作线方程式全部都是由物料衡算推导而来、贯穿于整门课程的工程观点、单元操作通用研究方法(因次分析法和数学模型法)等,并以具体实例进行分析说明,使学生对整个课程能够综合性地通透理解,从而对学生的学习和教师的讲授提供一定的有益帮助。

高比表面积高分散度铜基催化剂的制备及其性能

采用改进共沉淀法(通过精确控制pH=5合成出催化剂前体,再用正丁醇对前驱体预干燥处理)成功制备出高比表面积(383.87 m^(2)/g)、高分散度(42.74%)的Cu—O—Al骨架结构催化剂。结果表明,改进共沉淀法可有效增大催化剂比表面积和孔容,并使催化剂上铜物种的颗粒更小、分散度更高,进而表现出较高的催化活性。由于催化剂形成了Cu—O—Al骨架结构,可显著抑制铜物种的移动,从而提高其稳定性。以成本较低的空气作为氧源,在典型催化剂(CuAl_(3),Cu/Al标称物质的量比为0.3)上催化氧化1-甲氧基-2-丙醇(MOP)合成1-甲氧基-2-丙酮(MOA),在反应温度300℃、液时空速1.75 h^(-1)条件下,MOP转化率为85.2%,MOA选择性为55.7%,在液时空速为1.75~2.00 h^(-1)时MOP转化率和MOA选择性几乎不变。可稳定运行32 h,而该空速下传统浸渍法制备的催化剂(IM-CuAl)已基本无催化活性。

介孔碳担载的Co-Mo和Ni-Mo加氢脱硫催化剂

自制介孔碳(CMC)具有比传统活性碳(AC)更大的比表面积、孔径和孔体积,以其为载体,在浸渍液中加入螯合剂,采用等量浸渍法制备了Co-Mo/CMC和Ni-Mo/CMC催化剂,分别用于模型汽油和柴油加氢脱硫反应.结果表明,Co-Mo/CMC和Ni-Mo/CMC催化剂具有比Co-Mo/AC催化剂更好的织构性质和加氢脱硫活性.在模型汽油的加氢脱硫反应中,Co-Mo/CMC催化剂活性比工业催化剂Co-Mo/Al2O3高得多;而在模型柴油的加氢脱硫反应中,Ni-Mo/CMC催化剂活性也比工业催化剂FH-98高得多.

TiO_(2)光催化剂的研究进展

TiO_(2)具有光催化效率高、稳定性好、不容易产生二次污染和成本低等特点,已广泛应用于抑菌抗癌、制备氢气、废水处理、太阳能电池、防晒、自清洁等领域。首先,介绍了TiO_(2)光催化作用机理,探讨了晶型、粒径和缺陷对TiO_(2)光催化活性的影响;然后,综述了近年来国内外TiO_(2)光催化剂的研究现状与进展;接着总结了目前TiO_(2)光催化剂的改性方法;最后,阐述了TiO_(2)光催化剂改性过程中所面临的问题,对未来发展提出了建议。

2-甲基吡啶合成2-乙烯基吡啶

以二苯胺生产过程中产生的副产物2-甲基吡啶为原料，以KOH改性的HZSM-5沸石分子筛为催化剂，气相一步法合成了2-乙烯基吡啶。考察了催化剂的焙烧温度、用于改性的钾含量、成型过程中的粘结剂的种类和含量，反应的工艺条件等因素对反应的影响。实验结果表明，催化剂焙烧温度为550℃，改性钾离子的质量分数为3％，以硅溶胶作为粘结剂进行催化剂成型，硅溶胶的用量为K-HZSM-5质量的50％，当反应温度为360-370℃，原料2-甲基吡啶和甲醛摩尔比为1：3，质量空速0．75h^-1时，2-甲基吡啶的转化率可达到80．26％，2-乙烯基吡啶的选择性可达到97．59％，实现了副产物的有效利用。