石墨烯复合载体催化剂在柴油车尾气NO脱除中的应用

氨气选择性催化还原法有利于柴油车尾气中NO的脱除,为适合柴油车尾气条件和温度,制备一种石墨烯和TiO_(2)复合载体的脱硝催化剂,通过NH_(3)-SCR催化活性评价、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析仪(BET)和程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征得出以下结论:对于TiO_(2)载体催化剂,高含量的Ce有利于提高NH_(3)-SCR催化活性,并扩宽活性温度区间,活性组分Fe有利于其低温活性;对于石墨烯载体催化剂,活性组分Ce的催化活性更优越,但Fe更有利于高温活性;针对TiO_(2)和石墨烯复合载体脱硝催化剂,进一步扩宽了催化活性温度区间,改善催化剂反应过程中的粉化现象,但是催化活性略有下降,其中Fe0.1Ce0.4Ti/10%GR催化剂具有最优的NH_(3)-SCR活性,在220~450℃温度区间内NO转化率达到90%以上。

甲醇制烯烃工业反应器产品选择性预测及操作条件优化研究

基于甲醇制烯烃固定流化床反应器的反应结果,建立了产品气组成与醇剂比的关联函数,同时假定催化剂在工业反应器内的停留时间分布符合全混流模型且一定条件下产品选择性只与醇剂比有关,最终形成了适用于MTO工业反应器产品气选择性预测及操作条件优化的计算模型。模型对于甲醇制烯烃工业装置正常运行期间主要产品选择性的预测比较准确,其中对于乙烯、丙烯、乙烯+丙烯选择性的预测误差分别为0.91%、0.80%和0.55%,对于C_4的预测误差为1.81%。该模型还可用于甲醇制烯烃工业装置操作参数的优化,以提升低碳烯烃的收率。

螺[4,5]-癸烷和螺[5,6]-十二烷燃料热解机理及反应动力学研究

采用B3LYP/6-311++G(d,p)和反应性分子动力学方法,对螺[4,5]-癸烷(C_(10)H_(18))和螺[5,6]-十二烷(C_(12)H_(22))的热解机理进行研究,揭示不同碳环结构和尺寸效应对燃料初始分解反应活性及小分子和芳烃产物生成行为的影响。结果表明,两种螺环烷烃燃料初始分解路径相似,均通过单分子碳碳键解离发生开环异构反应和小分子自由基进攻燃料母体的氢提取反应而消耗。相较于C_(10)H_(18),C_(12)H_(22)中分子张力更大的七元环使速控步碳碳键及碳氢键能更低,导致燃料呈现出更低的初始分解温度和更高的反应活性。两种螺环燃料初始分解产生的自由基进一步影响了C1−C7小分子烃类和环烯产物的生成。其中,乙烯的生成始终占据主导地位。由于螺环尺寸效应的影响,链烃和环烯烃的生成表现出明显的结构差异性。对于C_(10)H_(18)分解而言,生成大量的五元环烯产物,包括环戊二烯、环戊烯、富烯、甲基环戊二烯和甲基环戊烯;而C_(12)H_(22)中更大的七元环结构,将生成对应的七元环烯产物(环庚烯、亚甲基环庚烷)。

铈掺杂对α-Bi_(2)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂丙烯选择性氧化性能的影响

采用快速微波辅助水热法制备了4种不同的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂。在制备过程中通过调节铈的掺杂量可以改变合成催化剂的形貌和结构,成功地提高了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的比表面积。结果表明,煅烧温度为500℃、pH为3、掺杂量x=0.05时制备的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂具有最高的丙烯选择性氧化性能,丙烯转化率为42.1%,丙烯醛选择性为88.3%。Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的性能与结晶度呈负相关。用XPS表征了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的氧迁移率,Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的催化性能与其氧流动性呈正相关。

发泡聚苯乙烯颗粒流化热解特性的实验研究

基于不同加热速率下的热重测试,计算发泡聚苯乙烯颗粒的热裂解动力学参数,自建可视化流化热解炉研究流化床热解过程,并对产物进行分析。热重实验数据根据阿伦尼乌斯方程用KAS,OFW,CR方法计算活化能和指前因子等热解动力学参数。通过可视化实验观察分析不同温度下发泡聚苯乙烯颗粒热解过程的形态变化,并分析固、液、气三相产物的主要成分。KAS和OFW方法计算的活化能分别为143.55 kJ/mol和147.21 kJ/mol。CR方法计算指前因子为6.79×10^(5)~4.40×10^(8)min^(-1)。发泡聚苯乙烯热解过程中吉布斯自由能为219.30 kJ/mol,反应焓变为137.94 kJ/mol,熵变为-0.12 kJ/K。流化裂解产物主要是苯乙烯、1,3,5-三苯基环己烷、9,9-二甲基萘为主的裂解油、碳黑及甲苯和苯乙烯为主的裂解气。

Pt-W/Al_(2)O_(3)催化甲酸铵转移氢化变压器油的应用研究

通过浸渍法制备Pt-W/Al_(2)O_(3)催化剂,以甲酸铵为氢供体、乙醇为溶剂对老化变压器油进行转移加氢以实现变压器油的回收再利用。得益于Pt-W/Al_(2)O_(3)中丰富的酸性位点,与Pd/C、Pd/Al_(2)O_(3)、Pt/Al_(2)O_(3)等单效催化剂相比,本研究所制备的催化剂性能更优。采用响应面法对工艺条件进行优化并作回归分析,结果表明最优工艺条件为甲酸铵用量39%,催化剂用量2.35%,温度69℃,经验证该模型置信度良好。在此条件下的氢化变压器油脱色率和脱酸率分别达到98.1%和97.4%,主要电气性能恢复至国标新油水平。

SBA-15分子筛负载对甲苯磺酸催化合成过氧化二异丙苯的性能和反应过程模拟

采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载对甲苯磺酸(TsOH)催化剂TsOH/SBA-15,探究了其催化α-甲基苯乙烯(α-MS)和异丙苯过氧化氢(CHP)反应制备过氧化二异丙苯(DCP)的活性,并对反应过程进行了模拟分析.当进料比n(α-甲基苯乙烯)/n(异丙苯过氧化氢)=2.0, TsOH/SBA-15用量为CHP质量的0.15%,于44℃反应2.5h, DCP的产率为62.1%.模拟计算结果表明,反应过程有异步协同反应和分步反应两种机理,在异步协同反应中α-MS, CHP和TsOH只需要经过一个过渡态即可完成,而分步反应中反应物需要经过两个过渡态以及一个中间体才能完成,两种路径均涉及2次H^(+)的转移.在44℃下,异步协同反应的反应能垒(ΔG)为121.8 kJ/mol,分步反应中两个过渡态对应的反应能垒分别为74.1和78.3 kJ/mol.

铑基非均相催化剂在烯烃氢甲酰化反应中的应用研究进展

烯烃氢甲酰化反应是工业中合成醛的重要过程,铑基均相催化剂难以回收的缺点会大大增加烯烃氢甲酰化反应的成本。负载固相多相催化剂因其简便的分离循环操作而广受关注,但存在反应活性较差、金属流失量较大和催化剂制备成本较高等问题,开发催化性能和回收性能好的非均相铑基催化剂具有广阔的前景。以无机固体载体固定化催化剂、HRh(CO)(PPh_(3))_(3)封装型多相催化剂、多孔有机配体(POL)材料负载催化剂和单原子金属间纳米催化剂这4类催化剂为主线,综述了用于烯烃氢甲酰化反应中多相负载型铑基催化剂的研究进展。在多相负载型铑基催化剂中,膦配体组成及制备条件、载体种类及性质和铑与其他金属协同作用等均能对其催化烯烃氢甲酰化反应的催化性能产生影响,对上述4类催化剂的优、缺点和发展前景进行了简要分析。在今后的研究中,建议设计给电子能力强、空间位阻大的膦配体,发掘高比表面积、多级孔道结构的无机/有机载体,深入探究金属纳米粒子间的相互作用,进一步提高铑基催化剂在烯烃氢甲酰化中的催化性能和回收性能。

离子液体催化CO_(2)与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯反应动力学研究

利用自制烷基功能化催化剂催化环氧丙烷(PO)与CO_(2)环加成生成碳酸丙烯酯(PC),对催化剂用量,反应温度,反应压力及反应时间进行优化,推导了该催化剂催化PC合成的反应机理并建立了动力学方程,讨论了不同温度下PO转化率和PC生成速率随时间变化的规律。实验结果表明,当催化剂用量为0.8%(w)、反应温度140℃、反应压力4.0 MPa、反应时间2.0 h时,PO转化率可达99.61%,PC收率达99.25%。PC合成反应速率与PO的浓度呈线性关系,并遵循一级反应动力学规律。

CO_(2)催化加氢合成甲醇研究进展

热催化CO_(2)加氢制甲醇具有显著的减碳效应,能够有效储存可再生能源,具有广阔的工业应用前景。介绍了CO_(2)加氢制甲醇的反应网络及其热力学挑战,并概述了其工艺流程、国内外工业应用情况,系统综述了近年来不同活性组分催化剂的研究进展,从催化剂的制备方式、活性位点、反应机理及动力学等方面阐述Cu基催化剂、贵金属催化剂、氧化物催化剂以及其他新型催化剂存在的问题和优势。重点阐述Cu基催化剂的构效关系,包括其活性组分结构、载体性质和助剂对催化活性和甲醇选择性的影响,并展望CO_(2)加氢制甲醇催化剂的未来发展方向。

废膜炭吸附去除废水中典型污染物的性能研究

在膜法处理污水过程中,广泛使用有机聚合物分离膜。但是,由于不可逆膜污染的发生,需要更换性能衰减后膜,导致大量废膜的生成,因此实现废聚合物膜的再利用具有重要的经济和环境价值。以污水处理厂的废旧中空纤维膜为模板,通过简单的热解重塑反应制备了一种具有超微孔-介孔-大孔结构的炭材料;结合炭材料的结构表征,对活性炭的吸附性能进行了分析,研究了其吸附水中典型芳香烃类和抗生素类污染物的动力学和热力学过程。结果表明,具有分级孔结构的废膜炭对芳香烃类有机污染物的去除能力高于商业炭,而对环丙沙星、卡马西平、磺胺嘧啶等抗生素的吸附性能低于商业炭。

浅谈抗生素在中国多介质中污染现状研究进展

为评估抗生素在环境中潜在的危害,对抗生素来源、在不同环境介质包括水环境、土壤与沉积物以及食物中的赋存现状进行综述,分析表明抗生素浓度水平在不同环境介质中差异明显,且呈现明显的季节性与地域性差异,在此基础上,为今后抗生素污染的研究前景进行了展望。

甲醇合成过程中反应条件的优化策略分析

甲醇合成是一项重要的化工过程,关乎能源和化工行业的发展。然而,在甲醇合成过程中,反应条件的优化却是一个复杂的难题。反应温度的影响和精确控制对产率和选择性至关重要。催化剂的选择和活性直接影响反应效率和成本。原料气组成和反应压力的优化也是挑战之一。为了克服这些困难,可采取一系列优化策略。首先,改进催化剂和研发新型催化剂,可以提高反应效率和选择性。其次,精确控制和优化反应温度,可以有效提高产率和减少副反应。优化反应压力也是关键,可通过调节压力来提高反应效率。最后,对原料气的净化和配比进行精确控制,有助于确保反应的稳定性和高效性。综合采取这些优化策略,可以有效提升甲醇合成过程的效率和经济性。

能在室温下完全分解硫化氢的新技术研发成功

近日,中国科学院大连化学物理研究李灿院士团队成功研发离场电催化技术,能在室温、常压下将硫化氢全部分解,并制成氢气和硫磺。该技术在天然气开采、石油化工炼化、煤化工等领域有广阔的应用前景。相关研究成果在线发表于《环境科学与技术》杂志。

酶-化学级联催化制备(S)-烟碱

传统(S)-烟碱合成方法步骤复杂且依赖多种化学催化剂。为了实现(S)-烟碱的绿色合成,设计了酶-化学级联途径:首先,构建了亚胺还原酶(IRED)与甲酸脱氢酶(FDH)的偶联体系,以麦斯明为底物合成(S)-降烟碱;然后,将(S)-降烟碱经Eschweiler-Clarke反应制备(S)-烟碱。通过大肠杆菌宿主分别对IRED和FDH进行表达,得到含酶细胞及酶液,考察了pH和温度对细胞中IRED和FDH酶活力的影响。优化酶催化制备(S)-降烟碱的反应条件,在30℃、pH 7.5条件下,添加质量浓度为30 g/L的麦斯明、600 U/L FDH细胞、900 U/L IRED细胞、0.6 mmol/L NADP^(+)和质量浓度为90 g/L的甲酸钠,(S)-降烟碱的产率>98%,对映体过量(e.e.)值>99%。最后,通过化学法将(S)-降烟碱甲基化得到(S)-烟碱,此步骤产率和e.e.值均达99%以上。

构建多活性位点的单组分金属卤化物@吡啶/咪唑多孔有机框架用于CO_(2)的高效吸收与催化

定向设计的多孔有机框架被认为是提高CO_(2)捕集与利用效率的优异纳米材料。本研究通过ZnCl_(2)催化的氰基离子热聚合反应以及合成后修饰法构建了一系列多活性位点的单组分金属卤化物@吡啶/咪唑多孔有机框架材料(M@PIPOFs),并详细探讨了不同单体浓度和聚合温度对材料结构及性能的影响。作为具有较高比表面积、多层次孔隙结构的多相催化材料,M@PIPOFs同时含有丰富的氢键供体基团、Lewis酸/碱基团和亲核基团,在吸收CO_(2)以及催化CO_(2)与环氧化物耦合制备环状碳酸酯方面表现出极好的性能。结果表明,该类材料对CO_(2)的吸附性能较强,在273 K、100 kPa CO_(2)压力下吸附量最高,为3093μmol/g。考察了M@PIPOFs结构和反应条件对其催化性能的影响,结果表明,单组分1.0ZnI_(2)@PIPOF-400-30材料具有最高的催化性能。其能够在无溶剂、无助催化剂的条件下,高活性、高选择性地催化CO_(2)与含有不同终端基团的环氧化物耦合,并以88%~98%的收率生成相对应的环状碳酸酯。此外,该M@PIPOFs催化剂回收简单,具有持久的高稳定性和催化活性。最后,基于对M@PIPOFs材料的表征和催化数据分析,提出了一种可行的多活性位点单组分催化机理。本研究希望能够为后续高效多相催化体系的设计、开发提供参考。

低表面张力、透明吸附膜水基钢铁防锈剂的构建及其性能探究

本文以三乙醇胺硼酸酯等常见原料构建了一种环保无毒的高效水基钢铁防锈剂,该防锈剂具有较低的表面张力,原液和8%水溶液(质量浓度)表面张力值均小于40 mN/m;能够在钢铁表面形成牢固且均匀的透明吸附膜;经8%水溶液(质量浓度)防锈处理的标准Z30铸铁试片,在35℃、90%湿度的恒温恒湿箱中120 h不生锈。对比市售的三款水基防锈剂产品,本文所制备的水基防锈剂的各项性能均更为出色。

纳米片状HZSM-5在联苯甲基化中的应用

采用晶种导向的方法合成了一系列具有不同硅/铝比、不同b轴厚度的纳米片状HZSM-5催化剂。利用XRD、SEM、NH 3-TPD、N_(2)吸附-脱附等手段对催化剂的物理和化学性质进行表征,并在反应温度为380℃、反应压力为0.1 MPa和进料速率为MHSV=1.0 h-1的反应条件下考察了硅/铝比和纳米片状HZSM-5 b轴厚度对于联苯甲基化反应性能的影响。研究结果表明,随着纳米片状HZSM-5硅/铝比降低,联苯转化率提高,同时4-甲基联苯(4-MBP)的选择性也小幅上升,4-MBP收率大幅提高;但催化剂失活严重,稳定性下降。在硅/铝摩尔比为20的条件下,通过提高晶种加入量,可将纳米片状HZSM-5的b轴厚度从100 nm降至20 nm。纳米片状HZSM-5的直孔道促进了反应物与产物分子在沸石微孔内的扩散,减缓了副反应的发生以及积炭的形成,提高了催化剂的稳定性;催化剂单程寿命从8 h延长到30 h。

Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂催化沼气蒸汽重整制氢性能研究

沼气蒸汽重整是重要的制氢方式,开发高效稳定的催化剂是其规模化应用的重要环节。基于此,采用连续浸渍法制备了一系列基于ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体的Ni基催化剂,对其进行了沼气蒸汽重整制氢催化性能测试。利用N_(2)吸/脱附、XRD等表征方法,分析了催化剂的织构性质、晶相组成等。探究了催化剂的物理结构和化学性质对沼气蒸汽重整制氢的影响机制,并探讨了焙烧温度与金属助剂Fe对催化剂催化性能的影响。结果表明,在700°C、空速12000 h^(-1)条件下,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)表现出突出的催化性能,CH_(4)转化率和H_(2)产率分别稳定在89.94%和81.49%。ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体相比于Al_(2)O_(3)载体增大了催化剂的比表面积,促进了平均粒径较小的Ni在载体表面的高度分散,进而提高了催化剂的催化沼气蒸汽重整制氢性能。焙烧温度可以调控催化剂的比表面积和孔体积,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)的比表面积和孔体积比焙烧温度为700°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)大。Fe与ZrO_(2)的耦合改性提升了催化剂的还原性能,生成了更多高活性Ni^(0),有利于甲烷干重整制氢反应的发生,调控了气体产物中的n_(H_(2))/n_(CO)。

咪唑型离子液体催化α-烯烃聚合制备PAO的研究

合成了3种化合物1-乙烯基-3-苄基咪唑氯盐([VBzIm]Cl)、1-苄基-3-甲基咪唑氯盐([BzMIm]Cl)、1-苄基-3-乙基咪唑氯盐([BzEIm]Cl),分别与无水氯化铝(AlCl_(3))制备成离子液体催化剂(IL),探讨了阴阳离子摩尔比、反应温度、反应时间以及催化剂用量对PAO性能的影响。结果表明,以[VBzIm]Cl和AlCl_(3)制备的离子液体催化剂,有效地促进了1-癸烯的聚合反应,制得的聚α烯烃基础油(PAO)中,三聚体和四聚体的含量明显增加,优化实验条件,催化剂阴阳离子比例2∶1,催化剂质量分数7%,反应温度为80℃,反应时间3 h,1-癸烯的转化率在90%以上,聚α烯烃基础油40℃运动黏度为52.9 mm^(2)/s,100℃运动黏度为8.7 mm^(2)/s,黏度指数为142。