碳纳米管模板导向制备煤沥青基电热材料及其性能调控研究

本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高;多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度,进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管,可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%;在5、10和15 V电压下,煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165℃,相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70℃,显示出极大的应用前景。

基于煤基腐殖酸的高效减水剂合成与性能表征

为了探索褐煤高值化利用途径,利用2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸钠(AMPS)和丙烯酸(AA)分别对褐煤氧化解聚腐殖酸(OHA)和商品化腐殖酸(NHA)进行接枝共聚改性,制备了两种煤基腐殖酸(CHA)高效减水剂,考察了接枝共聚物结构及其单体配比对水泥砂浆和净浆流动度的影响,结合接枝共聚物结构表征对两种CHA高效减水剂的吸附性能及砂浆流动性、减水率、坍落度和机械强度等应用性能进行了评价,并与商品减水剂FDN-C进行了对比。结果显示,AMPS与AA接枝共聚改性可以显著提高CHA的水泥浆体流动性和减水率。其中,AA/AMPS=0.15时,接枝共聚物的改性效果最好;OHA接枝共聚改性效果优于NHA。OHA和NHA接枝共聚物的混凝土减水率分别达到24%和22%,28d抗压强度分别提升31.7%和40.0%,并且保坍能力明显高于FDN-C。CHA的芳香度高及含有丰富的酚羟基和羧基,有利于AMPS和AA接枝共聚反应,可以作为石油替代品用于制备水泥等材料的高效分散剂。

低温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

本研究以低温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚制备煤焦油基酚醛泡沫(CPF),对CPFs的化学结构、表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行了表征。结果表明,CPFs与常规酚醛泡沫的化学结构相似。与常规酚醛泡沫相比,30%CPF和40%CPF的压缩强度分别增加了18.3%和55.9%;且由于脂肪结构如烷基酚的引入,使得泡沫的韧性显著提高,其粉化率分别下降了22.9%和50.8%。此外,CPFs在低温下的热稳定性增加。尽管CPFs的极限氧指数下降,导热系数增加,但依然保持较好的阻燃和隔热性能。这说明低温煤焦油能够高比例地替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为低温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。

镍盐前体对Ni/γ-Al_2O_3催化剂催化加氢活性的影响

用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、程序升温还原、CO化学吸附和微反应测试等方法研究了不同镍盐前体制备的负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的结构和催化α-蒎烯加氢活性.结果表明,用醋酸镍前体制备的催化剂的催化加氢活性远高于用硝酸镍前体制备的催化剂,并且这种催化加氢活性的差异与不同前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面Ni2+的分散状态及还原度密切相关.当Ni2+负载量远低于其在γ-Al2O3载体表面上的分散容量时,Ni2+优先嵌入载体表面四面体空位,随着Ni2+负载量的增加,嵌入载体表面八面体空位的Ni2+的比例增大.由于醋酸根阴离子对γ-Al2O3载体表面四面体空位的屏蔽效应大于硝酸根阴离子,在醋酸镍前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面,Ni2+倾向于嵌入载体表面八面体空位且易被还原为金属态Ni0,故用醋酸镍前体制备的Ni/γ-Al2O3催化剂的催化α-蒎烯加氢活性高于用硝酸镍前体制备的催化剂.

Ni^(2+)在γ-Al_2O_3上的分散状态及负载型Ni/γ-Al_2O_3催化剂的α-蒎烯加氢活性(英文)

用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫散射光谱(UV-VisDRS)、程序升温还原(TPR)、CO化学吸附和微反测试等方法研究了Ni2+在γ-Al2O3上的分散状态和负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的α-蒎烯加氢催化活性。结果表明,当Ni2+负载量远低于其在γ-Al2O3载体表面分散容量时,Ni2+优先嵌入载体表面四面体空位,随着Ni2+负载量的增加,嵌入载体表面八面体空位Ni2+的比例增大。由于八面体Ni2+易被还原为金属态Ni0,NiO/γ-Al2O3样品的还原度随Ni2+负载量的增加而大幅度地增加,经氢还原所得Ni/γ-Al2O3催化剂的CO吸附量和α-蒎烯加氢催化活性大幅度增加。对La2O3助剂的作用进行了研究,结果表明分散在γ-Al2O3上的La3+物种可阻止Ni2+嵌入γ-Al2O3表面四面体空位,增大了八面体Ni2+物种所占比例,提高了催化剂的还原度,故Ni-La2O3/γ-Al2O3催化剂催化活性高于Ni/γ-Al2O3催化剂。

有机改性对粘土负载镍催化剂的促进作用及其萘加氢性能(英文)

以有机改性后的十六烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱石(CTAB-MMT)为载体,采用浸渍法制备了Ni/MMT催化剂.通过傅里叶红外光谱、X射线衍射、H2程序升温脱附、N2物理吸附以及紫外漫散射等物理化学手段对催化剂进行了表征;并结合微型高压反应釜萘加氢反应,评价了催化剂的加氢性能.结果表明,有机改性显著改善了Ni/MMT催化剂的金属Ni分散度和织构性质,且所制催化剂表现出优异的萘加氢性能,Ni萘转化率达到88.2%,不仅远高于未处理催化剂(13.1%)和Al2O3柱撑处理催化剂(24.2%),而且高于Ni/SBA-15催化剂(68.2%).鉴于CTAB有机柱撑体在催化剂还原过程因热解而消除,其对催化剂所起的作用主要发生于浸渍过程,提出了有机改性在浸渍过程对Ni/MMT催化剂的促进作用机制.

图像分析在焦炭气孔结构参数测定中的应用

通过Optimas6.5图像处理与分析软件,对7个不同厂家不同焦炭的气孔结构图像进行分割和统计,确定出最佳的灰度阈值,并用该灰度阈值对焦炭灰度图像进行阈值分割和识别,实现了用图像分析法对焦炭气孔结构参数的测定。与传统焦炭气孔结构参数测定方法相比,图像分析法具有准确性更高、数据代表性更好等优点。

由不同镍盐前体制备高分散Ni/SBA-15催化剂:活化氛围的影响(英文)

以硝酸镍和乙酸镍为镍前体,用浸渍法分别在空气和氢气氛围活化制得系列Ni/SBA-15催化剂,通过XRD、H2-TPD、N2物理吸附和在线质谱等物理化学手段对催化剂进行了表征,并结合微型高压反应釜萘加氢反应,评价了催化剂的加氢性能。结果表明,氢气氛围活化对硝酸镍为镍前体所制Ni/SBA-15催化剂的镍分散度和活性有显著促进作用,而空气氛围活化对乙酸镍为镍前体所制催化剂有明显促进作用。根据催化剂前体在不同氛围活化时的热分解产物,提出了活化氛围对不同镍前体制得Ni/SBA-15催化剂所产生的作用机理。

黏土负载镍的纳米片高效芳烃加氢催化剂（英文）

以天然层状黏土蒙脱石(MMT)为前体,通过液相沉积-沉淀将镍物种引入水溶液中剥离为MMT纳米片表面的简易方法制得Ni/MMT纳米片。该Ni/MMT纳米片由于是二维(2D)结构,利于芳烃及其加氢产物的传质扩散,相比Ni/SBA-15和Ni/γ-Al2O3催化剂,具有更为高效的芳烃加氢性能,且在镍负载量高达18.5%时,其四氢萘加氢的转化频率(TOF)达到最高值。

基于实践教学化工类创新和应用型人才培养模式初探

实践教学在化工类创新和应用型人才的培养过程中起着十分重要的作用。以生产实习和毕业论文两个实践教学环节为平台,提出了结合生产实习强化工程实践能力、结合毕业论文研究内容加强最新专业理论知识的学习以及结合毕业论文的研究过程培养创新性能力等方式,对基于实践教学化工类创新和应用型人才的培养模式进行了初步探讨。

先锋褐煤热溶及热溶物红外光谱表征

利用高温热溶装置研究了不同溶剂中先锋褐煤热溶性能,并对热溶物和热溶残煤分别进行了红外光谱表征。结果表明,先锋褐煤以化学交联大分子结构为主,非共价键缔合低分子化合物含量较低;虽然高温热溶可以显著提高热溶效率,300℃甲苯和四氢萘溶剂中热溶率达到20.7%和21.3%,但是以热断裂煤结构中的非共价键作用,促进低分子化合物溶解为主;300℃热溶过程中不存在明显热解反应,供氢溶剂及氢键型溶剂作用不明显;先锋褐煤热溶物中含有丰富的脂肪结构和羧酸酯,羟基和芳香结构含量较低;热溶溶剂明显影响热溶物结构与组成。

胜利褐煤液化沥青烯光谱表征

以胜利褐煤为原料，通过不同条件下加氢液化制备了相应的沥青烯，利用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱和荧光光谱等分析技术对所制备的沥青烯进行了结构表征，探讨了氢气初压和液化温度对沥青烯结构的影响。结果表明，胜利褐煤液化活性高，沥青烯和前沥青烯等重质中间物收率较低。胜利褐煤沥青烯中芳香体系主要以2-3环缩合芳环及联苯类芳香结构为主。提高氢气初始压力，可以促进煤的加氢裂解及AS脱羟基。高温、高氢压有利于AS中芳环取代基的加氢裂解。相对而言，荧光光谱是沥青烯芳香结构的有效表征手段，其荧光光谱特征结果与元素分析、H/C原子比间存在明显的相关性。

先锋褐煤的热处理和水热处理改质

通过先锋褐煤热处理和水热处理,结合处理煤结构与性质表征,研究了热处理和水热处理对先锋褐煤结构、抽提和溶胀性能的影响,探讨了热处理过程水的作用。结果表明,低于热解温度下的热处理以非共价键解缔合及部分弱共价键热解为主,水与煤的水热反应能够抑制水热处理过程中煤的热解和小分子化合物释放。高温热处理以热解和脱氧为主,水热反应可以稳定煤热解活性基团,避免其二次裂解和交联,在一定程度上提高处理煤的混合溶剂抽提率,改善其溶胀性能。

先锋褐煤在离子液体中温和加氢转化研究(英文)

对先锋褐煤在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)中于温和条件下(350℃)的加氢液化行为进行了研究。主要考察了催化剂FeS、ZnCl2、AlCl3和FeCl3对先锋褐煤在离子液体[Bmim]BF4中液化性能的影响规律,并对液化产物进行了红外光谱分析。研究发现,先锋褐煤在离子液[Bmim]BF4、催化剂和四氢萘(THN)作用下具有较好的液化性能。在350℃、[Bmim]BF4和ZnCl2作用下,先锋褐煤的液化产物产率为66.2%,主要的液化产物为四氢呋喃可溶物(THFS)、四氢呋喃不溶而N-甲基吡咯烷酮可溶的产物(NS)。液化产物的红外光谱分析结果表明,催化剂的种类显著影响液化产物的分布和结构。

小龙潭褐煤加氢液化及其重质产物结构表征

研究了小龙潭(XLT)褐煤直接加氢液化性能,并利用元素分析、红外光谱和荧光光谱法对液化重质产物沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)结构进行了分析表征。结果表明,XLT褐煤液化活性高,Fe S催化415℃时液化转化率最高达到89.6%,其液化过程主要是煤大分子结构热解并脱氧。所得AS和PA的芳环结构单元类似于原煤,氧主要以羟基和芳香酮羰基形式存在。PA具有"列岛"(archipelago)式大分子结构特征,芳香结构含量明显大于AS。THF溶液中,PA缔合作用显著强于AS,尤其在稀溶液中PA存在一定的分子内缔合。较高温度下所得PA和AS中芳香结构含量高,缔合作用强。

微波法合成树枝状纳米硫化锑

以氯化锑、硫脲为原料,采用微波法合成树枝状硫化锑纳米材料。用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等对Sb2S3晶体的物相及形貌进行分析表征。结果表明制备出的是正交相Sb2S3,长度可达数十微米。并给出树枝状硫化锑纳米材料的可能的形成机理。

图像分析法测定煤的显微组分

通过Optimas6 5图像处理与分析软件 ,对 6种单种炼焦煤样的煤岩显微组分图进行分割和统计 ,确定出最佳的灰度阈值 ,并用该灰度阈值对单种煤各显微组分进行阈值分割和识别 ,实现了用图像分析法对单种煤煤岩显微组分的测定。与传统数点测定方法相比 ,图像分析法具有准确性高。

褐煤在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中热溶及热溶产物的分离与分析

基于离子液体对煤的高效解聚性能,对先锋褐煤(XL)、锡林郭勒褐煤(XLGL)和胜利褐煤(SL)在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)中的热溶性能进行了研究。同时,对XL在离子液体[Bmim]Cl中的热溶产物进行了分离,并对分离所得各组分进行了分析表征来研究褐煤的结构信息。研究发现,在相同条件下离子液体[Bmim]Cl对不同褐煤的萃取性能显著不同,其顺序为XL>SL>XLGL。先锋褐煤离子液体热溶物可分离为丙酮可溶物、吡啶可溶物和吡啶不溶物,其中,丙酮可溶物(AS)为15.9%、吡啶可溶物(PS)为56.0%、吡啶不溶物(PI)为28.1%。分析表明,丙酮可溶物中含有长链的脂肪化合物及部分三环、四环等芳香化合物,吡啶可溶物和吡啶不溶物中大多以三环及五环芳香化合物的形式存在。

胜利煤液化中油在NiMo/Al_2O_3、NiMo/MCM-48和NiMo/Betonite上加氢性能研究

在400℃、5MPaH2下对实验室获得的胜利煤液化中油在硫化的NiMo/Al2O3、NiMo/MCM-48和NiMo/Betonite催化剂上的脱硫和脱氮性能进行研究。结果表明胜利煤液化中油在不同催化剂上脱硫和脱氮性能差异显著,所有催化剂的脱氮性能均远大于脱硫性能,催化剂的载体性质对脱硫和脱氮活性有显著影响且影响规律不同;脱氧性能NiMo/Betonite>NiMo/Al2O3>Ni-Mo/MCM-48;降芳烃能力NiMo/Al2O3>NiMo/MCM-48>NiMo/Betonite。

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。