聚合工艺对聚吡咯改性石墨毡电极结构及其氧还原性能的影响

对石墨毡进行电化学聚合吡咯改性,考察聚合时间、脉冲次数和间隔时间对聚吡咯改性石墨毡电极形貌结构和电化学性能的影响。结果表明,通过聚合脉冲时间、脉冲次数和脉冲间隔时间可以调控聚吡咯涂层的厚度、形貌和亲水性。在聚合脉冲时间为100 s、间隔时间为120 s,脉冲次数为10次的条件下,得到的聚吡咯改性石墨毡电极的2电子氧还原活性最高,其电化学活性比表面积最大,达到1.5028 cm^(2)/cm^(3),在pH=3的硫酸钠溶液中,其H_(2)O_(2)累积速率最大,为25.775 mol/(m^(3)石墨毡·h),是未改性石墨毡上H_(2)O_(2)累积速率的3.17倍。

石蜡基高热导率相变储能材料的制备

针对相变蓄能材料的相变点调节和热导率增强的问题,通过熔融混合法制备了一种低相变温度、高潜热的C14~C18石蜡基共熔相变材料,通过DSC和塔曼图对C14~C18混合物进行了分析,确定了共熔物的组成为84.4 wt%C14~15.6 wt%C18,熔点和相变焓分别为1.0℃和205 kJ/kg。基于C14~C18石蜡共熔物作为相变储能材料,以5种不同压缩密度的膨胀石墨作为吸附基质,制备了C14~C18/EG复合材料。通过SEM、FT-IR、XRD表征了微观结构和形貌,通过DSC和HOT-DISK热常数分析仪测试了储能性能和导热性能,并探讨了不同压缩密度的膨胀石墨与复合材料的相变焓以及热导率的关系。实验结果表明:在实验条件范围内,相变焓与压缩密度成正比,热导率与压缩密度成反比;在100次吸放热试验后,样品形貌和热性质未发生变化,复合材料具有良好的循环稳定性和热稳定性。复合相变储能材料在低温储存领域具有应用潜力。

纳米泡沫银用于流动池电催化还原CO_(2)

纳米泡沫银(AgNFs)具有疏松多孔的内部结构,这种结构利于CO_(2)气体的传递,非常适合应用于流动池电催化体系。首先通过化学还原法制备了乙酸银前驱体,然后进行电化学还原制得AgNFs催化剂。进一步研究了不同CO_(2)流量、不同催化层厚度和不同pH电解质对AgNFs催化CO_(2)还原性能的影响,结果表明AgNFs在CO_(2)流量大于5 mL/min、催化层厚度为52.3μm、电解质为0.5 mol/L KOH时具有更好的催化活性和CO选择性,在电流密度-20~-80 mA/cm^(2)范围内,CO的法拉第效率(FECO)始终大于99%。在70 h的稳定性测试中,FECO稳定在93%以上。AgNFs的多孔结构能促进更多反应活性位点的暴露,利于CO_(2)的传质扩散,这是AgNFs在流动池中CO_(2)电催化还原性能好的主要原因。

藻类水热液化产物生物油分离纯化及组分分析

杜氏盐藻通过水热液化制备得到的生物油,先采用溶剂分割分别得到正己烷相、二氯甲烷相和乙醚相,再对二氯甲烷相进行柱层析分离纯化。正己烷相和乙醚相直接通过GC-MS和FT-IR进行分析,二氯甲烷相先经柱层析分离后结合GC-MS、二次质谱和FT-IR等确认不同馏分的产物组成。研究结果表明:二氯甲烷相经柱层析分离可得到16个馏分,分别是石油醚馏分(A1),主要是烯烃类;石油醚:乙酸乙酯馏分(A2),主要是酸类化合物;石油醚:丙酮馏分(A3),主要是酰胺类;石油醚:甲醇馏分(A4),主要是烷烃类;甲醇馏分(A5),主要是十八碳烯酰胺。经柱层析分离纯化后,生物油的回收率高达91.38%;获取较全的生物油组分信息,为藻类液化机理的分析和生物油的改质提供了依据。

连续环状色谱柱分离性能的模拟

连续环状色谱柱是有机物稀溶液及生物制品纯化的重要制备手段,为深入认识连续环状色谱柱的性能,开展了连续环状色谱柱分离性能模拟计算的研究。提出了二维空间网格差分的模拟计算方法,并采用文献报道的木糖-山梨糖分离的实验结果进行验证,模拟计算结果与实验数据基本吻合,证明了模拟计算方法的可行性。同时考察了单组分体系下进料流量、床层旋转速度、相间总传质系数、吸附平衡常数对流出曲线的影响;以木糖为分离关键组分,以木糖的收率和纯度为目标函数,对双组分体系下进料流量、床层旋转速度、床层高度、选择性系数对分离效果的影响进行了计算和讨论,结果表明,选择性系数是决定性因素,适当提高床层旋转速度或床层高度可以增大木糖的纯度。

连续环状色谱柱吸附分离硼酸的性能

以离子交换树脂为吸附剂,研究了连续环状色谱(CAC)吸附分离硼酸的性能和数学模型。通过电导率法确定CAC运行稳定后,考察了转速和流量比对硼酸吸附性能的影响,并拟合了各操作条件下的平衡常数和传质系数。结果表明:转速对吸附的影响较大,本体系中转速和流量比应分别小于0.006 7 r/min和204.4。CAC吸附分离硼酸性能良好,能够实现连续、稳定操作,具有工业化应用前景。

木质素无卤素水相催化脱甲基反应及其利用

木质素脱甲基转化成多酚是其高值利用的重要途径。针对传统脱甲基反应的高卤素含量、高酸强度的缺点,以TiOSO 4为前驱体在活性炭(AC)载体上一步法构筑了布朗斯特酸(B酸)和路易斯酸(L酸)共存的固体酸催化剂,在无卤素水相体系实现模型木质素的脱甲基反应。在300℃反应1 h可以获得48.5%的产物收率,高的酸性位含量显著提高脱甲基反应活性,TiO_(2)的表面团聚会降低单位酸性位的活性,B酸和L酸的协同作用促进了脱甲基反应的进行。真实木质素在该反应体系下同样可以进行脱甲基反应,提高木质素的酚羟基含量。将木质素用于聚氨酯表面改性,结合SiO_(2)气相沉积提高聚氨酯阻燃性;结果表明,更多的酚羟基可以提高木质素在聚氨酯阻燃性能的作用。

高性能Pt-Mo/AC催化剂:煅烧条件的探索及在催化硬脂酸甲酯原位加氢中的应用

由于能源危机和温室效应,生物燃料作为化石燃料的替代品已经引起了全世界的广泛关注。以硬脂酸甲酯为模型化合物和甲酸(FA)为氢供体,探索了活性炭(AC)负载的Pt-Mo双功能催化剂的煅烧条件及其在催化硬脂酸甲酯原位加氢反应中的应用。结果表明:N2煅烧气氛能够增强Pt和Mo的相互作用,从而促进低氢供体用量条件下的反应活性;煅烧温度主要影响Mo组分的晶相和Pt-Mo相互作用,在750℃煅烧的Pt-Mo/AC-750催化剂在低氢供体用量(n(FA)∶n(硬脂酸甲酯)=3.9)下目标产物总收率达到95.4%,TON达到59.96 h-1。MoOxCy的存在和强烈的Pt-Mo相互作用是Pt-Mo/AC-750催化剂高活性的原因。催化剂表面活性位掩盖是导致活性降低的主要原因,将重复4次的催化剂通过750℃煅烧4 h再生后,目标产物总收率从45.8%恢复到86.2%。

化学气相沉积SiO_(2)改性阻燃聚氨酯泡沫的制备及其性能

有机保温材料广泛应用于建筑节能,但有机保温材料极易燃烧。传统阻燃方法在提高阻燃性能的同时会牺牲有机保温材料的保温性能或力学性能。因此,提高其防火安全性能的同时保留其优异的隔热性能是亟需解决的问题。报道了一种高效、温和的脉冲化学气相沉积(Pulsed CVD)方法,在硬质聚氨酯泡沫表面沉积SiO_(2)纳米层实现阻燃。改性后的阻燃聚氨酯复合材料保留了闭孔结构,导热系数测试结果为30.3 mW/(m·K)。阻燃性能测试结果表明,极限氧指数大幅提高至29.7%,通过了垂直燃烧V-0等级测试。阻燃机理分析结果表明,SiO_(2)促进了表面成炭阻燃过程,形成了更稳定有效的阻燃炭层结构。

碳热还原一步构建氧化铝修饰CuNi合金催化剂及其乙酰丙酸转移加氢性能

在以异丙醇为氢供体的乙酰丙酸转移加氢反应中,催化剂需同时具有用于氢转移的加氢位点和用于乙酰丙酸与醇酯化的酸性位点。以氧化铝为酸性位点,铜镍为加氢位点,以碳热还原法一步构建了酸修饰的CuNi合金催化剂。碳热还原温度大于450℃时,能得到CuNi合金;过高的还原温度下,部分铜还没有进入合金相就已经被还原成Cu_(2)O,不利于铜镍合金的形成。还原温度较低的催化剂上虽然零价金属较少,但反应过程中异丙醇能把金属氧化物还原至零价金属;还原温度较高时,得到的零价金属较多,但颗粒团聚更严重。这些作用拉平了还原温度的影响,在300~600℃下碳热还原得到的催化剂表现出相近的催化活性。

用于可再生电力消纳的沼气直接甲烷化研究

利用甲烷化反应将沼气中的二氧化碳转化为甲烷可以同时实现绿氢的消纳和可再生能源的高效利用。本文将沼气直接甲烷化和高温固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢过程耦合,以实现可再生电力的消纳与生物沼气能源的利用。首先,对比了Pt基镍硅催化剂和Ru基镍铈催化剂的CO_(2)甲烷化活性,二者均能高选择性地在400℃、0.1 MPa下实现模拟沼气中CO_(2)的甲烷化,Pt基镍硅催化剂由于更低的贵金属用量具有一定的成本优势。其次,通过二段甲烷化工艺优化,使用Pt基镍硅催化剂在2620 h^(-1)空速下单程转化率超过95%,甲烷选择性接近100%。最后,建立了SOEC电解水制氢与沼气直接甲烷化的工艺计算模型,系统理论能效为70.6%;通过热交换网络的设计,系统理论能效提高到85.4%,能效提升显著。