超临界水液化褐煤研究进展

超临界水直接液化褐煤是高湿低阶褐煤高效转化与资源化利用的一个重要的发展方向。阐述了超临界水液化制油的优势,总结了液化过程中的热解反应、脱杂反应、缩聚反应等关键反应;重点论述了操作条件(温度、停留时间、压力、溶剂等)对反应过程的影响机理;针对油品质的升级,总结了催化剂在液化油升级中的应用,分析了煤本身所含的铁系催化剂的催化特点,总结了贵金属在催化升级中的研究现状及部分过渡金属合金的高效催化特性;强调了煤与生物质共同液化的协同作用。对液化过程中存在的问题进行了总结,并展望了未来的工业放大应用。

超临界水体系中纤维素模型物的高效气化

用Ru/C催化剂在超临界水体系下催化气化纤维素模型物—葡萄糖制备氢气、甲烷等气体。通过分析气化体系的过程参数(气化温度、停留时间、水密度以及催化剂加入量等)对葡萄糖超临界体系下气化效果的影响,发现:Ru/C催化剂的加入可以显著提高气体的摩尔产率和碳化率。在添加适当量催化剂0.5g/g(催化剂与葡萄糖量之比)时,提高气化温度、水密度以及延长反应时间有利于葡萄糖的气化转化。当Ru/C催化剂使用量为0.5g/g,反应温度450℃,时间30min,水密度0.098g/cm^3时催化5.0%的葡萄糖溶液时,所得CH4和H2的物质的量可达13mmol/g和11mmol/g,碳化率达到了94%。最后,针对该过程进行了化学动力学模拟,得出葡萄糖在超临界水热气化体系下生成气体和焦体的活化能和频率因子分别为125.73±13.31kJ/mol和21.15±2.29,而焦体的活化能和频率因子分别为16.26±0.76 kJ/mol和1.25±0.13。

纤维素基先进功能材料的制备及其应用

纤维素是来源最为广泛的生物质资源,具有廉价易得,可再生等优点,可作为石化资源的替代品,制备品种丰富、性能各异的先进功能材料。综述了近年来纤维素基先进功能材料研究方面的重要进展,对其制备方法和应用进行了详细归纳和讨论。内容包括:力学功能材料、化学功能材料、光电功能材料等。涉及柔性显示器、药物载运、电子元器件模板、分离膜,超级电容器等领域的应用。文章最后对纤维素基先进功能材料的发展提出设想,并讨论了在发展过程中面临的关键问题,为纤维素基功能材料的深入研究和产业化应用提供有益的参考。

生物质制备航空燃油级烷烃的研究进展

为降低航空燃油制备及使用过程中的碳排放,从1999—2017年已发表的56篇文献,总结生物质制备航空燃油的多条关键路径及特点,重点分析碳水化合物液相化学催化转化制航油的方法。结果表明,通过制备不同种类的平台化合物,控制缩合条件,利用碳水化合物可以制得具有较好物化性能的航油级烷烃。同时提出了一条利用木质素转化的有效路径——采用氧化预处理技术,预先活化木质素中的关键化学键,使之后续能在温和条件下高效可控降解,而后加氢脱氧得到含有合适碳数的芳烃或环烷烃。展望未来,该领域需开发温和高效的生物质预处理方法,合成高水热稳定性、廉价催化剂,降低氢气用量和反应温度,同时考虑生物质原料的整体一锅化转化,为规模化生产创造条件。