超固体润滑及其在微机械电子系统中的应用前景

介绍了超固体润滑的概念 ,综述了超固体润滑的研究现状和近年来的研究成果 ,通过对微机械电子系统摩擦学问题的讨论 ,分析了超固体润滑在微机械电子系统中应用的前景 。

ZrO_(2)作载体制备固体超强酸的研究进展

以ZrO_(2)为载体合成的固体超强酸催化剂(MoO_(3)/ZrO_(2)、WO_(3)/ZrO_(2)、SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)等),在有机合成、石油炼制等领域具有广泛的应用。本文介绍了以ZrO_(2)为载体制备固体超强酸的方法,对固体酸的改性方法如负载金属氧化物、纳米材料、稀土金属等,以及固体酸在催化反应中的应用进展进行了综述,对固体超强酸的研究方向进行了展望,以期为该领域的相关研究提供参考。

射频等离子体改性制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂的研究

采用低温陈化法制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂,利用射频等离子体技术对其进行改性后催化L-酪氨酸与甲醇的酯化反应。利用Hammett指示剂法、XRD、HRTEM、BET、FT-IR、Py-IR和NH_(3)-TPD等对改性前后的催化剂进行表征。结果表明,经射频等离子体改性后的催化剂颗粒分散性更好、粒径更小(4.32 nm)、比表面积更大(104.4 m^(2)/g)、总酸量更高(142.9μmol/g)。在温度为180℃、压力为1 MPa的条件下,射频等离子体改性后的催化剂催化L-酪氨酸甲酯化反应6 h后L-酪氨酸甲酯产率可达92%。

Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)固体超强酸催化剂的制备及其异构化性能评价

在Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)固体超强酸中引入WO_(3)制备了Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)固体超强酸催化剂,采用N 2吸附-脱附、XRD、TPD、TPR和Py-IR等手段对所制备催化剂进行了分析表征;在5 mL连续固定床反应装置上,考察了WO_(3)含量对Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂作用下正己烷临氢异构化反应活性的影响。结果表明:WO_(3)的引入能够显著调节Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂中四方晶相ZrO_(2)含量、比表面积、孔体积、平均孔径和酸量等,使暴露在催化剂表面的活性中心明显增加;在反应温度240℃、反应压力2.0 MPa、体积空速1.0 h-1、氢气/正己烷体积比600的条件下,WO_(3)质量分数16%的Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂的异构化活性最高,正己烷转化率为82.27%,异构化率为81.32%,二甲基丁烷选择性为34.28%。

固体超燃冲压发动机燃烧模态转换研究

对固体超燃冲压发动机的模态转换现象和燃烧室工作特性开展了地面直连试验和数值模拟研究。试验在Ma=6,25 km的条件下实现燃烧模态由超燃转换为亚燃,再转换为超燃的动态变化。数值模拟获得了对应燃烧模态下发动机燃烧室的流场参数变化及工作特性。将隔离段出口马赫数作为燃烧模态判别准则,基于隔离段绝热假设计算出隔离段出口马赫数,实现发动机燃烧模态的实时判别,并通过数值模拟结果验证了该方法的可行性。试验结果表明,改变燃料喷注方式能够实现燃烧模态的变化,亚燃模态下的性能明显高于超燃模态。数值结果表明,发动机隔离段及燃烧室内激波强度和位置受到横向射流与燃烧释热的共同影响,且不同燃烧模态下影响激波的主要因素不同。发动机燃烧室工作在亚燃模态下的性能最佳,总压恢复系数为0.44,总燃烧效率为0.79。其中,亚燃模态下硼颗粒和碳颗粒的燃烧效率分别为0.78和0.65。

凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响研究

为提高固体超燃冲压发动机燃烧性能,获得凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响规律,开展了地面直连试验和数值模拟研究。利用数值模拟分析了凹腔位置和数量对燃烧室流动与富燃燃气掺混燃烧作用效果。研究表明:(1)马赫数沿燃烧室流向均呈现下降-波动-上升的变化特点,相比于无/单凹腔构型中的近壁面燃烧,双凹腔构型实现流道中心燃烧。(2)富燃燃气中可燃气体与凝相颗粒因穿透深度不同导致两者分区燃烧,气相燃烧速度和燃烧效率均远高于凝相颗粒,不同质量的颗粒运动轨迹存在差异,但该差异随颗粒燃烧而逐渐减小。(3)凹腔通过产生低速区促进富燃燃气掺混燃烧,促进效果取决于凹腔与燃气喷口间的距离。(4)凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能具有明显影响,发动机无凹腔时燃烧效率仅0.48,总压损失达0.67,采用双凹腔时燃烧效率达0.98,总压损失为0.58。综上所述,采用双凹腔构型的燃烧室更有利于提高固体超燃冲压发动机燃烧性能。

稀土复合固体超强酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-MoO_(3)-Yb_(2)O_(3)催化合成乙酸异龙脑酯的研究

通过沉淀-浸渍方法制备稀土复合固体超强酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-MO_(3)-Yb_(2)O_(3),加入稀土元素Yb以改良固体超强酸的性能,通过Hammett酸指示剂法检测固体酸的酸强度。以莰烯和乙酸为原料,由自制的固体超强酸催化合成乙酸异龙脑酯。通过CG-MS对酯含量进行测定,研究了催化剂用量、MoO_(3)/ZrO_(2)、焙烧温度、反应时间和反应温度等对酯化率的影响。结果表明:经600℃焙烧的MoO_(3)/ZrO_(2)为8%的催化剂,在其用量占总反应物的质量分数为3%,反应温度80℃,反应时间6 h的条件下,酯化率可达到76%。

固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化催化剂RISO-C的开发及工业应用

采用水热法合成了细晶粒氢氧化锆,并以其为基元制备了高比表面积Pt/SO42--ZrO2催化剂,通过氧化铝改性进一步提高了Pt/SO42--ZrO2的酸性和热稳定性,开发出高活性、高选择性、高稳定性并具有优异再生性能的固体超强酸C5/C6异构化催化剂RISO-C,并将其应用于国内首套固体超强酸C5/C6异构化工业装置上。工业应用结果表明,以催化重整拔头油为原料,在反应器入口温度为170℃、气液分离罐压力为1.5 MPa、原料质量空速为1.26 h^(-1)、氢/油摩尔比为1.95的反应条件下,RISO-C催化剂具有优异的异构化活性和稳定性,C5异构化率高于70%,C6异构化率高于85%,异构化稳定汽油的研究法辛烷值(RON)达到85,应用前景良好。

半再生重整装置改造为固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化装置工业实践

为生产符合国ⅥB汽油标准的高辛烷值汽油,某炼油厂采用中石化石油化工科学研究院有限公司开发的固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化催化剂及配套工艺技术,将闲置的190 kt a半再生催化重整装置技改为C_(5)/C_(6)异构化装置,加工富含苯和C 7的重整拔头油。工业实践结果表明:将半再生催化重整装置改造为固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化装置不但在技术上可行,且装置利旧率高、投资低;在水含量合格的条件下,即使加工苯质量分数高达4%~8%、C 7质量分数高达10%~18%的C_(5)/C_(6)异构化原料,RISO-C仍具有优异的异构化活性和稳定性,同时具有较好的苯加氢活性,使异构化汽油研究法辛烷值增加4~8,达到82以上,且苯质量分数低于0.8%;将固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化装置与C 7+重整装置配合,可降低重整汽油苯含量,生产符合国ⅥB汽油标准的高辛烷值汽油,具有显著的经济效益和社会效益。

射频等离子体辅助制备S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)固体超强酸催化剂的研究

以商用CeO_(2)为载体,采用过量浸渍法浸渍(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)溶液,用射频等离子体以辉光放电形式辅助制备了S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF固体超强酸催化剂。利用XRD、SEM、BET、FT-IR、Py-IR等对催化剂的孔结构、键结合方式、微观形貌、酸量及酸性质等进行了表征。通过色氨酸与甲醇的酯化反应评价了S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF固体超强酸催化剂的活性。结果表明,与传统600℃焙烧法相比,射频辉光放电等离子体辅助制备的催化剂比表面积大、颗粒分散、酸量高、反应速率快。在反应温度为150℃、反应压力为1 MPa的条件下,S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF催化剂上色氨酸甲酯的产率为82%,并且在1.5 h后反应趋近平衡。

燃料贴壁式固体超燃冲压发动机推力性能研究

燃料贴壁式固体超燃冲压发动机具有比冲高、结构简单、维护方便等优点,但也伴随着发动机推力不稳定问题。基于能量守恒原理,建立了固体超燃推力零维模型。该模型避免了一维推力模型中数值奇异与数值刚性问题。基于此模型,开展了燃料质量流量与空气流量对固体超燃燃烧室推力的影响研究。结果表明,燃料质量流量特性对推力的稳定性有显著影响。通过燃面退移速率与燃烧室构型的匹配,理论上可以构造出使推力变化幅度较小的发动机构型。

固体超强酸C_(5)\C_(6)异构化技术工业应用实例

中石化石油化工科学研究院有限公司开发的固体超强酸C_(5)\C_(6)异构化成套技术以PtSO_(4)^(2-)-ZrO_(2)型催化剂RISO-C及配套的开工、异构化反应、原料预处理和催化剂再生等单元技术构成,其工业应用实例表明:该成套技术适应性强,既可应用于改造装置,也可应用于新建装置,并可与分离技术结合,进一步提高异构化产品的辛烷值,可以生产研究法辛烷值为80~90的异构化油,满足不同用户的需求,是汽油标准升级的重要支撑技术。

SO_4^(2-)/Fe_2O_3-Al_2O_3-SiO_2固体超强酸的制备及其催化水解蔗糖生成乙酰丙酸

通过共沉淀法制备了不同比例的SO24-/Fe2O3-A l2O3-S iO2固体超强酸,并将其用于蔗糖的催化水解制备乙酰丙酸。实验结果发现:焙烧时间和焙烧温度对比表面积的影响较大,焙烧时间越短,焙烧温度越低,比表面积就会更大;硫酸浸渍浓度和浸渍时间对催化剂的性质也有一定影响。将固体超强酸作催化剂用于蔗糖催化水解制乙酰丙酸,结果发现焙烧温度600℃、焙烧时间4 h制备的催化剂的活性较高,乙酰丙酸的产率也较高,达到33.05%。

SO_4^(2-)/M_nO_m型固体超强酸及其制备技术

ＳＯ２－４／ＭｎＯｍ型固体超强酸及其制备技术华卫琦周力吴肖群吕德伟（浙江大学联合反应工程研究所，杭州３１００２７）ＨｕａＷｅｉｑｉ，ＺｈｏｕＬｉ，ＷｕＸｉａｏｑｕｎａｎｄＬｕＤｅｗｅｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｎｉｔｅｄＲｅａｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅ...

Ni^(2+)和Sn^(2+)改性的SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂对稠油的降黏性能

稠油黏度高的特性使其开采难度较大。为降低胜利油田稠油的黏度,制备了金属离子(Ni2+和Sn2+)改性的SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂,考察了这两种催化剂对稠油的降黏性能。实验结果表明,Ni2+和Sn2+改性的SO24-/ZrO2固体超强酸催化剂能在较低的温度下催化稠油降黏,在反应温度240℃、压力3~4MPa、反应时间24h、稠油与催化剂质量比100∶0.05的条件下,稠油的黏度由0.319Pa.s分别降至0.135Pa.s和0.163Pa.s,降黏率达57.7%和48.9%。反应后,稠油中的饱和烃含量增加,芳烃、胶质和沥青质含量减少,杂原子S和N的含量降低。同时发现,水的存在对稠油降黏不利。

MCM-41负载S_2O_8^(2-)/TiO_2固体超强酸的制备和酯化性能研究

采用液相沉积法制备了由MCM-41介孔分子筛负载S2O82-/TiO2的固体超强酸催化剂。探讨了成酸机理,并以乙酸和异戊醇的酯化反应作为探针反应考察了焙烧温度、浸渍溶液浓度等制备条件对催化剂催化活性的影响,得到了较佳的制备条件。XRD、N2吸附-脱附和FTIR结果表明,固体超强酸保持了MCM-41的介孔结构,BET表面积高达211m2·g-1,且具有强酸性(Ho<-12.70)。

镧改性固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2/La^(3+)催化剂的制备及性能研究

将固体超强酸SO42-/ZrO2 TiO2负载镧制备新型催化剂SO42-/ZrO2 TiO2/La3+,以催化合成溴代正辛烷为模型反应,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响,结果表明:以0.5mol·L-1H2SO4和5.0%的La(NO3)3混合溶液浸渍的锆钛前体氧化物,经110℃烘干后于550℃焙烧3h所得催化剂(LSZT5.0 3 550)活性较好,在n(HBr)∶n(辛醇)=5.12∶1.00、催化剂用量为反应物总质量的1.6%、反应时间为4h,反应温度约130℃的条件下,合成溴代正辛烷产率达75%以上。采用IR,XRD,DTA/TGA和Hammett指示剂法对催化剂进行表征显示:LSZT5.0 3 550具有较高的酸强度,且为无定型态。

固体超强酸催化制备生物柴油研究进展

概述了固体超强酸催化剂的种类及特点,对其在生物柴油制备中的应用进展加以介绍;分析比较各类固体超强酸催化制备生物柴油的优缺点,总结出载体的改性方法,包括引入稀土元素、纳米材料和磁性材料等;展望了固体超强酸催化剂在生物柴油制备中的发展方向。

固体超强碱氧化钙催化制备生物柴油及其精制工艺

以麻风果油为原料,研究了固体超强碱氧化钙在生物柴油制备工艺中的催化性能,考察了催化剂的焙烧温度、反应温度、反应时间、催化剂用量及醇油比对转化率的影响,确定了最优化的反应条件.对产品脱钙精制工艺进行了研究,考察了三种络合剂的脱钙性能.结果表明,柠檬酸是一种很好的可用于生物柴油的脱钙剂,精制后生物柴油的主要指标符合国内外同类产品的标准.