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负载型CoMnNa催化剂对合成气制低碳烯烃CO_(2)选择性的抑制研究
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作者 陈海波 张煜华 +1 位作者 王立 李金林 《化学与生物工程》 CAS 北大核心 2024年第4期25-30,39,共7页
FTO(Fischer-Tropsch to olefins)作为合成气制备低碳烯烃(C_(2)^(=)~C_(4)^(=))的代替路径在工业上具有重要意义。CoMnNa作为FTO反应催化剂而备受关注,但由于反应过程中CO_(2)C活性相的形成,导致CO_(2)选择性较高。引入AlO(OH)载体,制... FTO(Fischer-Tropsch to olefins)作为合成气制备低碳烯烃(C_(2)^(=)~C_(4)^(=))的代替路径在工业上具有重要意义。CoMnNa作为FTO反应催化剂而备受关注,但由于反应过程中CO_(2)C活性相的形成,导致CO_(2)选择性较高。引入AlO(OH)载体,制备了Co_(1)Mn_(1)Na/AlO(OH)催化剂,通过XRD、STEM、EDX-mapping、N_(2)吸附-脱附等温线、孔径分布曲线对催化剂进行了表征,通过H_(2)-TPR对催化剂的还原性进行了分析,并对催化剂的FTO反应性能进行了评价。结果表明,利用载体与CoMn的相互作用,降低了CoMn氧化物的还原性,有效抑制了CoMn中Co的析出及CO_(2)C的形成,减少了CoMn体系中Co和CO_(2)C活性相;在低碳烯烃选择性高达32.4%的情况下,成功将CO_(2)选择性降至10%以下。 展开更多
关键词 FTO coMn co_(2)c 低碳烯烃 co_(2)选择性
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CO、CO_(2)及其混合物加氢转化制甲烷的热力学平衡研究
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作者 王晗 郭淑佳 +5 位作者 秦张峰 李志凯 王国富 董梅 樊卫斌 王建国 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1453-1461,共9页
由CO和CO_(2)加氢制甲烷是现今氢能储存及燃料和化学品可持续生产的有效途径之一,但目前对该反应过程(尤其是针对CO和CO_(2)混合物加氢)的一些细节尚不明晰。为此,作为前期有关CO和CO_(2)加氢制烃和醇研究工作的补充,本工作对CO和CO_(2)... 由CO和CO_(2)加氢制甲烷是现今氢能储存及燃料和化学品可持续生产的有效途径之一,但目前对该反应过程(尤其是针对CO和CO_(2)混合物加氢)的一些细节尚不明晰。为此,作为前期有关CO和CO_(2)加氢制烃和醇研究工作的补充,本工作对CO和CO_(2),尤其是两者混合物的加氢制甲烷反应过程进行了热力学分析。结果证实,与单独CO或CO_(2)相比,两者混合物加氢制甲烷更为合适,总碳基甲烷收率可作为评估甲烷合成反应过程效率的重要指标。CO加氢的甲烷平衡收率比CO_(2)加氢的高,而CO和CO_(2)混合物加氢的总碳基甲烷平衡收率位于两者之间;对于CO和CO_(2)混合物加氢,尽管CO和CO_(2)的平衡转化率随进料组成不同会有很大的变化,但其总碳基甲烷平衡收率随着原料中CO_(2)/(CO+CO_(2))物质的量比的增大而线形降低。整体上看,在温度低于400℃和压力高于0.1 MPa时,无论是CO、CO_(2)、还是两者混合物的化学计量比加氢,其总碳基甲烷平衡收率均高于85%。这些结果无疑对高效CO和CO_(2)加氢制甲烷催化剂研制及反应过程的设计和操作优化有重要的参考价值。 展开更多
关键词 热力学平衡 co_(2)加氢 co加氢 甲烷化 总碳基收率 coco_(2)混合物
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PtSn@S-1&β-Mo_(2)C串联催化剂CO_(2)氧化丙烷脱氢制丙烯性能研究
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作者 夏瑶靓 边凯 +3 位作者 刘思蕊 王志群 张光辉 郭新闻 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第7期96-103,共8页
PtSn双金属催化剂因具有高活性和高选择性被广泛应用于丙烷脱氢制丙烯反应中。然而在高温下,催化剂易产生积炭从而导致稳定性降低。二氧化碳氧化丙烷脱氢(CO_(2)-PDH)因其有望在转化丙烷的同时兼具消除积炭和推动脱氢反应正向移动的特点... PtSn双金属催化剂因具有高活性和高选择性被广泛应用于丙烷脱氢制丙烯反应中。然而在高温下,催化剂易产生积炭从而导致稳定性降低。二氧化碳氧化丙烷脱氢(CO_(2)-PDH)因其有望在转化丙烷的同时兼具消除积炭和推动脱氢反应正向移动的特点,已成为新的研究热点。将逆水煤气催化剂β-Mo_(2)C与丙烷脱氢催化剂PtSn@S-1串联用于CO_(2)-PDH反应中,开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂,并结合XRD、CO_(2)-TPD、C3H6-TPD及热重等方法对催化剂进行了表征。结果表明,在CO_(2)-PDH反应中,PtSn@S-1串联加入β-Mo_(2)C后,粉末混合的串联催化剂PtSn@S-1&β-Mo_(2)C的稳定性明显提升,并在连续运转1440min内未出现失活现象,催化剂的高稳定性归因于反应过程中CO_(2)消除了部分积炭。对反应条件进行了优化,发现在n(CO_(2)):n(C3H8)为1.0、m(PtSn@S-1):m(β-Mo_(2)C)为1.0:0.4时,粉末混合的串联催化剂PtSn@S-1&β-Mo_(2)C在CO_(2)-PDH反应中表现出最佳性能,丙烷转化率在反应500min后稳定在43.0%以上,丙烯选择性超过99%。 展开更多
关键词 PtSn@S-1 β-Mo_(2)c 串联催化剂 二氧化碳氧化丙烷脱氢
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富氮碳鞘内阶梯层状Mo_(2)C异质结用于高效CO_(2)化学固定
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作者 许玉帅 汪红辉 +6 位作者 李奇远 张仕楠 夏思源 许冬 类伟巍 陈接胜 李新昊 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期138-145,共8页
在多相催化体系中,开发具有高催化活性的多相催化剂是实现小分子绿色转化的核心.过渡金属碳化物,特别是碳化钼(Mo_(2)C),因其活性与贵金属相当且成本低廉,在小分子转化方面具有应用潜力.二维(2D)过渡金属碳化物因其平面结构两侧具有可... 在多相催化体系中,开发具有高催化活性的多相催化剂是实现小分子绿色转化的核心.过渡金属碳化物,特别是碳化钼(Mo_(2)C),因其活性与贵金属相当且成本低廉,在小分子转化方面具有应用潜力.二维(2D)过渡金属碳化物因其平面结构两侧具有可暴露的活性位点,在小分子转化和能量储存方面受到越来越多的关注.然而,在催化剂或电极材料的批量制备过程中,二维层的堆积会导致表面活性位点损失,严重影响其性能.此外,层状材料的堆积还可能阻碍有机分子的有效传递,形成传质屏障,进一步影响催化过程.特别是,二维过渡金属碳化物表面的氧化会导致活性位点的大量损失,这已成为当前亟待解决的关键问题.因此,开发一种能确保层状Mo_(2)C材料的机械和化学稳定性的有效合成方法,对于推动其实际应用至关重要.本文利用可控氧扩散蚀刻法合成了一种富氮碳鞘包覆的“阶梯状”2D-Mo_(2)C异质结材料(2D-Mo_(2)C@NC).该材料因具有独特的阶梯层状结构和整流界面,可以显著促进CO_(2)与邻苯二胺的羰基化反应,并对CO_(2)与多种二胺衍生物的羰基化反应均表现出较好的催化活性.通过密度泛函理论计算和紫外光电子能谱分析发现,Mo_(2)C与NC壳层的接触界面形成了整流接触,导致电子从NC壳层流向Mo_(2)C,进而形成富电子的层状Mo_(2)C.随着NC壳层氮含量的增加,Mo_(2)C的电子富集程度逐渐增加.进一步的理论计算和CO_(2)程序升温脱附实验表明,CO_(2)吸附依赖于2D-Mo_(2)C的电子富集程度,并随2D-Mo_(2)C的电子富集程度增加而增强.这种电子富集特性使得2D-Mo_(2)C表面能够活化CO_(2)分子,形成高度扭曲的预吸附结构(键角为118.8°),有利于后续与二胺的羰基化反应.邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应的吉布斯自由能计算结果表明,电子的富集程度对反应决速步的能垒影响较小.因此,推测CO_(2)分子在富电子Mo_(2)C表面的预吸附增强是促进CO_(2)羰基化反应的直接因素.实验结果也表明,2D-Mo_(2)C@NC催化剂催化邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应的催化活性随2D-Mo_(2)C的电子密度增强而提高.优化后的阶梯状异质结2D-Mo_(2)C@NC样品的CO_(2)吸附量高于核壳状异质结Mo_(2)C@NC样品,且催化性能和CO_(2)吸附量存在明显的正相关关系,证实了阶梯状异质结结构所暴露出的更多富电子Mo_(2)C活性位点可以促进CO_(2)的预吸附及随后的活化过程.此外,X射线光电子能谱结果表明,富电子的2D-Mo_(2)C表现出优于Mo_(2)C的化学稳定性,不易被氧化.在优化条件下制得的2D-Mo_(2)C@NC催化剂表现出了最佳催化性能,在较低的反应温度下,其催化邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应生成2-苯并咪唑啉酮的TOF值为6.1‒10.2 h^(‒1),比文献报道的最佳结果高4.2倍.综上,本文成功地开发了一种有效的可控氧扩散蚀刻策略,合成出具有高机械和化学稳定性的“阶梯状”2D-Mo_(2)C异质结材料,并用于高效催化CO_(2)和邻苯二胺羰基化生成2-苯并咪唑啉酮.该可控氧扩散蚀刻方法可以扩展到其他二维碳化物的制备,并进一步扩展其在光催化和电催化系统中的应用,为二维异质结材料的合成和应用提供了参考和新思路. 展开更多
关键词 电子富集2D-Mo_(2)c co_(2)固定 肖特基异质结 羰基化 非均相催化
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高效Li-CO_(2)电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备
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作者 雷普英 李雪莲 +4 位作者 王璇 郭文奇 侯凯 齐凯 高丽丽 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期116-122,129,共8页
采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-N_(x)、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺... 采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-N_(x)、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于CO_(2)吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构。基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2880μAh/cm^(2),在100μA/cm^(2)的大电流密度下,放-充电平台维持在2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1480 h。 展开更多
关键词 锂-二氧化碳电池 co-N-c催化剂 富缺陷 金属-有机骨架材料 双模板
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侵蚀黄土不同粒级抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度
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作者 王文倩 宋媛 +3 位作者 张辉 郭胜利 栗现文 胡亚鲜 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期119-129,共11页
[目的]探讨沉积泥沙粒级及厚度对剖面CO_(2)传输过程的影响,明确不同含水率条件下侵蚀黄土不同粒级抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度,为完善沉积区有机碳矿化和排放过程提供理论依据。[方法]通过沉降速度分选为4个粒级(≥250μm,250~125μm... [目的]探讨沉积泥沙粒级及厚度对剖面CO_(2)传输过程的影响,明确不同含水率条件下侵蚀黄土不同粒级抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度,为完善沉积区有机碳矿化和排放过程提供理论依据。[方法]通过沉降速度分选为4个粒级(≥250μm,250~125μm,125~63μm,≤63μm),各粒级分别在静态水体中沉积形成0.4 cm,0.7 cm,1.4 cm和2 cm共4个薄层沉积厚度。各沉积土柱保持田间持水量,先进行恒湿自矿化(7 d),后将^(13)C葡萄糖标记黄土置于土柱底部作为独立CO_(2)释放源,进行^(13)C标记CO_(2)示踪(7 d),最后将各土柱自然干裂(7 d),对比这3个阶段的CO_(2)释放效率和^(13)C相对丰度变化特征。[结果](1)各土柱的平均CO_(2)通量在恒湿自矿化阶段(无^(13)C标记CO_(2)释放源)为0.21μg/(cm^(2)·h),略低于^(13)C标记CO_(2)示踪阶段的0.35μg/(cm^(2)·h),且两者均显著低于自然干裂阶段0.9μg/(cm^(2)·h),说明湿润状态下黄土沉积层均对CO_(2)释放有不同程度的抑制作用,但随着土壤干裂,封存于土层中CO_(2)便会集中释放,削弱沉积碳汇效应。(2)粗颗粒(D≥250μm)在3个培养阶段的平均CO_(2)通量较细颗粒(D<63μm)分别高出77.9%,39.6%和30.8%,且粗颗粒在3个培养阶段的CO_(2)通量和^(13)C相对丰度差异比细颗粒更显著,且峰值提前1 d。(3)各沉降粒级在湿润状态时,粒径≥125μm的黄土容重较小而充气孔隙度和气体扩散系数相对较大,需至少2 cm沉积厚度才可有效抑制CO_(2)传输,而粒径为63≤D<125μm和D<63μm时,充气孔隙度和气体扩散系数极小,仅1.4 cm甚至更薄的沉积厚度,便可有效抑制CO_(2)向表土扩散。[结论]黄土沉积区须有细密颗粒覆盖且保持较高的含水率才可有效抑制CO_(2)向地表传输,从而保证沉积掩埋碳汇效应,且不同黄土颗粒抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度存在差异。 展开更多
关键词 黄土 沉积 碳汇 粒径 co_(2) 气体传输 ^(13)c示踪
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Continuous-flow electrosynthesis of urea and oxalic acid by CO_(2)-nitrate reduction and glycerol oxidation
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作者 Shuanglong Zhou Yue Shi +3 位作者 Yu Dai Tianrong Zhan Jianping Lai Lei Wang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第8期270-281,共12页
Urea and oxalic acid are critical component in various chemical manufacturing industries.However,achieving simultaneous generation of urea and oxalic acid in a continuous-flow electrolyzer is a challenge.Herein,we rep... Urea and oxalic acid are critical component in various chemical manufacturing industries.However,achieving simultaneous generation of urea and oxalic acid in a continuous-flow electrolyzer is a challenge.Herein,we report a continuous-flow electrolyzer equipped with 9-square centime-ter-effective area gas diffusion electrodes(GDE)which can simultaneously catalyze the glycerol oxidation reaction in the anode region and the reduction reaction of CO_(2) and nitrate in the cathode region,producing oxalic acid and urea at both the anode and cathode,respectively.The current density at low cell voltage(0.9 V)remained above 18.7 mA cm^(-2) for 10 consecutive electrolysis cycles(120 h in total),and the Faraday efficiency of oxalic acid(67.1%) and urea(70.9%)did not decay.Experimental and theoretical studies show that in terms of the formation of C-N bond at the cathode,Pd-sites can provide protons for the hydrogenation process of CO_(2) and NO_(3)^(-),Cu-sites can promote the generation of *COOH and Bi-sites can stabilize *COOH.In addition,in terms of glycerol oxidation,the introduction of Cu and Bi into Pd metallene promotes the oxidation of hydroxyl groups and the cleavage of C-C bond in glycerol molecules,respectively. 展开更多
关键词 UREA Oxalic acid co_(2) c-N bond Metallene
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γ-Fe_(2)O_(3)空心球/Fe-N-C宽电位窗口选择性电催化还原CO_(2)为CO的研究
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作者 聂邓根 赵小杰 +1 位作者 胡唯唯 郭振国 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期124-129,共6页
Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO_(2)为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)_(3)Cl_(2)(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通... Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO_(2)为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)_(3)Cl_(2)(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通过热解得到新颖的Fe-N-C担载γ-Fe_(2)O_(3)空心球材料。利用SEM、HR-TEM、XRD、XPS等对催化剂进行表征,并对其电催化还原CO_(2)的性能进行测试。结果表明,该催化剂在-0.5~-1.1 V(相对于可逆氢电极)宽电位窗口表现出优异的CO选择性(CO的法拉第效率大于97%),且在-0.6 V连续电解2 h后电流密度和CO的法拉第效率均基本保持不变,表现出卓越的稳定性。 展开更多
关键词 Fe-N-c 电催化 co_(2)还原 配合物 电位窗口
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光催化CO_(2)还原成C_(2+)产物催化剂及其反应机理研究进展
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作者 刘昶 李炫贞 韦岳长 《能源环境保护》 2024年第4期67-77,共11页
传统工业过程,尤其是依赖于煤炭、石油和天然气等化石燃料的生产活动,导致了CO_(2)的高浓度排放。工业烟气中的CO_(2)治理是降低重点行业污染排放、打好污染防治攻坚战的重中之重。近年来,我国在降污减碳方面取得了显著成果。光催化CO_... 传统工业过程,尤其是依赖于煤炭、石油和天然气等化石燃料的生产活动,导致了CO_(2)的高浓度排放。工业烟气中的CO_(2)治理是降低重点行业污染排放、打好污染防治攻坚战的重中之重。近年来,我国在降污减碳方面取得了显著成果。光催化CO_(2)还原技术以直接利用清洁的太阳能和在室温下进行反应等诸多优势,目前广泛应用于CO_(2)资源化利用。在过去的几十年里,研究者致力于提高光催化CO_(2)转化的活性研究。然而,关于提高该过程选择性的研究相对缺乏,特别是关于高价值C_(2+)产品的生成。鉴于当前的研究趋势和新兴技术,首先阐述了目前应用广泛的CO_(2)资源化利用技术并进行了对比分析,接着阐明该反应中C—C偶联的热力学限制、动力学特征、光催化剂表面活化基本原理和机制,进而概述目前可用提高C_(2+)产物选择性的技术,并综述了各技术目前存在的缺点。最后,总结了目前研究现状并指明了现存的问题,并对该领域的未来前景和工业化应用做出了指引。 展开更多
关键词 烟气治理 光催化 co_(2)还原 cc偶联 c_(2+)产物 资源化利用
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一锅法制备MgO/蓝藻基碳介孔复合材料及CO_(2)吸附性能研究
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作者 夏煜涛 韩林松 +5 位作者 史梦婷 张汉雨 廖永旭 丁波 齐佳慧 金效齐 《安徽化工》 CAS 2024年第2期65-69,共5页
采用一锅法,以KOH活化后的蓝藻粉为碳源,以六水硝酸镁为镁源,通过简单研磨固相反应,成功制备了MgO/C复合材料,并探究了镁源和碳源的投料比对介孔MgO/C复合材料结构的影响,同时采用X-射线衍射法、N_(2)等温吸脱附曲线法、扫描电镜法、红... 采用一锅法,以KOH活化后的蓝藻粉为碳源,以六水硝酸镁为镁源,通过简单研磨固相反应,成功制备了MgO/C复合材料,并探究了镁源和碳源的投料比对介孔MgO/C复合材料结构的影响,同时采用X-射线衍射法、N_(2)等温吸脱附曲线法、扫描电镜法、红外光谱法、拉曼光谱法等现代技术对复合材料的组织结构进行表征。结果表明,MgO/C复合材料具有介孔结构,随着MgO负载量的增加,复合材料的比表面积和孔容下降;CO_(2)等温吸附性能研究表明,氧化镁与碳复合后对CO_(2)吸附能力有明显的改善,样品的孔结构对CO_(2)吸附能力有一定程度影响。 展开更多
关键词 蓝藻粉 介孔MgO/c复合材料 co_(2)吸附
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电荷与应变协同调控g-C_(9)N_(7)膜对CO_(2)吸附和渗透特性的研究 被引量:2
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作者 王晓慧 李雪 +5 位作者 赫文豪 卢贵武 周广刚 陈君青 赵格 王宁 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第2期18-23,共6页
为了有效捕获和分离CO_(2),提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法,该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算,分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C... 为了有效捕获和分离CO_(2),提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法,该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算,分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C_(9)N_(7)纳米片对CO_(2)捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略,CO_(2)分子渗透率高达5.94×10^(7) GPU(即0.019899 mol/(s·Pa·m^(2)))。另外,CO_(2)渗透率随拉伸应变率的增加而增大,拉伸应变率为7.5%的g-C_(9)N_(7)薄膜的最大渗透率为3.61×10^(7) GPU(即0.012094 mol/(s·Pa·m^(2)))。在此基础上,采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应,在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下,CO_(2)渗透率达到3.18×10^(7) GPU(即0.001065 mol/(s·Pa·m^(2)))。此时CO_(2)渗透率是仅施加1 e时CO_(2)渗透率的9倍,是仅添加3.0%应变率时CO_(2)渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO_(2)捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。 展开更多
关键词 co_(2)渗透率 碳氮膜 电荷 应变 协同调控
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高CO_(2)浓度对稻田CO_(2)排放影响的初步分析 被引量:4
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作者 马红亮 朱建国 +3 位作者 谢祖彬 寇太记 刘钢 曾青 《中国农学通报》 CSCD 2007年第1期176-184,共9页
大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响,利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明,在水... 大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响,利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明,在水稻生长季,高CO2浓度降低田间CO2的排放,但不显著;种有水稻,根系对土壤总的呼吸影响主要体现在成熟期之前,且有相互消长的现象。在种有水稻的情况下抽穗期之前分解新有机质为主;高CO2浓度促进土壤原有有机质的分解,在水稻生长的中后期分解更为明显,且高N水平对老有机质的分解有促进作用。鉴于此项研究中的不足之处,将会不断得到完善。 展开更多
关键词 co_(2)浓度 co_(2)排放 N水平 c_(4)土壤 ^(13)c
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Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响
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作者 刘国阳 周安宁 +1 位作者 刘倩 王俊哲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1647-1656,共10页
半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_... 半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料的CO_(2)气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO_(2)气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO_(2)气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10%的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm^(2)增大到23.7 mW/cm^(2);EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化物燃料电池 钙钛矿 催化剂 c-co_(2)气化反应
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基于NiZn层状双金属氢氧化物制备高效电催化CO_(2)还原的原子分散Ni-N-C催化剂 被引量:1
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作者 张平 陈浩 +7 位作者 陈林 熊鹰 孙子其 杨浩宇 付莹珂 张亚萍 廖婷 李斐 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期152-161,共10页
大气中CO_(2)浓度不断上升导致大量的环境问题,如冰川融化、温室效应、极端天气等,利用电化学方法将CO_(2)经还原反应(CO_(2)RR)转化为有价值的燃料或化学品是解决该问题的可行策略.由于CO_(2)具有稳定的化学键(C=O,806 kJ mol^(-1)),... 大气中CO_(2)浓度不断上升导致大量的环境问题,如冰川融化、温室效应、极端天气等,利用电化学方法将CO_(2)经还原反应(CO_(2)RR)转化为有价值的燃料或化学品是解决该问题的可行策略.由于CO_(2)具有稳定的化学键(C=O,806 kJ mol^(-1)),需设计具有优异活性和高选择性的催化剂.近年研究结果表明,过渡金属锚定在N掺杂碳载体上而制得的催化剂(M-N-C)具有较高的原子利用率、独特的活性金属中心电子结构以及存储量丰富,因而被认为是CO_(2)还原为CO的理想电催化剂.目前已经提出了多种方法来制备M-N-C催化剂,包括原子层沉积、基于金属-有机骨架的离子交换、基于载体修饰策略的吸附固化和受限热解.然而,这些方法存在制备过程繁琐或难以大规模生产的问题.同时,采用高温热解制备的M-N-C催化剂,金属活性位点易被其致密的结构包裹,难以完全暴露出来.但有效的活性位点对M-N-C的催化性能起着至关重要的作用,因此有必要研制一种简便、高效的方法来抑制金属原子聚集.超薄二维碳骨架已被证明可以缩短反应物的扩散路径并有利于暴露催化剂活性位点.本文将NiZn层状双金属氢氧化物(NiZn-LDHs)在多羟基化合物中进行剥离形成单层,同时通过控制单层NiZn-LDHs、多羟基化合物和三聚氰胺共同热解,宏量化制得Ni-N-C催化剂.X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果表明,在焙烧过程中,可通过改变单层NiZn-LDHs在多羟基化合物中的含量控制Ni-N-C材料中镍纳米颗粒的生成;焙烧过程中Zn挥发能使Ni-N-C材料形成更多中孔,增加碳骨架比表面积和孔径.中孔通道和碳基底超薄特性结合可以促进CO_(2)向内部活性位点扩散,增加反应物与活性位点的接触.XPS结果表明,Ni-N-C材料中Ni原子通过与N配位,锚定在超薄碳骨架上,且存在Niδ+中心(0<δ<2).X射线近边吸收和扩展X射线吸收精细结构分析表明,Ni-N-C-1中的Ni处于低价态(0<δ<2),这与XPS分析一致,且Ni为原子级分散;小波变换分析表明,Ni和N的配位数为3.9.利用H型电解池评估Ni-N-C材料电催化CO_(2)还原性能表明,Ni-N-C-1具有优异的CO_(2)还原活性,在-0.6至-1.0 V电位范围内,FE_(CO)都大于90%,且在-4.9 V时,FE_(CO)为95.2%,CO电流密度为24 mA cm^(-2);在-0.8 V电位,工作25 h后Ni-N-C-1的CO电流密度基本保持不变,说明Ni-N-C-1为稳定的CO_(2)RR催化剂.通过密度泛函理论计算研究了Ni-N-C材料电催化CO_(2)还原为CO的电化学演化历程,结果表明,该反应过程分四个步骤:CO_(2)吸附到单个Ni原子位点上;转移形成*COOH的质子/电子对;*COOH在释放H_(2)O的同时获得质子形成*CO;*CO从Ni位点解吸.相应步骤的吉布斯自由能分别为0.54,1.69,-0.99和-0.98 eV.Ni-N-C中Ni原子与配位N原子之间的强相互作用导致Ni原子的电子损失,Ni原子有0.85 e缺陷,周围的N原子有0.15 e堆积,这有利于CO_(2)的吸附.总之,本文采用单层NiZn-LDHs为金属源,开发了一种简便且可宏量化制备CO_(2)RR单原子催化剂的新方法. 展开更多
关键词 NiZn层状双金属氢氧化物 co_(2)还原 Ni-N-c催化剂 活性位点 高效制备
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CO_(2)在气体水合物结构特性的固体核磁共振波谱与拉曼光谱实验研究 被引量:1
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作者 付娟 莫家媚 +5 位作者 余益松 张青宗 陈晓丽 陈佩丽 张少鸿 苏秋成 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期464-469,共6页
天然气水合物是蕴含着巨大能源潜力的非常规能源,2017年和2020年两次我国南海探索性试采的成功,加快了天然气水合物项目的进展。二氧化碳置换开采法,既能开发CH_(4),又能封存CO_(2)。同时水合物法分离烟气中CO_(2)具有很好的应用前景,而... 天然气水合物是蕴含着巨大能源潜力的非常规能源,2017年和2020年两次我国南海探索性试采的成功,加快了天然气水合物项目的进展。二氧化碳置换开采法,既能开发CH_(4),又能封存CO_(2)。同时水合物法分离烟气中CO_(2)具有很好的应用前景,而CO_(2)在气体水合物的微观结构和特性尚不明确,实际应用存在一定的未知影响。为了考察其特性,利用^(13)C固体核磁技术(NMR)和拉曼光谱(Raman)进行CO_(2)置换CH_(4)水合物、合成^(13)CO_(2)-H_(2)-CP混合水合物实验表征,讨论CO_(2)在水合物中的定量问题,研究CO_(2)分子在笼型结构中的分布,探讨CO_(2)分子在气体水合物中的结构类型和特性。结果表明:(1)利用Raman费米低频共振1277.5 cm^(-1)峰积分得到CO_(2)在I型大笼(5^(12)6^(2)笼)的占有率为0.9782,CH_(4)在Ⅰ型小笼(5^(12)笼)和大笼(5^(12)6^(2)笼)的占有率为0.0593和0.0095,水合数7.61,Raman费米高频共振1381.3 m^(-1)峰积分得到CO_(2)在5^(12)6^(2)笼的占有率为0.9843,CH_(4)在5^(12)笼和5^(12)6^(2)笼的占有率为0.0237和0.0033,水合数7.70,CO_(2)几乎占满了大笼,CO_(2)气体的加入会导致水合物中,CH_(4)的大、小笼占有率均大幅度降低,置换后水合数略低于纯甲烷水合物,未标记的CO_(2)水合物在核磁中较难测出信号,CO_(2)气体置换后CH_(4)在小笼的占有率仅0.0975,大笼占有率为0.3172,两种方法差异主要原因为核磁的CO_(2)未出峰。(2)利用拉曼费米低频共振1273.4 cm^(-1)峰积分得到H_(2)、CO_(2)在5^(12)笼、CP在5^(12)6^(2)的占有率分别为0.1248,0.3042和0.9978,水合数9.16;Raman费米高频共振1380.6 cm^(-1)峰积分得到H_(2)、CO_(2)在5^(12)笼、CP在5^(12)6^(2)的占有率分别为0.1236,0.5771和0.9851,水合数7.12。13 C标记CO_(2)分子在水合物中达到较好的固体核磁分辨率,首次确认CO_(2)在Ⅱ型小笼中的化学位移为124.8 ppm,计算得到CO_(2)的小笼占有率为0.7831,CP的大笼占有率为0.9718,水合数6.70,Raman高频频费米共振峰(1380.6 cm^(-1))定量计算与^(13)C NMR结果更接近。(3)对CO_(2)的^(13)C NMR化学位移进行了归属,并结合Raman与^(13)C NMR的对比分析,为CO_(2)水合物的^(13)C NMR研究和拉曼定量提供参考。 展开更多
关键词 固体核磁 拉曼光谱 二氧化碳 气体水合物 结构特征 定量分析
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Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)/Co/C-N催化CO_(2)加氢性能研究 被引量:4
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作者 何玉梅 刘冰 李金林 《分子催化》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期561-570,I0004,共11页
将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD、H_(2)-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO_(2)加氢制甲醇性能.XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶... 将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD、H_(2)-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO_(2)加氢制甲醇性能.XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶体与钴物种较强的相互作用力可以阻止表面金属Co的氧化.但过量加入的锆又会削弱这一作用力,部分金属Co被氧化为Co_(3)O_(4).H_(2)-TPR结果表明适量的锆的加入改善催化剂的还原性能,催化剂还原温度降低.XPS证实了25%Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)/Co/C-N催化剂中含有更多的氧空穴及氮含量,氧空穴和碱性氮都有利于CO_(2)的解离吸附.优化后的25%Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)/Co/C-N催化剂在225℃,2 MPa,GHSV=6 L·g^(-1)_(cat)·h^(-1)反应条件下取得最高甲醇时空收率,为3.0 mmol·g^(-1)_(cat)·h^(-1). 展开更多
关键词 铈锆固溶体 co/c-N co_(2)加氢
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水煤气变换反应作用下的CO和CO_(2)混合物加氢转化制烃和醇--热力学平衡研究 被引量:3
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作者 郭淑佳 王晗 +5 位作者 秦张峰 李志凯 王国富 董梅 樊卫斌 王建国 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期482-491,共10页
受水煤气变换反应(或其逆反应)的干预,CO(或CO_(2))加氢反应制烃类或醇类化合物经常会遭遇较高的CO_(2)(或CO)选择性,而目标产物烃和醇的选择性往往较低,这使得对相关反应过程的评估显得非常混乱。为此,本工作对水煤气变换反应作用下的C... 受水煤气变换反应(或其逆反应)的干预,CO(或CO_(2))加氢反应制烃类或醇类化合物经常会遭遇较高的CO_(2)(或CO)选择性,而目标产物烃和醇的选择性往往较低,这使得对相关反应过程的评估显得非常混乱。为此,本工作对水煤气变换反应作用下的CO、CO_(2)及其混合物的加氢转化制烃(以乙烯为例)和醇(以甲醇为例)反应进行了详细的热力学研究。结果表明,对于CO(或CO_(2))加氢反应,水煤气变换(或逆水煤气变换)反应作为连接CO和CO_(2)的连通器,虽然会给CO(或CO_(2))的平衡转化率带来很大的改变并生成大量的CO_(2)(或CO),但其对目标醇和烃产物的碳基平衡收率影响相对较小。CO加氢反应的烃醇产物的碳基平衡收率比CO_(2)加氢反应的高,而CO和CO_(2)混合物加氢的烃醇产物的总碳基平衡收率位于两者之间。对于CO和CO_(2)混合物加氢,尽管CO或CO_(2)的平衡转化率随原料组成的不同有较大幅度的变化,但烃醇产物的总碳基平衡收率变化较为简单,即随着CO_(2)/(CO+CO_(2))摩尔比的增大而线形降低。鉴于CO或CO_(2)加氢过程的尾气均为CO和CO_(2)混合物,用CO和CO_(2)混合物加氢制烃醇或许更为有利;无论CO、CO_(2)还是其混合物的加氢过程,都应以目标产物的碳基总收率作为评估指标。 展开更多
关键词 热力学平衡 co_(2)加氢 co加氢 水煤气变换 总碳基收率 甲醇 乙烯 coco_(2)混合物
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双原子位点M-N-C电催化剂在CO_(2)还原反应中活性位点的最佳分布 被引量:2
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作者 周颖 贺培楠 +1 位作者 丰海松 张欣 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期138-146,共9页
双原子位点M-N-C催化剂是催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)性能最佳的催化剂之一.然而,目前的研究主要集中于M-N-C活性中心原子类型的调控,低估了活性位点的配位模式及分布对其催化性能的影响.本文选取典型的双原子位点M-N-C催化剂(NiFe-N... 双原子位点M-N-C催化剂是催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)性能最佳的催化剂之一.然而,目前的研究主要集中于M-N-C活性中心原子类型的调控,低估了活性位点的配位模式及分布对其催化性能的影响.本文选取典型的双原子位点M-N-C催化剂(NiFe-N-C)为研究对象,采用密度泛函理论方法探究了9种活性位点具有不同配位环境的NiFe-N-C催化剂电催化CO_(2)RR的反应机理.结果表明,随着金属原子配位数、双原子位点间距离的增加,M-N-C催化剂的稳定性、催化CO_(2)还原至CO的活性及抑制氢析出反应的选择性均呈现先升高后下降的趋势.其中,金属原子四配位且对称分布的NiFe-N-C-model 3催化剂,因其双原子位点的强相互作用表现出最优的催化性能. 展开更多
关键词 M-N-c催化剂 二氧化碳还原反应 活性位点分布 理论计算
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MAT-251质谱计在^(13)CO_(2)呼气检查法中的应用
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作者 文启彬 曹文炳 《质谱学报》 EI CAS CSCD 1996年第2期57-62,共6页
本文简要介绍了MAT-251气体质谱计的结构特点、测试方法及其主要性能指标,并从13CO2呼气检查法的试验方法以及对质谱仪器的性能指标要求两个方面阐述了MAT-251气体质谱计在13CO2呼气检查法中的应用。
关键词 二氧化碳 呼气检查法 丰度灵敏度 气体质谱计
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双金属ZIF衍生的ZnxCoy/N-C催化剂及其高效电催化还原CO_(2)制CO的性能研究 被引量:3
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作者 张爱红 杨勇 +3 位作者 何安帮 杨名 杜军 陶长元 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2023年第3期62-68,共7页
电催化CO_(2)还原是实现CO_(2)资源化利用的重要方法,其关键在于高效催化剂的合成。以双金属有机骨架化合物(ZnxCoy-ZIF)为前驱体,经高温热解得到ZnxCoy/N-C催化剂,研究了前驱体中双金属的物质的量之比及热解过程对ZnxCoy/N-C催化剂的... 电催化CO_(2)还原是实现CO_(2)资源化利用的重要方法,其关键在于高效催化剂的合成。以双金属有机骨架化合物(ZnxCoy-ZIF)为前驱体,经高温热解得到ZnxCoy/N-C催化剂,研究了前驱体中双金属的物质的量之比及热解过程对ZnxCoy/N-C催化剂的碳载体形成、N掺杂程度、Co电子结构变化及电催化还原CO_(2)制CO的反应性能的影响。结果表明,前驱体中Zn的存在有利于碳载体活性面积的提高,并且促进Co-Nx活性位点的形成,实现对Co位点电子结构的有效调节。900℃热解获得的ZnxCoy/N-C催化剂具有高活性及高导电性,在电还原CO_(2)制CO反应中,电流密度最高可达135 mA/cm2,且CO分电流密度为59 mA/cm2,CO法拉第效率达56.1%,在40 h的性能测试中,ZnxCoy/N-C催化剂的催化活性未出现下降,在电催化CO_(2)中具有工业化的潜力。 展开更多
关键词 Znxcoy/N-c ZN 氮掺杂碳 电催化还原co_(2)
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