钾负载量对CuO/K2CO3/MgAl2O4催化剂高温NOx储存还原性能的影响

制备了适用于高温氮氧化物储存还原(NSR)反应的Cu O/K_2CO_3/MgAl_2O_4非贵金属催化剂,考察了钾负载量对催化剂NSR性能的影响,发现钾主要以高分散K_2CO_3和体相K_2CO_3的形式存在.在稀燃条件下,NOx在体相K_2CO_3上形成了高温稳定的硝酸盐物种,而高分散K_2CO_3上形成的硝酸盐的高温稳定性则较差.当钾负载量较低时,催化剂的NOx储存能力有限,K_2CO_3主要以高分散形式存在,稀燃阶段形成的硝酸盐的热稳定性较低,高温NSR活性较低;而钾负载量过高时,K_2CO_3则会覆盖Cu O活性位,从而降低催化剂的NSR活性.在450℃的高温条件下,钾负载量为10%时,所制备催化剂的NOx储存还原能力最佳,NOx还原效率达到99.9%,是一种具有潜在应用前景的高温NSR催化剂.

基于K2CO3一步活化作用的煤基多孔碳孔隙与微晶结构协同发展

在碳基储能应用中,多孔碳丰富的孔隙结构与较好的石墨化度有助于提高电解液离子的表面吸附能力与电子传输能力.因此,孔隙结构与石墨化度协同调控是多孔碳材料结构调控的重要方面.但在多孔碳制备过程中,孔隙和微晶结构的演变相互依存,难以协同调控,是研究的难点.本文提出K2CO3一步高温化学活化工艺,基于K基组分在高温刻蚀反应中的造孔与催化石墨化作用,实现煤基多孔碳孔隙与石墨化度的协同调控,所得多孔碳在电解液离子吸附储能中展现优异的性能.研究结果表明:在K2CO3一步化学活化过程,多孔碳孔隙结构由极微孔向微孔和分级孔演变;碳微晶由无定形向石墨化结构演变,在较高反应温度下(1000℃及以上),实现了孔隙与微晶结构协同发展;具有石墨化结构的分级孔碳作为有机系对称电容器件电极材料具有较高的比电容、倍率性能和运行稳定性.

K2CO3对秸秆类生物质热解气相产物析出特性及动力学研究

生物质由纤维素、半纤维素和木质素3种主要成分组成,碱金属盐对三组分热解起到不同的催化作用。利用微型流化床反应器研究在550~750℃下K2CO3对玉米秸秆及其三组分热解气体析出特性的影响,并采用等温模型积分法获得气体组分的动力学参数。结果表明:在三组分催化热解过程中,K2CO3的加入使低温时生成CO、CO2的转化率加快,而高温时则使CO、CO2的转化率减慢。此外,玉米秸秆的热解气体析出行为与三组分略有不同,说明三组分之间存在着交互作用,共同影响玉米秸秆整体热解行为。在等温动力学分析过程中发现K2CO3对玉米秸秆及三组分的不同气体的活化能影响并不一致,进而证实不同气体组分的生成机理不同。

煤矸石催化气化耦合气化灰提铝过程中K2CO3和Na2CO3作用的对比研究

以煤矸石为研究对象,对比研究了Na2CO3与K2CO3对煤矸石催化气化反应性及催化气化灰中Al的溶出行为的影响。同时,采用X射线衍射分析(XRD)和热重分析(TGA)研究了不同催化剂及温度作用下矸石中矿物质的热转变过程。结果表明,与K2CO3相比,煤矸石中的高岭石更容易与Na2CO3反应生成钠霞石,而酸浸可实现钠霞石中铝和硅元素的有效分离。此外,Na2CO3作为催化剂时,所得气化灰经盐酸浸取后铝的浸出率可达到94.2%。而K2CO3作催化剂时,其铝的浸出率只有83.7%。因此,对矸石催化气化耦合气化灰的铝提取来说,Na2CO3催化剂具有更好的选择性。

熔盐K2CO3含量对超薄玻璃化学钢化性能的影响研究

采用一步离子交换法制备离子交换钢化玻璃。研究熔盐K2CO3含量对钢化玻璃的性能影响。离子交换时间设定在20 h,离子交换温度设定为380℃,熔盐的K2CO3含量分别设定为0%、1%、2%、3%、4%。离子交换工艺完成后,对化学钢化玻璃进行电子探针测试,表面应力测试,抗折强度测试,显微硬度测试,以分析熔盐K2CO3含量的改变对化学钢化玻璃所产生的影响。数据结果显示:熔盐的K2CO3含量的变化会对化学钢化玻璃的机械性能产生较大影响。在离子交换过程中K^+的扩散系数随着K2CO3含量的增大先增大后减小,Na^+的扩散系数随着K2CO3含量的增大逐渐增大。应力层深度DOL在K2CO3含量为1%时有最大应力深度;表面应力CS在K2CO3含量为3%时有最大值。抗折强度随着K2CO3含量的增大先升高后下降,最大值在K2CO3含量为2%处;显微硬度呈现先升高后下降的趋势,最大值在K2CO3含量为3%处。将交换熔盐的K2CO3含量控制在2%至3%之间能够得到最佳的综合力学性能。

K2CO3活化合成的甘蔗渣衍生多孔碳用于CO2吸附

环境中化石燃料的大量使用导致CO2浓度不断增加,这是全球变暖的主要原因。为了解决这一问题,开发一种高效廉价的吸附材料至关重要。以甘蔗渣为碳源,尿素为N源,通过碳化和K2CO3活化制备出N掺杂多孔碳。多孔碳的物理化学性质用N2解吸等温线、傅里叶红外光谱、元素分析、扫描电子显微镜观察和X射线衍射等方法进行表征。结果表明:该材料具有高度发达的孔隙、较高的N含量和较高的石墨化程度。当尿素与甘蔗渣混合比是2、碳化温度是800℃、K2CO3浸渍比是3时,多孔碳的比表面积高达2 486.67 m2·g-1,同时CO2吸附量高达250.73 mg·g-1。由此可见以廉价的甘蔗渣制备N掺杂的多孔碳用于吸附CO2具有广阔的应用前景。

I2／K2CO3催化的芳香醛Knoevenagel缩合

催化量的碘和碳酸钾存在下，芳香醛与活泼亚甲基化合物在乙醇或DMF中室温2－70min进行Knoevenagel缩合反应，16例收率70％～95％，其中吸电基取代芳香醛较推电基取代芳香醛容易反应，而芳香酮不反应。

优化真空K2CO3脱硫工艺的主要指标

河北旭阳焦化有限公司2012年首次采用真空K2CO3脱硫工艺,在整个工艺过程中无废气、废水排放,投资省,达到了环保节约的目的。但在塔后H2S含量控制一直不太理想,如何优化指标,完善本套工艺,发挥本套工艺的最高效率是生产中的关键。

K2CO3/金属氧化物吸附CO2的研究

研究了K2CO3/MgO和K2CO3/Al2O3吸附CO2的性能。研究表明:K2CO3/MgO和K2CO3/Al2O3对CO2吸附的容量分别为105.8 mg/g和66 mg/g。吸附剂载体是钾基吸附剂吸附CO2性能差异的原因之一,MgO载体的CO2吸附容量(42.3 mg/g)大于Al2O3(20 mg/g)。钾在不同载体中的物相差异是造成CO2吸附性能差别的另一原因。在K2CO3/MgO吸附剂中,钾仅以K2CO3形式存在,在吸附CO2过程中,CO2与K2CO3以及MgO共同作用生成了K2Mg(CO3)2。而在K2CO3/Al2O3吸附剂中,不仅有K2CO3物相,还检测出KAl(CO3)2(OH)2物相,在吸附CO2过程中,K2CO3转化成KHCO3,而KAl(CO3)2(OH)2未参与CO2的吸附。

K2CO3-锯末干混合制备成型活性炭

以梧桐锯末为基体、无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备成型活性炭颗粒,通过单因素实验考察盐料质量比、活化温度、活化时间及成型密度对活性炭吸附碘性能的影响,并对其进行了表征.结果表明,在盐料质量比2.0、活化温度950℃、活化时间80 min、成型密度1.3 g/cm3的条件下,所制成型活性炭对碘的吸附容量达1323.25 mg/g.成型活性炭具有发达的孔结构,比表面积为1432.59 m2/g,平均孔径为1.70 nm,总孔容为0.772 cm3/g,其中微孔比表面积为1302.75 m2/g,孔容为0.566 cm3/g,微孔率达73.3%.

焙烧温度对CuO/K2CO3/TiO2催化剂NOx储存还原性能的影响

考察了在不同温度(350、450、550、650和750℃)焙烧后CuO/K_2CO_3/TiO_2催化剂对NO_x的储存还原的性能。应用BET、XRD、HR-TEM、SEM、H_2-TPR和in-situ DRIFTS等技术对催化剂进行详细表征。实验结果表明,不同温度焙烧后,催化剂中的铜物种主要是以CuO相存在。450℃焙烧的CuO/K_2CO_3/TiO_2催化剂活性最佳,NSC为1.808 mmol/g,经过22个稀富燃循环保持稳定,对NO_x还原效率达到99.8%。

K2CO3促进苯并呋喃单元3-位硫酚构建C-S键

本文在前期工作基础上进一步考察了2-位支链酮苯并呋喃单元在3位与硫酚构建C-S键的反应。研究发现,以K_2CO_3作碱,苯并呋喃单元2-位官能团为不同链长的脂肪酮时能高效地合成各种不同取代基的3-芳硫基苯并呋喃衍生物,所得产物经核磁共振、HRMS等方法进行了表征。该反应具有条件温和、底物适用范围广、操作简单、产率高、环境友好等优点,可为含有芳香烃硫基取代的天然产物及复杂药物分子的合成提供潜在的合成途径。

煤矸石与生物质共燃烧反应特性及相互作用研究

利用热重分析仪对不同掺混比例生物质与煤矸石共燃烧特性进行研究。结果表明,生物质在210℃~480℃发生明显的双峰燃烧反应,分别对应挥发分和残炭燃烧,而煤矸石则在350℃~630℃发生单峰燃烧反应。生物质与煤矸石掺混降低了混合物的燃点,但共燃烧反应失重速率的实验值与计算值差别较小,表明共燃烧过程中生物质未能有效提高煤矸石的燃烧活性。通过K2CO3催化煤矸石燃烧推断,生物质中碱金属矿物质含量较低及其与煤矸石中矿物质反应导致活性降低是生物质未能显著促进煤矸石燃烧的主要原因。但生物质低燃点、高活性的优点,及煤矸石中矿物质潜在的固定生物质中活泼碱金属的能力,依然表明生物质与煤矸石掺混燃烧是一种较好的共处理方式。

生物柴油的K_2CO_3负载水滑石催化制备工艺

采用浸渍法制备K2CO3负载水滑石生物柴油催化剂,确定制备条件为:K2CO3负载量20%、共混温度80℃、焙烧温度600℃、焙烧时间6 h。用该催化剂催化菜籽油转酯化制备生物柴油,考察了反应时间、醇油比、催化剂用量及反应温度对反应转化率的影响,采用气相色谱测定了脂肪酸甲酯的转化率。通过单因素试验确定了菜籽油转酯化反应的条件为:反应温度60℃,醇油比12,反应时间60 min,催化剂用量4%,转化率达96.9%。用X射线衍射分析和热重分析对催化剂结构进行表征,结果显示催化剂活性与其晶相有关。

K元素的掺杂对锆酸锂材料吸收CO_2性能的影响

以纳米级单斜相ZrO2为反应物,采用高温固相合成法在K元素掺杂的情况下,制备了一系列可在高温460～650℃下直接吸收CO2的锆酸锂材料———Li2K2xZrO3(0≤x≤0.4)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及热重分析仪(TG)分别进行了形貌、结构以及吸收CO2性能的分析。实验结果表明,通过适量K元素的掺杂,能明显改善材料吸收CO2的性能,当K2CO3的添加量x=0.03时,制备的材料具有较快的吸收速度和较好的吸收容量,在500℃、20%CO2(80%空气)的气氛下保持160min即可达到吸收平衡,吸收量可达(25±0.6)%(wt),而且材料的循环性能也较好。

稻壳炭提取SiO_2及制备活性炭联产工艺

为了利用气化发电的固体产物稻壳炭,通过单因素试验,研究了稻壳炭同时提取二氧化硅及制备活性炭工艺技术,得出优化的工艺条件:质量分数20%的K2CO3溶液与稻壳炭原料的液固比为15mL/g,煮溶温度100℃,煮溶时间3.5h;稻壳炭的炭化温度是450℃,活化温度850℃,活化时间2h;SiO2的陈化温度为3℃、陈化时间3h。此条件下制备的稻壳基活性炭得率39.34%、碘吸附值978.35mg/g、亚甲基兰吸附值12mL/0.1g;二氧化硅得率25.77%、白度89.91%。试验表明该工艺制备出的稻壳基活性炭及二氧化硅产品的质量均达到了国家标准的要求,同时为稻壳炭的高效、无公害及资源化利用提供了一条可循的途径。

稻壳灰负载K_2CO_3催化制备生物柴油

以廉价的稻壳(RH)为原料,制备了K2CO3负载稻壳灰(RHA)的固体碱催化剂,用于催化制备生物柴油.利用X-射线衍射(XRD)、N2吸脱附、X射线能谱(EDS)对催化剂的结构进行了表征,并考察了K2CO3负载量、催化剂用量、反应物的醇油摩尔比和反应时间等因素对生物柴油产率的影响以及催化剂的可重复性使用.实验结果表明:稻壳在800℃下焙烧后制备的K2CO3/HRA催化剂,当K2CO3负载量为50%、催化剂用量为16%、醇油摩尔比为12∶1、在60℃下反应70,min后,生物柴油产率为92.6%.催化剂在重复使用5次以后,生物柴油产率降至66.8%,主要原因是催化剂中K元素的流失.

负载型K_2CO_3/Al_2O_3二氧化碳吸收剂的碳酸化反应特性

The carbonation characteristics of K2CO3/Al2O3 supported sorbent for CO2 capture was investigated with thermogravimetric apparatus(TGA),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy analysis(SEM)and N2 adsorption.The results showed that the carbonation rate of K2CO3 before being loaded on Al2O3 was slow.However,the K2CO3/Al2O3supported sorbent showed excellent carbonation performance.The difference in carbonation behavior between K2CO3and K2CO3/Al2O3supported sorbent was analyzed from the microscopic view.The analytical reagent K2CO3 sample was of monoclinic crystal structure and could react quickly with H2O in the experimental carbonation environment to produce K2CO3·1.5H2O,which was unfavorable to carbonation reaction.When K2CO3was loaded on Al2O3,the surface area and porosity of the sorbent was improved greatly.So the carbonation properties of the K2CO3/Al2O3 supported sorbent was also improved.

负载型K_2CO_3/Al_2O_3吸收剂鼓泡床吸收CO_2特性及数值模拟

利用负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收燃煤电厂烟气中的CO2是一种较好的CO2减排方法。在小型鼓泡床试验台上对K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2的特性进行了研究。结果表明,K2CO3/Al2O3吸收剂具有良好的CO2吸收性能,吸收剂转化率超过70%,在反应开始3min内CO2的脱除率达到了100%。基于K-L鼓泡床两相模型建立了负载型K2CO3/Al2O3吸收剂鼓泡床吸收CO2的数学模型,化学反应源项采用了颗粒缩核模型。CO2脱除率和K2CO3/Al2O3吸收剂转化率的模拟值与试验值较吻合,同时模型给出反应气体在气泡相和乳化相中的浓度分布,揭示了反应器某些细节特征。利用所建立的模型对试验系统进行了分析计算,结果表明,增加CO2浓度不利于提高CO2脱除率。增加流化数,气泡速度和直径均迅速增大,CO2脱除率迅速降低。增加床料量有利于提高CO2脱除率。模型的预测结果具备一定的合理性和准确性,为开展相应的试验研究和系统设计提供了基础数据。

离子液体对直接合成碳酸二甲酯反应的促进作用及机理分析

考察了多种离子液体对直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应的促进作用,并对机理作了分析。结果表明,离子液体对反应几乎没有催化活性,但有明显的促进作用,是提高DMC收率的一种新途径,反应的规律和历程不发生改变;离子液体对CH3OH、DMC和CO2有良好的溶解性,是促进作用的主要原因;其中,溴代1–乙基–3–甲基咪唑盐[Emim]Br在363K、3.6MPa、反应时间8h和m(CH3OH)/m(CH3I)/m([Emim]Br)/m(K2CO3)为12/2.3/1.6/1的条件下,可使DMC质量分数由5.52%提高到6.46%。