基于Langmuir-Hinshelwood机理的Ni/CeO_(2)在甲烷干重整反应中的动力学研究

以CH_(4)和CO_(2)为原料,通过甲烷干重整反应生成H_(2)和CO合成气,经Fischer-Tropsch反应进一步合成高附加值的甲醇、汽油和柴油等。以Ni/CeO_(2)为催化剂,基于Langmuir-Hinshelwood机理对实验数据进行拟合并确定总反应速率常数、CH_(4)吸附平衡常数和CO_(2)吸附平衡常数等相关的动力学参数,并将实验测定CH_(4)转化速率与模型计算值进行对比和方差分析,动力学模型的均方根差(0.0459)和残差平方和(0.0822)最小,R^(2)(0.9844)最大,表明该模型的动力学方程最适用于甲烷干重整反应。Ni/CeO_(2)催化剂在甲烷干重整参与反应路径为双活性位点的缔合吸附、双分子的表面反应和双活性位点的脱附。

基于Langmuir-Hinshelwood动力学解析O2/CO2/H2O气氛下烟煤焦反应机理

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势。湿烟气循环(O_2/CO_2/H_2O)条件下煤焦与O_2、CO_2及H_2O的反应同时发生。为探究O_2/CO_2/H_2O气氛下煤焦-O_2、煤焦-CO_2、煤焦-H_2O反应间的相互作用机制,在自制高精度热重实验装置上系统考察了O_2、CO_2、H_2O及其混合气氛下,典型烟煤焦在900℃的反应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood (L-H)机理性模型分别计算了烟煤焦与O_2、CO_2和H_2O反应的动力学参数。通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O_2/CO_2、O_2/H_2O和CO_2/H_2O气氛下烟煤焦-O_2、烟煤焦-CO_2和烟煤焦-H_2O两两反应间的作用机制,揭示了H_2O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O_2分子次之,而CO_2分子相对滞后。O_2/CO_2/H_2O气氛下烟煤焦-O_2、烟煤焦-CO_2、烟煤焦-H_2O反应表现出部分竞争反应活性位点,传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性。基于H_2O分子优先,O_2分子次优先吸附的原理,建立了O_2、CO_2、H_2O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程,方程计算结果与实验值良好吻合。研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑。

微观反应动力学对于反应器开发的优势

与L -H模型相比较微观动力学在反应器的设计模拟工作中有更广的适用范围。在较宽的浓度范围和温度范围内都能得到比较良好的模拟效果。因此在反应器设计放大中用微观动力学模型来表征相对于L -H模型更有优势 ,可以缩短反应器设计周期 ,减少放大级数 ,加大放大倍数。以部分氧化制合成气为体系讨论了微观动力学的表征手段 ,并给出了反应器结合的计算方法等 ,探讨了它的可行性 ,该研究为反应器的开发铺设了一条可行、高效的新路。

二维超薄g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

针对块状g-C_3N_4(BCN)的缺点,制备出拥有更高性能的二维超薄g-C_3N_4(UCN),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET氮气吸附、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)与荧光光谱(PL)对UCN的形貌、结构、光学性能以及光催化活性进行表征.结果显示UCN具有二维超薄纳米片结构,且比表面积和孔隙体积相对BCN大大增加,并因此提供大量的活性位点和缩短物质传输距离而提高光催化活性.UV-vis DRS显示UCN的吸收光谱发生了红移,可提高对太阳光利用效率.光致发光光谱显示薄层的结构可以降低UCN的光生电子-空穴对复合率,因此提高其光催化活性.降解实验结果表明0.4g/L的UCN对恩诺沙星(ENX)降解效果最好,1h降解率为81.7%,其反应速率常数是BCN的4.1倍.ENX的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir–Hinshelwood模型.pH为5时ENX降解效果最好.猝灭实验表明O_2^(·-)贡献率为66.4%,是降解体系中的主要活性物质.

纳米二氧化钛上环己烷光催化氧化反应的动力学及影响因素

介绍了用不同起始浓度环己烷的乙腈溶液进行光催化实验，并对纳米二氧化钛上环己烷光催化氧化反应的动力学进行了研究．从反应的初始浓度与光催化氧化产物的初始生成速率的关系上得出：光催化氧化反应的动力学符合ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ动力学模型，并以产物的生成速率倒数对反应物初始浓度的倒数作图得到一线性关系，从另一侧面说明ＬＨ模型的正确．

催化反硝化脱氮效果及反应机制的研究

为解决水体中的硝酸盐氮污染,提出了零价铁(Fe0)耦合Pd-Cu催化剂的新型催化反硝化法去除水体中的硝酸盐氮.分别从催化反硝化操作参数的优化、反应机理及动力学等方面进行深入探讨.结果发现,用响应面曲线法对实验进行设计及分析,筛选的最佳操作条件为:溶液pH为5.0、反应时间为135min、活性组分Pd:Cu质量比为3.1、Fe0投加量为3.1g/L.在此实验条件下,催化反硝化的氮气转化率可达到74.6%.催化反应中,Fe0在催化反应中作为电子供体存在.催化剂载体负载的活性组分Pd、Cu在催化反应中发挥着重要的作用.催化剂载体的物理化学特性(如多孔结构、比表面积、吸附性能等)很大程度上影响着催化反硝化效果.通过控制溶液适宜的pH值、对催化剂载体进行酸洗处理、改变催化剂活性组分等方法可以一定程度上提高催化反硝化N2转化率.催化反硝化反应遵循Langmuir-Hinshelwood一级反应动力学规律.该催化反应是一个典型的多级反应过程.一定浓度的HCl溶液和NaOH溶液能使催化剂再生,提升催化剂的催化效果.

TiO_2光催化耦合SO_4^-·体系对硝基苯酚的降解性能及动力学

利用溶胶-凝胶法在改性的ZSM-5分子筛上负载TiO_2制备复合光催化剂TiO_2/ZSM-5m,采用扫描电镜、N2吸附-脱附等温线和X射线衍射对材料进行表征。通过耦合Fe^(2+)/S_2O_8^(2-)产硫酸根自由基SO_4^-·体系,以对硝基苯酚(pNP)为目标污染物,系统考察了初始pH、TiO_2/ZSM-5m投加量、FeSO_4、Na_2S_2O_8浓度和初始浓度对pNP降解性能的影响。结果表明,在TiO_2/ZSM-5_m投加量为0.8g/L,pH为4.0,FeSO_4为0.4g/L,Na_2S_2O_8为2.4g/L,常温下反应240min的优化条件下,对pNP(初始浓度50mg/L)去除率达到99.31%,光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,UV-vis图谱推测对硝基苯酚分子结构发生改变,被有效降解。