钙铈基催化剂上碳酸丙烯酯和甲醇制备碳酸二甲酯的研究

采用溶胶凝胶法制备了不同比例的钙铈基催化剂,并研究了其对于碳酸丙烯酯和甲醇制备碳酸二甲酯的酯交换反应性能。结果表明,Ca∶Ce=9的催化剂在反应时间2 h,温度40℃,甲醇与碳酸丙烯酯物质的量比为15∶1,催化剂用量为碳酸丙烯酯用量4%的条件下,碳酸丙烯酯转化率达到91.1%,碳酸二甲酯选择性达到91.7%。采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、XPS和CO_(2)-TPD对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂表面的氧空穴越多,中等碱性位数量越多,越有利于甲醇的活化,催化剂的活性越好。

酯交换制生物柴油的CaO固体碱催化剂

用不同的前驱物合成了三种CaO催化剂,并以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温脱附(TPD)等方法加以表征.这些CaO被用作大豆油(SBO)经酯交换制取脂肪酸甲酯(FAME),即生物柴油的催化剂,由方解石制备的氧化钙(Cal(N))表现了最好的SBO酯交换活性.检测发现CaO的酯交换活性与它们的碱性强度密切相关,当暴露于CO2气氛下,显著降低了CaO的酯交换催化活性(Raman光谱测试显示当置CaO于常温空气中,其表面形成的CaCO3和Ca(OH)2将阻止CaO继续参与SBO的酯交换反应).CO2的毒化颇受制于CaO前驱体种类,Cal(N)比来自文石的CaO(即Ara(N))有更好的抗CO2毒化能力;这些受损的CaO催化活性可部分复原.提出了CaO催化剂受CO2毒化及其再生的机理,同时讨论了SBO酯交换活性相到底是CaO固体表面,拟或溶解了的CaO的问题.

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.

钙基固体碱催化酯交换反应制备生物柴油研究进展

综述了近期氧化钙、钙化合物、负载型氧化钙等钙基固体碱催化剂用于酯交换制备生物柴油的研究进展。钙基固体碱具有较高的酯交换制备生物柴油催化活性,且原料来源广、价格相对较低,是一类具有前景的用于生物柴油清洁生产的固体碱催化剂。钙基固体碱催化剂在存放过程中易碳酸盐化而失去催化活性,生物柴油原料含水含酸量不但降低催化剂催化活性,而且增加催化剂回收难度、增加生物柴油产品中钙离子含量,在研究钙基固体碱催化剂催化酯交换反应机制的基础上,解决以上一系列问题,有助于钙基固体碱催化剂的工业化应用。

固体碱催化剂用于油脂甲醇酯交换反应制备生物柴油

固体碱催化剂用于酯交换反应制备生物柴油有易分离、流程简单的优点。通过金属氧化物活性筛选,发现氧化钙具有很好的酯交换反应活性。将乙酸钙溶液等体积浸渍负载于碱性载体MgO上,并煅烧得到了氧化钙负载量为16.5%(质量)的CaO/MgO混合氧化物催化剂,其在油脂甲醇酯交换反应制备生物柴油的过程中具有高的反应活性。在64.5℃、醇油比18∶1、催化剂用量2%、反应3.5h条件下,油脂转化率为92%,接近传统的液体强碱NaOH的催化能力。用XRD、AAS、XPS、CO2-TPD等对制得的系列催化剂进行了表征,发现催化剂的碱强度对酯交换反应有着重要的影响。通过选择合适的载体、含钙前驱体和氧化钙负载量可以增加负载型氧化钙催化剂的强碱性位,提高催化剂的反应活性。

CaO/Mg-Al-O固体碱的制备、表征及其催化活性

采用共沉淀法制备了Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂;通过正交实验考察了催化剂制备条件对Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂催化蓖麻油与甲醇酯交换反应性能的影响。得到催化剂的优化制备条件为：浸渍液质量分数25%、焙烧温度800℃、焙烧时间2 h。以优化条件下制备的Ca O/Mg-Al-O固体碱为催化剂,在n（甲醇）∶n（蓖麻油）=9、m（催化剂）∶m（蓖麻油）=0.03、搅拌转速400 r/min、反应温度70℃、反应时间4 h的条件下,蓖麻油转化率稳定在95%~99%之间。采用TG-DTA,BET,XRD,SEM等技术对Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂进行了表征。Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂的BET比表面积为99.5 m^2/g,BJH脱附累积孔体积为0.24 cm^3/g,BJH脱附平均孔半径为4.5 nm;Ca O以无定形或微晶的形式分散于镁铝复合氧化物表面上,催化剂表面形貌为蜂窝状。采用Hammett指示剂法表征催化剂,其最大碱强度在11.2~15.6之间,蓖麻油转化率总体上随催化剂总碱量的增加而增大。

钙镁负载型固体碱制备生物柴油的研究

研究了CaO-MgO/SiO_2负载型固体碱催化剂的制备条件,并对其进行XRD、FT-IR、BET和CO_2-TPD表征分析,仪器分析表明CaO成功引入到载体,MgO起助催化作用增强了碱性并研究该固体碱催化剂酯交换反应催化毛豆油制备生物柴油的条件。考查反应时间、反应温度、醇油比、催化剂用量和原料中水分含量的影响。研究表明,在反应时间6h,反应温度65℃,醇油比18:1,催化剂用量3%,原料油水份含量低于1%时,生物柴油收率可达95.4%,甘油收率达96%以上。

高稳定性介孔CaO-ZrO2固体碱的结构及碱性研究

采用溶胶-凝胶法制备了具有介孔孔道的新型纳米CaO-ZrO2固体碱。X射线衍射分析显示,所制备的介孔CaO-ZrO2固体碱具有高的热稳定性,经700℃焙烧后依然保持完好的介孔结构。CO2-程序升温脱附研究发现,介孔CaO-ZrO2固体碱表面具有3种不同强度的碱性位,并且各种碱性位的数量可通过调节溶胶中的n(Ca)∶n(Zr)加以控制,使产物表面的弱碱位和强碱位数量适应不同催化反应的要求。稳定的介孔结构不仅赋予了该固体碱大的比表面积和发达的孔结构,亦使碱性位更好地分散并暴露在催化剂表面,提高了催化剂的碱密度。进一步阐述了介孔CaO-ZrO2固体碱表面不同碱性位产生的可能机理,并揭示了强碱位的稳定机制。

盐膏层有机盐钻井液技术研究与应用

在盐膏层等复杂地层钻探过程中 ,常规钻井液易受到盐、膏等的污染 ,导致钻井液性能恶化 ,维护处理复杂 ,甚至引发钻井事故。针对此类地层 ,研制了抗盐、抗钙能力强的高密度有机盐钻井液。通过大量的试验 ,优选与有机盐相配伍的处理剂 ,优化处理剂加量 ,确定了有机盐钻井液配方为 :水 +0 .5 %Na2 CO3 +(3%～ 4 % )抗盐粘土 +(0 .15 %～ 0 .2 % )XC +(1.5 %～ 2 .5 % )降滤失剂 +(5 0 %～ 130 % )复合有机盐 +2 %无荧光防塌剂 +1.0 %聚合醇 +加重剂。并对该钻井液体系的流变性、抑制性、抗温性、抗盐、抗钙能力、固相容量等进行了评价。结果表明 ,该钻井液体系性能稳定 ,抑制性、抗污染能力强 ,固相容量限高。 2 0 0 3年该高密度有机盐钻井液在家 5 9井现场应用中 ,钻井液性能稳定 ,携砂能力强 ,维护处理简单 ,解决了盐膏层钻进中的钻井液技术难题 ,避免了复杂及事故的发生 ,安全顺利钻穿了该井沙二段 341m的复杂盐膏层。

氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱催化制备新型生物柴油

以高岭土为载体,利用浸渍法制备了氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱（GCK）;利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）和哈密特指示剂法等技术手段对催化剂进行表征;考察了KF负载量和反应条件对月桂酸甲酯（ML）与乙二醇单甲醚（EGME）酯交换反应制备新型生物柴油产率的影响。结果表明,GCK碱强度（H_）在7.2-18.4之间,KCa F3为主要活性组分,当氟化钾负载量为25%、EGME与ML摩尔比3.0、催化剂用量相对于ML的质量分数为4.5%、120℃下反应2 h,新型生物柴油的收率高达97.1%。最后对催化剂的重复利用性能进行了考察。

固体氧化物催化剂酸碱性质对1,2-丙二醇转化反应的影响

采用X射线衍射、热重、NH3程序升温脱附、CO2程序升温脱附等手段研究了Al2O3,MgO,CaO和KNO3改性MgO催化剂的结构和酸碱性质,并在固定床反应装置上考察了上述催化剂气相催化转化1,2-丙二醇反应性能.结果表明,催化剂表面的酸碱性对1,2-丙二醇气相转化反应的产物分布有显著影响.Al2O3催化剂上的产物以丙醛和丙酮为主;MgO催化剂上的主要产物为丙酮醇;CaO催化剂上丙酮和丙烯醇选择性相对较高;KNO3改性MgO催化剂上环氧丙烷选择性显著升高.结合不同催化剂酸碱性质及其反应结果,提出了1,2-丙二醇气相转化的6个主要反应途径,明确了各反应途径与催化剂酸碱性质的关系.

甲醇钙催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油的研究

研究了甲醇钙固体碱催化剂催化菜籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油的反应性能,分析了甲醇钙的比表面积、总孔体积、平均孔径和热稳定性,并研究了反应温度、催化剂用量和醇油摩尔比对生物柴油产率的影响。结果表明,甲醇钙热稳定性好,碱性强;在催化剂用量为菜籽油质量的2.0%、反应温度为65℃、醇油摩尔比为22∶1、反应时间2.5h的条件下,生物柴油产率达到了95%。

新型固体碱铝酸钙催化剂用于生物柴油的制备研究

采用化学合成法制备了铝酸钙固体催化剂,并将其用于菜籽油与甲醇酯交换反应的研究。考察了酯交换反应的条件,实验结果表明,当醇/油摩尔比为15∶1,催化剂质量分数6%,反应温度65℃,搅拌速率270r/min,反应时间3h,甲酯的收率为89.05%。产物和催化剂固液分离简单容易,铝酸钙固体催化剂具有较好的稳定性,连续使用7次,甲酯的收率均在87.00%以上。同时采用Hammett指示剂法、XRD、BET等手段对铝酸钙固体催化剂进行了表征。

固体碱催化剂CaO-人造沸石催化制备生物柴油的研究

制备了CaO-人造沸石固体碱催化剂,并将其用于酯交换反应制备生物柴油。按L25(56)设计了正交试验,并确定了制备生物柴油的最佳工艺条件为:催化剂焙烧温度为500℃,催化剂用量为原料油质量的4%,醇油摩尔比为9∶1,反应时间3.5 h,反应温度70℃,生物柴油产率可达98%;并运用了FT-IR、TG-DSC、XRD等手段对催化剂进行了表征。

生物柴油催化剂—CaO/ZnO固体碱的制备和表征

用浸渍法制备（CH3COO）2Ca／ZnO，再高温焙烧制得CaO／ZnO催化剂。利用正交试验得到的制备CaO／ZnO的优化条件为：浸渍液质量分数0．25、焙烧温度1023K、焙烧时间2h。在醇／油物质的量之比9：1、催化剂用量4％（催化剂，油质量比）、反应温度338K、反应时间5h的条件下，蓖麻油转化率平均可达98．5％。采用Hammett指示剂法、TG-DTG、XRD及SEM对（CH3COO）2Ca／ZnO及CaO／ZnO进行表征。结果表明：CaO／ZnO碱强度（H-）在7．2～11．22之间，（CH3COO）2Ca／ZnO有两个明显的失重峰；CaO／ZnO的骨架结构为ZnO晶体，CaO在ZnO表面呈无定形高度分散状态；CaO／ZnO催化剂呈不规则微米级孔状结构。

钙基固体废弃物湿法捕获二氧化碳的反应特性

以钢厂排出的废钢渣粉渣为碳捕获剂,研究不同比例的钢渣浆液对CO2的捕获效果、碳捕获过程、pH值变化及热力学计算,并通过XRD,TG-DTA,BET,SEM,FT-IR等方法对碳捕获前后的物料特性进行表征分析。XRD和SEM分析结果表明,钢渣粉渣中的碱性物质与CO2发生反应,碳捕获后固相中多处出现CaCO3且含量显著增加,比表面积也大幅度增加。TG-DTA和FT-IR分析进一步证实碳捕获后由于CaCO3的增加使废钢渣内部的物理化学和微观结构发生了很大变化。

二氧化碳矿化养护混凝土技术及新型材料研究进展

CO2矿化养护技术利用早期成型后的混凝土材料和CO2之间的碳酸化反应和产物沉积过程实现产品力学强度等特性的提升,主要关注的是预养护/早期水化成型后的混凝土中胶凝成分和CO2之间的矿化反应(即加速碳酸化)。此过程中胶凝材料的水化过程不再是强度形成的主要反应,因此为了充分实现矿化成型和CO2固定,实现环境效益最大化,研究者近几年积极开发具有CO2矿化潜力的碱金属矿物材料,并探究其反应后对于混凝土微观结构和性能的促进效应。本文综述了CO2矿化养护技术在新型混凝土材料方面的研究进展,分别对传统混凝土采用的水化活性硅酸钙材料、水化惰性硅酸钙材料、镁基水泥材料以及工业固废材料等进行了具体介绍,比较了在不同材料与CO2反应特性以及养护后建材制品性能优化方面的最新成果,并对CO2矿化养护技术的后续发展进行了展望。主要建议:一是着眼于微观反应机制和矿物材料特性,开发有效的矿化反应强化方法;二是开发水化惰性的低钙硅比硅酸钙材料;三是将工业固废资源化与矿化养护技术结合,实现固废和气废利用流程耦合,推进特定工艺开发和装置研发。

CaO/(Mg-Fe-O)固体碱的制备及其酯交换催化活性研究

采用共沉淀、浸渍及高温焙烧的方法制备了Ca O/(Mg-Fe-O)固体碱催化剂,以蓖麻油转化率为催化剂活性评价指标,采用正交实验考察了制备条件对催化剂酯交换催化活性的影响。得到的优化条件为:Mg/Fe摩尔比3∶1,Ca(Ac)2浸渍液质量分数15%,浸渍时间12 h,焙烧温度800℃,焙烧时间2 h。以优化条件下制备的Ca O/(Mg-Fe-O)固体碱为催化剂,用于蓖麻油和甲醇酯交换反应,蓖麻油转化率可达94.74%。采用TG-DTA、FTIR、BET及XRD技术对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:当温度超过750℃时,Ca(Ac)2/(Mg-Fe水滑石)几乎不再失重;Ca O/(Mg-Fe-O)固体碱和Ca(Ac)2/(Mg-Fe水滑石)相比,其—OH和CO2-3的红外吸收峰显著下降;负载于Ca O/(Mg-Fe-O)固体碱催化剂介孔中的Ca O起主要催化作用;Ca O/(Mg-Fe-O)固体碱中的Ca O以无定形或微晶的形式高度分散于Mg Fe2O4及Mg O表面。

固体碱碱性质对丙二醇甲醚合成反应的影响

以M gO、CaO及M g-A l复合氧化物为催化剂,考察了固体碱碱性质对环氧丙烷法合成丙二醇甲醚的影响。利用CO2程序升温脱附法对M gO、CaO及M g-A l复合氧化物的表面碱性质进行了表征,结果表明,M gO、CaO及M g-A l复合氧化物分别具有中强碱位、强碱位和弱碱位;催化活性测试结果表明,具有中强碱位的M gO的催化活性较佳,环氧丙烷转化率达到71.07%;而具有强碱或弱碱位的CaO及M g-A l复合氧化物的催化效果不佳,环氧丙烷转化率分别为37.26%和35.08%。用L iOH或A l2O3改性M gO,调变M gO表面的中强碱位数量,得到M gO表面中强碱位的变化规律,将催化活性与中强碱位数量进行关联,二者表现出较好的线性关系,表明中强碱位为该反应的催化活性中心。

新型铁基固体自润滑复合材料摩擦学特性的研究

为了开发新型的高温固体自润滑材料,采用粉末冶金法制备了添加羰基镍包覆石墨和CaF2的新型铁基自润滑材料,研究了该材料的力学及摩擦学性能。结果表明:在室温下,添加CaF2的复合材料的摩擦系数变化甚微,而磨损率出现增加的趋势;但是,在500℃高温下,复合材料的摩擦系数却随着CaF2含量的增加而不断降低,磨损率先降低后又逐渐增加;当CaF2添加量为5%(质量分数)时,复合材料在较宽温度范围内均具有优异的摩擦学性能。获得了具有良好综合性能的高温固体自润滑材料。