新能源领域的跨学科研究生培养模式困境与对策探析

跨学科教育模式得到越来越多的高校的重视,新能源行业是典型的跨学科研究领域,为解决某一自然科学问题,需要集成不同学科的知识背景。文章分析了新能源领域的跨学科研究生培养模式面临的问题,并提出了相应的对策。旨在提高新能源领域研究生的质量,为社会输送具有多学科知识背景的跨学科优秀人才。

高效脱除液化石油气中2-氯丁烷吸附剂的研究

以铜为活性组分,以硅藻土、活性氧化铝、活性炭和13X分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列脱氯吸附剂,用于液化石油气中2-氯丁烷的脱除。在固定床反应器上研究了空速和吸附温度对吸附过程的影响,并考察了吸附剂的再生效果。实验结果表明:负载铜的13X分子筛具有最好的吸附效果,其吸附容量可达5.0%,降低液化石油气空速有利于提高吸附容量,升高吸附温度对吸附脱氯不利,且会降低吸附剂吸附容量。采用空气高温加热法对制备的吸附剂进行再生,多次反应再生循环实验结果证明吸附剂再生效果良好。

新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。

鸡粪与玉米秸秆的干式厌氧发酵实验研究

文章以鸡粪和玉米秸秆为发酵底物,开展了鸡粪干发酵、玉米秸秆预处理后干发酵、鸡粪和玉米秸秆混合干发酵等实验。实验结果表明:玉米秸秆经过质量分数为2%的Na OH溶液预处理后,产气效果最好;与鸡粪或玉米秸秆单独干发酵相比,鸡粪与玉米秸秆混合干发酵的产甲烷效果并无明显优势,但增加沼液回流后甲烷产量提高了1倍以上,实现了99.9%的产甲烷潜力。

分子筛基液化石油气精脱硫吸附剂的制备与评价

考察了5A,ZSM-5,13X,NaY等不同类型分子筛的脱硫性能,并以NaY分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了以Cu2+,Zn2+,Ag+为活性组分的分子筛基液化石油气(LPG)精脱硫吸附剂,考察了吸附剂的制备条件,并采用固定床反应器考察了吸附条件对吸附剂脱硫效果的影响。实验结果表明,CuY吸附剂的脱硫性能最好,其适宜的制备条件为:以Cu(NO3)2为活性组分前体,吸附剂中Cu的负载量为9%(w)、浸渍温度60℃、焙烧温度400℃、焙烧时间2 h。在吸附温度为常温、0.6MPa、液态空速1 h-1的条件下,CuY吸附剂可使LPG中的硫含量从198 mg/m3降至5 mg/m3以下。当LPG中的硫含量降至5 mg/m3时,CuY吸附剂的计算穿透硫容为1.23%(w)。

吸附法脱除液化石油气中的二甲基二硫醚

采用等体积浸渍法制备了CuY和CuX分子筛吸附剂,在固定床中考察了分子筛吸附剂种类、吸附温度、原料空速和再生次数对脱除液化石油气中的二甲基二硫醚效果的影响。实验结果表明,CuY和CuX分子筛吸附剂保持了原有的骨架结构;CuY分子筛吸附剂可作为脱除液化石油气中二甲基二硫醚的吸附剂;在温度为25℃,压力为0.6 MPa,空速为1 h-1时,CuY分子筛吸附剂的穿透硫容为1.02%;吸附剂具有较好的再生性能。

固体催化剂常规制备方法的研究进展

固体催化剂制备技术是催化剂研发的一个重要方向。综述了近年来几种固体催化剂常规制备方法,包括溶胶-凝胶法、微波法、微乳液法、等离子体技术、超临界流体法、生物还原法等方法。

常温液态炼油厂液化石油气精脱硫技术的工业应用

简述了常温液态液化气精脱硫原理及工艺流程,介绍SQ108吸附剂在正丁烯异构生产异丁烯装置液化气原料净化过程中的工业应用情况。应用结果表明,脱硫后液化气总硫质量分数可降到10-6以下,脱硫效果良好。

异丁烷/丁烯烷基化分子筛催化剂的失活研究进展

分子筛催化剂在催化异丁烷/丁烯烷基化中具有良好的应用前景,但易失活,需频繁再生。系统总结分子筛催化剂在异丁烷/丁烯烷基化反应中的研究进展,认为烯烃低聚物覆盖活性位、堵塞分子筛孔道是催化剂失活的直接原因。论述了分子筛性能及烷基化反应条件对分子筛失活的影响,指出具有合适B酸强度和数量、易于丁烯低聚物脱附、利于扩散的分子筛催化剂是未来的研究方向。

基于水合物技术的沼气配送工艺研究

以十二烷基硫酸钠（SDS）作为促进剂,开展水合物技术配送沼气的工艺研究,考察了沼气水合物的制备、存储稳定性及分解释放等。结果表明,以浓度为0.03%（v/v）的SDS溶液为工作液,沼气水合物具有接近理论值的储气效果,单位储气量可达170 V/V,制备水合物的最优条件为温度1～3℃,压力3.0～3.5 MPa。沼气水合物在略低于0℃的条件下显示出良好的稳定性。温度越低,压力越高,越有利于沼气水合物的存储,但储运成本增加;在短距离配送中,温度略低于0℃的封闭体系即可满足储运要求。常压敞开条件下,沼气水合物可迅速分解释放,25℃时的释放时间为12 min。沼气水合物分解后的工作液可以回用,且对水合物的制备有促进作用。

基于能量集成的水系统优化技术研究进展

炼化企业是用水大户,我国炼化企业的主要用水指标与国外先进水平还存在一定的差距,有较大的节水潜力。水系统优化技术可最大化实现节水,引起了国内外学者的广泛关注。对水系统优化技术进行了概述,重点分析了基于能量集成的水系统优化技术的研究进展,并对今后的研究工作进行了展望。

负载固相的铑基催化剂应用于烯烃氢甲酰化反应的研究进展

负载固相的催化剂因其简便的分离循环操作以及可观的催化性能而广受关注,但存在反应活性较差、金属流失量较大、催化剂制备成本较高等问题。本文首先从不同负载材料的角度综述了近年来该类催化剂最新的研究进展,主要探讨了载体的表面性质、催化剂的制备方法、膦配体等对催化性能的影响;最后介绍了新型的单原子催化剂所取得的突破性进展。分析表明:具有"类均相"特点的多孔有机聚合物的催化活性很好,而超支化聚合物功能化的磁性纳米催化剂的稳定性更佳。另外还对负载型铑催化剂未来的研究方向进行了展望:需要进一步加深对多孔有机聚合物的化学结构的理解,以便对其更好地表征;借助一些先进的表征技术如高角环状暗场扫描透射电镜和密度泛函理论的计算来深入研究载体结构对单原子催化剂的催化性能的影响。

无细胞蛋白质合成的研究进展

无细胞合成生物学作为新兴的多学科交叉手段,已很好地应用于蛋白质工程领域。因为无细胞生物合成系统无需完整的活细胞,在体外就可激活转录和翻译机器,因此,可减少对细胞的依赖性,从而增加工程的自由度。无细胞系统的这些优点使它已经成为强大的蛋白质工程平台,用于膜蛋白和医药蛋白的合成、非天然氨基酸的嵌入以及高通量分析。无细胞蛋白质合成系统不仅在基础科学研究而且在工业化生产中拥有广阔的应用前景。本文中,笔者系统综述了无细胞蛋白质合成系统的研究及应用,并展望了该系统的研究前景。

秸秆厌氧混合发酵的研究进展

由于能源危机和环境问题日益加剧,生物质能源的发展受到了极大的关注。秸秆厌氧发酵能够有效地利用秸秆资源,既消纳了废弃物,又生产沼气。但秸秆作为单一底物进行发酵时效率较低,厌氧混合发酵技术能够提高底物的利用率并产生较好的经济效益和环境效益,成为近年来的研究热点。文章综述了秸秆厌氧混合发酵过程中混合底物的选择,以及发酵影响因素,包括温度、碳氮比、预处理、氨抑制、微量元素等,并简要介绍了混合发酵的模型和动力学方程相关的研究进展。

催化加氢汽油深度吸附脱硫性能研究

采用混捏法制备了NiO/ZnO吸附剂,以中国海油惠州炼化加氢汽油为原料,在小型固定床装置上考察了操作条件对其脱硫性能的影响。结果表明,较适宜的吸附反应条件为:温度为350℃,压力为0.6 MPa,汽油液空速为5h-1,氢油体积比为50∶1,在此条件下,可以将惠州炼化催化加氢汽油中的硫含量降至10μg/g,当出口产物硫含量为10μg/g时,吸附剂的穿透硫容为10.3%,脱硫后汽油的辛烷值损失为0.3个单位。失活的NiO/ZnO吸附剂采用氮气和氧气混合气焙烧法再生,且再生后的吸附剂的脱硫性能基本不变。

合成气生物甲烷化影响因素研究

随着石化资源的日益减少以及环境问题越来越受到人们的重视,可持续再生的清洁能源也逐渐成为人们关注的热点。根据我国特殊的"富煤、少油、贫气"能源结构以及丰富的生物质资源,煤炭和生物质经热解气化技术所得合成气经生物转化作用生产高品质生物燃气的技术在近年来逐渐成为研究者的研究重点。文章主要研究了合成气生物甲烷化技术中温度、气液传质速率等因素对转化效率的影响。研究发现:利用模拟合成气(SSG)为原料气体,气体组成为(H_2:CO:CH_4:CO_2)为7:6:3:4,CO分压为0.1 atm,反应体积为1.2 L,HRT为24 h的条件下,对比37℃,45℃,55℃体系中甲烷含量及液相分析,发现37℃下,体系长期运行更稳定,且甲烷含量相较于高温也较高;而在同一温度下,高转速时系统转化效果更好,说明了气液传质过程对该体系的重要性。

Fe_3O_4@SiO_2-Cu复合磁性纳米粒子的制备及其脱硫性能的研究

采用水解法合成了核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体,用等体积浸渍法在磁性Fe_3O_4@SiO_2载体表面负载CuCl_2,得到Fe_3O_4@SiO_2-Cu磁性纳米粒子吸附剂。采用XRD、TEM、FT-IR、XPS、N_2吸附-脱附和振动样品强磁计(VSM)等表征手段对制备的吸附剂进行表征,考察了吸附剂对模型汽油中不同硫化物的脱硫性能。结果表明,核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体的比表面积为246.5 m^2/g,同时饱和磁强度为44.6 emu/g。负载铜离子后,Fe_3O_4@SiO_2-Cu的饱和磁强度为43.9 emu/g。Fe_3O_4@SiO_2-Cu吸附剂可有效吸附噻吩类硫化物,硫容可达1.42 mg(S)/g(吸附剂)。采用先醇洗后焙烧的方法对失活吸附剂进行再生,吸附剂循环使用5次后仍能保持良好的再生稳定性。

高固厌氧消化后的秸秆沼渣与褐煤共制备生物质型煤研究

生物质是可再生能源,合理利用生物质资源,不仅可以实现二氧化碳减排,还可以产生能源。文章以高固厌氧消化(HS-AD)后的秸秆沼渣和褐煤为研究对象,采用中心复合实验设计对影响沼渣型煤的工艺条件进行分析,最后对成型后的生物质型煤进行热重分析,以考察其作为燃料的燃烧特性。结果发现,如果对沼渣型煤的抗压强度要求为700N,最优工艺条件为成型温度为145℃,沼渣含量为23%,保压时间为120s。热重研究发现,生物质型煤热解过程表现为4个阶段,在第3个阶段,生物质型煤发生大规模热解,其中沼渣型煤的质量减少量在20%~30%,玉米秸秆型煤的质量减少量在30%~40%。升温结束后,沼渣型煤和玉米秸秆型煤的质量减少量分别为35%~45%和45%~55%。生物质型煤热解过程为褐煤与生物质的分阶段热解过程,与生物质和褐煤单独热解相比,其特征温度有偏差,在热压处理后褐煤与生物质热解过程可能存在协同作用,有助于褐煤转化。

镁碱沸石分子筛改性研究进展

镁碱沸石分子筛独特的孔道结构使其在催化领域得到广泛应用,如作为吸附剂或用于合成气制二甲醚、正丁烯骨架异构、己烯骨架异构和丁烯聚合等反应。近年来,由于异丁烯供不应求,用于正丁烯骨架异构制异丁烯的镁碱沸石分子筛的研究受到关注。分子筛的孔道结构、酸性以及比表面积等物化性能是决定催化性能的重要因素,这些物化性质可通过改性方法调控,从而达到优化催化性能的目的。从离子交换改性、脱铝改性、碱处理改性以及表面修饰改性综述国内外镁碱沸石分子筛改性的研究进展,分别论述各种改性方法,总结改性后镁碱沸石分子筛在正丁烯骨架异构、N2O分解、二甲苯异构及二丁醇脱水等反应中的催化性能,并对改性机理进行综述,对镁碱沸石分子筛未来发展方向进行展望。

正丁烷脱氢异构制异丁烯的研究进展

正丁烷脱氢异构制异丁烯是提高正丁烷利用率和增产异丁烯的重要途径。对正丁烷脱氢异构制异丁烯的反应热力学进行分析,从热力学角度指出制约反应的关键因素,总结正丁烷脱氢异构制异丁烯反应中各催化体系的研究现状,提出催化剂的研发要点和催化剂研发过程中要解决的关键问题。在传统过渡金属双功能型催化剂中,通过加入助剂等方式提高脱氢活性组分的分散度并降低其聚集度,通过调变载体的酸性和孔道结构等方式提高载体的异构性能,即合理调节脱氢活性位和载体异构性能之间的匹配是传统过渡金属双功能型催化剂研发的关键。在新型催化剂中,探索在缓和条件下制备高比表面积和合适孔道结构的氮化物、碳化物和碳氧化合物的方法是新型催化剂研发的关键。