丙磺酸型碗状碳微球制备及在餐厨废油酯交换反应中的性能研究

以碗状碳微球(BHC)为载体,合成了以烷基为磺酸基键合位点的丙磺酸型碗状碳微球(PA-CBHC-Si)。X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱分析表明,三步改性分别逐步丰富BHC表面羧基(—COOH)、巯基(—SH)、磺酸基(—SO_(3)H)官能团含量,且改性过程保留了载体的原始形貌。PA-CBHC-Si的酸密度高达8.5mmol/g,活性中心—SO_(3)H于300℃开始分解,具有良好的热稳定性。PA-CBHC-Si可作为煎炸废油与甲醇酯交换反应的催化剂,醇油摩尔比为16∶1,剂油比为0.02的催化体系于130℃反应4h,脂肪酸甲酯产率为84.53%。

枸杞子结合多酚碱水解与酸水解提取工艺的比较和产物分析

为了全面评估枸杞子中的酚类成分,本研究分别利用碱水解和酸水解法制备了其中的结合多酚(non-extractable phenolic compounds, NEPC)。选取Box-Behnken实验设计建立了酸或碱的浓度、水解时间和料液比等与NEPC得率之间的数学模型,并优化了水解工艺参数。碱水解过程中的时间对NEPC得率影响显著,而料液比对酸水解的结果影响较大;最佳工艺条件下,碱水解和酸水解获得的NEPC分别为0.65±0.05 mg/100 g和0.52±0.03 mg/100 g。利用UPLC-Q-TOF-MS,从水解产物中解析了11种化合物,主要是苯丙素衍生物。11种化合物都可在酸水解产物中被检出,而碱水解产物中仅鉴定出4种物质。研究结果表明,碱水解能得到更多的NEPC,酸水解产物则表现出良好的化合物多样性,因此制备NEPC时,应根据不同的研究目的选择水解方法。

Pt负载分层纳米结构氧化铝催化油酸脱羧的研究

以MOF材料为前驱体合成三维形貌的氧化铝(3DAO),采用低温水热法合成了具有分层纳米结构的勃姆石(HNγ-AlOOH),最后经煅烧形成相同纳米结构的活性氧化铝(HNγ-Al_(2)O_(3))。以HNγ-Al_(2)O_(3)为载体制备了一系列负载量(0.5%、1%和1.5%)的Pt/HNγ-Al_(2)O_(3)双功能催化剂,并将其用于油酸脱羧制备航空煤油。利用XRD、SEM、TEM、BET等对催化剂进行表征。结果表明,HNγ-Al_(2)O_(3)具有丰富的孔结构、较高的比表面积(266.8 m^(2)/g)和适宜的酸性。1%Pt/HNγ-Al_(2)O_(3)具有最优的催化性能,在反应温度为340℃、反应时间为5 h时,C_(8)~C_(17)的收率可达84.8%。

多级孔ZSM-5分子筛催化餐厨废油制备轻质芳烃的研究

采用水热法合成不同硅铝摩尔比的多级孔ZSM-5分子筛,并对其结构进行表征,考察不同硅铝摩尔比多级孔ZSM-5分子筛对餐厨废油模型化合物(WCOMC)制备苯、甲苯和二甲苯(3种物质统称BTX)的影响。结果表明:L-赖氨酸的加入提高了多级孔ZSM-5分子筛的传质效率,其硅铝摩尔比的变化有效地调节了多级孔ZSM-5分子筛的酸性,且多级孔ZSM-5分子筛的酸性影响目标产物的分布和反应体系的稳定性。随着温度的升高,芳烃的相对含量提高,在600℃条件下多级孔ZSM-5-40分子筛催化WCOMC制备BTX的相对含量最高,为20.3%。

离子液体/H2O2体系脱硫实验研究

选取四种不同种类离子液体(ILs),1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H2PO4)与30%H2O2溶液在温和条件下对两种高硫脱灰煤样(LS、QX)进行脱硫实验研究。用化学法测定脱硫前后煤样形态硫含量,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及热重(TG)对脱硫前后的煤样进行表征。结果表明,离子液体的加入使H2O2氧化脱硫能力增强,煤中硫铁矿硫和有机硫化物硫被显著脱除;经ILs/H2O2体系作用后的煤样中小粒径的颗粒减少,颗粒间的缝隙增大,煤表面的凹坑明显,热重实验结果表明,ILs/H2O2体系作用后的煤样相对于原煤热失重增大,部分挥发性物质释放峰温提前。

Cu-Zr复合氧化物催化耦合甘油和CO_(2)合成碳酸甘油酯

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明显差距,最佳反应条件下,Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂具有最佳催化性能,甘油转化率和碳酸甘油酯选择性分别达到64.1%和85.9%。并且发现与纯CuO和纯ZrO_(2)相比,Cu1-xZrxO_(2)复合氧化物在甘油与CO_(2)耦合反应体系中表现出更强的催化活性,结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段,推测高活性与Zr在CuO表面的分散程度、催化剂表面氧物种含量及酸碱性位点数量有关。此外,为了研究催化剂的稳定性,以Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂作为基准进行了循环性能测试,结果表明,经过六次循环后,甘油的转化率和碳酸甘油酯的选择性未发生明显变化,说明该催化剂稳定性良好。

正交实验优化2-氨基-4,6-二甲基嘧啶的合成工艺

以硝酸胍与乙酰丙酮为起始原料,在碳酸钾存在下于水溶液中合成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶。以物料比、催化剂用量、反应温度、反应时间为考察因素,采用L9(34)正交实验优化工艺条件。结果表明,最佳的工艺条件为:硝酸胍与乙酰丙酮的物料比为1∶1.5,碳酸钾用量为0.05 mol,反应温度为80℃,反应时间为7 h,产率达98%。

球形高温定形复合相变材料填充床蓄热器蓄热性能的实验分析

文章以球形硅铝合金/粉煤灰基高温定形复合相变材料为蓄热单元,设计制作了填充床式高温(600~800℃)蓄热器,并通过高温空气流动实验台对该蓄热器的蓄热性能进行实验分析。实验结果表明:受蓄热器热损失的影响,在蓄热过程中,空气和蓄热球始终存在温差;蓄热器空气进口处温度从610℃提高至650℃时,其蓄热速率提高了335.1%,蓄热效率增加了21.3%;空气的质量流量从140 kg/h增加至260 kg/h时,蓄热器的蓄热速率增加了84.5%,蓄热效率降低了4.9%,因此,研究该类蓄热器时,空气质量流量的选择应综合考虑蓄热器的蓄热速率和蓄热效率;蓄热器空气进口处温度是影响其蓄热性能的主要因素,提高蓄热器空气进口处温度可同时提升蓄热器的蓄热速率和蓄热效率。根据本实验结果可为更好优化填充床式高温蓄热器提供参考。

一维ZnO纳米材料的制备技术研究

ZnO是一种良好的半导体材料,可以很容易通过形貌的控制以及金属和非金属离子掺杂而获得更佳的光电性质。ZnO的导电性比TiO_2高几个数量级,有利于电子的快速传输,在低温下易于溶解处理,具有较稳定的结构,而且可以应用不同的技术制备成各种形貌,如纳米棒、纳米片等。与传统ZnO粉体相比,一维的ZnO纳米材料具有较高的长径比、更高的电子密度和较低的功函数,在太阳能电池、光催化领域有着重要应用前景。为研究易于制备、成本较低的ZnO纳米材料制备技术,详细列举和对比了较成熟的7种ZnO纳米材料的制备技术,为以上研究领域学者提供参考。

植物还原制备纳米金过程中黄酮类物质的作用、外界影响因素及其应用

植物还原法制备纳米金(Gold nanoparticles, GNPs)绿色经济、易操作、原材料可再生,避免了有毒化学试剂的使用以及物理法高成本的投入,为GNPs的制备提供了新的途径。然而,植物种类繁多且生物成分复杂,以植物提取液为整体制备GNPs不同的活性组分会互相干扰,使GNPs合成机制变得复杂。此外,提取液与金前体浓度、酸碱度、温度等外界因素也直接影响着GNPs的合成。系统的综述了黄酮类物质在合成GNPs过程中的还原与保护机理,外界因素在转化率、形貌粒径、分散性等方面的影响规律以及GNPs在抗癌,药物传递,抗菌,催化等领域的应用,最后展望了植物法制备GNPs的局限性。对调控制备GNPs活性组分的作用机制以及制备条件的优化具有指导意义。

褐煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以HCl-HF法脱矿物质处理后的云南莲花塘褐煤和内蒙古白音华褐煤以及这两种褐煤所制备的半焦为原料,将原料以KOH为活化剂的化学活化法制备活性炭,考察KOH用量和炭化终温对煤基活性炭比表面积、孔径分布及孔体积的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段表征活性炭的结构及表面性质。利用电化学工作站对活性炭电极进行循环伏安特性(CV)、交流阻抗特性(EIS)和充放电特性(GCD)分析,利用蓝电电池测试系统测试扣式电容器的电容保持率。结果表明:采用脱矿物质处理后的褐煤为原料,以KOH为活化剂的化学活化法,碱煤质量比为4∶1,炭化终温为800℃的条件下制备的活性炭的比表面积和孔体积最大;在此工艺条件下,莲花塘褐煤基活性炭的比表面积为2728 m^(3)/g,孔体积为1.58 cm^(3)/g,白音华褐煤基活性炭的比表面积为1824 m^(3)/g,孔体积为1.00 cm^(3)/g;将这两种活性炭作为电极材料,所制备的活性炭电极在电流密度为1 A/g时,比电容分别为246 F/g和244 F/g,在电流密度为20 A/g时,比电容分别为205 F/g和202 F/g,比电容下降率分别为16.7%和17.2%,表现出良好的高倍率特性;在1 A/g的电流密度下测试所制备的扣式电容器,经8000次循环后的比电容保持率达99.87%,体现出褐煤基活性炭良好的电化学性能。

氯化锌-水蒸气协同活化玉米芯制活性炭的研究

以宁夏农业废弃物玉米芯为原料,制备对亚甲基蓝(MB)吸附性能最优条件下的氯化锌活性炭(ZnAC),并在此条件基础上利用氯化锌-水蒸气来协同活化制备不同活化温度下的活性炭(ZnHAC)。利用BET、XRD、FT-IR和SEM分析ZnAC和ZnHAC的结构和表面特性,阐释活化机理。结果表明:ZnCl_(2)单独活化玉米芯的最佳条件为活化温度为500℃、活化时间为1 h、锌料质量比为1.5∶1;所制活性炭的比表面积为2299.75 m^(2)/g,累积总孔容为1.28 cm^(3)/g,对MB吸附量为531.56 mg/g;此活性炭介孔率高达95%以上,且随着温度的升高,介孔率都有所增加,说明提高温度有利于介孔的形成。相对于ZnAC_(T-1.5-1),通入水蒸气之后ZnHAC_(T-1.5-1)的比表面积和孔容都有明显增大,其中ZnHAC_(800-1.5-1)的比表面积比ZnAC_(800-1.5-1)增加了349 m^(2)/g,而介孔孔容、总孔容及孔径近乎增加1倍,ZnHAC_(800-1.5-1)活性炭表面含有更丰富的无定型碳。水蒸气的通入丰富了活性炭的结构,增加了活性炭表面的含氧官能团,提高了炭结构的无序化程度,使活化效果更为显著。

磺酸型中空多孔碳微球基固体酸催化煎炸废油的酯交换反应

以中空多孔碳微球(HPCMs)为载体,依次经过酰胺化、H_(2)O_(2)氧化和氯磺酸磺化后制得磺酸型中空多孔碳微球基固体酸(SHPCMs)催化剂,借助SEM、TEM、氮气物理吸脱附、XPS、TG和boehm滴定法等对催化剂的理化性质进行了表征.结果表明,该催化剂具有中空多孔结构,表面成功接枝磺酸基团,表面酸量为13.0 mmol/g,比表面积为11.5 m^(2)/g,平均孔径为4.39 nm,在酯交换反应中表现出良好的催化性能,在最佳反应条件下(反应温度120℃、反应时间7 h、醇油物质的量之比16∶1),脂肪酸甲酯的产率为98.60%.

基于现行标准的葡萄籽提取物工艺优化研究

目的:为确保葡萄籽提取物(GSE)的安全性和有效性,基于中医药保健品进出口商会和美国药典USP43标准,对GSE的提取工艺进行优化。方法:以原花青素值、儿茶素与表儿茶素含量和作为关键质量属性(CQAs),首先优选提取溶剂,并在单因素实验基础上,通过质量源于设计(QbD)理念建立了葡萄籽提取物的设计空间与优化空间。结果:单因素实验提示,丙酮对原花青素的提取效率最高,且儿茶素、表儿茶素在提取物中的含量显著低于乙醇、甲醇等提取溶剂;方差分析结果表明,通过Box-Behnken设计建立的提取工艺模型具备统计学意义(P<0.0001),葡萄籽提取物的优化提取工艺为丙酮体积分数40%~48%,料液比1∶10 g/mL,提取时间1.5 h,提取1~3次,以优化工艺参数提取,提取物中原花青素值为1.8079%~1.9643%,儿茶素和表儿茶素的含量和不高于0.8131%(RSD<5%),此优化工艺可为GSE的工业化生产提供参考。

磺酸型固体酸的制备及其催化油脂合成脂肪酸甲酯的研究进展

主要阐述了制备磺酸型固体酸的方法,重点分析以不同材料为载体的磺酸型固体酸在催化合成脂肪酸甲酯中的应用和性能,旨在为磺酸型固体酸的合成及高效利用提供参考。

磺酸型固体酸催化油脂合成生物柴油的研究进展

主要介绍了生物柴油合成过程中所用的油脂原料、催化剂类型以及用磺酸型固体酸催化合成的生物柴油应用进展,旨在为合成低成本、绿色、高效的生物柴油提供参考。

基于DFT和COSMO-RS理论研究多元胺型离子液体吸收SO_(2)气体

开展以质子化的正己胺([HHexam]^(+))、己基乙二胺([HHexen]^(+))及己基二亚乙基三胺([HHexdien]^(+))为阳离子,TFSA[(CF3SO_(2))2N-]为阴离子的质子化离子液体(PILs),即[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]型PILs吸收SO_(2)的研究。首先,选择密度泛函理论,在M06-2X/6-311G(d,p)水平下,优化得到PILs-nSO_(2)(n=1,2,3,4,5,6)的若干个最优构象,PILs阳离子极性头部N—H与SO_(2)的O原子间形成N—H…O型氢键。N—H…O部位的振动频率、二阶微扰能、电子密度的结果显示,[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]分别与3、4、5分子SO_(2)结合时,其氢键能达到最大值:57、67、85 kJ/mol,并不再与更多的SO_(2)形成氢键网络,说明PILs对SO_(2)的吸收达到饱和。可以看出,随着PILs结构中氨基数目的增多,其对SO_(2)的吸收能力随之增强。同时,采用COSMOtherm软件,计算了SO_(2)气体在1 mol PILs中的溶解度分别为5.0、5.3、6.2 mol,即随着阳离子结构中氨基数目的增多,使得其对SO_(2)的吸收能力增强,这与密度泛函理论计算得到的结论基本相一致。

多元胺-TFSA型质子化离子液体吸收CO_(2)的理论分析

开展了以质子化的正己胺(HHexam^(+))、己基乙二胺(HHexen^(+))及己基二亚乙基三胺(HHexdien^(+))为阳离子的TFSA[==(CF_(3)SO_(2))_(2)N^(-)]型质子化离子液体(PILs),即[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]型PILs吸收CO_(2)的研究。首先,选择密度泛函理论,在M06-2X/6-311G(d,p)水平下,对上述3种PILs的构型进行优化,分别得到了其较稳定构象,结果显示,PILs的阳离子中N—H和阴离子中N原子间主要形成N—H···N型较强氢键。然后,分别利用其中最稳定构象,创建并优化PILs-nCO_(2)构型,PILs和nCO_(2)分子间主要形成N—H···O型弱或中等强度氢键。主要氢键部位N—H···O中N—H键的振动频率的变化值、电子密度值及二阶微扰能的计算结果显示,[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]分别与2、3、4分子CO_(2)结合时将不再形成氢键网络。采用COSMOtherm软件计算的CO_(2)在3种PILs中的亨利常数(kPa)大小为[HHexam][TFSA](1.91×10^(4))>[HHexen][TFSA](1.68×10^(4))>[HHexdien][TFSA](1.51×10^(4)),即3种PILs对CO_(2)的溶解能力大小为极性头部具有3个氨基的[HHexdien][TFSA]>2个氨基的[HHexen][TFSA]>1个氨基的[HHexam][TFSA]。以上结果中可以看出,PILs结构中氨基数目的多少对其吸收CO_(2)的能力有较显著影响,即随着PILs结构中氨基数目的增多,其对CO_(2)的溶解能力随之增大。

螯合胺型质子化离子液体萃取和溶解过渡金属盐的研究

己基乙二胺(hexylethylenediamine,Hexen)和异辛基乙二胺(2-ethylhexylethylenediamine,EtHexen)与双三氟甲磺酰亚胺(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,HTFSA)、三氟乙酸(trifluoroacetic acid,HTFA)和三氟甲磺酸(trifluoromethanesulfonic acid,HTFS),通过酸碱中和反应生成四种质子化离子液体(protic ionic liquids,PILs),分别简称为HHexen-TFSA、HHexen-TFA、HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS,其均为室温PILs。其阳离子[HHexen]+、[HEtHexen]+的极性头部具有乙二胺,属于螯合胺结构,有利于与过渡金属离子配位结合,从而能够从含过渡金属离子的水溶液中萃取金属离子或较高浓度溶解金属盐。水在HHexen-TFSA、HHexen-TFA、HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS型PILs中的溶解度(w/%)分别约为6.0%、90.0%、90.0%和50.0%,则HHexen-TFSA属于疏水性PILs,可用于从含金属离子的水溶液中提取金属离子;而后3种属于亲水性PILs,可以用来直接溶解金属盐。用不同水分含量w(%)0.50%、1.40%、2.37%、3.41%、5.29%、6.07%的HHexen-TFSA型PILs萃取100 mmol·L^(-1) CoCl_(2)、NiCl_(2)、CuCl_(2)水溶液中的金属离子,其萃取率均达到99.0%以上,说明PILs的含水量对其从CoCl_(2)、NiCl_(2)和CuCl_(2)溶液中萃取Co^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)的能力影响不显著。用HHexen-TFA、HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS型PILs溶解CoCl_(2)、NiCl_(2)、CuCl_(2)的实验结果显示,金属离子在3种PILs中浓度大小为:Cu^(2+)>Co^(2+)>Ni^(2+),即PILs与Cu^(2+)的配位能力最强;并且TFA型PILs对3种金属盐的溶解能力强于TFS型PILs;当阴离子相同时,阳离子部位烷基链具有支链的HEtHexen-TFA,与无支链的HHexen-TFA比较,对CuCl_(2)有更高的溶解度。用不同水分含量w(%)1.0%、5.0%、10%、15%、20%的HEtHexen-TFS溶解CuCl_(2)的研究结果显示,PILs的水分含量在1.0%~10%范围内,PILs对CuCl_(2)的溶解度呈先增加趋势,且当水分含量为10%时,溶解度达到最大值,之后呈降低趋势。

煤气化粗渣制多孔吸附材料对亚甲基蓝的吸附研究

以煤气化粗渣为原料,分别采用化学法(酸化高温法)和物理法(超声波法)对其进行微观扩孔,并对扩孔后的吸附材料(G1和C1)进行表面改性,制备出改性后的吸附材料G2和C2。利用SEM,BET,XRD和FT-IR对吸附材料的表面形貌、微观结构和官能团组成等进行表征分析,并研究4种吸附材料对水溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附特性。结果表明,在同等实验条件下,所制备的4种吸附材料均具有介孔特性,但C1,C2比G1,G2具有更大的比表面积和总孔容,比表面积和总孔容表现为C1>C2>G1>G2。各吸附材料表面均含有以絮状物质形式存在的无定形碳。G1,G2表面粗糙,孔结构丰富,大量的无定形碳阻塞了孔道;而C1,C2表面粗糙且存在明显的断裂层和裂隙孔,孔道结构丰富。MB吸附实验表明,4种吸附材料对MB的吸附效果表现为C1>C2>G1>G2,因材料改性剂影响了样品中Si—O键的含量,阻塞了孔结构,未能明显改善材料的吸附性能。在25℃下,4种吸附材料(用量为100 mg)对浓度为60 mg/L、体积100 mL的MB溶液进行吸附,其吸附过程均符合伪二阶动力学模型和颗粒内扩散模型。在实验条件下,物理法处理后的气化粗渣在孔结构和吸附能力方面均比用化学法处理后的气化粗渣更具有优势。