过渡金属碳化物纳米材料的制备方法及在催化析氢中的应用

过渡金属碳化物(TMCs)因高导电、高硬度、耐酸碱、热稳定性良好等优势,被广泛应用于化学化工、电子器件等领域。研究发现,TMCs纳米材料因特殊的d带电子排布和暴露的活性位点,能促进氢的吸附与脱附,进而表现出较高的催化析氢活性。但是,TMCs在合成中易团聚,活性位点易被覆盖会严重阻碍其性能的发挥。通过对纳米结构的合理调控,在维持TMCs自身活性的同时可进一步提高材料自身的催化活性。不同维度TMCs纳米材料的结构优势集中体现在材料表面的有效利用与活性位点的暴露上。介绍了TMCs纳米材料的制备方法及其催化析氢性能,指出了TMCs纳米材料面临的挑战及存在的问题,以期为不同维度TMCs纳米材料的研究提供参考。

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.

与低阶煤共热解的冶金渣优选研究

采用自行研发的煤低温干馏装置,将四种冶金渣与长焰煤进行低温催化热解,对液体产物煤焦油和固体半焦分别进行GC-MS和SEM分析,同时,利用在线红外煤气分析仪对煤气进行成分分析.结果表明,随着冶金渣的添加,煤气含量呈先上升后下降趋势,煤气中CH4和H2的含量分别可达到23.98%和38.12%;热解水和焦油收率降低,但焦油中直链烷烃、萘、菲和芴等含量不断增大,实现了低温煤焦油部分轻质化;半焦的表面变得粗糙凹凸不平有龟裂纹,导致半焦的反应性增加.四种冶金渣中炼铁瓦斯泥对热解过程的催化作用更为显著.

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明:当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH4和H2含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。

微波场中褐煤与玉米芯共热解焦油的特性

采用自行设计的微波热解装置对不同配比下的褐煤-玉米芯混合物进行微波共热解.结果表明:随着玉米芯质量分数的增加,焦油产率呈先增加后减少的趋势,与理论计算值相比,出现焦油产率先被促进后被抑制的相互作用;当玉米芯质量分数为30%时,焦油产率达到最大值16.31%,比褐煤单独热解时提高了51.16%,与理论计算值的正偏差最大.对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后,酚类的质量分数由原来的6.31%增至21.47%,酸类和杂原子类的质量分数分别降低了70.91%和68.88%,轻质油的质量分数由原来的16.57%增至41.63%,实现了热解焦油的大幅度轻质化.对比低温加热方式,共热解物料的最佳配比不变,微波加热更有利于高品质焦油的生成.

微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响

采用自行改造的微波共热解装置,探究微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响.利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和扫描电子显微镜(SEM)对共热解产物进行了表征.结果表明:随着微波功率的增大,共热解气产率和焦油产率均呈上升趋势,半焦产率呈下降趋势;当微波功率由220W增加到700W时,共热解气中CO,CH4和H2的体积分数均逐渐增大;焦油中脂肪族和酚类的质量分数分别提高了12.35%和12.14%,杂原子的质量分数降低了9.37%;随着微波功率的增大,半焦表面更粗糙,裂纹更丰富.

不同热解终温花生壳炭的制备与性质研究

生物质热解炭是生物质热解后的固态产物。本文以花生壳为原料经过低温热解制备5个不同热解终温花生壳炭,研究了生物质热解炭的制备工艺,并对生物质炭的组分、炭得率、表面形貌和红外光谱进行了分析。结果表明,随着热解温度的升高,花生壳炭的挥发分含量降低,固定碳含量升高,灰分基本不变,炭得率降低;表面孔隙结构先变得丰富且规则,在400℃呈"蜂窝"状结构,随后逐渐变得混乱;各官能团慢慢减少最后趋于稳定,且越来越表现为芳香结构特性,在550℃红外光线基本被吸收,说明花生壳炭热解基本完成。

聚乙二醇对HPMo/SiO_2结构及其催化氧化脱除二苯并噻吩性能的影响

采用聚乙二醇(PEG6000)为模板剂,以正硅酸乙酯为前躯体,通过沉淀法制备了SiO2负载型磷钼酸(HPMo)催化剂PEG-HPMo/SiO2,并对催化剂进行了FT-IR,XRD,FE-SEM,31P-NMR表征,采用NLDFT平衡模型分析计算了催化剂的比表面积、孔径分布、总孔体积及介孔分率。考察了催化剂使用量、H2O2使用量、反应温度及反应时间对催化氧化脱硫效果的影响。研究结果表明,制备的催化剂PEG-HPMo/SiO2中含有HPMo的Keggin活性结构。对于10 mL模型油(硫质量分数为400μg/g),在催化剂用量0.05g,H2O2用量0.03mL,反应温度50℃,反应时间15 min的条件下,模型油中二苯并噻吩(DBT)的脱除率可以接近100%。催化剂在重复使用6次后,经过简单干燥处理仍有较高活性。

碳化硅纳米线的制备及表征

以化学气相沉积法制备的纳米碳管粗产物和各向同性煤沥青为原料,采用热压成型工艺制备了纳米碳管/沥青复合材料,复合材料经1600℃高温热处理产物中生成了纤维状碳化硅（SiC）纳米线。扫描和透射电子显微分析表明所制备的SiC纳米线表面较为光洁,长度约为几个微米,直径约为30~80nm。二次电子像及其能谱分析表明原料中的金属镍颗粒和纳米碳管对SiC纳米线的生长具有重要作用。

酚作碳源的可溶性前驱体制备超细ZrC陶瓷粉体

分别以四氯化锆和双酚A或对苯二酚作为锆源和碳源合成了几种可溶性Zr C前驱体。利用傅立叶红外光谱(FTIR)对前驱体的结构进行了研究,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对前驱体不同温度热处理后的裂解产物进行了表征。结果表明,以锆源与碳源物质的量之比为1∶1时所制备的前驱体在1600℃裂解后能完全转变为颗粒尺寸约为100 nm的Zr C陶瓷粉末,当锆源与碳源物质的量之比为1∶2时,碳源过量致使前驱体中氧含量相对过高而无法完全转化为Zr C陶瓷相。

溶胶-凝胶法制备新型锂离子负极材料MnV2O6

偏钒酸锰MnV2O6具有特殊的钛铀矿结构,被认为是最有希望成为锂离子电池的负极材料之一.采用溶胶-凝胶法制备出的MnV2O6,对其结构和形貌进行表征,结果表明所制得的样品结晶度高,无杂相,颗粒粒径较均匀.

F127对MoO3/Al2O3结构及其催化氧化脱除苯并噻吩性能的影响

以PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(F127,Ma=12 600)为表面活性剂,与铝源AlCl_3通过原位合成法制备了F127-MoO_3/Al_2O_3催化剂,并对催化剂进行了FT-IR、XRD、FE-SEM和N_2吸附-脱附等表征。考察了不同反应条件对模型油催化氧化脱硫效果的影响。结果表明,表面活性剂F127的加入促进了MoO_3在Al_2O_3表面的高度分散,提高了催化剂的比表面积、平均孔径和孔容;对于10.0 m L模型油(硫质量分数为400μg/g),在催化剂质量为0.06 g,氧化剂用量为0.03 m L,反应温度为70℃,反应时间为23 min时,苯并噻吩(BT)的脱除率接近100%,BT被氧化成BTO_2;催化剂重复使用5次后,仍具有较高活性。