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化学链重整反应中含氧空位α-Fe_(2)O_(3)(001)表面CO反应行为的密度泛函理论研究
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作者 张慧欣 黄正清 +3 位作者 班涛 苏雪 杨伯伦 常春然 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期116-124,I0112-I0116,I0119,共15页
化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计... 化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计算结果表明,增加氧空位浓度会导致Fe原子中的电子局域化增强,从而削弱Fe位点上CO的脱附能力.此外,氧空位浓度从1/12 ML增加到1/6 ML会导致CO氧化能垒从0.64 eV增加到1.10 eV.增加氧空位浓度虽有利于CO解离,但由于解离反应的高能垒(大于3.00 eV),CO的解离仍然很难发生.综合考虑三条反应途径,CO脱附可以在高于900K的反应温度下自发进行.增加氧空位浓度可以提高合成气选择性,因为在高氧空位浓度(1/6 ML)下,相比于CO脱附,CO氧化的竞争性减弱.这项研究揭示了在Fe_(2)O_(3)的还原程度增加时,化学链甲烷重整中CO选择性增强的微观机制. 展开更多
关键词 化学链重整 甲烷 Fe_(2)O_(3) 氧空位 密度泛函理论
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化学渗透脱挥发分模型在碳基固体原料热化学转化领域应用进展 被引量:1
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作者 郭伟 杨盼曦 +6 位作者 俞尊义 高琨 王晶 张杰 党敏辉 杨伯伦 吴志强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期65-85,共21页
化学渗透脱挥发分模型(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)用于快速升温条件下煤炭脱挥发分的模拟,可以预测不同煤种热解过程中焦油、半焦和轻质气体的实时产率。模型基于晶格模型构建煤炭化学结构,具有煤种适用性广、输入参... 化学渗透脱挥发分模型(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)用于快速升温条件下煤炭脱挥发分的模拟,可以预测不同煤种热解过程中焦油、半焦和轻质气体的实时产率。模型基于晶格模型构建煤炭化学结构,具有煤种适用性广、输入参数少的特点,得到广泛关注。首先介绍了CPD模型的发展历程、煤炭模型构建方法和热解反应路径假设与动力学参数计算等,进而综述了CPD模型在煤炭、油页岩和生物质等碳基固体原料热化学转化领域的应用进展。为提高CPD模型在煤炭热转化领域的准确性和适用性,我国学者根据中国煤种结构分析建立了更准确的晶格参数计算方法。通过改进CPD模型中热解反应路径并修正动力学参数使模型更接近真实热解过程,通过对煤颗粒内部温度梯度分布修正及算法改进使得模拟更接近实际热解工况。在油页岩热转化方面,相关学者从油页岩中干酪根化学结构出发,结合油页岩热解特性建立了用于描述其热转化的CPD模型。通过分析生物质的结构特点和反应特性建立了生物质CPD模型,并从化学结构、热解反应路径以及动力学参数等方面进行改进来扩展模型的适用性。CPD模型虽然已得到了广泛应用,但根据煤炭元素分析和工业分析获得拟合参数适用的煤种范围较窄,准确性有待提高,需要进一步通过化学结构表征的方法建立更准确的碳基固体原料结构模型。CPD模型对热解反应过程进行了较大简化,需要根据实际热解反应路径进行修正,包括考虑煤炭热解过程中的二次反应、焦油之间的偶联、反应中自由基变化等问题。现有的CPD模型未考虑煤炭地下热转化过程的应力作用,需要从力-热耦合等复杂反应条件出发进行改进以提高模型的适用性。 展开更多
关键词 化学渗透脱挥发分模型 煤热解 油页岩 生物质 工程热化学
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生物质化学链转化技术研究进展 被引量:21
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作者 吴志强 张博 杨伯伦 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2835-2853,共19页
生物质通过化学链转化制备燃料及化工原料是工程热化学领域发展的重要方向,如何有效借助化学链转化实现生物质能源的高效清洁利用是工业界和学术界关注的热点。本文回顾了生物质化学链燃烧、气化、氧解耦、重整/制氢研究进展,重点综述... 生物质通过化学链转化制备燃料及化工原料是工程热化学领域发展的重要方向,如何有效借助化学链转化实现生物质能源的高效清洁利用是工业界和学术界关注的热点。本文回顾了生物质化学链燃烧、气化、氧解耦、重整/制氢研究进展,重点综述了载氧体在生物质化学链转化过程中的理化特性变化规律及热力学与动力学特性,对比分析了反应装置及系统的特性。基于生物质主要组分的化学特性探究预处理及灰成分对化学链转化的影响机制,充分考虑电子及氧离子传输特性的载氧体理性设计及精准构筑,在时间尺度和空间尺度上的反应器与反应本征特征匹配特性,生物质化学链转化与其他工程热化学技术耦合的多联产系统是后续研究需要关注的几个方面。 展开更多
关键词 生物质 二氧化碳捕集 化学链转化 载氧体 反应器 过程系统
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化学链制化学品工艺及循环材料研究进展 被引量:1
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作者 张榕江 张博 +2 位作者 刘根 杨伯伦 吴志强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3979-3994,共16页
化学链技术在化学品生产过程强化方面表现出极大潜力,相较于传统工艺可提高?效率并降低碳排放。综述了目前常见的化学链制化学品工艺,主要包括化学链重整/部分氧化制合成气和氢气、低碳烷烃化学链氧化脱氢/选择性氢燃烧制烯烃、甲烷化... 化学链技术在化学品生产过程强化方面表现出极大潜力,相较于传统工艺可提高?效率并降低碳排放。综述了目前常见的化学链制化学品工艺,主要包括化学链重整/部分氧化制合成气和氢气、低碳烷烃化学链氧化脱氢/选择性氢燃烧制烯烃、甲烷化学链氧化偶联制乙烯、甲烷化学链脱氢芳构化制苯、化学链选择性氧化制含氧有机化合物(如甲醇、环氧乙烷和甲酸等)。深入理解载氧体理化性质与化学链反应性能间的构效关系有助于实现载氧体理性设计。目前在载氧体设计方面已具备坚实的理论基础,从利用氧化物的热力学平衡氧分压筛选载氧体活性组分,到基于表面工程策略调控晶格氧释放动力学,再到通过合理构建结构和电子描述符,深入剖析载氧体性能强化策略。实验和密度泛函理论(DFT)计算数据驱动的可解释机器学习可实现载氧体的高通量筛选,极大拓宽了载氧体筛选范围,并降低试错成本。随着化学链技术的发展,载氧体这一概念可被进一步拓展至循环材料,如载氮体和载氯体等。光/电驱动的化学链过程为在低温或室温下实现高附加值产物的合成提供了新思路,拓宽了化学链技术的应用范围。此外,化学链技术还可用于共沸有机物分离过程强化,对低成本、低污染和低排放分离过程的开发具有重要意义。 展开更多
关键词 化学链 重整 载氧体 循环材料 选择性氧化
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空气中直接捕集CO_(2)技术研究进展 被引量:18
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作者 张杰 郭伟 +3 位作者 张博 张榕江 杨伯伦 吴志强 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第2期57-68,共12页
减少碳排放并推动碳中和是应对气候变化、促进经济社会绿色转型的重要途径之一,碳中和技术已成为工业界和学术界的关注焦点。目前碳捕集与封存主要对工业固定源排放的CO_(2)进行处置捕集,而对占CO_(2)总排放近50%的分布源CO_(2)关注度... 减少碳排放并推动碳中和是应对气候变化、促进经济社会绿色转型的重要途径之一,碳中和技术已成为工业界和学术界的关注焦点。目前碳捕集与封存主要对工业固定源排放的CO_(2)进行处置捕集,而对占CO_(2)总排放近50%的分布源CO_(2)关注度不高。直接空气捕集(direct air capture,DAC)技术不仅可对数以百万计的小型化石燃料燃烧装置以及数以亿计的交通工具等分布源排放的CO_(2)进行捕集处理,还可有效降低大气中CO_(2)浓度。介绍了DAC的发展历史、研究现状以及发展趋势,综述了已有DAC技术的工艺流程以及反应装置,对DAC现行工艺中涉及的空气捕捉模块、吸收剂或吸附剂再生模块、CO_(2)储存模块进行了叙述,对比了几种工艺的优缺点以及吸附剂类型和再生方式,指出DAC技术发展的关键在于研发高效低成本的吸收/吸附材料和设备。分析了DAC吸收/吸附材料的作用原理以及吸附效果,碱性溶液原料成本相对低廉,但再生过程中能耗较高。分子筛及金属有机框架吸附剂虽然再生能耗较低,但对空气中CO_(2)的吸附容量和吸附选择性表现一般。胺类吸附剂具有较好的吸附能力,由于其再生温度较低,可使用工业废热或少量热能为系统供能;使用胺类吸附剂时吸附和解吸在一个单元中逐步发生,具有更高的效率和操作时间,有望降低DAC系统成本。对比了DAC与其他碳捕集技术的成本并进行了技术经济性分析,DAC成本主要包含运营和维护成本(N_(Q&M))、吸附剂材料成本(N_(S))和工厂设备的净成本(N_(bop));指出目前限制DAC工业化应用的主要因素之一在于吸收/吸附材料和相关工艺成本过高,随着阴离子交换树脂等新型吸附剂的出现和工艺的发展,DAC成本逐年下降。全面探究吸收/吸附材料稳定性、动力学、吸附容量、选择性、再生能量损失等综合性能,研发利于快速装载和卸载吸附剂的相关装置,开发成本低廉的工艺系统是目前DAC领域的发展方向和迫切需求。DAC技术将为减少全球碳排放、实现碳中和提供重要技术支撑。 展开更多
关键词 直接空气捕集技术 分布源CO_(2) 物理吸附 化学吸收 经济性分析
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葡萄酒废弃物处置新见解:零废物排放驱动的能源/资源回收策略 被引量:1
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作者 陈佳新 王南 +3 位作者 张卓驹 张磊 费强 马英群 《环境卫生工程》 2022年第5期111-111,共1页
1研究亮点*开发了一种从葡萄酒废弃物中全组分回收能源/资源的集成技术,该技术可实现葡萄酒废弃物零排放;*乙醇水溶液可一锅回收葡萄酒废弃物中的葡萄籽油和多酚;提取后的剩余残渣可生产甲烷和有机肥。2背景葡萄酒废弃物的妥善处置对减... 1研究亮点*开发了一种从葡萄酒废弃物中全组分回收能源/资源的集成技术,该技术可实现葡萄酒废弃物零排放;*乙醇水溶液可一锅回收葡萄酒废弃物中的葡萄籽油和多酚;提取后的剩余残渣可生产甲烷和有机肥。2背景葡萄酒废弃物的妥善处置对减少碳排放和促进葡萄酒产业可持续发展具有重要意义。 展开更多
关键词 葡萄籽油 多酚 甲烷 乙醇水溶液 厌氧消化
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油漆废渣化学链气化特性及动力学行为 被引量:2
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作者 张杰 张博 +4 位作者 郭伟 伍松 谢涛 杨伯伦 吴志强 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1273-1284,共12页
为探究化学链气化技术处理油漆废渣的可行性,通过热重分析仪以及管式炉-在线质谱仪联用研究了以Fe 2O 3为载氧体的油漆废渣化学链气化特性及动力学行为。热重分析结果表明:随着Fe 2O 3掺混比例的增加,掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解气化时... 为探究化学链气化技术处理油漆废渣的可行性,通过热重分析仪以及管式炉-在线质谱仪联用研究了以Fe 2O 3为载氧体的油漆废渣化学链气化特性及动力学行为。热重分析结果表明:随着Fe 2O 3掺混比例的增加,掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解气化时的总体质量损失量会减少。在升温速率为40℃/min时,当油漆废渣中Fe 2O 3掺混比例(质量分数)分别为10%、30%、50%时,最大质量损失速率相应分别为-27.23%/min、-23.39%/min和-17.12%/min,低于未掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解时的最大质量损失速率-27.56%/min;油漆废渣化学链气化平均活化能分别为192.31、204.81、166.98 kJ/mol,明显低于未掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解时的平均活化能223.29 kJ/mol。管式炉-质谱联用分析结果表明:反应温度为800℃,油漆废渣中Fe 2O 3质量分数为10%、30%、50%时,生成气相产物的低位热值相应分别为7.24、7.36和6.04 MJ/m 3,低于未掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解气相产物的低位热值8.76 MJ/m 3,Fe 2O 3加入会降低气相产物的低位热值;当Fe 2O 3质量分数为50%时,油漆废渣化学链气化生成CO、CH 4和H 2的活化能分别为22.67、31.94和18.99 kJ/mol,低于未掺混Fe 2O 3的油漆废渣热解反应生成相应气体的活化能。油漆废渣中的TiO 2与反应后的Fe 3O 4停留在固体残渣中,通过磁性分离装置可对TiO 2进行回收。 展开更多
关键词 化学链气化 有机固体废物 油漆废渣 动力学 产物分布
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甲醇作为甲基化试剂催化体系研究进展
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作者 杨东元 王斌 +1 位作者 崔新江 常春然 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1442-1452,共11页
甲醇是最小的含有碳氢氧的饱和有机分子,广泛应用于能源、化工以及有机合成等领域。通过氢转移的方法,将甲醇作为甲基化试剂,与胺、醇/酮以及烃类化合物耦合转化制备高值化的甲基化产品,是一项非常有意义的研究工作。氢转移反应过程的... 甲醇是最小的含有碳氢氧的饱和有机分子,广泛应用于能源、化工以及有机合成等领域。通过氢转移的方法,将甲醇作为甲基化试剂,与胺、醇/酮以及烃类化合物耦合转化制备高值化的甲基化产品,是一项非常有意义的研究工作。氢转移反应过程的机理主要包括:甲醇的催化脱氢制甲醛;甲醛与底物脱水获得不饱和键;不饱和键原位加氢获得最终的产物。总结了近年来甲醇作为甲基化试剂,通过氢转移的方法制备甲基化胺、醇/酮以及烃类化合物催化体系的发展,并重点介绍了基于贵金属与非贵金属的均相和多相反应体系。鉴于反应过程中甲醇催化脱氢和不饱和键加氢对反应活性和选择性的影响这一科学问题,通过配位结构/金属载体的相互作用的调控有可能制备高催化性能均相/多相催化反应体系,且多相非贵金属催化体系具有较好的工业化应用前景。 展开更多
关键词 甲醇 甲基化
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Pt-Cu合金催化剂上甲烷无氧偶联的机理与微观动力学研究:从单原子位点到单团簇位点
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作者 黄正清 贺姝玥 +3 位作者 班涛 高新 许云华 常春然 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期90-100,共11页
随着天然气和页岩气资源的大量发现,作为主要成分的甲烷,其转化为高值化学品是一条具有开发潜力的路径.在各种甲烷转化途径中,甲烷无氧直接转化具有碳原子利用率高和二氧化碳排放少的优点,更具应用前景.然而,甲烷的无氧转化仍然面临反... 随着天然气和页岩气资源的大量发现,作为主要成分的甲烷,其转化为高值化学品是一条具有开发潜力的路径.在各种甲烷转化途径中,甲烷无氧直接转化具有碳原子利用率高和二氧化碳排放少的优点,更具应用前景.然而,甲烷的无氧转化仍然面临反应温度高、C_(2)烃选择性低和催化剂易积碳失活的难题.因此,大量的研究集中在催化剂研发上,期望通过选择性地打破C-H键,并且催化C-C偶联,实现高效活化甲烷、高选择性生成C_(2)烃,近期研究发现,被Cu等金属隔离的Pt位点,被金属氧化物分散的Pt位点,都有利于甲烷无氧偶联生成C_(2)烃.特别是Pt-Cu单原子合金催化剂,其中分散的Pt单原子不仅.具有较高的打破C-H键活性,而且能够抑制甲烷深度脱氢,具有很好的抗积碳性能.虽然单原子Pt具有很好的甲烷活化性能,但进一步催化C_(2)烃生成的反应过程并不清楚,同时单分散的Pt团簇也可能存在于Pt-Cu合金表面,而关于它们催化甲烷无氧偶联的机制也缺乏研究和认识.本文在Cu(111)表面建立Pt_(1),Pt_(2)和Pt_(3)位点(分别标记为Pt_(1)©Cu(111),Pt_(2)©Cu(111)和Pt_(3)©Cu(111)),采用密度泛函理论计算与微观动力学模拟相结合的方法,研究甲烷无氧偶联的催化反应机理与反应性能,评估并比较单原子与单团簇的催化反应性能.通过对甲烷分解的基元反应计算发现,CH_(4),CH_(3)和CH_(2)的脱氢反应分别在Cu(111)上的Pt_(1),Pt_(2)和Pt_(3)位点上最有利.然而,相应的CHx(x=3,2,1)物种直接偶联形成C_(2)H_(6),C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2)的反应,分别在Cu(111)上的Pt_(3),Pt_(1)和Pt_(2)位点上最有利.三种Pt位点独特的反应趋势,主要源于Pt位点与CHx物种不同的结合能力.反应条件下甲烷无氧偶联的微观动力学模拟表明,Pt_(1)©Cu(111)催化甲烷转化的活性最高,而加入少量的氢气可以显著提高乙烯的选择性,750 K时最高选择性可达96.2%.在Pt_(1)©Cu(111)表面,Pt位点主要负责C-H键裂解,Cu位点是C-C偶联的活性中心.通过密度泛函理论计算,发现Pt_(1)©Cu(111)在反应条件下结构稳定.综上,本文揭示了Pt单原子位点(SASs)和Pt单团簇位点(SCSs)上的甲烷无氧偶联反应机制,并预测Pt SASs在甲烷无氧偶联中比Pt SCSs更有优势,为高效甲烷无氧偶联催化剂制备提供一定借鉴. 展开更多
关键词 甲烷 微观动力学模拟 单原子催化剂 单团簇催化剂 密度泛函理论
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聚乙烯基胺/聚乙烯醇/碳纳米管杂化膜的制备及气体分离性能 被引量:3
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作者 吴东云 伊春海 +1 位作者 鲁妮妮 杨伯伦 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期53-59,64,共8页
以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10... 以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10^(-6) cm^3(STP)/(cm^2·s·cmHg)],CO_2/N_2的分离系数为123.6.其次,在上述最佳条件中添加不同类型的多壁碳纳米管(MWCNT、MWCNT-OH和MWCNT-COOH),考察碳纳米管含量及表面基团对气体分离性能的影响,并利用红外分析、X-射线衍射及扫描电镜考察所制备杂化膜的化学结构、结晶性能.结果表明,添加表面—OH和—COOH改性的MWCNT可以有效提高膜的透过分离性能.当MWCNT-OH和MWCNT-COOH质量分数均为1%时,CO_2渗透速率分别为62.0和76.6GPU,CO_2/N_2的分离系数分别为117.7和139.5.最后,考察进料气压力对杂化膜CO_2渗透速率及CO_2/N_2的分离系数的影响,在0.2~1.8 MPa的压力范围内,添加表面改性的碳纳米管均能使复合膜的CO_2渗透速率提高. 展开更多
关键词 聚乙烯基胺/聚乙烯醇聚合物 碳纳米管 有机-无机杂化膜 CO2分离
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酸碱联合处理稀土改性的硼-β分子筛用于乙醇一步转化制丁二烯 被引量:2
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作者 杨东元 黄肖杰 +3 位作者 耿景龙 党舒轩 代成义 常春然 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期112-120,F0002,共10页
以白炭黑、硼酸等为主要原料,采用水热法合成了硼(B)-β分子筛,对其进行酸洗脱硼处理后使用浸渍法进行锌钇单稀土元素改性和锌钇铒(钕)双稀土元素改性,制备出一系列乙醇转化制丁二烯催化剂。采用SEM、TEM、XRD、N_(2)等温吸脱附、TG-DT... 以白炭黑、硼酸等为主要原料,采用水热法合成了硼(B)-β分子筛,对其进行酸洗脱硼处理后使用浸渍法进行锌钇单稀土元素改性和锌钇铒(钕)双稀土元素改性,制备出一系列乙醇转化制丁二烯催化剂。采用SEM、TEM、XRD、N_(2)等温吸脱附、TG-DTA等手段对催化剂的表面结构进行表征,发现双稀土元素改性存在协同作用,能够提高催化剂的乙醇转化率和丁二烯选择性。分子筛母体经酸碱联合处理并进行锌钇化学改性后,以负载质量分数1%ZnO、4%Y_(2)O_(3)样品(B-β-AT 1-HCl-1Zn4Y)的乙醇催化活性最好,其在400℃、乙醇质量空速为6 h^(-1)反应条件下的乙醇转化率为98.53%,丁二烯选择性为55.58%。进一步分析表明:碱处理能够将介孔结构引入沸石中,增大催化剂的比表面积,改善积炭前驱体在分子筛孔道内的扩散性能,增加锌钇物种的分散程度;而高分散锌钇物种和介孔结构的存在,是该类乙醇一步转化制丁二烯催化剂具有高活性的关键因素。 展开更多
关键词 乙醇 丁二烯 B-β分子筛 稀土元素
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高通量氧化石墨烯膜制备及渗透汽化处理废水 被引量:4
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作者 王子恒 孙佳伟 +4 位作者 宁小钢 徐向平 边文海 秦英哲 李娜 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期155-163,共9页
为处理化工过程产生的浓盐废水,采用渗透汽化法处理含挥发性有机物的高浓盐水和制备淡水。通过压力辅助自组装法,利用聚乙烯醇插层和戊二醛交联制备高性能氧化石墨烯层状膜。结果表明,膜具有高度稳定的物化结构、高水通量和良好的脱盐... 为处理化工过程产生的浓盐废水,采用渗透汽化法处理含挥发性有机物的高浓盐水和制备淡水。通过压力辅助自组装法,利用聚乙烯醇插层和戊二醛交联制备高性能氧化石墨烯层状膜。结果表明,膜具有高度稳定的物化结构、高水通量和良好的脱盐性能。在85℃下处理质量分数为10%的NaCl溶液,水通量达98.2 kg·m^(-2)·h^(-1),盐截留率达99.99%。对含复杂成分的有机含盐废水经过渗透汽化处理,化学需氧量(COD)和氨氮含量大幅度降低,能有效脱除废水中的微量汞。该膜具有良好的耐污染性和耐酸性环境,是具有良好应用前景的水处理膜材料。 展开更多
关键词 氧化石墨烯膜 渗透汽化 废水处理 水通量 截留率
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污水处理污泥掺配水煤浆气化重金属迁移研究及灰渣排放评价 被引量:4
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作者 杨东元 王亚红 +2 位作者 扈广法 孙育滨 常春然 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1826-1828,1837,共4页
以典型炼油企业污水车间产出的污泥及气化灰渣为研究对象,对其组成进行分析,对掺配油泥水煤浆气化灰渣的排放进行安全性评价,并对煤及油泥中含有的重金属元素在气化处置过程中的转移规律进行了研究。结果表明,掺配5%污泥水煤浆的灰渣其... 以典型炼油企业污水车间产出的污泥及气化灰渣为研究对象,对其组成进行分析,对掺配油泥水煤浆气化灰渣的排放进行安全性评价,并对煤及油泥中含有的重金属元素在气化处置过程中的转移规律进行了研究。结果表明,掺配5%污泥水煤浆的灰渣其灰分组成基本不变,重金属含量符合排放标准。油泥及煤中的重金属在气化过程中主要迁移至细灰及粗渣中,通过气化炉高温气化反应,可实现重金属的固化。油泥掺配水煤浆气化处置,对灰渣排放无影响,能够实现对油泥的资源化利用及无害化处理。 展开更多
关键词 油泥 重金属迁移 气化 灰渣
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磺化嵌段共聚物接枝改性制备高通量渗透汽化脱盐膜 被引量:2
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作者 曾飞祥 李娜 +2 位作者 延檬羽 纪松灿 王子恒 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1159-1166,共8页
为了提高渗透汽化脱盐膜的水通量,对聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物进行改性,通过侧链接枝聚苯乙烯增多磺化位点,制备出一种新型的磺化嵌段共聚物膜材料(S-SEBS-g-PSt),磺化度为33%~50%。结果表明,改性后膜的水通量提高了25... 为了提高渗透汽化脱盐膜的水通量,对聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物进行改性,通过侧链接枝聚苯乙烯增多磺化位点,制备出一种新型的磺化嵌段共聚物膜材料(S-SEBS-g-PSt),磺化度为33%~50%。结果表明,改性后膜的水通量提高了25%。当磺化度为50%时,水通量为28.4 kg×m^-2×h^-1,并保持高达99.9%盐截留率。采用分子动力学模拟研究S-SEBS-g-PSt膜的微观结构以及水和盐在膜内的扩散特性。在温度为338 K下,磺化度从33%提高到50%时,膜内亲水区域宽度从1.8增加到2.4 nm,水分子在膜内的扩散系数由2.26×10^-9提高到3.11×10^-9m^2×s^-1。结果表明,侧链接枝有效调控膜内微相分离结构和传递通道,提高水分子输运能力,提升嵌段类聚合物膜在脱盐和水处理领域的应用潜力。 展开更多
关键词 嵌段共聚物 侧链改性 磺化 脱盐 扩散系数
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Reaction Mechanism of One-Step Conversion of Ethanol to 1,3-Butadiene over Zn-Y/BEA and Superior Catalysts Screening 被引量:2
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作者 Shu-Xuan Dang Han-Xuan Liu +4 位作者 Tao Ban Xin Gao Zheng-Qing Huang Dong-Yuan Yang Chun-Ran Chang 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期600-610,I0004-I0009,I0149,共18页
The one-step conversion of ethanol to 1,3-butadiene has achieved a breakthrough with the development of beta zeolite supported dual metal catalysts.However,the reaction mechanism from ethanol to butadiene is complex a... The one-step conversion of ethanol to 1,3-butadiene has achieved a breakthrough with the development of beta zeolite supported dual metal catalysts.However,the reaction mechanism from ethanol to butadiene is complex and has not yet been fully elucidated,and no catalyst screening effort has been done based on central metal atoms.In this work,density functional theory(DFT)calculations were employed to study the mechanism of one-step conversion of ethanol to butadiene over ZnY/BEA catalyst.The results show that ethanol dehydrogenation prefers to proceed on Zn site with a reaction energy of 0.77 eV in the rate-determining step,and the aldol condensation to produce butadiene prefers to proceed on Y site with a reaction energy of 0.69 eV in the rate-determining step.Based on the mechanism revealed,six elements were selected to replace Y for screening superior combination of Zn-M/BEA(M=Sn,Nb,Ta,Hf,Zr,Ti;BEA:beta polymorph A)for this reaction.As a result,Zn-Y/BEA(0.69 eV)is proven to be the most preferring catalyst compared with the other six ones,and Zn-Zr/BEA(0.85 eV),Zn-Ti/BEA(0.87 eV),and Zn-Sn/BEA(0.93 eV)can be potential candidates for the conversion of ethanol to butadiene.This work not only provides mechanistic insights into one-step catalytic conversion of ethanol to butadiene over Zn-Y/BEA catalyst but also offers more promising catalyst candidates for this reaction. 展开更多
关键词 ETHANOL 1 3-BUTADIENE Zn-Y/BEA Aldol condensation Density functional theory
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粉煤热解干法熄焦余热回收工艺流程分析及模试 被引量:2
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作者 樊英杰 党敏辉 +2 位作者 张杰 吴志强 杨伯伦 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期182-191,共10页
针对现有粉煤热解生产过程中水资源消耗大、半焦水分含量高、环境污染严重等问题,本文提出利用惰性气体作为熄焦介质实现干法熄焦以及余热回收干燥煤粉的新工艺。通过系统模拟研究不同循环介质(氮气、二氧化碳、烟气及煤气等)的初始温... 针对现有粉煤热解生产过程中水资源消耗大、半焦水分含量高、环境污染严重等问题,本文提出利用惰性气体作为熄焦介质实现干法熄焦以及余热回收干燥煤粉的新工艺。通过系统模拟研究不同循环介质(氮气、二氧化碳、烟气及煤气等)的初始温度、水汽含量、流量等操作条件对热解半焦熄焦冷却后温度和煤干燥预热后温度的影响规律,分析该工艺节水、节能效果,开展了万吨级粉煤热解模试验证。结果表明,采用干法熄焦处理热解半焦并回收余热的工艺技术可行,熄焦后半焦温度和煤干燥预热出口温度与干燥介质种类无显著关系,与气体比热容密切相关;与湿法熄焦相比,干法熄焦工艺具有显著节能效果且耗水为零,在满足工艺要求的同时可以回用半焦显热的65%~75%。理论分析和试验均证实了干法熄焦余热回收具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 热解 模拟 焦化 系统工程 热传导
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移动式颗粒床气固分离性能冷态试验 被引量:2
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作者 樊英杰 刘今乾 +3 位作者 马琛 郭伟 杨伯伦 吴志强 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第4期90-96,共7页
以热解为首要步骤的煤炭分质转化技术可在较温和的条件下实现煤炭高效利用,其中含尘热解气净化是该技术规模化应用需要解决的关键问题之一。颗粒床过滤技术具有过滤效率高、滤料成本低等优势。为考察移动式颗粒床对粉煤热解气除尘过滤... 以热解为首要步骤的煤炭分质转化技术可在较温和的条件下实现煤炭高效利用,其中含尘热解气净化是该技术规模化应用需要解决的关键问题之一。颗粒床过滤技术具有过滤效率高、滤料成本低等优势。为考察移动式颗粒床对粉煤热解气除尘过滤的有效性,选用小麦为颗粒床冷态试验的滤料介质,硅胶粉为试验粉尘,在自行设计的冷态试验平台上考察各操作条件对颗粒层过滤除尘效率的影响规律。结果表明:过滤效率的影响因素顺序为:表观风速>过滤层厚度>滤料下料速度;过滤效率随表观风速的增大而减小,随过滤层厚度的增加而增大。过滤层厚度增至200 mm以上时,过滤效率变化较小;而滤料下料速度增大,过滤效率减小。粉尘粒径达10μm后,过滤效率基本可维持在98%。在优化的过滤条件下(过滤层厚度为300 mm,滤料下料速度为0.002 m/s,过滤时间为10 min),最佳过滤效率可达98.1%。试验结果不仅实现了对常温下移动颗粒层过滤性能的预测,也为粉煤热解含尘煤气颗粒床热态除尘装置的设计提供了依据。 展开更多
关键词 移动式颗粒床 冷态试验 过滤效率 气固分离
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非热等离子体协同锰铁双金属催化剂直接催化还原NO 被引量:1
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作者 谭潇 齐随涛 +4 位作者 周一鸣 石利斌 程光旭 伊春海 杨伯伦 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期5850-5857,共8页
传统氨选择性催化还原(NH-SCR)法在大气污染物NO的脱除中得到广泛应用,但仍存在催化剂有毒、操作温度高及氨逃逸等缺点,不能满足日益增多的低温应用场景和更高的环保要求。本文采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载的锰铁双金属催化剂,研... 传统氨选择性催化还原(NH-SCR)法在大气污染物NO的脱除中得到广泛应用,但仍存在催化剂有毒、操作温度高及氨逃逸等缺点,不能满足日益增多的低温应用场景和更高的环保要求。本文采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载的锰铁双金属催化剂,研究了非热等离子体协同催化剂低温下直接催化还原NO的性能。活性测试结果表明,室温下等离子体输出电压为12k V时,等离子体协同催化的NO转化率达到97.8%。表征结果显示等离子体协同反应前后催化剂的孔道结构和物理形貌未见明显变化。在线质谱分析结果表明,等离子体协同催化作用下,NO被直接分解为N_(2)和O_(2)。由机理分析可知,不同价态Mn物种间的电子传递削弱了催化剂表面吸附态NO分子中N—O键,使得等离子体分解NO的能耗下降。 展开更多
关键词 氮氧化物 非热等离子体 催化剂 化学过程 反应工程
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铜修饰多孔镍自支撑电极的构建及其葡萄糖氧化性能 被引量:1
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作者 车婷华 谭潇 +3 位作者 晏嘉伟 宋凤丹 张红梅 齐随涛 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1091-1098,共8页
采用水热合成法制备了正八面体Cu2O/Cu修饰的多孔Ni(NF)自支撑电极(Cu2O/Cu-NF),并对其进行了形貌和结构表征。在三电极体系下,在碱性介质中以循环伏安法和恒电位安培法测试其对葡萄糖催化氧化性能。结果表明,150℃水热法制备的自支撑... 采用水热合成法制备了正八面体Cu2O/Cu修饰的多孔Ni(NF)自支撑电极(Cu2O/Cu-NF),并对其进行了形貌和结构表征。在三电极体系下,在碱性介质中以循环伏安法和恒电位安培法测试其对葡萄糖催化氧化性能。结果表明,150℃水热法制备的自支撑电极对葡萄糖的电催化氧化活性最强。响应电流与葡萄糖浓度在3.7×10^-3~1.1 mmol/L和1.4~5.0 mmol/L范围内呈线性相关,响应灵敏度分别是6929和706.1μA/(mmol·L^-1·cm^2),且具有良好的选择性和稳定性,对无酶葡萄糖传感器的发展有重要意义。 展开更多
关键词 电催化 葡萄糖氧化 多孔Ni自支撑电极
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Role of surface frustrated Lewis pairs on reduced CeO2(110)in direct conversion of syngas
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作者 Zheng-Qing Huang Teng-Hao Li +1 位作者 Bolun Yang Chun-Ran Chang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1906-1915,共10页
Direct syngas conversion to light olefins on bifunctional oxide-zeolite(OX-ZEO)catalysts is of great interest to both academia and industry,but the role of oxygen vacancy(Vo)in metal oxides and whether the key interme... Direct syngas conversion to light olefins on bifunctional oxide-zeolite(OX-ZEO)catalysts is of great interest to both academia and industry,but the role of oxygen vacancy(Vo)in metal oxides and whether the key intermediate in the reaction mechanism is ketene or methanol are still not well-understood.To address these two issues,we carry out a theoretical study of the syngas conversion on the typical reducible metal oxide,CeO2,using density functional theory calculations.Our results demonstrate that by forming frustrated Lewis pairs(FLPs),the VOs in CeO2 play a key role in the activation of H2 and CO.The activation of H2 on FLPs undergoes a heterolytic dissociative pathway with a tiny barrier of 0.01 eV,while CO is activated on FLPs by combining with the basic site(O atom)of FLPs to form CO2^2-.Four pathways for the conversion of syngas were explored on FLPs,two of which are prone to form ketene and the other two are inclined to produce methanol suggesting a compromise to resolve the debate about the key intermediates(ketene or methanol)in the experiments.Rate constant calculations showed that the route initiating with the coupling of two CO*into OCCO*and ending with the formation of ketene is the dominant pathway,with the neighboring FLPs playing an important role in this pathway.Overall,our study reveals the function of the surface FLPs in the activation of H2 and CO and the reaction mechanism for the production of ketene and methanol for the first time,providing novel insights into syngas conversion over OX-ZEO catalysts. 展开更多
关键词 Syngas conversion Light olefins Oxide-zeolite Frustrated Lewis pairs CEO2
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