K2CO3活化空心莲子草制备活性炭及表征

以入侵生物空心莲子草为原料,以K₂CO₃为活化剂,经一步共混活化法制备活性炭。研究了K₂CO₃与空心莲子草质量比、活化温度及活化时间对活性炭得率及吸附性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）对不同温度下得到的活性炭进行了表面形貌观察。实验结果表明,K₂CO₃活化空心莲子草的最佳活化条件为：质量比为1.5,活化温度及时间分别为800℃,3.0 h,此时活性炭得率为13.79%,其碘吸附值及亚甲基蓝吸附值分别为1477 mg·g^-1和384 mg·g^-1。当氮气流量在20～100 ml·min^-1范围内变化时,K₂CO₃的回收率相差不大,且其回收率均能达到80%以上。SEM结果表明活化温度对活性炭孔结构具有明显影响。     

碱/碱土金属修饰Ni基催化剂的CO2吸附与甲烷化性能

采用分步浸渍法制备了碱/碱土金属修饰Ni基催化剂Ni-M/Al₂O₃ (M=K₂CO₃, Na₂CO₃, MgO, CaO)。探究了碱/碱土金属的添加对改性Ni基催化剂CO₂吸附和甲烷化性能的影响。研究发现,碱/碱土金属的添加提高了Ni/Al₂O₃催化剂表面的碱性活性位点密度,强化了其CO₂吸附性能。碱/碱土金属类型影响Ni-M/Al₂O₃催化剂碱性活性位点的分布、NiO物相的转化及Ni的分散度,进而影响其甲烷化性能。MgO添加使NiO物相转化为与载体呈强相互作用的β型和γ型NiO,降低了催化剂表面的强碱性活性位点比例,有利于CO₂吸附活化。Ni-MgO/Al₂O₃的CO₂吸附容量最高为0.68mmolCO₂/g,其CO₂转化率和CH₄选择性分别高达58.4%和95.4%,其在烟气CO₂捕集与原位甲烷化中极具应用前景。     

液化残渣基CO2吸附剂的制备与性能优化

以煤液化残渣(CLR)为原料制备CO₂吸附剂，在实现碳减排的同时，可有效提高煤直接液化工艺的经济性和环保价值。本文采用神华煤直接液化残渣为碳源，通过预氧化、炭化活化等工艺，制备出了吸附性能较优的CO₂吸附剂。利用热重分析仪(TGA)、低温氮吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等分析手段对吸附材料的微观形貌、孔径结构以及吸附性能进行了表征测试。结果显示，低灰分液化残渣所制备的吸附材料具有更高的比表面积和更多的微孔结构，更有利于CO₂的吸附。以低灰分液化残渣为原料，在较优活化条件下(活化剂/原料质量比为1∶1、升温速率5℃/min、活化时间1h)制备的CO₂吸附剂表现出良好的吸附性能，在40℃、15%(体积分数) CO₂模拟烟气条件下的CO₂吸附容量为4.47%(质量分数)，在0℃、1bar (1bar=105Pa)条件下的CO₂吸附容量可高达27.70%(质量分数)，低温吸附性能优异，吸附速率快且具有良好的循...     

负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2反应机理

利用热重分析仪、扫描电镜和氮吸附仪对不同粒径的K₂CO₃颗粒和负载型K₂CO₃/Al₂O₃二氧化碳吸收剂的碳酸化特性进行研究。负载后的吸收剂比表面积和孔隙结构得到较大改善,使得碳酸化反应速率和转化率均提高,吸收剂碳酸化特性得到改善。纯K₂CO₃颗粒吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加而减小,负载型吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加略增大。研究了不同粒径和反应时间对K₂CO₃/Al₂O₃颗粒微观结构的影响,结果表明K₂CO₃/Al₂O₃颗粒具有较稳定的微观结构。采用负载型粒子模型对K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂吸收CO₂碳酸化过程进行研究,所建立的粒子模型计算结果与试验值吻合较好。利用建立的模型对不同CO₂浓度下K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂碳酸化反应特性进行模拟计算,模拟结果具备一定的合理性和准确性,为开展进一步研究提供了基础。     

K2CO3-CuZn/UiO-66材料制备及其烟气碳捕集与转化研究

采用溶剂热法制备UiO-66母体材料，然后采用浸渍法制备耦合材料，用K、Cu和Zn的盐溶液真空浸渍UiO-66后再还原，构筑K₂CO₃-CuZn/UiO-66耦合材料，实现活性组分和助剂的高分散负载，用于CO₂捕集与催化加氢合成甲醇研究。结果表明：K₁₀Cu₅Zn₂₀@UiO-66具有较大的比表面积(464 m²/g)、较大的孔径(1.3 nm)和较大的孔体积(0.44 cm³/g)。在一定反应条件下，浸渍法构筑的K₂CO₃-CuZn/UiO-66耦合材料，CO₂转化率为11.5%,甲醇选择性为74.2%的K₁₅Cu₅Zn₂₀@UiO-66,具有最高催化活性。     

K2CO3辅助钯催化C-H活化反应的理论研究

K₂CO₃是一种常见的碱金属碳酸盐，在有机合成中常被用作碱性添加剂，以加快过渡金属尤其是钯催化C-H活化反应的速率或提高反应产率。因此，研究K₂CO₃辅助的钯催化C-H活化反应成为近年来有机合成和理论计算领域的热点之一。本文对近十年来K₂CO₃辅助钯催化C-H活化反应的最新理论研究进展进行分类总结，重点对钯催化C-H活化反应的微观机理、K₂CO₃的作用机制等进行了深入探讨，并对该领域的发展前景进行展望。     

二元复合溶液脱除烟气中CO2的过程模拟与评价

为探究吸收容量大、再生能力较强的吸收剂复合吸收燃烧烟气中CO₂的性能,采用N-甲基二乙醇胺-哌嗪（MDEA-PZ）、碳酸钾-哌嗪（K₂CO₃-PZ）以及氨水-哌嗪（NH₃-PZ）3种二元复合溶液,基于Rate-based模型对其进行脱碳性能过程模拟。以吸收剂的摩尔流量、温度以及摩尔分数配比（X∶PZ）3个因素进行单因素研究,并在此基础上采用正交试验的方法得出最佳工艺方案。结果表明,随着吸收剂的摩尔流量上升、温度下降以及吸收剂中PZ摩尔分数上升,CO₂吸收效率呈上升趋势。在最佳工艺方案中,K₂CO₃-PZ二元复合溶液最佳吸收温度为40℃,MDEA-PZ和NH₃-PZ两种二元复合溶液最佳吸收温度为30℃;3种二元复合溶液最佳摩尔流量为3.5×10⁵kmol/h,最佳摩尔分数配比为60%∶40%。在各自最佳工艺以及其他条件相同的情况下,吸收CO₂性能的优劣依次为MDEA-PZ、NH₃-PZ以及K₂CO₃-PZ。     

改性活性碳纤维对CO2的吸附性能

为了进一步提高活性碳纤维的CO₂吸附量和抗水性能,采用浸渍法将活性碳纤维进行改性处理,得到一系列改性样品,并对其进行了SEM和FTIR表征。研究了活性碳纤维种类、浸渍试剂（NaOH溶液、ZnCl₂溶液及离子液体）等对吸附剂孔结构、CO₂吸附量、循环使用性和抗水性能的影响,并探讨了CO₂在改性活性碳纤维内的动力学吸附扩散行为。研究结果表明：改性活性碳纤维的CO₂吸附性能和抗水性能均显著改善,其中CO₂最高吸附量达24.4%（0.1MPa和25℃）,吸湿率减小到1.33%,且具有良好的吸附/脱附循环使用性。均相扩散模型（HSDM）描述了实时吸附数据,此模型能够较好地反映CO₂在样品内的扩散行为,改性活性碳纤维仍能保持良好的扩散速率,扩散系数D_s值数量级为10^-5m²/s,与空白活性碳纤维相当。     

K2CO3-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K₂CO₃为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N₂等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K₂CO₃催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^-1,亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^-1。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m²·g^-1和0.309cm³·g^-1,材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有...     

改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

以棉花秸秆作为前驱体,用K₂CO₃活化后制备出改性生物质炭K₂CO₃@BC,置于FeSO₄溶液中形成悬浮液,干燥并煅烧,制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K₂CO₃@BC进行表征,并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物,将Fe/K₂CO₃@BC催化剂和H₂O₂组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝,探究了溶液pH、Fe/K₂CO₃@BC投加量、H₂O₂用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化剂Fe/K₂CO₃@BC中的Fe物种主要以Fe₃O₄形式...     

制备活性炭负载K2CO3用于催化餐饮废油合成生物柴油

以K₂CO₃为催化剂,工业碱木质素(KL)为活性炭(AC)前体,在管式电阻炉中经一步共混活化(K₂CO₃/KL质量比为0.6、活化温度800℃、N₂流量100cm³/min、活化时间2h)制备K₂CO₃/AC固体碱催化剂,用于餐饮废油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的固体碱催化剂进行了X-射线衍射(XRD)、BET表面积及扫描电镜(SEM)表征。考察了反应温度、催化剂用量、反应时间、醇油摩尔比等因素对餐饮废油转化为生物柴油产率的影响。结果表明当反应时间2h、反应温度60℃、醇油摩尔比15:1、催化剂为原料油质量的3.0%时,生物柴油最大产率为87.5%。考查了催化剂的循环利用效果,结果表明催化剂能循环利用3次,第3次利用时生物柴油的产率仍达到80.7%。     

Na2CO3基吸附剂颗粒制备及其脱碳性能

采用挤压-滚圆法制备Na₂CO₃基CO₂吸附剂微球颗粒,在自行设计的CO₂吸收系统中对制备的样品进行脱碳性能测试。结合相关表征测试,探明不同载体、不同负载量的Na₂CO₃基吸附剂的微观结构、脱碳性能以及机械性能的变化规律和内在原因。研究表明：不同载体的Na₂CO₃基吸附剂颗粒脱碳性能存在明显差异,其中氧化铝负载的吸附剂（Na₂CO₃/Al₂O₃）的脱碳性能最好,可达1.14mmol/g。铝酸钙水泥负载的吸附剂（Na₂CO₃/CA）机械性能较好,但其脱碳性能最差。结合吸附剂脱碳和机械性能的综合考量,Na₂CO₃/Al₂O₃是最为合适的CO₂吸附剂,并进一步研究不同Na₂CO₃负载量的影响。研究发现随着Na₂CO₃负载量的变化,吸附剂的微观结构、脱碳性能以及机械性能都存在明显的差异。虽然60%负载量的Na₂CO₃/Al₂O₃吸附剂颗粒的机械性能和脱碳效果较好,但其成球度较差,影响其实际应用。质量分数40%负载量的Na₂CO₃/Al₂O₃吸附剂颗粒具有良好的脱碳性能、机械性能以及成球度,CO₂脱除量为1.36mmol/g。总体而言,利用挤压-滚圆法制备的Na₂CO₃基吸附剂颗粒具有良好的流动特性、脱碳性能和机械性能,适用于电厂烟气中的CO₂脱除。     

柔性碳纤维基吸附剂的制备及CO2吸附性能

为了解决粉末状固体吸附剂成本高、传质阻力大的缺点，以棉花碳化制得的碳纤维作为吸附剂载体，通过浸渍法负载五乙烯六胺(PEHA)制备了固体有机胺吸附剂。通过扫描电镜、物理吸附、红外、热重分析等对吸附剂进行表征，采用穿透曲线法对吸附剂的CO₂吸附性能进行测试。结果表明，在500℃碳化得到的碳纤维C500具有最大的比表面积(471 m²·g^-1)。50PEHA/C500吸附剂在75℃时吸附量可达到4.05 mmol·g^-1,CO₂吸附性能优异。对比粉末吸附剂，碳纤维之间具有更大的空隙，放大实验表明，50PEHA/C500比介孔氧化硅基吸附剂(50PEHA/SBA-15)具有更小的传质阻力。循环测试结果表明50PEHA/C500吸附剂具有优秀的再生性能。50PEHA/C500基吸附剂具有低成本、低传质阻力和优异的CO₂捕获能力，展现出良好的应用前景。     

PEBA/氮硫共掺杂多孔碳球混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

为了获得高性能的混合基质膜,有效捕集烟道气中的CO₂,设计了对CO₂有优异的扩散选择性和吸附选择性的氮硫共掺杂多孔碳球添加剂,实现了烟道气中CO₂/N₂的高效分离。选用表面含氧基团丰富的葡萄糖作为碳源,硫脲作为氮源和硫源,通过水热法制备了氮硫共掺杂碳球（NSC）,并用KOH活化,获得了具有多孔结构的氮硫共掺杂碳球（NSPC）,再加入聚醚嵌段酰胺（PEBA）中制备出PEBA/NSPC混合基质膜。采用FTIR、XRD和BET表征了材料的化学结构和孔结构,借助力学性能表征了膜的两相界面相容性。系统研究了PEBA/NSPC混合基质膜中葡萄糖与硫脲的质量比、NSC和KOH的质量比、NSPC的添加量、操作压力、操作温度,以及模拟烟道气条件对膜CO₂渗透性、CO₂/N₂选择性的影响。结果表明：NSPC材料成功实现了氮、硫元素的共掺杂,而且具有较好的孔结构。在操作温度25℃、操作压力0.2 MPa的条件下,混合基质膜中NSPC添加量为3%（质量）时气体分离性能最优,CO₂渗透系数和CO₂/N₂选择性分别为589 Barrer和64,相比纯PEBA膜分别提高了244%和139%。这是因为多孔碳球的微孔结构显著提高了CO₂的扩散选择性,同时氮、硫元素的掺杂因为酸碱相互作用和良好亲和性有效提高了CO₂的吸附选择性。稳定性实验表明,PEBA/NSPC混合基质膜在360 h连续运行过程中气体分离性能稳定,具有较好的工业应用前景。     

聚丙烯腈基活性碳纤维吸附CO2的性能

以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为原料,采用KOH为活化剂制备PAN基活性碳纤维。测定了不同ACF样品的CO2吸附量,并通过氮气吸附、碘吸附以及红外光谱对所得活性碳纤维的比表面积、孔结构及表面官能团进行表征。研究了活化温度、活化时间和表面改性对活性碳纤维CO2吸附量的影响。结果表明,活化温度是影响活性碳纤维CO2吸附量的主要因素。当活化温度为850℃时,所得活性碳纤维BET比表面积为1235m2/g,微孔比表面积为745 m2/g,在吸附温度为273 K、吸附相对压力P/P0为1时,CO2的吸附量达到87.29 mL/g。     

K2CO3/γ-A12O3催化剂在棉籽油制备生物柴油中的应用

利用等体积浸渍法制备K₂CO₃/γ-A1₂O₃负载型固体碱催化剂,应用于棉籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油。对催化剂使用前的保存条件、水分、重复使用性能、游离脂肪酸影响以及失活和再生进行了分析。结果表明,固体催化剂K₂CO₃/γ-Al₂O₃具有较好的抗水性,酸度对催化剂影响明显,重复使用4次未经活化的催化剂,催化活性明显降低,催化剂应密封保存。K₂CO₃/γ-A1₂O₃负载型固体碱催化剂经济实惠且催化效果良好。     

K2CO3对兰炭催化气化特性的影响

在固定床中考察了不同K₂CO₃植入浓度和不同温度条件下兰炭催化气化特性。结果表明，5%的催化剂植入浓度主要起到填充孔隙的作用，当植入浓度增加到10%以后，催化剂发生堆积会使颗粒表面及内部形成较多孔隙。提高气化温度可提高兰炭转化率，超过750℃之后碳转化率增幅减缓，催化剂饱和装载浓度为10%。在颗粒表面和开放孔隙中的高浓度C(O)才具有较高的脱附速率，并提高CO生成速率。在非催化条件下，随着气化的进行CO/CO₂下降，而H₂/(2CO₂+CO)先增后减。在催化条件下，H₂/(2CO₂+CO)稳定在1.5～1.7。催化剂兰炭样品中出现了K₂Ca(CO₃)₂双金属碳酸盐、K₂O、KO₂等活性组分，并随催化剂植入浓度的增加而增加。催化剂植入浓度的增加会导致失活现象加重，但兰炭在750℃条件下气化1 h 催化剂没有完全失活。     

Ce掺杂La0.7Sr0.3Cr0.5Fe0.5O3-δ材料的制备及其电化学性能

近年来化石燃料大量消耗导致环境污染日益严重,固体氧化物电解池(SOEC)能够高效、环境友好地将CO₂转化为CO等高附加值化学品,因此受到广泛关注。开发高效稳定的SOEC需要采用性能优异的电极材料,La_0.7Sr_0.3Cr_0.5Fe_0.5O_3-δ(Sto-LSCrF)钙钛矿氧化物因其优异的氧化还原稳定性受到了高度重视。为进一步提高Sto-LSCrF燃料电极材料电解CO₂的能力,在Sto-LSCrF的A位掺杂Ce来调控Ce_0.08La_0.62Sr_0.3Cr_0.5Fe_0.5O_3-δ(Ce-LSCrF)中可移动氧空穴含量以便提高其对CO₂的吸附/活化能力,进而改善其电化学性能。同时对材料的相结构、氧空穴含量以及其对CO₂的吸附/脱附能力进行详细的表征和分析。此外,我们还探究了Ce-LSCrF的电化学性能,发现与Sto-LSCrF相比,Ce-LSCrF燃料电极表现出较高的电解性能,也显示出较好的恒压稳定性,电解性能的增强归因于Ce-LSCrF晶格中较多的可移动氧空位可有效吸附/活化CO₂,以上试验结果表明Ce-LSCrF是性能优异的CO₂电解材料。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

CeO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能

通过浸渍沉淀法分别制备Ni/Al₂O₃、Ni/CeO₂和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂，并对其分别进行不同CO/CO₂比例下COx共甲烷化性能评价。发现Ni/Al₂O₃催化剂催化CO转化为CH4的能力明显高于Ni/CeO₂，而催化CO₂甲烷化的性能则相反。采用Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂，可以在提高CO转化率的同时而不降低CO₂转化率。结合BET、XRD、TPR、TPD和原位红外等各种表征手段，发现CeO₂掺杂虽然降低了催化剂的比表面积和金属Ni的分散度，但却可明显提高其吸附活化CO₂的能力，这主要是由于具有较高含量氧空位的CeO₂的掺杂可以提高载体表面碱性位，促使共甲烷过程中CO_...