氮气电化学合成氨催化剂研究进展

氮气是储量丰富且廉价易得的氮源,但无法被人类或动植物直接吸收利用,只有通过化学或生物方法将空气中游离的氮气转化为含氮化合物才能被人类应用于食品或其他工业生产中,因此氮气的固定及转化已经逐渐成为新的研究热点。而氨是一种非常重要的无机化工产品,其在农业、医药、储能等行业中有着重要的作用,且需求量随着社会日益发展和人口的不断增加而不断增加。首先简单介绍了现有的氮气固定合成氨方法及其作用机理,随后重点综述了氮气电化学合成氨催化剂的研究现状,最后对氮气电化学合成氨催化剂的未来发展趋势进行了展望。     

低剂量抑制剂Inhibex501存在下的甲烷水合物相平衡研究

含动力学抑制剂的天然气水合物相平衡研究对新型低剂量抑制剂的开发具有指导作用。在283.6 ~ 290.9 K和7.51 MPa ~ 15.97 MPa的温压范围内研究了抑制剂Inhibex501及其溶剂2-乙二醇单丁醚对甲烷水合物相平衡条件的影响。实验结果显示，0.5wt%和2.0wt%浓度的Inhibex501对甲烷水合物形成的热力学条件具有促进作用，能使甲烷水合物形成移向更高的温度或者更低的压力，而2-乙二醇单丁醚在浓度0.2wt% ~ 1.0wt%范围几乎不改变甲烷水合物形成的热力学条件，N-乙烯基己内酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物对水合物形成热力学条件的改变起主要作用。     

乙醇和二甲醚微射流火焰燃烧特性研究

采用实验及数值计算研究了乙醇和二甲醚微圆管射流火焰燃烧特性。通过实验观察到不同燃料流速下乙醇和二甲醚火焰都具有四种典型的火焰形态；使用平面激光诱导荧光测试系统获得了微射流火焰的OH基元分布，实验结果表明在较高流速下稳定燃烧的乙醇火焰比二甲醚火焰直径小，且略高于二甲醚火焰；采用考虑详细化学反应机理的数值计算对乙醇和二甲醚火焰进行了数值模拟，计算结果与实验现象吻合较好；利用一维非预混对冲火焰计算进一步研究了这两种燃料的化学反应路径，分析结果表明乙醇和二甲醚火焰的中间产物有显著差异，两种燃料化学反应特性的差异导致了不同的微火焰结构。     

H_2-THF水合物形成过程研究

利用定容恒温法研究了H2-5.56 mol%THF-水在2℃,不同压力下的水合物形成特性,比较2种不同的氢气水合物形成方法:1)氢气-THF水溶液体系;2)氢气-THF水合物颗粒体系,考察形成过程,并计算储氢量。实验结果表明,在上述条件下,不同的方法氢气水合物的形成速率不同,第2种方法下氢气水合物的形成速率相对较快,且储氢量也高,约为质量分数0.33%,2种体系下的储氢量均随着压力的增高而增加。最后对2个体系下的氢气水合物的形成机理进行分析。     

额定风速以上风力发电机组的恒功率H∞鲁棒控制

风力发电机组由于机械结构以及电气负荷承受能力的限制存在着转速限制和功率限制, 额定风速以上时,需要通过控制桨距角来实现额定恒功率输出, 同时保持转速在额定转速处. 本文建立了风力发电机组的详细机理模型, 将H_∞控制理论应用到额定风速以上时风力发电机组的恒功率输出的控制器设计, 建立了标准H_∞恒功率控制问题. 利用LMI方法求解, 得到了桨距角的H_∞控制器. 仿真结果表明该H_∞控制器能够成功实现额定风速以上时的恒功率输出控制, 并且具有良好的鲁棒性.     

基于经济发展水平的生活垃圾热值分析与预测

获得垃圾热值的方法有直接测定法和计算法两种.现有的计算方法在预测城市生活垃圾热值精度和适用性方面有待提高,迫切需要一种能够准确预测城市生活垃圾热值的计算方法.为此,以我国7个城市的16个生活垃圾为样品,进行基础物化性质分析.根据分析结果,采用现有的计算模型以及MATLAB计算软件等进行计算及修正,得出新的计算公式.验证发现,该公式能较好地估算我国现阶段各地区的垃圾热值,可以为全国各地计划新建的生活垃圾焚烧项目的工艺设计和运营管理提供理论数据和支撑.     

生物乙醇重整制氢用ZSM-5催化剂的载体碱改性研究

为获得酸性较低且结构较为完整的ZSM-5分子筛,采用KOH溶液对ZSM-5分子筛进行碱改性,得到K-ZSM-5分子筛,并通过XRD,SEM,NH3-TPD和CO2-TPD等手段,研究了KOH浓度及改性时间对样品的物相、结晶度和酸碱性等特性的影响。结果表明:在改性时间为12 h的条件下,当KOH浓度为0.1 mol/L时,原有H-ZSM-5的强酸位被削除,弱酸位大幅减弱,但继续提高KOH浓度不能进一步削弱样品的弱酸位;在KOH浓度为0.5 mol/L的条件下,当改性时间为4 h时,样品的结晶度和碱量均较高;在改性时间为4 h的条件下,不同KOH浓度的样品均没有SiO2生成,样品的碱量随着KOH浓度的提高先上升后下降。     

负载型Co基双功能催化剂上戊酸酯生物燃料的制备

采用浸渍法制备了HZSM-5、HY、Hβ以及MCM-22四种载体上负载Co的催化剂,在高压反应釜中,开展了以乙酰丙酸乙酯为原料一步法加氢脱氧合成戊酸乙酯以及戊酸生物燃料的研究。采用XRD、XPS、TEM、FT-IR、NH₃-TPD、H₂-TPR、py-FTIR、ICP-AES等对催化剂进行表征。结果表明,10Co/HZSM-5催化剂由于Co在HZSM-5上分布均匀,并且B酸酸性、总酸量以及还原性能最优,在保持较高的反应性能的同时,提高了产物的选择性,具有较高的催化性能。进一步对反应温度、反应压力等进行优化,在反应温度为240℃、压力为3 MPa、反应3 h时,以正辛烷作溶剂,催化剂表现出较高的催化性能,乙酰丙酸乙酯的转化率达到100%,戊酸酯和戊酸的总收率可达90%。     

核壳纳米材料制备及其在CO/CO2热催化加氢中的应用

采用多种包覆方法制备的核壳纳米材料具有许多优于单一材料的性能,其独特的核壳结构可产生出色的协同作用和新特性,现在已经广泛用于催化、吸附、储能与转化、药物传递和光学等领域。在CO/CO₂热催化加氢反应过程中,壳层包覆可对核体粒子表面进行修饰,如改变核体的表面电荷、官能团和反应特性等,从而提高核体的稳定性与分散性。核壳催化剂可形成封闭的内部微环境以富集反应物,提高反应速率和催化活性。部分核壳催化剂甚至还能实现接力催化,并提高体系内的能量利用率。主要介绍了核壳纳米材料的常用制备方法,不同类型壳层包覆的核壳催化剂在CO/CO₂热催化加氢中的应用进展,并对该领域的未来发展进行了展望。     

凹凸棒石有机化改性研究

考察了酸处理、热处理对凹凸棒石阳离子交换容量的影响,得到20%硫酸预处理的最佳条件,考察了CHP-TAC、DMDAAC以及DMC三种有机改性剂对酸处理后的凹凸棒石改性条件,发现3种有机改性剂最佳添加量分别为1.25CEC CHPTAC,有机率为15.65%,0.50CEC DMDAAC,有机率为4.01%;0.75CEC DMC,有机率为3.2%(CEC=49.08 mmol/100 g),超声波辅助能提高DMC改性效果,但对CHPTAC和DMDAAC有机化改性不利。