吸附型复合催化剂光催化消除煤矿瓦斯的机理

为研究自制的氧化镓/煤基活性炭吸附型催化剂(15%Ga_2O_3/AC)光催化消除矿井瓦斯机理,开展了复合催化剂光助消除模拟矿井瓦斯中甲烷气体的实验。采用X-射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、N_2吸附-脱附技术对催化剂的复合效果、微观界面结构、孔体积、孔径分布和比表面进行表征,利用荧光发射谱、电子自旋共振谱(ESR)对光生电荷分离、光电子迁移和活性物种的产生进行测定;结合对甲烷降解动力学的分析可知,15%Ga_2O_3/AC可循环多次用于低浓度煤矿瓦斯的光助消除,煤基活性炭在增强复合催化剂对CH_4分子吸附能力的同时还促进光生电荷分离以产生更多光空穴(h+)和超氧自由基(O_2~(·-)),使CH_4经h+抽氢产生的·CH_3进一步被O_2~(·-)氧化,提高催化剂消除瓦斯性能,为利用光氧化技术治理矿井局部瓦斯提供理论依据。     

超级电容器隔膜纸的特性和发展趋势

主要介绍了超级电容器对隔膜纸的性能要求,隔膜纸的种类和制备方法;分析了几种隔膜纸产品的特点,并提出了超级电容器隔膜纸的未来发展趋势。     

介孔WO_3/H_2O_2光催化氧化低浓度瓦斯制甲醇性能与机理

将低浓度瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向,如何实现温和条件下甲烷的有效活化与甲醇的选择性生成是瓦斯催化转化制甲醇的两个关键问题。以有序多孔二氧化硅KIT-6为模板剂,磷钨酸-乙醇溶液为前驱物,合成了具有高比表面积的介孔三氧化钨(WO_3),通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及低温氮吸附-脱附技术对介孔WO_3的晶型组成、微观形貌、比表面积及孔结构特性进行表征,以所制介孔WO_3为催化剂、双氧水(H_2O_2)为电子捕获剂与氧化剂,构建了WO_3/H_2O_2可见光催化体系,并对该体系氧化低浓度瓦斯合成甲醇的性能进行了系统研究。结果表明:甲烷初始浓度、可见光照射强度、H_2O_2添加等均会影响甲烷转化率与甲醇选择性,且不同甲烷体积分数模拟瓦斯有不同的最佳H_2O_2;对于甲烷体积分数为20%的模拟瓦斯,介孔WO_3在优选的H_2O_2溶液(浓度为13.5 mmol/L)中可实现甲烷的选择性转化,可见光照射120 min甲烷转化率为24.9%(是仅使用介孔WO_3或H_2O_2体系的8.3与8.9倍),且甲醇选择性高达82.5%,继续增大H_2O_2可进一步促进甲烷的转化,但由此产生的过量羟基自由基(·OH)导致生成更多的副产物乙烷(C_2H_6)和二氧化碳(CO_2),使甲醇选择性显著降低;电子自旋共振测试结果表明WO_3吸收可见光产生的光空穴是活化甲烷分子的主要物种,甲烷分子首先经由光空穴抽氢反应生成甲基自由基(·CH_3),H_2O_2一方面作为电子捕获剂增强光空穴的生成,提高甲烷光活化效率,同时被WO_3导带电子还原生成羟基自由基(·OH),并进一步与·CH_3相结合生成产物甲醇,即·OH是甲醇选择性生成的主要氧化物种。上述结果为煤矿低浓度瓦斯的清洁利用提供新思路。