石墨相氮化碳的制备、表征及光催化性能研究

以三聚氰胺为原料，通过直接热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，采用X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附以及紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等表征手段对g-C₃N₄的晶型、特征基团、形貌以及比表面积等进行表征，以亚甲基蓝(MB)染料溶液为模拟污染物溶液，对g-C₃N₄的光催化活性和稳定性进行评价，并对光催化机制进行探讨。结果表明：所制备的g-C₃N₄呈多孔的层状堆叠结构，具有良好的结晶度和纯度，比表面积达到了96.32 m²/g，在氙灯照射120 min下，g-C₃N₄对500 mL质量浓度为10 mg/L的MB染料溶液的光催化降解率达到93%,g-C₃N₄循环使用5次后，其对MB染料溶...     

Fe2(SiO3)3为载氧体的甲烷化学链部分氧化制合成气的热力学研究

采用热力学软件Factsage8.1建立了以Fe₂(SiO₃)₃为载氧体的甲烷化学链部分氧化制合成气反应模型，基于最小吉布斯自由能原理，对甲烷化学链部分氧化制合成气过程进行了热力学计算与分析；以甲烷转化率、CO选择性、H₂选择性及CO₂选择性等指标评价Fe₂(SiO₃)₃的反应活性，研究了Fe₂(SiO₃)₃与甲烷摩尔比、温度及压力等条件对反应的影响，并得到了优化的反应条件。研究结果表明，优化反应条件为Fe₂(SiO₃)₃与甲烷摩尔比0.34、反应温度900℃、压力0.1 MPa。在此条件下，甲烷转化率为98.0%,CO选择性为99.0%,H₂选择性为98.0%,CO₂选择性为1.0%。     

Ni-WO3/ZrO2固体强酸催化剂的制备及催化正庚烷异构化反应性能

采用浸渍法制备了以具有一定晶相结构的ZrO₂为载体的Ni-WO₃/ZrO₂系列固体强酸催化剂。采用XRD、BET、NH₃-TPD 等方法测定了Ni-WO₃/ZrO₂系列催化剂的晶相结构和表面酸性,并考察了其在正庚烷异构化反应中的催化性能。结果表明,Ni的引入使得Ni-WO₃/ZrO₂催化剂由具有单一酸中心催化功能的催化剂变成由酸中心与金属中心共同催化的双功能催化剂,其催化性能显著提高。在n(H₂)/n(n-C₇H₁₆)=12、MHSV=3.52 h^-1、m(Cat)=0.3 g、反应温度300℃条件下,载体焙烧温度800℃所制备的5%Ni-15%WO₃/ZrO₂催化剂催化正庚烷异构化反应的转化率可达39.96%,异庚烷的选择性可达94.79%。     

等离子体催化重整CH4/CO2中的等离子体强化表面反应动力学研究

采用实验测量和模拟预测相结合的方法，通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟，研究等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明：等离子体与催化剂的协同对CH₄和CO₂的活化转化能力远强于纯等离子体；动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力；活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性，能有效改变并促进表面反应路径，如等离子体强化的E-R反应CH₃(s)+O→CH₃O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH₃(s)+O(s)→CH₃O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级；等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。     

球形多孔γ-Al2O3的制备及刚果红吸附研究

以异丙醇铝为铝源，硝酸为胶溶剂，使用油氨柱成型法制备出毫米级球形多孔γ-Al₂O₃。采用XRD、SEM、TEM、TG和N₂吸附-脱附等方法研究了醇类溶剂对γ-Al₂O₃多孔结构的影响，并探究了球形γ-Al₂O₃对刚果红(CR)水溶液的吸附性能。实验结果表明，处理溶剂的种类可影响球形γ-Al₂O₃多孔结构，介孔和微米大孔随有机溶剂分子的增大而增大；正己醇溶剂处理得到的球形γ-Al₂O₃在1 h对CR溶液吸附效果最好，异丙醇处理得到球形γ-Al₂O₃在4 h吸附效果最好。     

H-ZSM-5/ZrO2/SO42-固体酸复合催化剂的表征及烷基化反应性能

将H-ZSM-5分子筛与Zr基氧化物进行复合,经过硫酸处理后,合成H-ZSM-5/wZrO₂/SO^2-₄(w分别为40%、50%、60%)固体酸复合催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及NH₃程序升温吸附-脱附(NH₃-TPD)等分析手段对催化剂进行表征,并在固定床反应装置上考察了不同催化剂催化异丁烯-异丁烷烷基化反应性能。结果表明：经过硫酸处理后,催化剂中单斜晶相m-ZrO₂转化为对烷基化反应有利的四方晶相t-ZrO₂;H-ZSM-5/50%ZrO₂/ SO^2-₄固体酸复合催化剂具有最高的总酸量和中强酸酸量,中强酸是催化异丁烯 异丁烷烷基化反应的控制因素;同时也证实了H-ZSM-5和ZrO₂ 2种组分在复合催化剂中具有协同作用。在压力为1.4 MPa、温度为80 ℃、原料进料体积流速为2.0 mL/h、载气体积流速为1200 mL/h、反应时间为120 min的条件下,H-ZSM-5/50% ZrO₂/SO^2-₄复合催化剂作用下产物C8选择性最高为83.0%,异丁烯最高转化率为94.1%,反应稳定后异丁烯转化率保持在55.2%,收率保持在45.8%,说明H-ZSM-5/50% ZrO₂/SO^2-₄固体酸复合催化剂具有良好的催化反应性能。     

强酸性SnO2/SiO2催化山梨醇脱水制异山梨醇

通过硅改性的方法制备了SnO₂/SiO₂复合氧化物，经酸化后得到强酸性SnO₂/SiO₂(Sn-Si)催化剂；通过NH₃-TPD、FTIR、吡啶吸附FTIR、Raman光谱等对Sn-Si催化剂进行了表征，将催化剂用于无溶剂体系中山梨醇直接催化脱水制异山梨醇的反应，并对反应条件进行了优化；考察了SO₄^2-/Sn-Si催化剂的重复使用性，并分析了催化机理。实验结果表明，在SO₄^2-/Sn-Si催化剂用量10%(w)、150℃下反应1 h的条件下，山梨醇可完全转化，异山梨醇和1,4-失水山梨醇收率分别为73.25%和18.45%，且催化剂具有良好的重复使用性。B酸和L酸协同催化有助于抑制副反应，提高异山梨醇的收率。研究结果对异山梨醇非均相催化体系的开发及产业化应用有较好的借鉴意义。     

四川盆地天然气C4～C7烃类指纹变化特征研究

利用自制的天然气C₃～C₈烃浓缩器，对天然气中微量C₄～C₇单体烃进行了浓缩，以此为样品做了试验分析研究，进而阐述了四川盆地不同成因天然气C₄～C₇烃类指纹的分布特征，并得出以下结论：天然气中C₄～C₇烃类组成、分布特征不仅与生烃母质密切有关，而且受成熟度的控制，还与天然气的运移作用有关；不同母质来源、不同热演化阶段的天然气，C₄～C₇轻烃的组成也明显不同；同时，天然气在运移过程中，由于地层水的溶解作用，轻烃的组成也会受到影响。     

IM-5分子筛的合成

系统地考察了晶种、n(NaOH)/n(SiO₂)、n(MPPBr₂)/n(SiO₂)和n(H₂O)/n(SiO₂)对合成IM-5分子筛的影响,并采用²⁷Al MAS NMR、²⁹Si MAS NMR和TEM表征手段探讨了IM-5分子筛的晶化机理。结果表明,添加晶种和降低体系的n(H₂O)/n(SiO₂)能有效缩短晶化时间;n(NaOH)/n(SiO₂)和n(MPPBr₂)/n(SiO₂)是影响IM-5分子筛合成过程中杂晶相生成的重要因素,适当调节可有效抑制方沸石(ANA)、丝光沸石（MOR）杂晶的生成;通过优化合成条件,晶化时间可由14 d缩短至6 d,得到高结晶度的纯相IM-5分子筛。     

制备条件对Ni/Al2O3催化剂的颗粒度和镍晶还原性的影响

采用沉积沉淀法制备了负载型Ni/Al₂O₃催化剂,通过N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、H₂-TPR、粒径分析等方法对载体和催化剂进行表征,考察了制备参数对催化剂粒径和催化剂上镍晶还原性的影响。实验结果表明,Al₂O₃通过焙烧预处理可消除微孔和强酸中心,有效增大孔径尺寸,通过超声分散处理可减少团聚,减少二次颗粒粒径。沉积沉淀法制备Ni/Al₂O₃催化剂适宜的条件为：Al₂O₃粉体预处理温度980℃、超声分散处理、沉积沉淀温度50℃、酸碱并流滴加后老化、老化p H=9、催化剂镍含量约25%(w)。在此条件下得到的Ni/Al₂O₃催化剂上镍晶的颗粒更小,更易被还原,分散性好。采用优化的催化剂对工业裂解重馏分物料进行稳定性评价,加氢后溴价(100 g油)稳定在25 g,且运行2 500 h稳定性良好。     

铈基催化剂催化聚乙烯低温燃烧性能

为了改善高分子固体废物的燃烧过程，采用浸渍法制备了6种不同载体的铈基催化剂(Ce-Al₂O₃,Ce-SiO₂,Ce-Fe₂O₃,Ce-NiO,Ce-ZrO₂,Ce-La₂O₃),并通过XRD、SEM、N₂吸附-脱附和O₂程序升温脱附(O₂-TPD)等方法分析其物理化学性质，进而用聚乙烯低温燃烧反应评价其催化性能。结果表明：在Ce-Al₂O₃表面形成了CeO₂颗粒，其表现出较强的氧吸附、活化能力；与无催化剂的聚乙烯燃烧相比，Ce-Al₂O₃催化聚乙烯燃烧同时提高了其燃烧速率和燃烧效率，从而提高了其燃烧过程的放热量；其中，Ce-Al₂O₃将聚乙烯燃烧的速率提高了2倍，CO和CO₂...     

富含高岭石结构的煤矸石活化及合成NaY分子筛

以煤矸石为原料,在无模板剂和无添加剂的条件下,采用“高温焙烧-碱熔-碱溶-晶化”过程水热合成NaY分子筛。采用XRF、TG、XRD、SEM、N₂吸附-脱附曲线、NH₃-TPD等手段对高温热处理的煤矸石及合成的NaY分子筛进行表征。结果表明：煤矸石中的高岭石相在600～800℃生成无定型偏高岭石相,随着碳酸钠与煤矸石质量比的增加或碱熔温度的升高,硅铝酸钠的晶相含量先增多后减少;加入质量分数0.1%～2.0%的NaY分子筛晶种提高了产物分子筛样品的相对结晶度和比表面积;增加NaOH浓度导致NaY分子筛硅/铝比下降;提高投料硅/铝摩尔比(n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=6～30)使得NaY分子筛硅/铝比和相对结晶度先增大后减小。当晶种加入质量分数0.5%、投料n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为20且NaOH浓度为3 mol/L时,合成的NaY分子筛n(SiO₂)/n(Al₂...     

超临界二氧化碳压裂液降阻剂体系优选

SC-CO₂(超临界二氧化碳)压裂技术不仅具有油气增产与CO₂利用的双重作用，而且还能有效避免水力压裂导致的地层伤害、环境污染等问题，但SC-CO₂压裂液在压裂施工过程中存在摩阻过高的问题，从而制约了压裂工艺参数的设计与优化。为了改善SCCO₂压裂液该项性能的不足来提高压裂效果，通过分子模拟和实验相结合的方式对SC-CO₂压裂液的降阻机理和影响规律进行了分析；最后根据多种降阻剂的降阻和增黏功能，得到了混合种类降阻剂的优化比例并验证了其优化后的效果。研究结果表明：(1) CO₂管流摩阻内部阻力和外部阻力产生的根本原因是流体的黏性和惯性，宏观影响因素为流速、流道性质和流体性质，微观上由分子间作用力、分子热运动、界面黏附力控制；(2) SC-CO₂压裂液降阻剂的降阻机理有2大类，癸基聚氟酯与聚烯酸月桂酯通过控制CO₂分子运动降低SC-CO₂压裂液体系流动摩阻，二甲基聚硅氧烷通过降低管壁的相对粗糙度...     

乙烷-丙烷混合裂解反应机理的二维模拟

利用FLUENT软件构建乙烷-丙烷混合裂解反应一维模型和二维模型，分别模拟反应管物料径向流速、温度、浓度分布及自由基浓度分布对乙烷-丙烷混合裂解过程的影响。结果表明：传递过程与裂解过程有耦合作用，径向扩散过程使烷烃裂解温度降低；二维模拟时CH₄和C₂H₄浓度比一维模拟时高，而H₂,C₂H₆,C₃H₆浓度略低；乙烷-丙烷混合裂解主要由丙烷断链实现链引发，乙烷与丙烷共同参与链传递过程；乙烷-丙烷混合裂解时体系中存在H·,CH₃·,C₂H₅·,i-C₃H₇·,n-C₃H₇·自由基，C₂H₅·,i-C₃H₇·,n-C₃H₇·自由基的浓度需要...     

中深层稠油水平井前置CO2蓄能压裂技术

利用准噶尔盆地西北缘乌夏地区中深层稠油油藏参数，对水平井前置CO₂蓄能压裂技术的开发机理、关键操作参数及开发效果进行了详细研究。研究结果表明：(1)伴随压裂—焖井—生产等开发阶段的延伸，前置CO₂蓄能压裂后的油井逐步显现出增能改造、扩散降黏、膨胀补能、释压成泡沫油流等特性，井底流压提高了2～4 MPa,CO₂扩散至油藏的1/3，原油黏度降至500 mPa·s以下，泡沫油流明显；(2)研究区最优压裂段间距为60 m、裂缝半长为90 m、裂缝导流能力为10 t/m,CO₂最佳注入强度为1.5 m³/m，注入速度为1.8 m³/min，油井焖井时间为30 d，油藏采收率提高了2%～3%；(3)通过与常规压裂生产效果进行对比，前置CO₂蓄能压裂技术可使产油量提高5.2 t/d，预测CO₂换油率达2.45，开发效果显著提升。     

二甲醚辅助CO2驱提高页岩油采收率可行性实验——以四川盆地长宁地区奥陶系五峰组为例

为实现CO₂驱替过程中CO₂性能最大化，进一步提高CO₂驱替页岩油的采收率。提出了采用二甲醚(DME)辅助CO₂驱油方法，基于核磁共振(NMR)技术，通过开展助溶剂辅助CO₂驱替岩心实验，对比了丙烷、正己烷和DME辅助CO₂的驱油效果，明确了DME作用下CO₂对不同孔径孔隙原油的动用特征。结果表明：相比纯CO₂，摩尔分数为20%的DME-CO₂混合溶剂能够将CO₂-原油的界面张力降低45百分点，混相压力降低33百分点，原油黏度降低80百分点，可动用孔隙孔径下限由7.7 nm降至3.2 nm，页岩油采收率提高35.9百分点；并可显著提高CO₂动用小孔隙(0.9 nm2混合溶剂中DME最...     

LaCo0.7B0.3O3催化剂CO-SCR脱硝性能研究

采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaCo_0.7B_0.3O₃(B=Cr, Mn, Fe)催化剂，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和一氧化氮程序升温脱附(NO-TPD)等表征方法对LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂的理化性质进行了表征，并在常压固定床微型反应器中评价了LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂的CO选择性催化还原(COSCR)脱硝活性。结果表明，过渡金属(Cr、Mn或Fe)部分取代了LaCoO₃催化剂中的Co,Cr、Mn或Fe进入LaCoO₃骨架中，LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂具有钙钛矿结构，无杂相生成，但引起了晶格畸变。过渡金属部分取代Co会影响催化剂的粒度、分散性、氧化还原性能和N...     

Al2O3晶型对Pt/Al2O3-Cl催化剂物化性质及其催化C5/C6异构化性能的影响

以拟薄水铝石粉和湃水铝石粉为前驱体,通过挤条成型和焙烧制备了3种不同晶型(γ、θ、η)Al₂O₃载体,并分别经负载Pt和氯化制备了3种Pt/Al₂O₃-Cl催化剂(Pt/γ-Al₂O₃-Cl、Pt/θ-Al₂O₃-Cl和Pt/η-Al₂O₃-Cl);采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、吡啶红外(Py-IR)、透射电镜(TEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等手段表征了3种Al₂O₃载体及Pt/Al₂O₃-Cl催化剂,并通过固定床微反装置考察了Pt/Al₂O₃-Cl催化剂的C₅/C₆异构化性能。结果表明：γ、θ、η型Al₂O₃载体经负载Pt和氯化后,晶型不发生改变,Cl含量和酸量均大幅度提高,Lewis酸酸性显著增强,比表面积和孔体积明显下降;Pt/η-Al₂O₃-Cl催化剂的比表面积和酸量最大,C₅/C₆异构化活性最高,Pt/γ-Al₂O₃-Cl次之,Pt/θ-Al₂O₃-Cl最低;在温度为150 ℃、压力为3.2 MPa、进料质量空速为1.5 h^-1、氢/烃摩尔比为1.0的条件下,Pt/η-Al₂O₃-Cl催化剂作用下,C₅异构化率、C₆异构化率和C₆选择性分别为77.13%、88.68%和31.87%。     

晶种诱导合成FER分子筛催化1-丁烯骨架异构化反应

采用晶种诱导的方法,在无有机结构导向剂的条件下合成了高结晶度的FER分子筛,考察了晶种用量和晶化时间对分子筛结晶度的影响,并在较优条件下对合成的分子筛进行催化1-丁烯骨架异构化反应性能评价。结果表明：在初始投料摩尔比n(Na₂O)∶n(Al₂O₃)∶n(SiO₂)∶n(H₂O)为0.18∶0.033∶1∶30、晶化温度为160 ℃的条件下,随着晶种加入量增加和晶化时间的延长,分子筛样品相对结晶度增加;在较优晶种添加质量分数为15%、晶化时间为72 h条件下,合成的分子筛相对晶种结晶度达100.1%。以最优条件下晶种合成分子筛为催化剂, 1-丁烯为原料,在反应温度350 ℃、质量空速2.0 h^-1、常压的反应条件下,连续运行600 h,1-丁烯平均转化率大于38%,异丁烯平均选择性大于90%,催化剂反应活性和稳定性均良好。     

Ni2P/rGO-Al2O3催化剂的表征及加氢脱氧性能

以鳞片石墨为原料,通过Hummer法合成氧化石墨(GO),然后与拟薄水铝石溶液充分混合后还原,得到还原氧化石墨烯 氧化铝复合载体(rGO-Al₂O₃),再采用浸渍法制备出负载型Ni₂P/rGO-Al₂O₃催化剂。通过扫描电子显微镜、物理吸附仪和X射线衍射仪等手段对催化剂进行了表征。以苯甲醛加氢脱氧(HDO)制甲苯为反应体系,在反应温度300℃、压力2.5 MPa、反应时间4 h条件下,对比了rGO-Al₂O₃复合载体与单独rGO或Al₂O₃负载的Ni₂P催化剂的加氢脱氧性能。结果表明,rGO-Al₂O₃具有发达的孔结构和较大的表面积,Ni₂P/rGO-Al₂O₃催化剂展现出良好的催化活性和选择性。