凹凸棒石黏土负载Ni催化裂解生物质焦油

利用浸渍法制备了凹凸棒石黏土(palygorskite,PG)Ni基催化剂(Ni/PG),探究了不同Ni负载量以及反应温度对凹凸棒石镍基催化剂催化裂解生物质焦油的影响,利用透射电镜、X射线粉末衍射、总碳等分析手段对催化剂的形貌、物相和积炭量进行表征.结果表明:活性组分高负载量有利于提高焦油去除率和氢产率;高温条件也有利...     

生物质焦油裂解催化剂制备及其催化裂解性能

以萘为生物质焦油模型化合物 ,在以白云石为载体制备的 Ni基催化剂上进行了催化裂解实验研究 ,对催化剂的制备技术、活性、积炭失活性能和再生方式进行了实验分析。结果表明 :在 70 0℃的裂解温度、重量空速 0 .8L· h-1的反应条件下 ,萘的单程转化率可达 95 %,以饱和湿空气为再生气流 ,在程序升温的条件下烧碳 ,催化剂再生时间短 (<0 .5 h) ,与同温度的热裂解相比催化裂解更有利于萘的深度裂解 .     

生物质热解焦油的热裂解与催化裂解

生物质气化过程中产生的焦油对气化系统和用气设备都有极大的危害。为了开发适合于商业应用的焦油缩减方法,探索达到最优焦油脱除效果的操作条件,在固定床反应器上,利用石灰石、白云石、高铝砖作为催化剂研究了生物质(稻秆、稻壳、木屑等)热解焦油的催化裂解反应,利用炭化硅作为热载体研究了焦油的热裂解反应,对热解煤气中焦油含量的变化以及热解煤气组成和热值的变化进行了比较,并对裂解温度、气相停留时间等因素对裂解效果的影响进行了探讨。实验发现,600-900℃范围内ηtar随裂解温度升高而升高,900℃时热裂解条件下可达60％,而催化裂解条件下可达90％以上。0．5～1s范围内,ηtar随停留时间增加而升高,幅度约7％～10％。相比于原始煤气,裂解后煤气组成出现了较大变化,热裂解后煤气热值增加,而催化裂解后煤气热值下降,且热裂解与催化裂解处理后煤气组成也有较大差异。     

过渡金属改性氮掺杂多孔碳负载Pt催化甘油氧化制备甘油酸

将不同过渡金属掺杂到金属有机骨架化合物中后, 通过高温煅烧得到过渡金属改性氮掺杂多孔碳材料(M@NHC), 然后通过胶体沉积法生成Pt/M@NHC催化剂, 在碱性条件下用作催化剂将甘油氧化成甘油酸。研究表明: 过渡金属的种类对甘油的转化率和甘油酸的选择性有较大影响, 其中Ni掺杂的Pt/Ni@NHC催化剂的催化活性最佳。结合N₂物理吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱、CO₂程序升温脱附等表征发现: Ni的加入既影响Pt表面电子结构, 还能凭借Ni-Pt金属之间的协同作用增强Pt的抗氧化能力; 表面N原子的掺杂会增加Pt和吸附氧表面的电子使分子氧快速活化并且产生更多的活性位点。此外, Pt/Ni@NHC催化剂中Pt纳米颗粒在所有催化剂中颗粒最小, 有利于催化性能的提高。对Pt/Ni@NHC在不同制备条件下所得催化剂的催化性能进行考察发现: 当Ni负载量为3%, 在载体煅烧温度800 ℃, 反应压力1 MPa, 反应时间6 h的条件下制备的Pt/Ni@NHC具有最佳的催化活性, 此时甘油的转化率为63%, 甘油酸选择性为75%。     

氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明,葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合,并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构;其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂,在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm^?2),以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比,NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性,且制备成本较低,具有广阔的应用前景。     

珊瑚状氮掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

在三聚氰胺为氮源、碳酸钾为活化剂的条件下,由菜籽饼制得了珊瑚状氮掺杂分级多孔碳(CNPCs)。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、氮吸脱附等表征手段,研究了三聚氰胺的用量对CNPCs微观形貌、组成及孔隙结构的影响。结果表明,当三聚氰胺的用量为2 g时,所得CNPC2的比表面积达2050 m2·g-1。以6 mol·L-1KOH为电解液,在0.05 A·g-1的电流密度下,CNPCs的比容可达274 F·g-1;当电流密度为50 A·g-1时,CNPCs的比容为169 F·g-1,显示了优异的倍率性能。经过10000次充放电测试后,比容保持率达96%,展现了良好的循环稳定性。此工作为从生物质大规模生产高性能储能用多孔碳材料提供了一种简单、绿色的方法。     

生物质氮掺杂多孔碳高效催化还原4-硝基苯酚

采用生物质作为碳源,用尿素作为氮源进行掺氮,合成了一种生物质氮掺杂多孔碳催化剂。用4-硝基苯酚通过硼氢化钠还原为4-氨基苯酚作为基准反应,来衡量催化剂的催化效果。结果表明,生物质氮掺杂多孔碳催化剂具有高效的催化作用,并探究了退火温度对催化剂性能的影响。其中,800-NPC具有最高催化性能,能在4 min内将4-硝基苯酚完全还原。通过形貌表征,说明了催化效果高可能与催化剂有序多孔的结构有关。     

生物质多孔碳材料的水热合成及应用研究进展

生物质作为典型的可再生能源, 具有负碳属性, 符合绿色发展的要求。水热炭化是在相对温和的条件下将生物质转化为各种功能性碳材料的过程。本文综述了近年来以单糖(葡萄糖、果糖和木糖)、木质纤维(纤维素、半纤维素和木质素)和壳聚糖等生物质为原料, 通过水热法转化为生物质多孔碳材料的研究进展, 重点讨论了生物质多孔碳材料在气体吸附、染料吸附和重金属离子吸附领域的应用, 并提出了生物质水热合成高性能和对环境友好的多孔碳材料的未来研究方向。     

氮掺杂多孔碳负载纳米钯银合金催化剂的制备及催化脱氢性能研究

为了减少Pd的用量,在不加任何保护剂的条件下,以乙醇为还原剂,在碱性环境下制备了氮掺杂多孔碳(NC)负载纳米钯银合金催化剂(Pd-Ag/NC),并应用于催化全氢化N-乙基咔唑(12H-NEC)脱氢反应.采用XRD,XPS和TEM对Pd-Ag/NC的结构、组成和形貌进行了表征.表征与催化实验结果表明:纳米Pd与Ag以合金...     

多孔镍/白云石颗粒对生物质气化焦油裂解的催化性能

通过添加镍的方法,改善多孔白云石颗粒对生物质气化焦油裂解的催化能力。采用配位沉淀法制备Ni/白云石粉末,再以Ni/白云石粉末为原料,制备多孔Ni/白云石颗粒。以苯为生物质气化焦油的模型成分,在Ni/白云石颗粒固定床对苯进行蒸汽重整,考察了多孔Ni/白云石颗粒制备过程中,焙烧温度和氧化镍含量等条件对其催化能力的影响。结果表明,多孔Ni/白云石颗粒的催化能力随焙烧温度和氧化镍含量而变化,在焙烧温度750 ℃和氧化镍质量分数13.5%的条件下,Ni/白云石颗粒上苯蒸汽重整的气体收率达到最大值83.0%。在焙烧温度（450～900） ℃和氧化镍质量分数0～22.5%时,积炭率基本保持在4.5%。900 ℃焙烧2 h,对积炭失活的多孔Ni/白云石颗粒进行再生,再生的多孔Ni/白云石颗粒对苯蒸汽重整的催化能力与新鲜多孔Ni/白云石颗粒相同。     

非贵金属催化碱性硫离子-空气燃料电池

以碱性硫离子电解液作为阳极燃料构建了硫离子-氧气燃料电池体系,采用粉末活性炭材料制备了涂膏电极,将碱性硫化钠溶液作为阳极燃料,通过建立电化学三电极模型对电极在碱性硫离子溶液中的放电性能进行研究,主要考察了硫离子浓度、体系温度对开路电位以及放电平台的影响。电极在碱性硫离子溶液中具有较负的开路电位和稳定的放电平台;通过单体电池测试在0.24V电压下获得11mW/cm2的最大功率密度,此时电池的电流密度为46mA/cm2,证明碱性硫离子燃料电池在阳极不使用贵金属催化剂的情况下表现出良好的放电性能,是一种具有潜在研究价值和广泛应用前景的电化学体系。     

NiMn2O4尖晶石氧化物阴极的制备及电化学性能研究

高性能阴极材料的开发对推动中温固体氧化物燃料电池（intermediate temperature solid oxide fuel cells, IT-SOFCs）的发展具有重要意义。本文采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型NiMn₂O₄（NMO）电子-离子混合导体材料,并作为IT-SOFCs阴极进行了系统的研究,通过X射线衍射表征确定NMO材料呈稳定的立方相结构,并采用电导弛豫方法对其氧离子传导能力进行了研究。发现NMO具有优秀的氧离子传导能力,为其电化学性能提供了保障。对称电池的电化学阻抗谱测试结果表明,800℃时NMO阴极材料的界面电阻值为0.27 Ω·cm^-2,同时作为阳极支撑型SOFC的阴极材料进行放电时的最大功率密度可以达到864.9 mW·cm^-2。上述结果表明,NiMn₂O₄是一种极具潜力的IT-SOFCs阴极材料。     

一步水热法制备电解水析氧反应Ni3S2@Mo2S3高效催化剂

采用一步水热法,由泡沫钼镍合金同时提供钼源和镍源在泡沫钼镍合金表面原位制备了Ni₃S₂@Mo₂S₃,并将其直接作为自支撑电极用于催化碱性介质中的电解水析氧反应（OER）。利用多种表征测试技术研究了样品的形貌、组成、OER电催化性能,结果显示：Ni₃S₂@Mo₂S₃呈纳米板形貌,由六方Ni₃S₂和单斜Mo₂S₃按5∶1的比例复合而成;在1 mol·L^-1 KOH 溶液中,Ni₃S₂@Mo₂S₃催化剂仅需要170 mV过电位就可达到10 mA·cm^-2电流密度（欧姆补偿后）,且在50 h的稳定性测试期间性能基本无衰减,优于贵金属催化剂IrO₂以及文献报道的Ni-Mo基复合催化剂。Ni₃S₂@Mo₂S₃具有优异电催化性能的原因可归于不同过渡金属化合物的协同作用、原位生长自支撑、电化学活性面积大以及液下疏气性等因素。     

The stability of direct carbon fuel cells with molten Sb and Sb–Bi alloy anodes

The long‐term stability of direct carbon fuel cells, based on solid oxide fuel cells with molten Sb and Sb–Bi anodes, was examined for operation with activated charcoal, rice starch, and bio‐oil fuels at 973 K. With intermittent stirring of the fuel–metal anode interface, the anode performance was stable, and reasonable power densities (～250 mW/cm²) were achieved for periods up to 250 h. With Sc‐stabilized zirconia, severe thinning of the electrolyte occurred in regions of high current flow. No electrolyte thinning was observed with yttria‐stabilized zirconia as the electrolyte operating at the same current densities. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 3342–3348, 2013     

生物炭辅助水电解制氢的特性

利用H型电化学池,在低温下研究稻壳水热生物炭（HB）和热解生物炭（PB）辅助水电解制氢的特性,采用电化学工作站对炭浆液进行LSV、EIS以及产氢特性测试,并结合XPS、FTIR、BET、XRD和SEM表征,分析两种生物炭的电化学反应特性,并探讨了生物炭理化性能对其氧化过程的影响规律。结果表明：HB中丰富的—OH基团使得阳极起始电位非常低,而PB有良好的孔隙结构和高比表面积,因此在较高阳极电位（>1.2V vs. MSE）下的反应活性较强;生物炭浆液的溶液电阻和电荷传递电阻随着反应温度的升高而减小;生物炭氧化反应活化能随着阳极电位的增高呈下降趋势;硅酸盐成分对生物炭氧化有一定阻碍作用,PB酸洗后表面官能团暴露有利于其氧化且使电流密度增大,但酸洗会清除HB中易氧化基团,导致其电流密度下降;相同条件下PB较HB的产氢率更高。     

NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂部分氧化重整净化生物质气特性

采用分步浸渍法制备了NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂,以60 h连续重整实验,考察了不同临氧条件下MCM催化剂催化生物质气重整净化的性能。利用TG-DSC对催化剂的表面积炭进行了分析,采用GC、GC-MS等手段对生物质气组成及焦油转化产物进行了分析。结果表明：加入O₂后进行临氧重整,可改善出口合成气的品质,H₂/CO摩尔比较干重整时提高了10%左右。但当O₂/fuel摩尔比超过0.127时,H₂/CO摩尔比有所下降。O₂的加入可明显提高催化剂的催化活性和稳定性,随着O₂ 含量的增加出口合成气中的CH₄含量降低,临氧重整条件下焦油的转化率较无氧条件时提高了5%,转化率达到99%以上。热重分析表明,O₂ 含量的增加会减少催化剂表面积炭量。实验中添加从气化现场提取的生物质焦油,经检测焦油大部分转化为H₂、CO及痕量轻质组分,且对干重整中难于转化的含氧有机化合物等转化更为彻底。