MnOx/TiO2低温脱硝催化剂优选及其性能分析

在模拟固定源烟气排放特征的环境下,分别研制比较了2种非负载型和1种负载型锰基催化剂的低温脱硝性能,初步筛选出低温活性较高的催化剂α-MnO₂/TiO₂,并对其抗水蒸气（H₂O）和抗SO₂性能进行了研究。试验结果表明,在无H₂O和无SO₂环境中,温度为150~200 ℃时,非负载型催化剂MnO_x和负载型催化剂MnO_x/TiO₂的催化活性均较高,NO_x转化率接近100%;但MnO_x/TiO₂催化剂低温时对H₂O与SO₂的耐受性差,特别是SO₂和H₂O同时加入时,催化活性将降至22%。低温脱硝工艺的工业化推广还存在诸多局限性,需进一步研究低温脱硝催化剂的抗H₂O和抗SO₂性能。     

O2/H2O燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理

采用实验与密度泛函理论(density function theory,DFT)计算相结合的方法,对oxy-steam燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理进行研究;重点探讨O₂/H₂O工况下煤焦中氮元素的演化机制及NO生成与还原反应过程,得到了主导NO释放的关键反应路径。结果表明：O₂/H₂O燃烧过程中,由H₂O分解产生的OH基团改变了焦炭N的演化,进而影响了NO的释放。主要表现为,OH自由基吸附在吡啶N表面形成2-吡啶酮,促使更加稳定的N-6向不稳定的N-5发生迁移,从而导致N-5成为含氮前驱物HCN与NH₃的主要来源。在NO释放过程中,基元步骤HCN/NH₃+OH→NH₂+O₂→NO主导了NO的生成。随着H₂O浓度升高,OH和NH₃产率增大,NH₂、NH和N产率降低;说明高浓度的H₂O在促进N-6→N-5...     

浸渍法制备的固态胺CO2吸附剂吸附性能

控制和减缓化石燃料电厂的CO₂排放对于缓解大气中CO₂浓度的持续上升具有重要意义。作为一种燃烧后CO₂ 捕集技术,固体CO₂吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在CO₂减排领域有着广泛的应用前景。介绍浸渍法制备的固态有机胺吸附剂对CO₂的吸附性能,着重介绍载体性质、有机胺负载量、温度和烟气含水量等因素对固态胺吸附剂吸附性能的影响,并对其机理进行了分析。此外,对比了不同固态胺吸附剂在75 ℃下对CO₂的吸附能力。分析认为,相对于其他类型的CO₂固体吸附剂,固态胺吸附剂较适用于从高温湿烟气中捕集CO₂。     

煅烧沸石咪唑骨架吸附烟气CO2促进节旋藻生长固碳

利用藻类生物捕集CO₂是一种很有前景的减排烟气CO₂的方法,但是烟气CO₂在藻液中停留时间短,向溶解无机碳的转化困难,限制了藻细胞的生长固碳。通过煅烧不同时间的锌沸石咪唑骨架来制备CO₂吸附剂,利用不饱和金属活性位点吸附CO₂并促进CO₂向HCOO₃^-的转化,为藻细胞的生长固碳提供充足的溶解无机碳。结果表明:煅烧6h得到的吸附剂拥有最大的比表面积和孔容积有利于CO₂吸附和转化,可提高藻液中HCOO₃^-浓度55.7%,使得钝顶节旋藻的光能利用效率在99.99%煤化工烟气CO₂条件下增加了2.43倍,培养时间从7天缩短至5天,生物质产量提高了74.7%,CO₂固定速率提高了93.7%,为微藻减排烟气CO₂提供了新思路。     

硅酸锂吸附CO2的特性研究

硅酸锂比锆酸锂吸附容量大、吸附速度快、成本低,是将来高温CO₂吸附的首选材料。用双壳机理解释了硅酸锂吸附CO₂的过程;分析了合成工艺、合成温度、金属掺杂、粒径等合成条件和吸附温度、脱附温度、CO₂浓度、气体流量、再循环等运行条件对硅酸锂吸附CO₂性能的影响;指出硅酸锂在甲烷制氢和整体煤气化联合循环工程的CO蒸汽重整工艺分离CO₂方面具有良好的应用前景。     

外加H2O和H2对氩气介质阻挡放电降解硫酰氟的影响

硫酰氟(SO₂F₂)是一种常用的熏蒸杀虫剂，然而其具有强温室效应，且目前缺乏针对性手段处理其废气，随意排放会对大气环境造成巨大危害。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体(non-themal plasma,NTP)技术是一种良好的气体污染物处理手段，而外加气体能有效改善其处理效果。为此基于NTP技术研究了外加H₂O和H₂对DBD降解SO₂F₂的影响。发现NTP协同活性气体降解SO₂F₂具有显著优势，外加H₂O和H₂均能够显著促进SO₂F₂降解，在该实验条件下，对于体积分数为2%的SO₂F₂，外加H₂O或H₂体积分数为1%时，降解率分别达到最大值86.26%和80.29%，而过量的H     

粉煤灰制备吸附剂捕集CO2的研究

利用粉煤灰为原料,制备2大类可用于烟气中CO₂捕集的吸附剂。一类是沸石分子筛类吸附剂,利用水热合成法得到A型、X型等沸石分子筛吸附剂。一类是利用粉煤灰制备出适合的多孔载体,使用浸渍法得到固态胺类吸附剂。沸石分子筛对于CO₂主要是物理吸附,吸附容量169~223 mg/g,固态胺吸附剂是利用胺基与CO₂结合介于物理与化学吸附之间,吸附容量108~189 mg/g。实现将粉煤灰以废治废,即可以缓解粉煤灰对环境的影响,也能够实现碳减排,对社会和经济协调发展有利。     

H2O吸附对Cu表面二次电子发射特性的影响

H₂O吸附引起的二次电子发射增强是导致真空微波器件与设备异常放电的关键因素。为了研究H₂O吸附对金属表面二次电子发射特性的影响规律，该文考虑电子-H₂O分子碰撞的7种散射类型，采用Monte Carlo方法模拟电子-H₂O吸附分子的散射过程，同时考虑功函数变化对电子出射概率的影响，建立了一种H₂O吸附Cu表面的二次电子发射模型，统计二次电子的最终状态，并对二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY)和二次电子能谱(secondary electron spectrum,SES)的变化规律进行分析。结果表明，H₂O吸附能够降低表面功函数，且产生更多电离电子，导致SEY增大；但当吸附厚度大于100 nm时，SEY不再继续增大，这是由于吸附层较厚时，电子无法进入Cu基底，仅在吸附层内散射。SES的谱峰随着吸附厚度的增加而增强，表明H₂O能够促使更多的低能电子出射，这是造成二次电子发射增强的重要因素。该文的模型...     

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C6F12O/CO2混合气体分解特性研究

C₆F₁₂O是一种具有潜力的SF₆替代气体，为了探究C₆F₁₂O/CO₂混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性，搭建了局部放电分解实验平台，在不同外施电压下对C₆F₁₂O/CO₂混合气体进行96 h局部放电分解实验，利用气相色谱法对分解组分进行定量分析，对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明：4种典型产物(CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₇H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异，可选择作为判断局部放电强度的特征组分；特征组分浓度关系为c(CF₄)>c(C₂F₆)≈c(C₃F₈     

V3O7·n H2O纳米带高倍率储钠性能与机制研究

通过水热法成功制备出具有大层间距的层状钒基氧化物V₃O₇·n H₂O,其结构中层间H⁺与Na⁺间具有较弱的相互作用力,有利于载流子的快速固态传导。通过非原位X射线衍射与扫描电镜研究了V₃O₇·n H₂O的生长机理。将其应用于钠离子电池负极时,该材料展现出优异的电化学性能：在2 A/g的电流密度下循环1 000次后放电比容量仍可达129 mAh/g,容量保持率为94%。同时,通过非原位表征发现,V₃O₇·n H₂O在循环中展现出的比容量上升现象与其结构相变有关。该研究结果为高倍率钒基储钠负极材料的研发提供了思路。     

改性石墨烯基传感器对SF6分解组分H2S的吸附机理及检测特性研究

作为SF₆的重要分解组分，H₂S能够有效反映SF₆气体绝缘电气设备内部绝缘故障类型及程度。该文以H₂S为目标检测气体，探究了改性石墨烯基传感器对H₂S的吸附机理及检测特性。基于第一性原理建立了环氧基化石墨烯(G-O)、钯掺杂石墨烯(Pd-G)和环氧基与钯共掺杂石墨烯(Pd-G-O)改性模型和H₂S吸附模型，从吸附能、态密度、轨道、脱吸附时间等多方面计算分析了G-O、Pd-G、Pd-G-O的改性机理与吸附机理，结果表明Pd-G-O对H₂S表现出优异的吸附性能，吸附能达到-1.015 eV，为较强的化学吸附，且对应着强烈的电荷转移值0.281 e；制备了G-O、Pd-G、Pd-G-O传感材料及器件，基于微量气敏测试平台测试了改性石墨烯基传感器检测H₂S的温度、体积分数、响应恢复及稳定特性，其中Pd-G-O传感器对H₂S表现出低工作温度(175℃)及快速响应优势。该文的仿真计算与气敏测试分析为研制...     

典型电场下C4F7N/CO2/O2混合气体工频击穿特性研究

研究表明O₂可以抑制C₄F₇N/CO₂混合气体的分解,从而提升气体工程应用可靠性,但C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体绝缘特性相关研究较少。为评估O₂对C₄F₇N/CO₂混合气体工频绝缘特性的影响,该文搭建了击穿试验平台,获得了典型运行气压、O₂含量和电场形式下的工频击穿电压。结果表明随着气压增加,1mm气隙准均匀电场下的C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压接近线性增长,而在稍不均匀和极不均匀电场下呈现一定的饱和增长趋势,6mm气隙极不均匀电场下则呈现N形变化规律。C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压对较高气压和较长气隙下的极...     

一种用于确定饱和低渗透砂岩岩心中超临界CO2突破压力的数值方法

CO₂突破压力在CO₂地质储存能力、场地选择和盖层安全性评价中起着重要作用。为探究可用于预测CO₂突破压力的数值模拟方法,研究通过使用COMSOL Multiphysics数值软件,提出了一种基于逐步法的数值方法,并对饱和低渗透岩心进行了CO₂突破压力的数值模拟。结果表明:当岩心完全饱水时,CO₂突破压力和突破时间分别5.4 MPa和70 h,通过与已有实验数据对比,证明了此模拟方法是合理的。同时,对CO₂-H₂O系统中的界面张力和VG模型中m/l值进行了敏感性分析,结果表明:在相同的界面张力条件下,m/l参数越大,CO₂突破压力和突破时间越大。另外,随着CO₂-H₂O系统中界面张力的增大,突破压力和突破时间均呈减小趋势。研究可为深入研究岩心尺度上的CO₂突破行为和盖层评价等提供数值信息。     

β-Ga2O3(010)表面对新型环保绝缘气体CF3SO2F的气敏响应特性

CF₃SO₂F作为一种新型的环保绝缘气体，有望取代绝缘气体SF₆。考虑到CF₃SO₂F的生物毒性，开发用于泄漏检测的高灵敏度传感器具有重要的工程意义。为此，基于第一性原理，计算分析了本征β-Ga₂O₃(010)表面对CF₃SO₂F的气敏响应特性以及氧空位缺陷对CF₃SO₂F在β-Ga₂O₃(010)表面吸附性质的影响。CF₃SO₂F吸附前后，本征β-Ga₂O₃(010)表面吸附体系的功函数发生了显著变化，且室温下的恢复时间短。此外，环境分子O₂和CO₂的存在并不影响本征β-Ga₂O₃(010)表面对CF₃SO<...     

锇掺杂单层SnS2对SOF2和SO2F2吸附特性

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了SOF₂和SO₂F₂两种SF₆分解气体在SnS₂及Os_n(n=1～2)掺杂改性的SnS₂材料表面的气敏响应。从吸附能、能带结构、态密度、前线轨道等方面,对比分析三种材料分别对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应机理。研究发现,本征SnS₂对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应特性不佳,但在Os掺杂后,掺杂处成为材料表面的活性位点,有效地提高了两种气体在SnS₂表面的气敏响应特性：Os_n-SnS₂(n=1～2)对SOF₂表现出良好的吸附效果,其中Os₂-SnS₂对SO₂F₂也...     

C4F7N/CO2/O2混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C₄F₇N/CO₂/O₂环保绝缘气体的局部放电特性，可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此，利用针–板电极研究了极不均匀电场中C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV)，并分析了O₂的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明：在0.15～0.25 MPa气压范围内，C₄F₇N/CO₂混合气体中加入O₂体积分数不宜超过4%；而在0.35～0.65 MPa气压范围内，3种O₂占比中，在C₄F₇N/CO₂混合气体加入体积分数为4%的O₂的方案相对最优。混合气体的P...     

C6F12O/N2混合气体与密封材料丁腈橡胶的相容性研究

C₆F₁₂O具有优异的绝缘和环保性能,因此具有在中低压开关设备中作为绝缘介质应用的潜力。为了评估C₆F₁₂O/N₂混合气体在设备中长期安全稳定使用的可行性,需要研究其与设备内部中常用密封橡胶之间的相容性。该文通过搭建相容性试验平台,对C₆F₁₂O/N₂混合气体与丁腈橡胶进行热加速试验研究,分别采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜检测气体分解产物和丁腈橡胶表面形貌;同时基于密度泛函理论（DFT）对气体分解产物的生成路径进行模拟,并对丁腈橡胶分子与C₆F₁₂O分子之间的相互作用进行计算。试验结果表明在高温（90℃和110℃）试验后,丁腈橡胶与C₆F₁₂O/N₂混合气体不相容。丁腈橡胶表面析出大量的白色晶体颗粒,并且生成了C₃F₆、NF₃和CS     

非运行状态电容式电压互感器绝缘体系生物降解分析

探究非运行状态电容式电压互感器（CVT）油-纸绝缘体系中CH₄、H₂和CO₂等气体含量增高的原因,对提高CVT运行安全很有必要。采取自然污染、人工接种及高温杀菌方式对CVT油-纸绝缘体系进行微生物生长试验,用气相色谱仪、微水仪等仪器测定生物降解绝缘油-纸的产物及含量,并采用生物学鉴定微生物种属,分析油-纸绝缘体系生物降解特性。试验结果表明：CVT油-纸绝缘体系在微生物降解作用下产生了H₂O、酸、CH₄、H₂和CO₂等,其与非运行状态下CVT内绝缘油中气体组分相同;各组分气体含量在增加过程中出现一减小的拐点;显微镜观察和生物学鉴定出4种球状厌氧微生物。结合生物降解产物及变化趋势和微生物种属分析,CVT油-纸绝缘体系生物降解分为2个阶段,即多种微生物降解和厌氧微生物沼气发酵阶段,CH₄、H₂和CO₂等气体是生物降解的特征气体。     

掺杂高铝水泥钙基吸附剂碳酸化反应动力学特性研究

钙基碳捕集技术是一种非常有前景的燃烧后碳减排技术。通过水合法制备了掺杂5%高铝水泥的新型低成本合成钙基吸附剂,在热天平装置上开展合成吸附剂在不同工况下(碳酸化温度(600～750℃),CO₂浓度(10%～40%CO₂))的碳捕集动力学测试研究,探索合成吸附剂多碳酸–煅烧循环后的吸附特性。吸附动力学实验结果表明合成钙基吸附剂的吸附效率随着碳酸化温度的逐渐升高呈现增大的趋势,而CO₂浓度对吸附剂的吸附性能影响不是很大,吸附剂快速反应阶段和扩散控制阶段的活化能分别为37.9kJ/mol和119.7kJ/mol。多循环实验结果表明合成吸附剂经过30次碳酸–煅烧实验后,吸附剂在750℃时吸附效率达到最大,稳定在23%,合成吸附剂第1次和30次碳酸–煅烧循环后的碳酸化动力学反应阶段活化能几乎相同。在实验的基础上,建立了颗粒吸附模型来并进一步成功解释了实验过程中钙基吸附剂烧结现象,结果表明吸附剂颗粒表面存在的烧结层导致CO₂扩散到颗粒内可反应的CaO表面的时间延长,引起合成吸附剂多次循环实验后反应曲线开始出现延迟...     

不均匀电场下CF3SO2F混合气体的工频击穿特性

在球-球和尖-板电极下测量了新型环保绝缘混合气体CF₃SO₂F/N₂和CF₃SO₂F/CO₂的工频击穿电压，分析了气压、电极间距和电场不均匀度等因素对混合气体工频击穿特性的影响，并与SF₆进行了对比。结果表明：稍不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压与气压为正向线性关系，随间距增长击穿电压出现微弱的饱和趋势。极不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压随气压变化呈现“上升-下降-上升”的“驼峰”曲线，“驼峰”峰值对应的气压值在0.2～0.35 MPa之间。其中CF₃SO₂F/N₂混合气体的工频击穿电压整体大于CF₃SO₂F/CO₂混合气体。在0.3 MPa及以上，CF₃SO