碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

Zn(OAc)2/AC催化固定床上CO2与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯及其反应机理

以负载型乙酸锌为催化剂,在固定床上实现了CO₂和1,2-丙二醇(PG)合成碳酸丙烯酯(PC)反应。考察了不同载体和负载量对负载型乙酸锌催化性能的影响以及反应条件对PC合成反应的影响。结果表明:负载量为40% (质量分数)的Zn(OAc)₂/AC催化性能最好。CO₂与PG合成PC适宜的反应条件为:PG、乙腈和CO₂的摩尔比为1:1.8:11,CO₂ 压力 4.0 MPa,反应温度160 ℃和液空速0.9 h^-1。在此条件下,PC收率和选择性分别为6.3%和49.0%。采用原位红外结合设计实验研究了无水乙酸锌分别与CO₂和PG之间的相互作用,发现CO₂与乙酸锌之间的化学吸附比较弱,而PG与乙酸锌之间的化学吸附较强,能够活化PG。据此推测了乙酸锌催化CO₂与PG合成PC的反应机理。     

富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛复合材料及其光催化性能研究

本文采用四丁基氢氧化铵催化碱法制备富勒醇,并以富勒醇为原料,采用溶胶凝胶法制备富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛光催化材料,对该复合材料的成分、结构等进行表征与分析,并研究复合材料的光催化还原CO₂的性能。结果表明,复合材料在可见光区的光吸收性能增强,表现出良好的室温可见光催化还原CO₂活性,其中CO平均生成速率达5.560 μmol·g^-1·h^-1,CH₄平均生成速率为0.789 μmol·g^-1·h^-1。分析认为,富勒醇复合与N掺杂有效提高了TiO₂的可见光催化活性。     

牡丹壳基类石墨烯多孔炭材料对四环素的吸附研究

以废弃牡丹壳为原料，通过浸渍-煅烧的方法，制备了类石墨烯多孔炭(PGCs)。借助TEM、XRD和BET分析仪等对PGCs进行了表征，考察了溶液pH值、吸附时间和温度等因素对PGCs去除四环素(TC)性能影响。结果表明：PGCs材料具有较高石墨度、比表面积(3 626.2 m²·g^-1)、孔容(1.035 cm³·g^-1),以及丰富的含氧表面官能团；在pH值=3～11、盐离子存在条件下(c_Na2SO4/NaCl=0.1～0.5 mol/L),该材料对TC均表现出良好的吸附性能；吸附为自发吸热过程，符合Freundlich等温吸附和Pseudo-second-order动力学模型，25℃时平衡吸附量为858.0 mg·g^-1。经过5次吸附-解吸后，吸附量仍保持在500 mg·g^-1以上。结合表征分析和吸附研究，认为PGCs材料对TC的高效吸附得益于其高比表面积和多级孔结构，以及表面C=O和sp<...     

葡萄糖基多孔碳材料对CO2/CH4的分离性能

以淀粉糖（主要成分为葡萄糖）为碳前体,制备了一系列多孔碳材料（C-GLCs-800）,对其进行孔隙结构分析,并应用FT-IR、SEM、TGA对其进行了表征,测定了材料在288、298和308 K下的CO₂和CH₄吸附等温线,根据IAST理论预测了材料对CO₂/CH₄二元体系的吸附选择性。实验结果显示,活化条件对材料的孔隙结构有明显影响,随着KOH/C质量比的增加,所制备的C-GLCs-800比表面积和总孔容先增加后降低。其中C-GLC-800-4的BET比表面积高达3153 m²·g^-1,总孔容为2.056 cm³·g^-1。C-GLC-800-2的窄微孔（V_d<1 nm,孔容0.3538 cm³·g^-1）含量最高,为30.63%。C-GLC-800-2在298 K和10⁵ Pa下对CO₂吸附量高达3.96 mmol·g^-1,明显高于许多传统吸附材料和MOFs材料在相同条件下对CO₂的吸附容量。应用Clausiuse-Clapeyron方程计算了CO₂和CH₄在材料上的吸附热,应用IAST理论计算了CO₂/CH₄的吸附选择性,结果显示C-GLC-800-2对CO₂/CH₄的吸附选择性为8.35。     

容量法测量5 A分子筛静态吸附CH4、CO和CO2的研究

采用容量法分别测量CH₄、CO和CO₂在5A分子筛上的等温吸附曲线,探究吸附温度和吸附压力对CH₄、CO和CO₂吸附量的影响。实验结果表明,吸附量随着吸附压力的上升逐渐增大。设定吸附温度在30 ℃、50 ℃和70 ℃时,5A分子筛在30 ℃时对CH₄吸附量最大,为13.60 cm³·g^-1;对CO和CO₂吸附量均在50 ℃时呈现最大值,分别为17.68 cm³·g^-1 和94.38 cm³·g^-1。而吸附温度70 ℃时,对3种气体的吸附量均减小。     

ZnO-CeO2制备及催化性能研究

利用可再生能源产生的绿氢将CO₂催化转化为甲醇,是实现碳中和的一条很有前途的路径。CO₂加氢制甲醇技术所用到的催化剂是一种ZnO-CeO₂双金属氧化物,考察了浸渍法、共沉淀法、沉淀包覆法和物理混合法等制备方法,并采用X射线晶体衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)、氢气程序升温脱附(H₂-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对ZnO-CeO₂双金属氧化物催化剂的物化性质和催化CO₂加氢制备甲醇的性能影响进行了分析。结果表明,制备方法对催化剂物化性质和催化性能具有较大的影响。采用共沉淀法制得的ZnO-CeO₂催化剂表现出优异的催化性能,在温度为300℃、压力为4 MPa、质量空速为19 600 mL/(g·h)的反应条件下,CO₂转化率为4.61%,甲醇选择性达到80.64%,甲醇时空产率达到244.9...     

柔性碳纤维基吸附剂的制备及CO2吸附性能

为了解决粉末状固体吸附剂成本高、传质阻力大的缺点，以棉花碳化制得的碳纤维作为吸附剂载体，通过浸渍法负载五乙烯六胺(PEHA)制备了固体有机胺吸附剂。通过扫描电镜、物理吸附、红外、热重分析等对吸附剂进行表征，采用穿透曲线法对吸附剂的CO₂吸附性能进行测试。结果表明，在500℃碳化得到的碳纤维C500具有最大的比表面积(471 m²·g^-1)。50PEHA/C500吸附剂在75℃时吸附量可达到4.05 mmol·g^-1,CO₂吸附性能优异。对比粉末吸附剂，碳纤维之间具有更大的空隙，放大实验表明，50PEHA/C500比介孔氧化硅基吸附剂(50PEHA/SBA-15)具有更小的传质阻力。循环测试结果表明50PEHA/C500吸附剂具有优秀的再生性能。50PEHA/C500基吸附剂具有低成本、低传质阻力和优异的CO₂捕获能力，展现出良好的应用前景。     

助剂对ZnO/ZrO2物化性质及催化性能的影响

CO₂加氢制甲醇是实现碳中和目标的有效途径。尽管已报道的ZnO/ZrO₂催化剂具有高活性和稳定性,但其催化性能仍有望进一步提高。采用浸渍法制备得到一系列不同元素掺杂的Ma-ZnO_x/ZrO₂催化剂,并通过评价发现只有Ga促进了ZnO/ZrO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇。其中,5%Ga-ZnO_x/ZrO₂催化剂表现出优异的催化性能,在反应条件：P=3 MPa、T=320℃、V(H₂)∶V(CO₂)=4∶1、气体质量空速(WHSV)=24 000 mL/(g·h)时CO₂转化率为7.2%,甲醇选择性为81.0%,甲醇时空产率可达410 mg/(g·h),是ZnO/ZrO₂的1.26倍,且在反应100 h内催化性能无明显衰减。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)表征发现,适量Ga助剂的掺入可以促进催化剂中氧空位的形成。...     

多孔FeF2正极材料的制备及电化学性能研究

利用分解反应中大比例质量损失和大量气体产生,制备出具有40.369m²·g^-1大比表面积的多孔FeF₂材料。多孔结构为FeF₂材料构建了优异的离子和电子导电通路,表现出优秀的倍率性能和循环性能。在2C、5C和15C的倍率下分别表现出589.21mAh·g^-1、406.95mAh·g^-1和83.53mAh·g^-1的高放电比容量。在0.5C和2C下,循环100次后放电比容量分别为502.5mAh·g^-1和267.9mAh·g^-1。该结果为电池正极材料提升倍率性能提供了新思路。     

稀土掺杂TiO2光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂TiO₂纳米光催化剂,并应用于光催化还原CO₂/H₂O体系中。通过XRD对光催化性能进行表征,研究稀土离子掺杂和焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,稀土La和Ce的加入可以抑制TiO2的晶相转变,提高光催化性能。催化剂800 ℃焙烧可达到最好的光催化活性,在反应时间7 h、CO₂流量200 mL·min^-1和反应液中NaOH与Na₂SO₃浓度均为0.10 mol·L^-1条件下,甲醇产率高达315.49 μmol·g^-1。并对稀土掺杂TiO₂催化剂光催化还原CO₂的机理进行了探究。     

液化残渣基CO2吸附剂的制备与性能优化

以煤液化残渣(CLR)为原料制备CO₂吸附剂，在实现碳减排的同时，可有效提高煤直接液化工艺的经济性和环保价值。本文采用神华煤直接液化残渣为碳源，通过预氧化、炭化活化等工艺，制备出了吸附性能较优的CO₂吸附剂。利用热重分析仪(TGA)、低温氮吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等分析手段对吸附材料的微观形貌、孔径结构以及吸附性能进行了表征测试。结果显示，低灰分液化残渣所制备的吸附材料具有更高的比表面积和更多的微孔结构，更有利于CO₂的吸附。以低灰分液化残渣为原料，在较优活化条件下(活化剂/原料质量比为1∶1、升温速率5℃/min、活化时间1h)制备的CO₂吸附剂表现出良好的吸附性能，在40℃、15%(体积分数) CO₂模拟烟气条件下的CO₂吸附容量为4.47%(质量分数)，在0℃、1bar (1bar=105Pa)条件下的CO₂吸附容量可高达27.70%(质量分数)，低温吸附性能优异，吸附速率快且具有良好的循...     

拟薄水铝石负载PEI/AMP吸附CO2性能

用富含胺基的物质对多孔材料进行修饰可以得到高CO₂吸附量的吸附剂。采用浸渍法将聚乙烯亚胺(PEI)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)负载在拟薄水铝石上,考察了CO₂压力、胺类物质负载量等对吸附性能的影响。采用低温N₂吸附/脱附法(BET)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外线光谱分析仪(FTIR)等手段表征了吸附剂的结构特征及其物理性质,并使用重量法微天平实验装置对吸附剂的性能进行了评价。实验结果表明,当温度恒定为50℃,压力小于1 MPa时,负载PEI的吸附剂最高的CO₂吸附量为77.53 mg CO₂·(g吸附剂)^-1,最佳负载量为85%;压力大于1 MPa时,负载PEI的吸附剂最高的CO₂吸附量为123.79 mg CO₂·(g吸附剂)^-1,最佳负载量为10%。负载AMP的吸附剂最高的CO₂吸附量为128.01 mg CO₂·(g吸附剂)^-1,最佳负载量为85%。CO₂吸附稳定性实验表明,吸附剂对CO₂的吸附性能稳定。     

卤素负载锌-腺嘌呤骨架材料的构建及无助剂催化CO2环加成反应

富氮型金属有机骨架材料（MOFs）具有良好的CO₂捕集性能,但其CO₂催化性能常需添加带氢键或亲核基团的助催化剂。以硝酸锌-腺嘌呤-异烟酸［Zn（NO₃）₂-Ad-Int-DMF］构建稳健的骨架材料,发现其催化合成碳酸丙烯酯（PC）收率不足2%;尝试选型锌盐前体引入亲核卤素,在DMF溶剂中部分卤代锌盐不能络合结晶成MOFs,而形成的ZnI₂-Ad-Int-DMF收率提升至19.5%;溶剂由DMF调变为H₂O-DMF混合溶剂,H₂O的引入避免了卤素对金属和配体间络合的影响,使得以ZnCl₂、ZnBr₂和ZnI₂为前体均能晶化成MOFs,其热分解起始温度（Tonset,434℃）明显高于ZnI₂-Ad-Int-DMF（280℃）,而比表面积（<14 m²/g）明显小于后者（571 m²/g）,造成活性低于后者。通过CO₂吸附脉冲和UV-Vis漫反射推测I^-由于与Zn碱位的相互作用而均匀吸附于骨架上。进而,在无助剂、无溶剂工况下对CO₂环加成反应进行活性评价。温度升高显著提升PC产率,140℃下ZnI₂-Ad-Int-DMF催化产率可达98.5%,但由于吸附在骨架上的卤素在高温、溶剂环境下会脱落,造成重复性实验中活性下降,而该类MOFs在反应前后骨架保持稳定,未造成坍塌或明显孔堵塞现象。后续如能强化卤素的吸附或温和化反应条件,则具有良好的应用潜力。     

高活性氧化镁的制备及其对铅离子吸附性能

以工业氢氧化镁为原料,采用水热-煅烧法和碳化-煅烧法制备氧化镁。前者将原料氢氧化镁通过水热制备六角片状氢氧化镁,再在适当温度下煅烧氢氧化镁得到活性氧化镁;后者是先用CO₂将Mg（OH）₂转化成片层花状碱式碳酸镁或三水碳酸镁晶须作为前驱体,通过煅烧得到高活性的氧化镁。研究了前驱体、煅烧温度和煅烧时间等条件对MgO活性的影响,结果表明,以MgCO₃·3H₂O晶须制备的MgO表现出优异的活性,其柠檬酸值为8.45 s,吸碘值为262.14 mg·g^-1。研究了制备的活性MgO对Pb²⁺的吸附性能,显示出其对Pb²⁺具有良好的吸附作用,饱和吸附量达到364 mg·g^-1,其过程符合Langmuir吸附模型。     

镍铈改性甘蔗基活性炭吸附二氧化硫研究

以甘蔗为前驱体，制备了甘蔗基活性炭，并通过Ni O、Ce O₂进行改性，对SO₂进行吸附实验研究，结果表明，Ni O、Ce O₂的加入对甘蔗基活性炭的比表面积增大、吸附量的提高具有有利影响，Ni O的最佳添加量为2.5%,Ce O₂的最佳添加量为5%，吸附剂最佳吸附应条件为：吸附温度为60℃，SO₂初始浓度为1000×10^-6，空速为1200h^-1。在最佳反应条件下，2.5%NiO/5.0%CeO₂-甘蔗基活性炭的SO₂吸附量为56.39m²·g^-1。     

碳毡负载Sn气体扩散电极CO2电化学还原性能

针对CO₂电化学还原中气体扩散电极可强化CO₂的传质,基于碳毡制备了负载锡-石墨烯催化层的新型气体扩散电极,研究了CO₂反应条件、电极厚度、催化剂载量及反应电位对CO₂电化学还原性能的影响。实验结果表明：与溶解态CO₂反应条件相比,采用气相CO₂反应条件电化学还原性能更好;一定范围内增加电极厚度和催化剂载量可以增加气-液-固三相反应界面,提升CO₂电化学还原性能;随着电解电位负移,甲酸产量增加,电流效率先增大后减小;实验中使用厚度为5 mm、载量为5 mg·cm^-2的电极,在-1.8 V（vs Ag/AgCl）条件下进行电化学还原时,平均电流密度为（12.79±1.27） mA·cm^-2,甲酸电流效率达到最佳为41.55%±2.50%。     

槐木活性炭吸附Pb2+工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料，采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率，以吸附量为指标，采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb²⁺工艺。结果表明：3 cm×8 cm左右槐树枝段，在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭，再在650℃下恒温活化80 min，水蒸气流量为30 g·h^-1，制得槐木活性炭。其对Pb(NO₃)₂吸附的最佳工艺：吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^-1。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^-1,3个因素的显著性由大到小依次为：料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明：吸附量平均值为135.0 mg·g^-1，与预测值的相对误差为2.10%，实验值与模型预测值拟合性良好。     

CO/N2/CO2在MOF-74(Ni)上吸附相平衡和选择性

主要研究了MOF-74(Ni)材料对CO/N₂/CO₂的吸附分离性能。应用水热法合成制备MOF-74(Ni),分别采用全自动表面积吸附仪、P-XRD、扫描电子显微镜对材料的孔隙结构和晶体形貌进行了表征,应用静态吸附法测定了CO、N₂和CO₂在MOF-74(Ni)上的吸附等温线,应用DSLF方程模拟了3种气体MOF-74(Ni)上的吸附等温线,依据IAST理论模型计算了MOF-74(Ni)对CO/N₂二元混合物和CO/CO₂二元混合物的吸附选择性。研究结果表明:在0.1 MPa和常温条件下,MOF-74(Ni)材料对CO吸附容量高达6.15 mmol·g^-1,而相同条件下N₂的吸附量只有0.86 mmol·g^-1。MOF-74(Ni)在低压下(0～40 kPa)对CO的吸附量明显高于其对CO₂的吸附量。应用IAST模型估算MOF-74(Ni)对二元混合物吸附选择性的结果表明:MOF-74(Ni)对CO/N₂混合物的吸附选择性在1000以上;MOF-74(Ni)对CO/CO₂的吸附选择性在4～9范围,在所研究的二元气体混合物吸附体系中,MOF-74(Ni)都能优先吸附CO。     

整体式Ni-Co双金属催化剂生物质燃气提质性能

以蜂窝陶瓷为载体,使用浸渍法负载Ni、Co双金属,形成整体式催化剂,研究其催化生物质燃气合成低碳烃性能,并采用N₂等温吸附、H₂-TPR等对催化剂进行表征。结果表明,在360℃、H₂/CO=2和0.3 MPa的反应条件下,Ni、Co负载量分别为2%和4%时,催化剂具有最优催化性能,CO转化率可达93.60%,产气低位热值为9.84 MJ/Nm³,较进气提高了26.82%。与Ni单金属催化剂相比,添加Co可在降低CH₄和CO₂选择性的同时,提高C₂-C₃的选择性,从而有利于提高燃气热值;Co的引入虽有助于增强催化剂的抗烧结能力,但积碳量却有所上升。