脉冲参数对介质阻挡放电等离子体CH4 干重整特性影响的实验

甲烷干重整(DRM)是一种将CH_4和CO_2转化为高价值的化学产品和清洁燃料的技术,是减少温室气体排放、缓解温室效应的有效途径。非热等离子体(NTP)由于可以有效避免传统热处理方法成本高、操作温度高、能耗高等问题而被认为是一种有效的替代方法。本文研究微秒脉冲介质阻挡放电(DBD)等离子体催化CH_4干重整过程,通过改变重复频率和脉宽,考察不同放电参数对重整反应转化特性的影响。实验结果表明,甲烷干重整反应的主要气态产物为H_2、CO和C_2H_6。CH_4CO_2的转化率和产物合成气的产率均随重复频率的增加而增加,但在高重复频率下容易产生更多的积炭和液态烃,导致碳氢平衡降低。在电压和频率固定时,增大脉宽,发现在电压下降沿获得更高幅值的反向电流,意味着反向增压过程中增强了二次放电,一定程度上有利于促进CH_4CO_2转化成合成气。     

二氧化碳促进碳基化学链甲烷裂解制氢效率的实验和机理研究

天然气中所含的少量CO_2杂质会影响化学链甲烷裂解制氢效率。以8～16目椰壳活性炭为多功能载体,研究在850,900℃和950℃温度下0～7.2%的CO_2对甲烷裂解效率的影响。结果表明,不同浓度的CO_2可以提高甲烷裂解效率,其中4.8%的CO_2浓度最有利。对CO_2促进甲烷裂解效率机理的进一步研究表明,CO_2的促进作用主要表现在反应前期阶段。研究还表明,CO_2难以与积碳反应,消碳作用并不明显。采用Materials Studio软件模拟了高温下CO_2对活性炭表面甲烷分子吸附的影响,结果表明CO_2对吸附过程没有明显影响。进一步表征和分析表明,尽管加入CO_2不会改变活性炭含氧官能团的类型,但可有效提高含氧官能团浓度,这有利于增加活性位点,从而改善活性炭的催化性能。     

改性碳纳米管对富氧燃烧烟气中单质汞的催化氧化特性

研究了一种钼改性载锰碳纳米管(Mn-Mo/CNT)低温汞氧化催化剂在富氧燃烧烟气中对单质汞的催化氧化效果。结果表明:由于CO_2会使催化剂表面的活性锰成分碳酸盐化,因此CO_2体积分数过高会强烈抑制该催化剂对汞的氧化;富氧烟气中SO_2体积分数过高则会促进催化剂对单质汞的氧化,但是SO_2的存在并没有完全消除CO_2的影响;H_2O体积分数较高不会对催化剂氧化汞的效果造成明显影响;由于催化剂对HCl比对CO_2的吸附能力更强,因此富氧燃烧烟气中仅存的少量HCl可完全消除CO_2对催化剂氧化汞造成的不利影响。     

等离子体转化CO_2的研究进展

大气中CO_2的浓度增长而导致的温室效应已成为全球性问题,CO_2分子的稳定性强,传统热解法转化CO_2有一定的局限性,利用等离子体法将CO_2资源化利用具有良好的前景。为此简要介绍了等离子体法转化CO_2的基本原理和优势,讨论催化剂在转化过程中的作用。主要就近5年来国内外对介质阻挡放电(DBD)、滑动弧放电和微波放电等离子体转化CO_2以及DBD、微波放电与不同催化剂相结合转化CO_2的研究进行概述。基于目前的研究现状,分析了等离子体转化CO_2技术存在的问题与挑战,提出利用等离子体技术将CO_2与共氢反应物相结合生成高能效产品,权衡反应中CO_2转化率和能量效率,对未来的发展方向进行展望。     

串行流化床生物质催化制氢模拟研究

氢是未来理想的清洁能源,寻求大规模的、洁净的、廉价制氢技术是各国科学家共同关心的问题。该文提出串行流化床生物质制氢技术,将生物质热解气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠催化剂颗粒进行热量传递,分析了串行流化床生物质制氢的化学反应机理,实现生物质催化气化高效制氢。利用Aspen Plus软件,建立串行流化床气化反应器模型,对生物质催化气化制氢进行了模拟计算,研究了气化过程中温度、催化剂种类(方解石、菱镁矿和白云石)、以及催化剂与生物质配比等变化因素对生物质气化制氢的影响。结果表明催化剂中CaO组分对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著,气化反应温度为 700-750℃时较为适宜。     

LaMeAl11O19催化剂上生物质气化气体燃料的催化燃烧

用共沉淀法制备一系列六铝酸盐催化剂样品(LaMeAl11O19,Me=Mn、Fe、Co、Ni、Ni、Ce),采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)和X-射线光电子能谱(X-rayphotoelectron spectrometry,XPS)等方法对样品结构进行表征,并通过生物质气化气中可燃气体成分(CH4/CO/H2)的模拟燃烧试验,考察不同过渡金属离子取代对催化剂结构特征及催化燃烧活性的影响。利用原位红外(in-situ DRIFT)方法研究了气体在催化剂表面反应的机制。结果表明,焙烧后催化剂形成具有相同的MP结构、但化学组分不同的六铝酸盐,且具有较大的比表面积。LaMeAl11O19催化剂对模拟生物质气化气中可燃成分燃烧均具有一定的催化活性,添加Mn离子时催化剂对甲烷的催化燃烧活性最好。各可燃气体起燃温度自低至高为CO、H2、CH4。150℃时CO已在催化剂表面发生吸附,250℃出现气相CO2的吸附峰,同时检测到反应气中H2被催化剂内部晶格氧所氧化生成的水分子吸附峰。气相CH4的吸附峰在反应开始(150℃)时就已形成,其强度和位置不随温度和时间变化。     

4,4' -二氨基-4"-羟基三苯甲烷型聚酰亚胺薄膜的制备及其表面性能研究

以盐酸苯胺为催化剂,对羟基苯甲醛与苯胺通过缩合反应,合成4,4'-二氨基-4"-羟基三苯基甲烷(DAHTM)单体。DAHTM单体与均苯四甲酸二酐(PMDA)聚合反应,得到含羟基的聚酰胺酸(DAHTM/PM-DA-PAA)溶液,经涂膜,热亚胺化后,制成相应的聚酰亚胺薄膜,并对其表面性能进行了研究。     

钙钛矿型催化剂催化氧化碳黑的活性分析

采用溶胶-凝胶法制备了不同的钙钛矿型催化剂(KVO3、LaCoO3和LaMnO3)，并使用SEM、BET和XRD对催化剂进行了表征测试，其中LaCoO3的比表面积最大。利用热重分析仪对催化剂催化氧化碳黑的活性开展了程序升温氧化实验研究，并用Coats-Redfern方法进行了反应动力学分析。比较3种催化剂的热重曲线发现，在相同的升温速率下，碳黑催化氧化的起燃温度、峰值温度和燃尽温度由低到高排列顺序均为：KVO3相似文献   

微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备Ni/CeO2催化剂及其甲烷干重整催化性能

催化剂的粒径对其催化性能有很大影响,为了提高催化剂的性能及制备效率,提出了一种微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂的方法,制备了物质的量比n(Ni)∶n(Ce)=1∶10、1∶20、1∶100的Ni/CeO2催化剂.对其甲烷干重整催化性能进行评价.结果 表明:n(Ni)∶n(Ce)=1∶20时对甲烷干重整活性最高.并且微波等离子体辅助溶胶凝胶法制各催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的活性和高空速转化性能均高于传统浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20).对微波等离子体辅助溶胶凝胶法和浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的XRD、SEM表征:XRD谱图显示微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂CeO2峰的半高宽大于浸渍法制备的催化剂;通过SEM表征得到微波等离子体辅助溶胶凝胶法)浸渍法)制备的催化剂颗粒主要分布在50～100 nm(100～150 nm),约占比41％(37％).基于对放电光谱的分析,微波等离子体辅助溶胶凝胶法引入了NH、OH等活性基团,并且提供了148 K/ms的淬冷速率,较高的淬冷速率会有效降低催化剂粒径,提高催化活性.     

碱金属钾对麦秆水蒸气气化制取富氢气体影响

主要研究碱金属盐对生物质催化气化制氢的影响。以K_2CO_3为催化剂研究气化温度和水蒸气生物质比对麦秆水蒸气气化影响时发现在低温、低水蒸气量条件下,K_2CO_3对麦秆热解的催化作用占主导地位;随气化温度和S/B的增加,K_2CO_3对麦秆焦的水蒸气气化催化作用逐渐增强,在700℃、S/B为4时达到最大,得到最大H_2浓度和产量;随气化温度继续增加,K_2CO_3和SiO_2反应生成没有催化作用的、低熔点的钾盐,导致K_2CO_3逐渐失活,在800℃时由于灰的熔融甚至抑制麦秆的水蒸气气化制氢。不同赋存形式的钾盐对麦秆的水蒸气气化有不同的催化效果,K_2SO_4和KCl都会抑制氢气生成而促进焦炭产生;与此相反,K_2CO_3和CH_3COOK都会显著促进麦秆的水蒸气气化制取氢气,并且K_2CO_3的催化效果要优于CH_3COOK。     

水热法制备质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂

采用硫代乙酰胺(TAA)为沉淀剂,水热法合成40%Pt/C质子交换膜燃料电池阴极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了Pt/C催化剂的物理性能,并利用循环伏安法(CV)分析了催化剂的电化学活性,采用旋转圆盘电极(RDE)评价了催化剂的氧还原催化活性。实验表明水热硫化物沉淀法合成催化剂受反应pH值、氯铂酸与沉淀剂硫代乙酰胺的配比、H2热处理等制备条件的影响,制得的Pt/C催化剂粒径小(平均粒径3nm左右)并且分布均匀,催化性能较好。     

新型炭载TM-N/C氧还原反应催化剂的研究进展

燃料电池氧化还原反应具有反应速度慢、反应途径多样性的不利特点,需在催化剂作用下才能进行。对铂基催化剂的依赖使质子交换膜燃料电池(PEMFC)成本过高,限制了其大规模商业应用。研究成本低廉、有良好的ORR催化活性、对电子反应途径有好的选择性、对甲醇有耐受性、良好的稳定性的阴极催化剂是PEMFC实现大规模商业化使用的关键。过渡金属TM-N/C催化剂是近几年兴起的一类氧还原反应催化剂,被认为是最有希望取代铂基催化剂的产品。从影响催化性能的因素、催化活性位两个方面综述了TM-N/C氧还原反应催化剂的研究发展状况。     

电化学直接转化二氧化碳为固体碳的研究进展EI北大核心CSCD

二氧化碳(CO_(2))的大规模排放引发了一系列环境问题。利用电化学技术将CO_(2)直接转化成固体碳具有成本低、转换效率高和产物选择性高的优点。并且,纳米结构碳具有较高的经济价值。该文介绍了利用电解熔融盐技术将CO_(2)转化为固体碳的基本原理。分别从电解锂基碳酸盐和非锂碳酸盐两个方面对其研究进展进行分析。讨论了利用电解熔融盐技术将CO_(2)转化为固体碳的经济效益,并列举了几种有望实现大规模商业应用的生产模式。介绍了液态金属的主要性质,分析了液态金属基催化剂在直接转换CO_(2)为固体碳领域的突破性进展以及该技术的主要经济参数。最后,对基于电化学直接转化CO_(2)为固体碳的主要技术问题进行了展望。     

CeO2在氧化催化反应中的作用

从CeO2 所属的萤石型氧化物结构特点出发 ,对CeO2 内部的电子缺陷、氧离子及其空穴等在催化氧化中的作用进行分析 ,指出CeO2 在氧化催化剂中所起的修饰作用与它的价态变化———Ce4 /Ce3 间的转换 ,以及CeO2 与Cu等过渡金属之间的相互作用密切相关。更重要的是 ,此类催化体系 (如Cu CeO2 )是具有较高的电子 离子混合导电能力的混合型导体 ,且CeO2 易于存储、传输氧 ,可以协助O2 -从电解质向阳极传递 ,将阳极氧化反应面扩大至TPB面以外 ,减小界面阻力 ,加快氧化反应速率。此特性使其在以甲烷为燃料的固体电解质燃料电池阳极开发领域成为一种值得关注的备选材料。     

N_2/CO_2气氛下含油污泥热解特性实验研究

含油污泥成分复杂、性质变化大、有毒物质含量高,可采用热解技术实现减容无害化处罪。基于热重-红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了某含油污泥在N_2/CO_2气氛下的热解特性。结果表明:含油污泥热解过程主要分为低沸点烃类物质(300~500℃)的析出、无机碳酸盐(500~800℃)以及重质油等长链稳定有机大分子(900~1 100℃)的分解3个阶段;利用Coats-Redfern方法,求得含油污泥主要热解阶段的动力学参数,发现高温段的活化能高于中、低温段;N_2/CO_2气氛对中、低温段热解过程影响不大,但是在CO_2气氛下高温段的活化能明显增加;热解产物FTIR分析得出其析出气体主要以CO_2、CO以及CH4等轻质气体为主;在高温段,有大量的甲基化合物析出,且CO_2气氛对其生成有明显的促进作用。     

燃煤电厂废弃SCR催化剂回收二氧化钛的研究

对废弃的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝催化剂中有价金属进行回收,将其变废为宝意义重大。以某燃煤电厂废弃的SCR脱销催化剂为研究对象,采用钠化焙烧工艺从废弃的SCR催化剂中回收二氧化钛(TiO₂ )等有价金属。分别考察了碳酸钠投加量、稀硫酸投加量、浸出热水量、浸出时间、浸出温度、焙烧时间、焙烧温度对TiO₂ 回收率的影响。结果表明:钠化焙烧、熟料浸出和硫酸水洗过程对TiO₂ 的提取均影响显著。在优化条件下,TiO₂ 回收率达到92.15%,产物纯度可达96.28%。可行性分析表明,所研制的SCR催化剂回收方案经济效益较好。     

Nd_(0.6)Ca_(0.4)MnO_3的制备及电化学性能研究

用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物Nd0.6Ca0.4MnO3,以X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热(TG-DSC)手段对产物进行了分析和表征。结果表明:在一定实验条件下制备的氧化物纯度高,粒径小,结构稳定。以该氧化物为催化剂,制备了应用于碱性介质中氧还原反应的气体扩散氧电极,用极化曲线和交流阻抗方法测试和研究了其电化学性能。结果显示:制备的Nd0.6Ca0.4MnO3对氧还原具有优良的催化性能,-0.2V(vs.HgO/Hg)下,电极电流密度在静止的空气和氧气气氛环境中分别达到-82mA/cm2和-142mA/cm2,制备时柠檬酸的配比对其催化的性能有显著影响。     

碳化钨增强Pt/C电催化剂上的析氢反应

研究了碳化钨(WC)增强Pt/C(Pt-WC/C)作为析氢反应的电催化剂,结果显示:Pt-WC/C电催化剂的催化析氢性能比Pt/C电催化剂高.当电流密度为200 mA/cm2时,在载有120 μg Pt-120 μg WC/C电催化剂的电极上比载有240 μg Pt/C电催化剂的电极上过电位降低了将近60 mV;Pt-WC/C电催化剂中使用较少的Pt,但催化活性有了很大的提高.提高H2SO4浓度和温度,都能提高析氢性能.动力学研究表明:Pt-WC/C电催化剂上的催化析氢反应比在Pt/C电催化剂上有更大的交换电流密度和更小的反应活化自由能.     

固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究

目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。     

纤维素的催化水热气化特性实验研究

使用一种Ni/C催化剂对生物质主要组分纤维素的水热气化进行研究,为生物质水热转化利用提供研究基础。用实验方法分别探讨了不同温度(150~350℃)、压力(1~4 MPa)以及液固质量比(30∶1~50∶1)对纤维素水热转化过程的影响,使用密闭式高压反应釜和连续式反应装置进行催化水热气化特性实验,并对比了不同工况的气化特性,气体产物各组分产量和碳转化效率被用来表征气化特性。结果表明:提高温度和压力对间歇式水热气化过程有促进作用,350℃和4 MPa的条件下气体产量和碳转化效率达到最高;CH_4和H_2在气体产物中比例较高;提高温度对连续式气化也有促进作用,并且在高温下连续式反应的气体产量和碳转化效率优于间歇式反应。