用于氧还原反应(ORR)的氮磷共掺杂铁基生物质炭催化剂制备及性能研究

以废弃生物质甘蔗渣为碳源,植酸作为活化剂和磷源,三聚氰胺作为氮源,采用先水热后共热解的方法制备了氮磷共掺杂的铁基生物质炭催化剂（N,P-FeBMC）。对制得的催化剂进行了XRD、Raman、SEM、BET和XPS等表征,并对其电催化性能进行了测试。结果表明：引入植酸进行水热处理可使制得的蔗渣炭呈微球形貌;与三聚氰胺混合后共热解得到的材料具有丰富的微孔及介孔结构,其比表面积可达911 m²/g。此外,由于氮和磷共同被掺入碳的晶格中,故能提供丰富的活性位点。实验测得N,P-FeBMC催化剂的半波电位为0.913 V,比商业Pt/C高约18 mV。此外,该催化剂还表现出较好的耐久性和耐甲醇性,表明蔗渣生物质是一种潜在的可用于制备高性能炭材料的原料。     

基于Aspen Plus的污泥干化-热解耦合工艺模拟及放大实验

针对污泥干化能耗高的问题,提出了污泥干化-热解耦合新工艺。通过采用Aspen Plus软件进行模拟,分析了可燃气传热量的影响因素(热解温度和杨木屑添加率)以及升温速率对热解产物和系统能耗的影响。结果表明：当采用杨木屑和污泥进行共热解时,杨木屑添加率须达43.5%,才能维持系统正常稳定地运行。当热解温度为550℃时,作为可燃气主要成分的热解油得率达到最大,为51.7%,此时系统有最大的供热量12.619 MJ/h。此外,发现随着升温速率的增加,固体残渣的得率下降,而热解油和可燃气的总得率上升;当升温速率降低时,热解油和可燃气的得率也降低。中试放大实验研究表明,当污泥进料量为3 kg/h时,停留时间必须≥45 min、通气流量40 L/min,才能达到预期的干化目标。