NiO/Al_2O_3基催化剂的TPR特性研究

NiO/Al_2O_3基催化剂用于替代贵金属催化剂,被广泛应用于石油和石化领域生产过程的加氢、脱硫和脱氮。采用TPR方法,研究不同Ni含量NiO/Al_2O_3及不同载体的催化剂还原特性。结果表明,NiO/Al_2O_3催化剂在10%H_2-Ar气氛下,还原温度范围较宽,为(300~800)℃,其中,(500~600)℃还原速率最大;随着NiO含量的增加,起始还原温度降低,还原耗氢量按比例增加;以MgO为载体的NiO催化剂还原呈现双峰特征,以SiO2和TiO2为载体的NiO催化剂的初始还原温度比NiO/Al_2O_3催化剂降低(100~200)℃。     

负载型钴锰复合金属氧化物催化剂催化分解N_2O

以ZrO_2为载体,采用浸渍法制备负载型钴锰复合金属氧化物催化剂,研究催化剂活性组分负载量、Co与Mn物质的量比、焙烧条件及含H_2O气氛对N_2O转化率的影响。结果表明,催化剂最佳制备条件为:活性组分Co负载质量分数3%,Co与Mn物质的量比为1∶1,焙烧升温速率2℃·min-1,焙烧温度900℃。该条件制备的负载型钴锰复合金属氧化物催化剂在反应温度850℃时,N_2O转化率达98.7%。当反应气氛中H_2O体积分数小于20%条件下,850℃时N_2O转化率高于90%,表明催化剂具有较强的抗水性能。     

煤焦异相还原N2O的反应机理

采用两种不同的简化煤焦模型,利用量子化学密度泛函理论研究了煤焦异相还原N₂O的反应机理。通过计算反应物、中间体以及过渡态的结构和能量明确了反应的过程,并通过热力学分析和动力学分析深入分析煤焦异相还原N₂O的反应机理。研究结果表明：单个碳原子无法体现N₂O分子在煤焦表面的吸附和脱附过程,不适于作为煤焦模型研究煤焦异相还原N₂O的反应,六环苯环簇碳基模型可以成功地研究煤焦异相还原N₂O的反应。煤焦异相还原N₂O的反应共经历三个过渡态和两个中间体将N₂O还原成N₂,N₂O分子在煤焦表面的吸附反应的活化能为51.01 kJ·mol^-1,煤焦表面吸附N₂O的过程容易进行。煤焦异相还原N₂O的反应在所研究的温度范围（298.15~1500 K）内为放热反应,可以自发发生,反应平衡常数大于10⁵,可以完全进行,认为是单向反应。煤焦异相还原N₂O的反应在所研究的温度范围（298.15~1500 K）内反应速率较快,反应活化能为43.55 kJ·mol^-1,Arrhenius表达式为1.24×10¹⁰exp（-5238.15/T）。     

Bi2O3 nanoparticles incorporated porous TiO2 films as an effective p‐n junction with enhanced photocatalytic activity

Porous TiO₂ films decorated with Bi₂O₃ nanoparticles are fabricated via alkali‐hydrothermal of titanium (Ti) plate by varying the reaction time. The amorphous TiO₂ is transformed into anatase after annealing the films at 500°C in air. The p‐type Bi₂O₃ nanoparticles are successfully assembled on the surface of porous n‐type TiO₂ films through the ultrasonic‐assisted successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) technique to form Bi₂O₃/TiO₂ nanostructure by the two cycles. The obtained Bi₂O₃/TiO₂ films are consisted of a well‐ordered and uniform porous structure with an average pore diameter of about 100‐200 nm containing homogeneously dispersed Bi₂O₃ nanoparticles of ~5 nm diameter. Moreover, the resultant composites present excellent photocatalytic performance toward methyl blue (MB) degradation under UV and visible light irradiation, which could be mainly ascribed to the enhanced light adsorption capacity of unique composite structure and the formation of p‐n heterojunctions in the porous Bi₂O₃/TiO₂ films. This research is helpful to design and construct the highly efficient heterogeneous semiconductor photocatalysts.     

The temperature‐dependent surface energy of ceramic single crystals

Knowledge of the surface energy of ceramic single crystals at elevated temperatures is of fundamental importance. However, it is very hard to obtain this quantity from the existing experiments, simulations, and theories. In the present work, following the Orowan‐Polanyi and Gilman models’ principles, two theoretical models for the temperature‐dependent surface energy of the ceramic single crystals are proposed based on the authors’ previous studies on the temperature‐dependent ideal tensile strength of solids. Thus established models relate the temperature dependence of the surface energy to these of the specific heat at constant pressure, Young's modulus, and coefficient of the linear thermal expansion. The temperature‐dependent surface energies of α‐Al₂O₃ and β‐Si₃N₄ are calculated and agree well with the experimental data. The study shows that the surface energy firstly remains approximately constant and then decreases linearly as temperature increases from 0 K to melting point. However, it has stronger temperature dependence than Young's modulus, that is, surface energy decreases more rapidly with increasing temperature.     

多孔掺杂型钛系离子筛的制备及吸附性能

用52.40 nm的PMMA纳米微球作模板,用配制好的前驱液进行填充,并通过程序升温焙烧的方法去除模板,合成多孔掺杂型的Li₄Ti_4.98Zr_0.02O₁₂离子筛;用0.100 mol·L^-1的盐酸对离子筛进行酸改型,并用XRD、SEM、饱和交换容量、pH滴定曲线等进行表征,考察离子筛的结构以及选择吸附性能。结果表明：制备的离子筛为尖晶石结构,平均孔径约为50 nm;酸改型后其尖晶石结构未被破坏;离子筛对Li⁺的饱和交换容量为6.43 mmol Li⁺·g^-1,对Li⁺有较高的选择吸附性。     

真空变压吸附分离CH4/N2/O2实验、模拟与安评

针对CH₄/N₂/O₂混合物脱氧效果差以及安全性低等问题,采用实验室自制活性炭为吸附剂,通过数值模拟和实验进行了双塔真空变压吸附（VPSA）分离25% CH₄/59% N₂/16% O₂混合物的工艺研究。通过考察进料流量和置换流量对甲烷产品纯度和回收率的影响,实验验证了数值模型的准确性。在模拟和实验的基础上,对VPSA工艺全流程进行了系统的安全性分析,并针对存在安全隐患的过程,提出一种更为安全的VPSA工艺流程。研究结果表明,通过双塔VPSA可以获得甲烷纯度为51.36%的产品气,甲烷回收率可达85.65%,存在安全隐患的过程主要集中在吸附、均压和终升压步骤,通过原料气的惰化过程,可以实现VPSA工艺的安全操作。     

O2/H2O燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性

利用水平管式炉和热重实验台架,对O₂/H₂O、O₂/N₂和O₂/CO₂ 3种不同燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性进行了研究。重点探究了燃烧方式、水蒸气浓度对石灰石间接硫化反应的影响规律与机理。同时,对硫化产物进行了X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、孔结构特性和扫描电镜（SEM）分析。结果表明,O₂/H₂O燃烧方式相比于相同氧浓度下的O₂/N₂和O₂/CO₂燃烧方式,石灰石间接硫化反应的钙转化率在化学反应控制阶段基本相同,在扩散控制阶段O₂/H₂O燃烧方式下的钙转化率有显著的提高。主要原因是水蒸气促进了硫化反应后期产物层内的固态离子扩散。此外,O₂/H₂O燃烧方式下,不同的水蒸气浓度对石灰石的钙转化率基本没有影响。     

CO2-CH4重整NiO／γ-Al2O3催化剂制备方法与其催化性能的关系研究

分别采用自然浸渍法（1#）、超声波浸渍法（2#）、旋转真空浸渍法（3#）和胶体磨循环浸渍法（4#）制备NiO／γ-Al2O3催化剂,对其进行TPR和XRD分析,TPR分析结果表明,四种试样的还原温度均低于800℃,均不存在自由NiO物种;XRD分析结果表明,焙烧后的四种试样均存在NiO和NiAl10O16尖晶石两种晶相。四种试样的CH4／CO2重整反应30h评价实验结果表明,胶体磨循环法所制备的催化剂评价结果最好,其CH4和CO2转化率分别为93．5％和83．5％,n（H2）：n（CO）=0．84：1。     

联苯类膦配体在偶联反应中应用的研究进展

联苯类膦配体具有强的供电性和大的空间效应,作为配体在有机合成领域得到越来越多的应用。主要从C—C、C—N、C—O键的合成角度,概括了联苯类膦配体在各种偶联反应中应用的研究进展。