W2C/AC催化快速热解松木磨木木质素

以活性炭（AC）为载体制备了不同钨负载量的W₂C/AC催化剂,将其和松木磨木木质素（MWL）机械混合后进行Py-GC/MS（快速热解-气相色谱/质谱联用）实验,考察了钨负载量、催化剂/MWL比例对产物分布的影响,并通过外标法对主要产物（芳烃类和酚类）的真实产率进行了定量分析。结果表明,W₂C/AC催化剂可有效促进木质素的热解解聚生成单酚类产物,并对酚类产物具有脱羰基、脱甲氧基、脱羟基以及加氢的效果,从而促进稳定的酚类产物（不含羰基、甲氧基和不饱和碳碳双键）和芳烃类产物的生成。在4种W₂C/AC催化剂中,10%-W₂C/AC的催化效果最佳,在催化剂/MWL比例为5时热解产物总产率达到最大值,此时芳烃类和酚类产物的总产率由无催化剂时的21.2 mg·g^-1和151.0 mg·g^-1增加至102.1 mg·g^-1和191.1 mg·g^-1。     

木质素基炭材料在锂离子电池中的应用

工业木质素原料在不同温度(800,1 000,1 200℃)下热解获得木质素基硬碳材料。通过X射线电子衍射(XRD)与元素分析对热解炭的结构与组成进行表征。采用循环伏安(CV)和恒流充放电表征其容量、倍率及循环性能,并探讨了其储锂机理。电化学实验结果表明:1 0000℃热解硬碳具有最佳的电化学性能,首次充放电容量为643.2/406mA·h·g~(-1),效率高达63.1%,具有较好的倍率性能,在2C电流密度下循环200次,容量几乎没有衰减,仍保持在191mA·h·g~(-1)。     

木质素结构及热解特性

为研究结构类型和提取方法对木质素热解特性的影响,本研究采用Klason方法预处理得到的棉杆、核桃壳Klason木质素和贝克曼方法预处理得到的核桃壳磨木木质素(MWL),并结合傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和快速热解仪-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)对其化学结构和热解特性进行分析。FT-IR表明碱木质素为G型木质素,棉杆木质素属于GS类型木质素,而核桃壳木质素具有HGS木质素的特征;Py-GC/MS分析发现原料的变化以及提取方法对木质素热解产物的组成有明显的影响,在棉杆Klason木质素中邻苯二酚类产物含量为28.18%,而在核桃壳Klason和磨木木质素的含量分别为18.12%和35.11%。同时研究表明经两种方法处理的木质素结构有明显的不同,其中Klason木质素结构中苯丙酸侧链上的α-和β-醚键明显断裂,而贝克曼处理主要体现在苯基芳基醚键的断裂。     

Fe-Zn共改性ZSM-5催化作用下生物质快速热解特性研究

选取木屑和花生壳作为原料进行生物质热解,研究有机产物分布,催化剂使用Fe、Zn两种金属元素进行改性。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外（FT-IR）、比表面积测试（BET）对Fe-Zn改性的ZSM-5进行分析。使用闪速裂解-气质联用仪（PY-GC/MS）对原料进行热解,探究生物质催化热解的产物分布变化。催化剂的使用使得芳烃类产物产率获得较大提升,在木屑热解中,Fe负载的分子筛催化获得了酚类的最高产率,比ZSM-5催化热解产率提升18.30%。金属改性催化剂在花生壳热解中,大幅提升了芳烃类产物产率,其中Zn负载催化剂芳烃类产物产率最高,Zn负载催化热解比直接热解的酚类产率降低了18.92%。Zn负载催化获得了最低的酮类产率,与直接热解相比酮类产率降低19.74%,显示出较强的脱羟基效果。此外Zn负载催化和Fe-Zn双金属负载催化在花生壳热解中都大幅降低了酸类产物产率,与直接热解相比酸类产率分别降低了30.46%、36.71%。     

改性HZSM-5催化微波预处理竹木快速热解

首先采用微波对生物质竹木进行了预处理,然后浸渍法制备了P/Ni-HZSM-5二元复合催化剂,在Py-GC/MS上探究其催化微波预处理竹木快速热解性能。采用N_2吸附-脱附、NH_3-TPD、XRD等表征手段分析P、Ni元素改性对于催化剂的酸性、孔道分布和晶体结构等的影响,同时探究了微波预处理温度、P和Ni两种元素负载量等因素对于热解反应及产物分布的作用。结果表明:微波预处理竹木有助于提高竹木热解转化效率,并优化产物组分分布;适量P元素负载能够显著提高催化剂的抗结焦性能以及热解产物芳香烃中单环芳烃的选择性;负载Ni元素能够提高催化剂的芳构化能力从而获得更多的芳香烃产率以及对单环芳烃的选择性,同时降低酮类物质含量。当微波预处理温度为130℃,P负载量为2.5%,Ni负载量为2%时,获得较高芳香烃产率(32.38%)、最高单环芳烃选择性(82.13%)、最低酸含量(4.61%)和最低酮类物质含量(9.17%),而此时催化剂结焦量由未改性的6.21%降至3.77%。     

CuO/HZSM-5催化溴甲烷芳构化制备芳烃

采用等体积浸渍法制备了不同负载量(1%~7%)的CuO/HZSM-5催化剂,在固定床反应器中研究了不同反应温度、溴甲烷流量以及CuO负载量对溴甲烷芳构化催化性能的影响。采用SEM、XRD、N_2吸附脱附、TEM、XPS、TG、DSC、NH_3-TPD等技术对反应前后的催化剂进行表征。XRD结果显示活性组分CuO在HZSM-5上具有很好的分散性,并且反应后Cu晶型不变。NH_3-TPD结果显示3%的CuO负载后,催化剂强酸量增加。在CuO负载量为3%,温度为360℃,反应空速为240 ml·g~(-1)·h~(-1)条件下得到最高的芳烃收率(22.3%)。XPS结果显示反应后在催化剂上主要的积炭为石墨碳。催化剂稳定性测试结果表明反应40 h内催化活性没有明显下降。     

木质素结构及热解特性

为研究结构类型和提取方法对木质素热解特性的影响,本研究采用Klason方法预处理得到的棉杆、核桃壳Klason木质素和贝克曼方法预处理得到的核桃壳磨木木质素（MWL）,并结合傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和快速热解仪-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）对其化学结构和热解特性进行分析。FT-IR表明碱木质素为G型木质素,棉杆木质素属于GS类型木质素,而核桃壳木质素具有 HGS木质素的特征;Py-GC/MS分析发现原料的变化以及提取方法对木质素热解产物的组成有明显的影响,在棉杆Klason木质素中邻苯二酚类产物含量为28.18%,而在核桃壳Klason和磨木木质素的含量分别为18.12%和35.11%。同时研究表明经两种方法处理的木质素结构有明显的不同,其中Klason木质素结构中苯丙酸侧链上的α-和β-醚键明显断裂,而贝克曼处理主要体现在苯基芳基醚键的断裂。     

轮胎热解焦镍催化剂的制备及在秸秆热解燃气重整中的应用

以废弃汽车外轮胎热解后的副产物轮胎碳为原料,利用均匀沉淀法制备以轮胎焦(Tyre char,TC)为载体的负载型Ni/TC催化剂,采用EDX、SEM、XRD、TG、BET手段对催化剂进行了表征与分析,同时使用管式炉测试了Ni/TC催化剂在秸秆热解中的催化性能,并考察了热解温度,保温时间,镍负载量,使用时间对秸秆热解燃气重整效果的影响。研究结果表明;Ni/TC催化剂存在Ni-3ZnC_(0.7)结构,活性组分负载良好,分散均匀,热稳定性好,比表面积为51m~2·g~(-1)。催化剂活性测试显示:Ni/TC催化剂用于作物秸秆气化燃气重整具有极强的催化活性,可显著提高燃气中可燃气体含量;气化温度在750℃、保温时间20min、30%的Ni负载量时Ni/TC催化剂的催化效率最高,连续使用850min后,燃气中的H_2含量仍相对提高到50%以上,催化活性依然较强且趋于稳定。     

超临界水中氧化钙催化泥炭制氢

使用间歇式超临界水反应器,以氧化钙作为催化剂和CO_2化学固定剂,详细考察了Ca/C摩尔比、反应温度、停留时间、压力等条件对泥炭在超临界水中转化制氢的影响。在873 K,Ca/C比为0.61时,CO_2几乎被完全固定,在气相产物中只有氢气、甲烷和低碳烃,碳转化率由未添加CaO时的66.6％提高到82.4％,氢气的产率由2.2 mmol·g~(-1)提高到6.9 mmol·g~(-1)。当反应温度由773 K提高到923 K时,泥炭的裂解反应加剧,气体产物的收率由5.5 mmol·g~(-1)提高到19.5 mmol·g~(-1),但是氢气所占比例由55.4％下降到34.8％。与温度相比,压力和在终温停留时间的影响相对较小。     

富含零价钴活性位点的钴氮碳/活性炭设计及甲醛催化氧化应用研究

具有低成本、高效率的挥发性有机化合物(VOC)氧化催化剂对于环境保护至关重要。钴-氮-碳(CoNC)材料由于其高度分散的Co与氮配位形成CoN_x后可较好地进行氧物种的活化,在光催化、电催化氧化领域表现出超高的催化活性。但目前将CoNC催化剂应用于甲醛催化氧化尚未得到广泛研究。合成了钴氮碳/活性炭(CoNC/AC)系列催化剂,通过控制热解温度调节CoNC/AC表面的化学组成和活性位点分布,在700℃下获得的CoNC/AC催化剂在25℃下可实现70 mg·m^-3 HCHO 95%的转化率,3300 h稳定性测试发现催化剂HCHO转化率依然稳定在90%左右。与贵金属相比,过渡金属CoNC/AC催化剂具有出色的HCHO去除能力和低成本的优势。此外,通过相关性分析和原位红外揭示了CoNC/AC催化剂上的HCHO去除机制,表明HCHO分子可以与吸附在0价Co位点的O₂反应,在室温下生成CO₂和H₂O(CH₂O→HCHO₂→CHO₂     

CoNiO_2/碳纳米复合材料的制备及应用于构筑不对称超级电容器

本文研究制备一种CoNiO_2/碳纳米复合材料的方法。采用X-射线粉末衍射仪(XRD)和场发射电子显微镜(FESEM)表征产物的相结构与形貌,结果表明获得了CoNiO_2/碳纳米复合材料。复合材料的电化学性能采用循环伏安法(CV)和单电极充放电测试。将复合材料、活性炭(AC)和PVA-KOH电解质膜组装成不对称超级电容器,电性能测试结果表明在充放电电流密度为12 mA·cm~(-2)下其比电容最高达670 F·g~(-1)并稳定保持2000个循环;经过16000次循环后,其比电容仍有482.79 F·g~(-1),显示出高的比电容和长的循环稳定性。     

Cu/MIL-101(Cr)吸附剂的制备及其CO吸附性能

采用浸渍法将甲酸铜与氯化铜前驱体负载到金属有机骨架材料MIL-101载体上,通过改变活化温度和铜盐负载量,制备Cu/MIL-101吸附剂。用XRD、FT-IR、TG、N_2吸附和脱附等表征手段考察材料的结构和性能,测试Cu/MIL-101吸附剂在101.3k Pa、25℃的CO、N_2吸附量。结果表明,制备该吸附剂的最佳活化温度为220℃,最佳铜盐负载量为4mmol·(gMIL-101)~(-1)。铜基改性后的吸附剂CO的吸附量由23.93cm~3·g~(-1)提高到53.55cm~3·g~(-1),N_2的吸附量由5.81cm~3·g~(-1)下降到3.29cm~3·g~(-1),用理想吸附溶液理论IAST模型预测CO/N_2吸附选择性由26提高到2194。吸附剂可在200℃、真空下再生。     

SrTi_xFe_(1-x)O_3选择性催化热解木质素制备酚类化合物

以SrTi_xFe_(1-x)O_3钙钛矿为催化剂,对其选择性催化热解木质素制备芳香基酚类化合物进行了研究。分别采用XRD、SEM、TG和FT-IR方法对钙钛矿结构催化剂的类型、结构、形貌、热性能进行了分析测试,并采用固定床反应器对SrTi_xFe_(1-x)O_3催化剂的催化性能进行评价。实验表明:固相法制备的钙钛矿结构催化剂能够在木质素催化热解过程中,提供活性晶格氧,提高催化活性。当反应温度为700℃时,按m(钙钛矿催化剂)∶m(木质素)=1∶1均匀混合进行木质素催化热解时,其液相产物产率可达16.75%,其中酚类产物包括苯酚、愈创木酚、和紫丁香酚和对苯二酚,其总选择性为86.1%。     

中药渣催化热解特性与产物分布规律

本研究探索了一系列用于中药渣快速热解的Al MCM-41、β30、HY、ZSM-5商业分子筛类催化剂,进行了热重分析(TGA),Py-GC/MS联用仪分析,对中药渣原样和不同分子筛掺杂中药渣快速热解液相产物的化学组分进行了测定,重点讨论了热解温度、催化剂种类等参数对热解油组成分布的影响规律。与中药渣原料直接热解相比,加入分子筛催化剂在中药渣快速热解中生产芳烃的效率更高,且更有效抑制了酚类和酮类化合物的生成。当热解温度为700℃时,4种催化剂对应热解油中酚类含量分别为9.9%、11.8%、11.3%和16.9%,酮类含量分别为10.9%、10.6%、20.2%和13.4%。分析结果表明,ZSM-5芳烃相对含量可达到7.2%,更加适用于中药渣的催化热解。     

二维碳纳米片的设计合成及锂硫电池性能测试

本文设计合成了一种类沸石咪唑酯骨架衍生二维碳纳米片,并将其作为锂硫电池正极材料,测试电化学性能。产物采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N_2等温吸附脱附曲线、以及热重分析(TGA)进行表征。电化学测试结果表明,当制得二维碳纳米片包覆适量钴纳米颗粒,实测的锂硫电池的性能最佳,在0.5 C倍率下首圈放电比容量为1170 mAh·g~(-1),循环200圈后,比容量仍然有503.8 mAh·g~(-1)。因此,用该方法制备的二维硫/碳复合材料对于锂硫电池正极材料的研究具有重要意义。     

Ni-P/HZSM-5催化木质素降解制备酚类化学品

采用Ni-P复合改性HZSM-5催化剂催化木质素降解制备高附加值的单酚类化学品,探讨了催化剂种类、金属负载量、反应温度、反应时间以及溶剂种类对木质素催化降解制备酚类化合物的影响。同时采用X射线衍射仪（XRD）、比表面积和孔径分析仪（BET）、化学吸附仪（NH₃-TPD）、热重分析仪（TG）以及气相色谱质谱联用仪（GC/MS）对催化剂以及液相产物进行分析表征,同时探讨其催化失活以及再生机制。结果表明：Ni、P高度分散在HZSM-5催化剂的表面,Ni的添加有效地弱化了C－C键,致使β-O-4和α-O-4发生断裂,有效地提高了木质素加氢解聚的活性,减少了焦炭的生成,但催化剂的再生水热稳定性较差,重复使用性较低。当采用甲醇为供氢试剂,在反应温度为220℃,氢气压力为2MPa,反应时间为8h,催化剂负载量为10%,NaOH为共催化剂时,其木质素的转化率为98.6%,酚类化合物的含量达到74.97%。产物以苯酚、愈创木酚和紫丁香酚为主,低温促进了紫丁香酚的产生。     

磷改性的含USL沸石催化剂在柴油加氢精制中的应用

以原位合成的USL/γ-Al_2O_3为复合载体,以磷酸为磷源,采用等体积共浸渍法与镍和钨活性组分共浸渍;或以磷酸氢二铵为磷源,采用等体积分步浸渍法或共浸渍法与镍和钨制备成相应催化剂。磷改性系列催化剂采用XRD、NH_3-TPD、H_2-TPR、UV-Vis DRS、拉曼以及N_2吸附-脱附等技术进行表征。以硫和氮含量均较高的FCC柴油为原料,在高压加氢微反装置中进行催化剂加氢脱硫和加氢脱氮活性评价。结果表明,催化剂经适量的磷酸改性后,加氢脱硫率和加氢脱氮率明显提高,产品中的硫和氮含量均小于20μg·g~(-1)。     

Pd/C催化剂上烯酮的选择性加氢反应

采用釜式反应器,在无溶剂条件下考察了金属Pd的负载量、催化剂粒度、载体预处理方式和反应温度等因素对Pd/C催化剂6,10,14-三甲基-13-烯-2-十五烷酮(FA-4H)选择性加氢性能的影响规律。实验结果表明:随着Pd负载量的增加,Pd/C催化剂FA-4H加氢的活性逐渐增加;当Pd负载量在0.5%~3.0%(wt),FA-4H完全转化时目标产物六氢法呢基丙酮(PA)的选择性为99.3%~99.5%。较小的催化剂粒度对应较短的催化剂孔道,有利于减少产物PA在催化剂孔道内停留的时间,从而在一定程度上防止了C=O双键的过度加氢。此外,活性炭载体的硝酸或氨水预处理、较低的反应温度等也有利于减少Pd/C催化剂上FA-4H完全转化时加氢副产物6,10,14-三甲基-13-烯-2-十五烷醇(FA-alcohol)和6,10,14-三甲基-2-十五烷醇(PA-alcohol)的生成量,从而使目标产物PA的选择性接近100%。     

Ni/Al_2O_3催化剂的CO_2-TPD表征

Ni/Al_2O_3催化剂是甲烷二氧化碳重整反应制取合成气研究最多、最具应用潜力的一种催化剂。通过对催化剂进行CO_2-TPD研究,考察还原态Ni/Al_2O_3催化剂的CO_2脱附特性。结果表明,浸渍法制备的Ni/Al_2O_3催化剂CO_2脱附曲线呈现双峰,分别在(60~65)℃和(350~380)℃出现高低温两个活性位;高温CO_2吸附量为3.0 cm~3·g~(-1),低温CO_2吸附量为24.0 cm~3·g~(-1)。催化剂的CO_2吸附量与其Ni含量无关。考察选用不同载体的CO_2脱附行为,发现以Al_2O_3为载体的催化剂CO_2吸附量是MgO和SiO_2为载体催化剂的2~4倍,以TiO_2为载体的催化剂几乎不吸附CO_2。     

钙钛矿的制备及其催化热解甘蔗渣木质素的研究

以固相法制备钙钛矿型La Ti0. 2Fe0. 8O3及其复合氧化物La Ti0. 2Fe0. 8O3·Fe2O3。通过XRD和SEM对其晶型和形貌进行分析;利用TG对甘蔗渣木质素热解过程进行分析;在固定床微反应器中对甘蔗渣木质素进行催化热解性能评价;利用GCMS对热解得到的液相产物进行分析。结果表明,La Ti0. 2Fe0. 8O3·Fe2O3催化性能优于La Ti0. 2Fe0. 8O3,液相收率可达24. 5%。液相产物中的主要成分包括苯类、愈创木酚类、酚类、紫丁香酚类、醚类、苯二酚类。失活的La Ti0. 2Fe0. 8O3·Fe2O3经过氧化再生后仍具有较高结构稳定性和较好的催化活性。经过3次反应-再生循环后,液体产品收率仍可达到17. 5%。