CdS/CeO2异质结纳米光催化剂催化还原CO2的研究

采用水热法制备CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂，并采用X射线粉末衍射、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见光谱等对所合成催化剂的物理化学性质进行表征，评价其光催化CO₂还原性能。结果表明：相比于CdS及CeO₂纳米颗粒，CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂可拓宽催化剂的可见光吸收范围，降低带隙，有效延缓电子-空穴对的复合，降低电弧半径及电子-空穴对转移运动电阻，从而提高催化剂的可见光感应范围及光催化活性，证实半导体复合制备的异质结纳米结构可有效提高催化剂光催化还原CO₂的活性；1 mmol Cd(OOCCH₃)₂·2H₂O水溶液中加入100 mg CeO₂纳米颗粒所制备的异质结纳米光催化剂CdCe-100具有最优的光催化CO₂还原性能，在反应时间为10 h时，CO产率为213μmol/g, CH₃OH产率为1 534μmol/g,且重复利用6次时催化...     

Au/Cu2O@Au可见光催化CO2还原性能

为提高光催化还原二氧化碳(CO₂)的产物产率和选择性，采用一步法在空腔氧化亚铜(Cu₂O)中引入金属Au,制备了Au/Cu₂O@Au光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见吸收光谱等表征和光电化学性能测试对光催化剂进行分析，考察了Au/Cu₂O@Au光催化剂催化还原CO₂性能。结果表明：Au/Cu₂O@Au光催化剂具有优异的性能，在光照强度为20 mW/cm²的可见光照射下，该光催化剂将CO₂光催化还原为甲烷(CH₄)和一氧化碳(CO)的产率分别为4.86和42.04μmol/(g·h),选择性分别为31.62%和68.38%。与空腔Cu₂O光催化剂相比，CO产率提高了8.12倍，选择性提高了32.84百分点。一步法合成的Au/Cu₂O@Au光催化剂中的Au颗粒分布在Cu₂O的表面和空腔内部，独特的Au分布与空...     

CO2加氢制甲醇Cu/CeO2催化剂实验研究

考察了第二金属Ni改性对CO₂加氢制甲醇Cu/CeO₂催化剂活性的影响,并通过XRD、BET、XPS、H₂-TPR等手段对改性前后催化剂结构进行了表征。结果表明：金属负载量为20%时,Cu/CeO₂的比表面积最大;Cu与Ni质量比为3∶1时,催化剂碱度最大,氧空位含量最高,Cu-Ni协同作用最强;该催化剂在反应温度240℃、反应压力3 MPa、液时空速2 400 mL/(g·h)、H₂与CO₂体积比为3∶1时催化CO₂加氢制甲醇效果较优,CO₂转化率为18.5%,甲醇时空产率为40.43 g/(kg·h)。     

等离激元光催化CO2转化催化剂研究进展

CO₂的资源化利用对实现碳循环意义重大。在众多CO₂化学利用手段中，光催化CO₂转化被认为是最为绿色和清洁的方案，但受限于较低的反应转化效率，尚未能取得大规模应用。等离激元光催化剂可利用表面等离激元共振现象，有效应对C==O键活化困难、光能利用不足和光生载流子寿命短等问题，提高CO₂的转化效率和产物选择性。为了促进光催化CO₂转化技术的商业化进程，等离激元光催化CO₂转化催化剂的性能仍有待进一步改进。通过介绍等离激元光催化CO₂转化的机理和梳理讨论近年等离激元光催化CO₂转化催化剂的研究进展，总结了等离激元光催化CO₂转化催化剂的设计思路与调控手段，强调了提高反应转化效率和降低催化剂成本的重要性，指出了未来该催化剂的研究和发展方向。     

In掺杂CeO2催化CO2和甲醇一步合成DMC反应的研究

利用二氧化碳(CO₂)和甲醇(CH₃OH)直接合成碳酸二甲酯(DMC)不仅可以得到高附加值的化学品，还可以缓解温室效应。受热力学限制，该反应平衡转化率低。引入2-氰基吡啶作为脱水剂除水，可使反应更大程度地向DMC方向进行。采用共沉淀法制备了In掺杂CeO₂催化剂(In_xCeO₂,x为In与Ce的物质的量之比)，考察了In掺杂量对催化CO₂和甲醇合成DMC反应活性的影响。催化活性评价结果表明，采用共沉淀法制备的In_0.01CeO₂催化剂的时空产率为88.81 mmol/(g·h)(1 g催化剂在1 h内催化生成的DMC的物质的量，下同)，高于CeO₂催化剂的时空产率49.83 mmol/(g·h)。采用XRD、BET和XPS等表征方法分析了催化剂的晶相结构、比表面积和表面组成。表征分析证实In掺杂进入CeO₂晶格使催化表面氧空位相对含量明显提高，导致氧空位数量增加，这有利...     

混合醇胺溶液耦合电石炉净化灰吸收-矿化CO2性能

针对醇胺吸收法中富CO₂吸收液的解吸封存问题，详细探究了乙醇胺(MEA)与N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)混合溶液耦合电石炉净化灰吸收-矿化CO₂的潜力，并同等添加比例(n(CO₂):n(Ca)=1.0:1.0)下CaO、Ca(OH)₂的CO₂矿化性能进行了对比。实验结果表明，配比为1.5 mol/L MEA+1.5 mol/L DMEA的混合醇胺溶液的CO₂吸收负荷和解吸率最大，分别为1.807 mol/L和82.78%；经过4次吸收-解吸循环后其CO₂吸收性能有所下降，但4次循环后CO₂吸收负荷仍有0.950 mol/L，利用电石炉净化灰可有效解吸封存MEA/DMEA混合醇胺溶液吸收的CO₂。电石炉净化灰的解吸性能接近CaO但优于Ca(OH)₂，所得矿化产物包括文石、球霰石和方解石型碳酸钙。这主要由于活性含钙物质可以向富CO₂溶液中释放Ca     

CH4和CO2偶联直接合成乙酸的研究进展

CH₄和CO₂偶联直接合成乙酸是典型的绿色化学反应之一，但是也是一个热力学不利的过程，实现该反应是化学工程与技术的巨大挑战。CH₄和CO₂作为性质稳定的化合物，在温和条件下的活化与转化是催化领域的难题。综述了近年来国内外CH₄和CO₂偶联直接合成乙酸的研究进展，重点介绍了克服热力学不利的方法、反应机理以及催化剂研发等方面的工作，分析了构建高性能催化剂可行的方向，展望了CH₄和CO₂偶联直接合成乙酸的未来发展方向，并提出了相关建议。     

催化裂化装置再生烟气醇胺法回收CO2技术模拟研究

炼油企业催化裂化装置的CO₂排放量在总排放量中占比很高，相应的烟气CO₂回收治理技术却鲜有报道。醇胺法酸性气体脱除工艺(醇胺法)广泛应用于天然气净化等领域，是一种脱碳效率高、再生能耗低的成熟脱碳技术，可考虑应用于再生烟气脱碳过程中。利用Aspen HYSYS软件模拟醇胺法再生烟气CO₂吸收和解吸过程发现：混合胺液的组成和浓度会影响再生烟气CO₂的脱除效果，适当提高吸收压力及温度有利于吸收过程的进行；富胺液解吸过程的能耗主要取决于解吸率及操作压力，在解吸温度不高于胺液降解温度的条件下，应适当提高解吸压力。     

MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的CO2吸收性能及动力学特性

N-甲基二乙醇胺(MDEA)/正丁醇/水相变吸收剂具有良好的相分离性能，具有大幅降低再生能耗的潜力。由于正丁醇取代了相变吸收剂中的部分水，且相变吸收剂在吸收过程中会发生分相，会对溶液的CO₂吸收性能和反应机理造成一定影响，且贫、富相间物质的转移也会对其动力学性能产生一定的影响。为此，研究了MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的吸收性能，并通过¹³C NMR表征测试了不同CO₂负荷下溶液的物质组成，分析了MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的传质-反应机理，在此基础上探究了其动力学特性。结果表明，溶液中正丁醇的加入，提高了溶液前9 min的初始CO₂吸收速率，随着正丁醇含量的升高，溶液的CO₂吸收速率出现先增高后降低的趋势，CO₂吸收负荷逐渐降低。物理溶剂正丁醇不参与反应，相变吸收剂中MDEA与CO₂的反应遵循碱催化水和反应机理；分相后贫相溶液主要为MDEA、正丁醇和水，富相溶液主要为MDEA与CO₂的反应产物。在CO     

等离子体催化重整CH4/CO2中的等离子体强化表面反应动力学研究

采用实验测量和模拟预测相结合的方法，通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟，研究等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明：等离子体与催化剂的协同对CH₄和CO₂的活化转化能力远强于纯等离子体；动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力；活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性，能有效改变并促进表面反应路径，如等离子体强化的E-R反应CH₃(s)+O→CH₃O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH₃(s)+O(s)→CH₃O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级；等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。     

FCC再生烟气胺液吸收法CO2捕集技术研究

介绍了流化催化裂化(FCC)再生烟气特点以及超重力技术对胺液吸收法CO₂脱除率的影响。与其他有机胺液吸收剂相比，N-甲基二乙醇胺(MDEA)实际应用较多，选择MDEA法所得到的CO₂脱除率等相关数据更具有代表性。对MDEA法的模拟计算结果显示：MDEA法CO₂脱除率约为70.45%;引进超重力技术后，在不同的CO₂初始浓度下CO₂脱除率均可达到90%;随着离心加速度的提高，CO₂脱除率在达到峰值后基本保持不变。对FCC再生烟气胺液吸收法碳捕集技术发展方向进行了展望。     

填料塔中混合胺钛基纳米流体对高浓度CO2的捕集试验研究

模拟了石油化工废气排放过程中高浓度CO₂(50%，体积分数)尾气处理场景。对伯胺和叔胺溶液进行复配，建立了兼具快速反应性能和高吸收容量的混合胺钛基纳米流体。自主设计并搭建10 t/a规模填料塔CO₂吸收-解吸循环试验系统，考察了纳米流体吸收剂在填料塔中的CO₂吸收-解吸综合强化机制。研究发现，相较混合胺而言，纳米流体吸收剂最大可提升40%的吸收-解吸循环容量。提高贫液中的CO₂负载会削弱纳米颗粒对吸收剂捕集CO₂性能的促进作用。当CO₂负载达到0.4 mol/mol(1 mol胺负载0.4 mol CO₂)时，纳米流体吸收剂的体积总传质系数和混合胺吸收剂基本一致。体系中纳米颗粒之间的相互作用增强，使液相内部形成微对流，可提升捕集体系的CO₂吸收性能。但当纳米颗粒质量分数超过0.12%时，液相中的微对流和固体穿梭效应会因粒子团聚而削弱。因此，需要在循环过程中采取有效措施对团聚的纳米颗粒进行分散。如何通过耦合外部扰动...     

铁基催化剂活性相调控及其催化CO2加氢制线性α-烯烃研究进展

线性α-烯烃(LAOs)作为重要的化工原料，通常用于共聚单体、合成润滑油、增塑剂用醇和油品添加剂。以二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)作为原料，通过CO₂加氢反应生产LAOs可以缓解温室效应、实现CO₂高值化利用，具有重要意义。CO₂加氢制LAOs一般包括逆水煤气变换(RWGS)和费托合成(FTS)两个步骤，四氧化三铁(Fe₃O₄)和碳化铁(χ-Fe₅C₂等)可分别催化RWGS和FTS反应，因此Fe基催化剂是当前的研究热点。介绍了Fe基催化剂的物相演变过程及其失活机制，重点分析了载体、助剂和表面改性对促进χ-Fe₅C₂活性相生成、调控Fe₃O₄/χ-Fe₅C₂比例(物质的量之比)和维持χ-Fe₅C₂相稳定的作用，总结了F...     

Cu-K-CoOx@Al2O3催化氧化氯化氢制氯气

采用过量浸渍法制备了一系列Cu-K-CoO_x@Al₂O₃复合氧化物,利用TEM、XRD、N₂吸附-脱附等方法对制备的催化剂进行表征,考察了反应条件对催化剂催化氧化氯化氢性能的影响。表征结果显示,活性组分K₂O和CoO均匀分布在Al₂O₃载体表面,催化剂为典型的介孔结构,工业使用温度范围内(350～430℃)稳定性良好。实验结果表明,Co/Cu摩尔比的增加有利于提高催化剂的催化活性,常压下反应的最佳条件为：410℃,重时空速360 h-1,O₂/HCl进料摩尔比为1∶1,反应时间3 h,在此条件下,Cu/Co摩尔比为10∶5的催化剂活性最高,氯化氢转化率为75.2%。与传统的铜基催化剂相比,Cu-K-CoO_x@Al₂O₃催化剂具有较高的转化率。     

层状双金属氢氧化物衍生催化剂在CO2加氢中应用的研究进展

CO₂加氢是合成高附加值化学品和液体燃料的重要途径，有助于减少对化石燃料的依赖并降低温室气体排放量。设计并开发高效、稳定的催化剂是CO₂加氢的关键点之一。层状双金属氢氧化物(LDHs)材料衍生的催化剂具有比表面积高、组成与结构易调控等特点，在CO₂加氢中具有良好的应用前景。总结了LDHs衍生催化剂用于CO₂加氢制烃类、醇类，以及CO和甲酸的研究进展，重点介绍了LDHs衍生催化剂的结构、组成与性能以及反应机理，并对目前存在的问题以及未来的发展进行了总结与展望。     

MgO-Cr2O3/Al2O3催化剂对丙烷脱氢反应的再生性能

制备了Mg改性Cr₂O₃/Al₂O₃催化剂,利用XRD,UV-Vis,XPS,H₂-TPR,NH₃-TPD,TG等方法考察了新鲜和再生后催化剂的结构与性能。实验结果表明,助剂Mg的添加有利于催化剂再生后的物相结构稳定;随再生次数的增加,催化剂孔径增大,比表面积降低,催化剂表面Cr⁶⁺含量降低,Cr⁶⁺组分逐渐不可逆还原为Cr³⁺等稳定状态;催化剂表面主要为弱酸和中强酸,随再生次数的增加,酸量减少,但酸强度增加,Cr物种价态及其与载体的相互作用影响了表面酸性进而影响了催化剂活性;新鲜催化剂催化活性略高于再生催化剂,经多次再生后催化剂性能趋于稳定,丙烷转化率稳定在30%左右,丙烯选择性在88%以上。     

ZnZrOx/SAPO-18催化剂上CO2加氢制低碳烯烃

设计合成了一种ZnZrO_x/SAPO-18催化剂并将其用于CO₂加氢制低碳烯烃。利用XRD,TEM,HRTEM,STEM,FESEM,EDS元素分析等方法对ZnZrO_x/SAPO-18催化剂进行表征。实验结果表明，ZnZrO_x/SAPO-18催化剂的加入实现了90.6%的低碳烯烃选择性，其中丙烯和丁烯选择性大于67.8%；该催化剂还展现了良好的稳定性，在超过120 h的稳定性测试中没有明显失活；通过中间物种的迁移，ZnZrO_x/SAPO-18催化剂将CO₂加氢反应与C—C耦合过程在热力学和动力学上耦合起来，有利于反应正向进行。     

阻挡介质材料对低气压CO2介质阻挡放电转化特性的影响

介质阻挡放电(DBD)等离子体可产生大量荷能荷电粒子和活性自由基，具有高效、低耗、高可控程度、长使用寿命等优势，在CO₂资源化利用方面表现出良好的应用潜力。针对火星低气压高浓度的特殊CO₂氛围，为探究DBD中阻挡介质材料种类对CO₂转化效果的影响机理，利用kHz正弦电压驱动DBD,实验研究了不同阻挡介质材料对CO₂放电转化特性的影响。结果表明，阻挡介质依次为石英玻璃、环氧树脂、氮化铝、氧化铝、氧化锆(相对介电常数依次为4.7、6.6、9.8、10.2、37.1)时，放电产物中O₂的产量逐渐升高，其中氧化锆作为阻挡介质时的O₂产量远高于其他材料。结合数值仿真分析了阻挡介质相对介电常数和二次电子发射系数对CO₂转化效果的影响机理：固定二次电子发射系数，增大介质相对介电常数，气体间隙平均电场强度增大，放电产生的电子和CO⁺₂密度增大且维持在半峰值以上的时间增加，O₂主要生成反...     

胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO2实验研究

目的 通过开展胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO₂性能研究实验,找到吸收性能好、溶剂损失少和能耗低的新型CO₂吸收剂。方法 以四甲基胍(TMG)为阳离子,赖氨酸(Lys)、丙氨酸(Ala)和天冬氨酸(Asp)为阴离子,制备了[TMG][Lys]、[TMG][Ala]和[TMG][Asp]3种低黏度胍类氨基酸离子液体,并对其脱碳性能进行评价。结果 碱性较大的[TMG][Lys]具有较高CO₂吸收量,在常压、45℃、80 mL/min的条件下,吸收量为0.64 mol CO₂/mol IL。水的加入对CO₂的吸收有积极的影响,30%(w)[TMG][Lys]水溶液的吸收量增加到0.99 mol CO₂/mol IL,且经过5次吸收-解吸循环后仍能达到0.81 mol CO₂/mol IL。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)对[TMG][Lys]的脱碳机理进行分析,CO₂...     

CO2与甲醇直接合成碳酸二甲酯的催化剂研究进展

以CO₂与甲醇为原料直接合成绿色环保中间体碳酸二甲酯(DMC),不仅符合绿色化学发展的需求,还使CO₂得到资源化利用。为了将研究范围转向工业化,开发高效催化剂是DMC未来开发的重点。综述了CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯催化体系的研究进展,介绍了不同类型催化剂的反应活性,主要包括金属碳酸盐、金属氧化物催化剂、负载型催化剂、金属配合物催化剂、离子液体催化剂、电合成法催化剂,为直接高效合成DMC提供参考。