在超临界相条件下由合成气合成C2含氧化合物反应的研究

首次把超临界相引入到合成气合成C2含氧化合物反应中。结果表明，在超临界相中进行反应可大幅度提高C2含氧化合物的选择性，尤其是提高产物乙醇的选择性，抑制了高碳数含氧化合物和烃类的生成。     

光驱动低碳小分子碳氢活化与碳碳偶联的研究进展

资源含量丰富的低碳烷烃和价廉易得的低碳醇的高效转化利用是化学领域十分重要而又富有挑战性的研究课题.光催化为温和条件下低碳烷烃和低碳醇的催化选择转化制高值化学品带来了新的机遇.本文针对低碳烷烃(甲烷、乙烷、丙烷)和低碳醇(甲醇、乙醇、异丙醇),聚焦光催化低碳小分子C—H键选择活化和C—C偶联制C_(2+)化学品的研究,梳理了国内外近年该领域的重要研究进展;总结、探讨了影响光催化反应活性和选择性的关键因素,以及与C—H键选择活化和C—C键可控偶联相关的关键科学问题,并对光催化低碳小分子选择转化的未来发展方向提出展望.     

芳香醛直接合成芳香羧酸酯的新反应研究

针对传统酯化反应中固有的转化率不高、反应条件苛刻等科学问题,作者发展了一条新的合成芳香甲酸酯的合成方法。该方法以芳香醛和醇为底物,在过硫酸氢钾复盐存在下即可高产率的转化为芳香甲酸酯。研究结果表明该反应可以适用于含有吸电子、供电子等不同的芳香醛,也适用于甲醇、乙醇、异丙醇等不同的醇,底物适用范围较宽,反应条件温和,反应收率较好。     

超声波和Zn/蒙脱石-ZnCl2使芳香醛片呐醇化

用超声波照射Ｚｎ/蒙脱石 ＺｎＣｌ_2和含50%(质量分数)ＴＨＦ的一些芳香醛水溶液2～3ｈ,芳香醛发生偶联反应,生成片呐醇,产率为23%～87%。2,4 二氯苯甲醛、β 苯基丙烯醛发生偶联反应时,片呐醇产率分别达到87.1%和74.8%;对甲基苯甲醛、糠醛发生偶联反应时,化学选择性较好;Ｚｎ/蒙脱石 ＺｎＣｌ_2重复使用3次,活性无显著降低。     

百吨/年规模生物质水相合成航油类烃过程的物质与能量转化

以农业废弃物生物质为原料,利用水相转化技术,进行了百吨/年规模生物航油类烃(C_8~C_(15))合成试运行.过程中采用两步酸解法分别将玉米秸秆中半纤维素和纤维素转化为糠醛和乙酰丙酸,作为生物质基平台化合物.在碱性条件下糠醛与乙酰丙酸经Aldol缩合反应实现碳链增长,生成的长链含氧中间体经过低温预加氢、高温加氢脱氧及精制,生成C_8~C_(15)范围内液态烃,可作为生物航油组分.以试运行实验结果为基础,进行了过程的物质与能量转化分析.结果表明,该路线获得液态烃类的基本性质满足合成航油ASTM-7566标准要求,并充分利用了原料中纤维素和半纤维素组分,是一条基于生物质的长链液态烃合成路线,1,t航油约需10~12,t干基玉米秸秆.     

气体放电等离子体直接转化CH4和CO2制备高碳烃研究

针对温室气体CH4和CO2化学利用,提出介质阻挡气体放电等离子体化学转化方法,将CH4,CO2直接转化为高碳烃,并副产一部分合成气.实验表明,介质阻挡气体放电CH4和CO2反应烃类产物类似于常规催化的Fischer-Tropsch(F-T)合成,包括气态烃、液态烃和高聚物,但产物分布不符合Flory-Schulz分布.研究讨论了分子筛在抑制等离子体聚合物和炭黑生成方面的作用,讨论了CO2进料对CH4转化制高碳烃的影响,指出适宜进料CH4/CO2比在2/1至3/1范围内.     

碳纳米管作为合成气制低碳醇Co-Cu催化剂的高效促进剂

用自行制备的碳纳米管(CNTs)作为促进剂,制备一类共沉淀型CNTs促进Co-Cu基催化剂.实验发现,该类催化剂对CO加氢制低碳醇显示出异常高的转化活性和生成C2~4-含氧产物,尤其是丁醇(BuOH)和二甲醚(DME)的选择性;在Co3Cu1-11%CNTs催化剂上、5.0 MPa,573 K、V(H2)/V(CO)/V(CO2)/V(N2)=46/46/5/3,GHSV=10 000 mL(STP).h-1.g-cat.-1反应条件下,所观测到的CO转化率达到38.0%,是相同反应条件下不含CNTs的参比体系(Co3Cu1)上观察值(25.3%)的1.50倍;BuOH和DME成为两种最主要的产物,其C-基选择性分别达到45.0%和14.8%,两者的质量百分数合计占C1~4-含氧产物总量的~83%,展示其作为油品添加剂或代用合成燃料的应用前景.实验结果表明,对于CNTs促进的Co3Cu1体系,原料气中适量CO2的存在对CO的转化和含氧产物(尤其是BuOH)的选择生成有显著促进作用.     

以乙醇、乙醇/水为溶剂提取白桦树皮中桦木醇的工艺研究

分别以乙醇、乙醇/水、水为提取剂,研究从白桦树皮中提取桦木醇的工艺,确定了用乙醇作提取剂的最佳提取工艺条件:固液比(g∶mL)为0.083,抽提时间6,h;分别用异丙醇和乙醇作溶剂,通过两步重结晶操作,纯化桦木醇,得到桦木醇产品的产率达19.8%,熔点257.7～258.9,℃,纯度98%.     

小分子含氧燃料对正庚烷燃烧碳烟前驱物的影响

为了探讨含氧燃料/正庚烷燃烧过程中芳香烃(PAH)的形成过程,深入理解含氧燃料对柴油机颗粒形成的影响,采用化学动力学软件构建了含氧燃料/正庚烷/PAH着火燃烧模型。在类似柴油机燃烧的条件下,研究添加小分子含氧燃料二甲醚、甲醇和乙醇对正庚烷燃烧过程中碳烟前驱物芳香烃的影响。研究结果表明:随着燃料中氧含量的增加,不完全燃烧中间产物C2H2、C2H4含量和芳香烃含量逐渐降低;二甲醚和乙醇的含氧量相同,但由于其分子结构中氧原子位置的不同,导致燃料碳的迁移路径不同,最终使得二甲醚降低PAH的能力强于乙醇;虽然甲醇、乙醇有相同的含氧官能团,但得益于甲醇分子没有C-C结构,使得甲醇降低PAH的能力要强于乙醇。     

短链醇酯与柴油混合燃料燃烧过程分析

为了解短链醇酯混合燃料的燃烧特性,在柴油机上燃用不同比例乙醇-碳酸二甲酯(DMC)-柴油多元混合含氧燃料,并运用Chemkin软件模拟缸内燃烧氧化动力学性质,探究含氧官能团对燃烧过程影响的机理.结果表明:由于短链醇酯燃料具有较高的汽化焓及较低的十六烷值,延缓了混合燃料的着火过程,故随混合燃料中乙醇和DMC掺混比例的增加,缸压曲线不断后移,压力峰值逐步降低;但由于着火延迟期内形成的可燃混合气量增多,使放热率峰值逐步上升.反应动力学结果显示:低温区活性自由基·OH主要由正庚烷(柴油替代物)脱氢生成,乙醇和DMC的加入能争夺低温反应区内的·OH,使反应活性较强的·OH转化为活泼性稍差的H_2O_2,抑制了整个燃烧过程,使着火延迟期变长;在高温阶段,乙醇分子中C—C和C—O键的断裂优于C—H和O—H键,而DMC主要发生C—O的裂解,C=O键因键能更高未断裂.