氨分解制氢棒状La x Ce1-x O y 负载Ru催化剂

氨分解得到的H₂不含CO _x 、SO _x 、NO _x 等有害物质,是其他所有含碳资源为原料制氢所不能比拟的。本文采用无模板水热法制备了一系列棒状载体,并采用沉积沉淀法制备了Ru/La _x Ce_1-x O _y 催化剂,考察了制备方法、催化剂组成对性能的影响,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、BET、H₂-程序升温还原（TPR）和CO₂-程序升温脱附（TPD）进行了表征。结果表明,La₂O₃掺杂量为40%的Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂在常压、7800h^-1、450℃下氨分解转化率为98%。该催化剂活性高归因于部分还原的CeO_2-x 对Ru的供电子性能和Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂表面的强碱性增加了对Ru活性位的给电子能力。同时考察了K₂O含量的影响,最优的催化剂为Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8,在400℃、7800h^-1氨气转化率可以达到93%。结果表明Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8可以作为一种新型高效氨分解催化剂,为工业化应用提供了可能,具有良好的发展前景。     

氮掺杂对金红石二氧化钛光电特性影响的理论研究

运用第一性原理LDA+U方法,计算不同浓度氮元素掺杂金红石相二氧化钛的能带结构、态密度和光学性质,研究显示氮元素的掺入使TiO_2-x N _x 体系带隙变窄。而O-2p与N-2p轨道杂化耦合在费米能级附近出现了杂质能级,促使载流子跃迁变容易,从而拓展了TiO_2-x N _x 体系对可见光的响应范围。此外,杂质能级对电子-空穴对的复合有抑制作用,对光催化活性的提升具有积极作用。研究结果表明,当氮元素掺杂量（x）为0.062 5时,TiO_2-x N _x 体系光吸收性能与光电响应较好。     

Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO₂还原技术既能生产合成气还可以还原CO₂生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_1-xNi_xO_{y（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO2相比,Ce1-xNixOy复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce0.2Ni0.8Oy和Ce0.4Ni0.6Oy氧载体具有较高的CH4转化率。经历了20次redox循环实验,Ce0.2Ni0.8Oy氧载体的CO2转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。}     

333.15 K K+,NH4+//Cl-,SO42——H2O和K+,NH4+//Cl-,SO42——(CH2OH)2-H2O体系固液相平衡

采用等温溶解法研究333.15 K体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物化性质,包括密度、黏度、折射率、pH。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物化性质-组成图。实验中的物化性质（黏度、密度、折射率、pH）随J（2NH₄⁺）的变化呈现相似性规律。实验结果表明：在333.15 K下,体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的相图相似,均含有一个四元共饱和点,四条单变曲线及四个固相结晶区域。这两个体系均为复杂体系,存在（K,NH₄）Cl、（NH₄,K）Cl、（K,NH₄）₂SO₄、（NH₄,K）₂SO₄四种固溶体。实验所获数据和结论,可优化以硫酸盐型固体废弃物为硫酸根来源,转化法生产硫酸钾工艺。     

LaMn1-x-yFexCoyO3-δ钙钛矿载氧体用于化学链部分氧化

采用溶胶-凝胶法制备了B位Fe和Co共取代的LaMn_1-x-yFe_xCo_yO_3-δ钙钛矿型复合氧化物，并用于化学链甲烷部分氧化制合成气。X射线衍射（XRD）结果表明Fe和Co均进入了LaMnO₃的晶格形成钙钛矿晶相，活性和稳定性测试表明LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ载氧体具有最佳的化学链甲烷部分氧化性能。CH₄程序升温还原（CH₄-TPR）表征发现LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ具有比LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）更高的甲烷活化能力和晶格氧迁移性能。甲烷恒温脉冲反应（CH₄-pulse reaction）进一步证实了B位离子的协同作用可以提高LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）的表面反应速率。程序升温氢气还原（H₂-TPR）表明，LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ中晶格氧具有适中的氧化还原能力，适合用于化学链甲烷部分氧化。     

Ba 2+和In 3+共掺杂硅酸镧固体电解质的制备及性能

采用高温固相法制备磷灰石型硅酸镧陶瓷La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）。采用XRD、SEM和拉曼光谱等测试分析手段表征了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ固体电解质掺杂体系的相组成和微观形貌特征;采用交流阻抗谱测试研究了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ掺杂体系在不同温度下的电导率变化规律。研究发现,所有La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ陶瓷试样的结晶度良好且均具有氧基磷灰石结构;仅在La位掺杂Ba ²⁺时,La_9.4Ba_0.6Si₆O_27-δ试样晶粒形貌不规则,In ³⁺掺杂后晶粒呈等轴状均匀生长。各个试样的总电导率与测试温度之间符合Arrhenius关系。In ³⁺最佳掺杂量x为0.2,此时La_9.4Ba_0.6Si_5.8In_0.2O_27-δ陶瓷具有最高的电导率,其电导率（1 073 K）、活化能和指前因子分别为5.08×10 ^-3 S/cm、0.86 eV和2.91×10 ¹¹ S·K/cm。     

高铁酸钾强化铁锰氧化膜过滤去除水中有机物

前期研究发现铁锰氧化膜（MeO _x ）对水中氨氮、铁、锰等污染物具有较高的去除率，但对水中有机物（以COD_Mn计）的去除效果较差。为了提高MeO _x 对COD_Mn的去除率，本研究采用高铁酸钾强化MeO _x 的催化氧化过程，探究其对水中COD_Mn的有效去除及相关影响因素。实验结果表明：仅投加0.1mg/L的高铁酸钾强化MeO _x 过滤，对于进水中20mg/L的COD_Mn，去除率可达到约92.5%；滤速对其具有一定的影响，去除率随着滤速的提高呈下降的趋势，在6~10m/h出水滤速中的COD_Mn均能达到3.0mg/L以下，当滤速达到11m/h时去除率下降到81.65%；较低的pH（约6.51）具有一定的不利影响，COD_Mn的去除率随着pH的降低而逐渐下降；进水中NH₄⁺也会影响COD_Mn的去除，NH₄⁺浓度越高其去除率越低。扫描电子显微镜（SEM）结果显示，高铁酸碱强化过滤约60天后，可在MeO _x 的表面生成某种物质；由电子能谱（EDS）分析MeO _x 表面可知，约60天后C元素和O元素的比例明显增加，Mn元素和Fe元素的比例明显降低，但MeO _x 表面减少的部分铁锰物质并未影响COD_Mn的去除；由X射线光电子能谱（XPS）分析可知，Mn元素强化过滤前后对应的化合物主要为MnO、Mn₂O₃以及Mn₃O₄，对C、O元素分析后发现附着在MeO _x 表面的物质为(CH₂)₄O_n。     

1,2-二氯乙烷在CoxTi1-x氧化物上的催化降解性能

随着工业和经济的快速发展,含氯挥发性有机化合物（CVOCs）排放量日益增多,对人体健康以及环境造成严重危害。催化燃烧法是治理CVOCs最有效和经济的方法之一。本文采用溶胶-凝胶法制备出了不同Ti掺杂量的Co_xTi_1-x复合氧化物,并对其物理化学性质进行了表征。研究了Co_xTi_1-x催化剂对1,2-二氯乙烷（1,2-DCE）的催化氧化性能。结果表明,当Ti掺杂量低于0.6时,Co_xTi_1-x复合氧化物呈现非晶相结构,形成无定形结构的Co-O-Ti固溶体。Ti元素的掺杂增加了Co_xTi_1-x复合氧化物的表面酸位点及吸附态氧含量。其中,Co_0.8Ti_0.2催化剂具有较大的比表面积、良好的氧化还原性能、丰富的表面吸附态氧及中强酸位点,对1,2-DCE表现出较高的催化氧化能力;在气时空速为20000mL/(g·h)、1,2-DCE浓度为4060mg/m³的条件下,其对1,2-DCE的转化率达90%时所需温度为318℃。此外,在380℃长时间运行时,Co_0.8Ti_0.2也显示出较好的稳定性。     

新能源汽车电池用无镁储氢合金的制备与性能研究

采用真空电弧熔炼和925 ℃/12 h退火的方法制备了Y_1-xLa_xNi_3.25Al_0.15Mn_0.15储氢合金（x=0~1）,研究了x值对储氢合金物相组成和电化学性能的影响。结果表明,x=0和0.15的储氢合金主要由LaNi₅和Ce₂Ni₇相组成,x=0.25、0.33和0.5储氢合金主要由Ce₅Co₁₉和Ce₂Ni₇相组成,x=0.75和1储氢合金主要由PuNi₃、LaNi₅和Ce₂Ni₇相组成;相同充放电循环周次下,x=0.15~1储氢合金的放电容量和抗氢致非晶化能力都高于x=0储氢合金,且随着x从0增加至1,储氢合金的最大放电容量（C_max）、容量保持率（S₁₀₀）、氢扩散系数（D₀）和高倍率放电性（HRD₉₀₀）都呈现先增加后减小趋势,在x=0.33时取得C_max、S₁₀₀、D₀和HRD₉₀₀最大值。Y_1-xLa_xNi_3.25Al_0.15Mn_0.15储氢合金的循环稳定性与合金电极的耐腐蚀性密切相关,高倍率放电性能取决于储氢合金的氢扩散速率。     

纳米片多面体锰基锂离子筛的制备及锂离子吸脱附特性

针对锰基锂离子筛容量发挥不充分、使用寿命短的问题,以电解二氧化锰、氯化锂及无水氯化铝为原料,采用水热法合成了铝原子掺杂锰基离子筛前驱体,经酸洗脱附锂离子后得到锰基锂离子筛H_1.6（Mn_1-x Al _x ）_1.6O₄。扫描电镜结果表明,铝原子掺杂后,样品呈均匀光滑的纳米片多面体形貌,进一步的吸脱附等温线分析显示,样品的比表面积显著提高。锂离子吸脱附特性研究结果表明,Li_1.6（Mn_0.7Al_0.3）_1.6O₄具有最佳的吸附提锂性能,锂离子溶液初始质量浓度为80 mg/L时,吸附容量为32.32 mg/L,5次循环提锂后,锂离子吸附容量可保持为初始吸附容量的95%。这些结果表明,结晶性好、比表面积大的纳米多面体锰基锂离子筛,吸附容量大、结构稳定性好,可为当前盐湖卤水中锂资源的开发和工艺优化提供技术参考。     

High capacity absorption of SO2 using imidazole ionic liquid mixtures

The capture of sulfur dioxide (SO₂) with readily available and cost-effective ionic liquids (ILs) is one of the challenges for the application of ILs. Here, we synthesized the ILs mixtures with different molar ratios (3∶1, 2∶1, 1∶1, 1∶2, and 3∶1) of 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([Emim][Cl]) and 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([Emim][OAc]) to study their SO₂ absorption capacities. The SO₂ solubilities in these mixtures were investigated under different conditions. The SO₂ absorption capacities of [Emim][Cl]_x[OAc]_1-x at different temperatures and SO₂ partial pressure were measured. The results show that ILs can effectively capture SO₂. There exists a synergistic promotion effect between [Emim][Cl] and [Emim][OAc], resulting in quite high SO₂ absorption capacity. The [Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66 mixture can capture SO₂ (1.34±0.08) and (0.74±0.05) g/g at 1.0 and 0.2 atm(1 atm=101325 Pa), respectively. Comparing with the reported data, [Emim][Cl]_x[OAc]_1-x mixtures show obvious advantage for SO₂ capture. In addition, these ionic liquid mixtures have good reversibility for the absorption and desorption of sulfur dioxide.     

采用 UNIFAC 模型预测吸收式循环氨-离子液体工质对的气液相平衡简

On the basis of reported experimental vapor-liquid equilibrium （VLE） data of NH3-1-ethyl-3-methylimidazolium acetate （NH3-[Emim]Ac）, NH3-1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate （NH3-[Bmim][BF4]）, NH3-1,3-dimethylimidazolium dimethyl phosphate （NH3-[Mmim]DMP） and NH3-1-ethyl-3-methylimidazolium ethylsulfate （NH3-[Emim]EtOSO3） binary systems, the interaction parameters of 14 new groups have been regressed by means of the UNIFAC model. To validate the reliability of the method, these parameters have been used to calculate the VLE data with the average relative deviation of pressures of less than 9.35%. The infinite dilution activity coefficient （ γ1∞ ） and the absorption potential （ φ1 ） are important evaluation criterions of the affinity between working pair species of the absorption cycle. The UNIFAC model is implemented to predict the values of and φ1 of t6 sets of NH3-ionic liquid （1L） systems. The work found that the φ1 gradually increases following the impact order： φ1（[Cnmim][BF4]）〈φ1（[Cnmim]EtOSO3）〈φ1（[Cnmim]DMP）〈φ1（[Cnmim]Ac） （n= 1, 2, 3, … ） at a given cation of IL species and constant temperature, and φ1（[Mmim]X）〈φ1（[Emim]X）〈φ1（[Pmim]X）〈 φ1（[Bmim]X）（X= Ac, [BF4], DMP or EtOSO3） at a given anion of IL species and constant temperature. Furthermore, the φ1 gradually increases with increasing temperature. Then, it could be concluded that the working pair NH3-[BmimlAc has the best potential research value relatively.     

Effects of imidazolium-based ionic liquids on the isobaric vapor–liquid equilibria of methanol + dimethyl carbonate azeotropic systems

The separation of methanol(MeOH) and dimethyl carbonate(DMC) is important but difficult due to the formation of an azeotropic mixture. In this work, isobaric vapor–liquid equilibrium(VLE) data for the ternary systems containing different imidazolium–based ionic liquids(ILs), i.e. MeOH + DMC + 1-butyl-3-methy-limidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide([Bmim][Tf_2N]), MeOH + DMC + 1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide([Emim][Tf_2N]), and MeOH + DMC + 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate([Emim][PF6])) were measured at 101.3 kPa. The mole fraction of IL was varied from0.05 to 0.20. The experimental data were correlated with the NRTL and Wilson equations, respectively. The results show that imidazolium-based ILs were beneficial to improve the relative volatility of MeOH to DMC,and [Bmim][Tf_2 N] showed a much more excellent performance on the activity coefficient of MeOH. The interaction energies of system components were calculated using Gaussian program, and the effects of cation and anion on the separation coefficient of the azeotropic system were discussed.     

锌基复合电极原位水热合成和电化学性能研究

以硝酸锌、硝酸铝为前体,尿素为沉淀剂,采用水热法在泡沫镍表面原位生长锌基有序微纳米片状电极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对合成产物的结构和形貌进行了表征。研究结果表明,产物为少量铝掺杂的Zn_4-xAl_x（OH）₆CO₃·H₂O层状双金属氢氧化物,形貌为正六边形片状结构,直径为1~2 μm,厚度为80~200 nm。以合成的锌基复合电极为工作电极,采用三电极体系进行电化学性能测试,结果显示电极呈现典型的赝电容性质,电流密度为5 A/g条件下电极质量比电容仍高达1 022.3 F/g。     

臭氧低温氧化烟气脱硝过程中的氮平衡试验研究

臭氧氧化污染物协同脱除技术利用臭氧的强氧化性,将烟气中溶解度较低的NO _x 、Hg、VOCs等多种污染物氧化为高价态或易溶解的形式,并结合尾部湿法喷淋系统实现污染物的同时脱除。由于其具有温度窗口低、脱硝效率高、反应速率快及改造难度小等优点,在工业锅炉、窑炉及非电行业得到广泛应用。但是在此过程中的污染物实际转化路径,尤其是氮氧化物的输入/输出平衡,目前还未有详细的验证试验支撑。因此本文针对典型臭氧氧化脱硝过程,对污染物脱除过程中的氮氧化物输入/输出平衡及氮元素流向进行了分析试验。试验结果表明,气相输入的NO经过臭氧氧化耦合湿法喷淋后逐渐转化为液相中硝酸根和亚硝酸根离子。在不同O₃/NO摩尔比下,气相氮元素的减少量均以液相中硝酸根及亚硝酸根的增加量存在,不存在其他含氮形式。同时,吸收浆液中硝酸盐及亚硝酸盐的转化率也与烟气中NO _x 脱除率相匹配。在NO/SO₂同时氧化条件下,调节O₃/NO摩尔比,结合湿法喷淋系统可以实现NO _x /SO₂的协同高效脱除,同时系统满足氮元素输入/输出平衡,为臭氧氧化污染物协同脱除技术的工程应用推广提供了依据。     

基于COSMO-RS模型研究基团修饰[EMIM][OAC]的离子液体对乙腈-水汽液平衡的影响

以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])为基准,通过分别在阴阳离子上修饰胺基(-NH₂)、羟基(-OH)、腈基(-CN)、卤素(Br、F)等,虚拟设计了15 种阳离子和21 种阴离子组成的离子液体(IL)。采用基于COSMO-RS 模型的COSMOthermX 软件计算了所设计的离子液体对乙腈-水混合物恒压汽液相平衡的影响,探索了修饰基团的种类、离子液体结构对乙腈相对挥发度的影响规律。研究发现,在阳离子碳链上修饰-NH₂,阴离子(醋酸根和丙酸根)羰基的邻碳上进行单一的-OH 修饰能促进乙腈与水的分离,且阳离子修饰的-NH₂ 数越多,促进分离的效果越明显,其他嫁接方式未取得好的分离效果。虚拟设计的两种阳离子(1-胺乙基-3-甲基咪唑、2,2,2-三胺乙基-3-甲基咪唑)与3 种阴离子(羟基乙酸、2-羟基丙酸、2-羟基-3-胺基丙酸)组合的离子液体分离效果明显比[EMIM][OAC]好。     

含醚阴离子功能化离子液体高效捕集SO2

发展高效、经济、绿色的SO₂吸收剂不但具有较强的学术价值，而且有良好的应用前景。设计并制备了一系列含醚的阴离子功能化离子液体，系统地研究了阴离子上引入醚基团对离子液体SO₂吸收容量的影响。结果表明，在阴离子的苯环上引入甲氧基，对离子液体的吸收容量有明显提升。当阳离子为摩尔质量更小的三丁基乙基磷[P₄₄₄₂]时，所得离子液体的吸收容量没有明显下降，20℃、10⁵ Pa SO₂下，[P₄₄₄₂][2-CH₃OPhCOO]有效吸收量为每摩尔离子液体吸收3.32 mol SO₂，有效质量吸收量是每克离子液体吸收0.56 g SO₂。六次吸收解吸循环，表明[P₄₄₄₂][2-CH₃OPhCOO]可以高效可逆地捕集SO₂。基于含醚阴离子功能化离子液体的加强效应进行气体捕集的方法，可进一步应用于分离、催化等领域。