化工类专业本科生工程设计能力培养的思考与实践

工程设计能力是工程专业本科生培养的重要目标,也是工程教育专业认证的重要考查点。文章以中国石油大学(北京)化工类专业为例,围绕本科生工程设计能力培养相关的课程设置、质量把控与教师能力提升等方面,从方案设计、设备设计、工艺设计和化工设计四个环节介绍了具体的措施及实施经验。     

Cr掺杂ZSM-5双功能催化剂的制备及其催化裂解正丁烷

采用原位合成的方法制备了Cr掺杂的ZSM-5分子筛,研究了Cr含量对于正丁烷催化裂解性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附脱附、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman）、氨程序升温脱附技术（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等表征手段研究了分子筛的结构、Cr物种的存在状态以及分子筛的酸性。研究结果表明,部分Cr进入分子筛的骨架,以单分散的形式存在,当Cr含量较低时,Cr的引入对于分子筛的弱酸性没有太大的影响。少量Cr的引入会极大提高正丁烷的转化率和乙烯、丙烯的收率,当Cr/Al摩尔比为0.04,反应温度为650℃时,正丁烷的转化率达到99.2%,乙烯、丙烯的收率达到53.8%,分别比未改性的ZSM-5高15.5%和5.0%。这可能是由于Cr活性组分的脱氢性能和分子筛的酸性形成协同作用,促进了正丁烷的高效转化。     

Fe改性HZSM-5分子筛上甲醇耦合C4烃制低碳烯烃反应性能研究

用等体积浸渍法制备Fe改性HZSM-5分子筛催化剂（Fe/HZSM-5）。考察了Fe/HZSM-5在不同温度下对甲醇耦合C₄烃制低碳烯烃反应性能的影响,并利用紫外-可见漫反射光谱对Fe/HZSM-5进行了表征。结果表明,在低铁含量条件下,Fe改性HZSM-5分子筛上Fe（Ⅲ）主要以高分散隔离的形式存在于HZSM-5分子筛的表面,Fe改性提高了催化剂上的原料转化率以及乙烯和丙烯选择性,从而获得了较高的乙烯和丙烯总收率。在反应温度为550 ℃时,在Fe（Ⅲ）处理的HZSM-5分子筛上,乙烯和丙烯总收率最高可达42.1%,比未改性的HZSM-5提高了7％。     

Fischer-Tropsch合成钴基催化剂研究进展

综述了近年来钴基催化剂在费托合成反应中的研究进展.重点评述了钴源、负载量、载体、助剂、制备方法、焙烧和还原条件等因素在负载型钴基催化剂制备过程中对催化剂活性、选择性控制等方面的影响,概述了钴基催化剂在费托合成反应中的催化机理,并对今后催化剂的研究提出了一点建议.     

C4烷烃在ZSM-5分子筛和Y分子筛上的吸附和扩散研究

采用气相色谱法研究了正丁烷和异丁烷在ZSM-5分子筛和Y分子筛上的扩散性能。烃分子的吸附平衡常数随温度的升高而降低，而扩散系数随温度的升高而增大。研究发现，烃分子的有效分子直径和分子形状是决定其扩散快慢的主要因素，同时分子筛孔道的大小对烃分子的扩散也存在影响，分子筛孔道越大，烃分子的扩散越快。     

加氢脱氮催化剂及反应机理研究进展

介绍了各馏分油品中含氮化合物的分布规律和特点,概述了加氢脱氮反应过程中含氮化合物进行加氢和C-N键断裂的反应机理及典型含氮化合物的反应网络;总结了传统加氢脱氮催化剂及其载体的制备、改性和调变方法,论述了新型金属碳化物、氮化物、磷化物催化剂的结构特性及各类催化剂的加氢脱氮反应性能.关联了催化剂的物理化学性质对加氢脱氮反应的影响,提出了高活性加氢脱氮催化剂的研制思路和途径.     

MoOx/SBA-15丙烷选择氧化催化剂的研究

采用浸渍法制备了一系列不同Mo含量的MoOx/SBA-15催化剂,并考察了丙烷选择氧化生成醛类含氧化合物（甲醛、乙醛和丙烯醛）的催化剂性能,利用FT-IR和XRD等技术对催化剂及载体的物化性能进行了表征。结果表明,催化剂的活性主要取决于Mo的负载量,当x(Mo)=1.75%［n(Mo)∶n(Si)=1.75∶100］时,醛类选择性约30%,总醛收率为10.4%,高分散催化剂尤其有利于醛类含氧化合物的定向生成。     

Preparation of ultrafine Ce-based oxide nanoparticles and their catalytic performances for diesel soot combustion

The ultrafine Ce-based oxide nanoparticles with different element dopings （Zr, Y） were synthesized by the method of mi- cropores-diffused coprecipitation （MDC） using ammonia solution as the precipitation agent. The activities of the catalysts for soot oxidation were evaluated by the temperature-programmed oxidation （TPO） reaction. Ce-based oxides prepared in this study exhibited high catalytic activity for soot oxidation under tile condition of loose contact between soot particles and catalysts, and the catalytic ac- tivity ofultrafine Ce0.gZr0 iO2 nanoparticle for soot combustion was the highest, whose/＂10, Ts0 and Sco2m was 364, 442 ~C and 98.3%, respectively. All catalysts were systematically characterized by means of X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, Brumauer-Emett-Teller （BET）, Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy （UV-Vis DRS）. It was indicated that the MDC method could prepare the ultrafine Ce-bascd oxide nanoparticles whose the crystal lattice were perfect, and the BET surface area and average crystal size of the ultrafine nanoparticles changed with the different element dopings （Zr, Y）. The H2-TPR measurements showed that the ultrafine Ce-based ox- ide nanoparticles with the doping-Zr cation could be favorable for improving the redox property of the catalysts.     

碳点用于光催化分解水制氢的研究进展

光催化分解水制氢是获取氢能的理想方式,开发高效的光催化剂成为本领域研究的热点。碳点因为具有独特的上转换性能、可见光响应以及带隙可调的性质且水溶性好、无生物毒性、光致发光性能优异,在光催化产氢领域的应用引起了极大关注。目前合成碳点的方法主要包括自上而下和自下而上两种方式。通过表面钝化、表面功能化或元素掺杂等改性手段可以进一步增强碳点的光电性能和抗腐蚀性能。本文从碳点主要的制备和改性手段出发,概述了近年来碳点用于光催化分解水制氢领域主要的研究成果,总结了碳点分别作为光催化剂主体、助催化剂、光敏剂以及Z型结构的电子转移介质在光催化制氢中的应用。同时指出目前碳点在光催化制氢领域还普遍存在着机理不明晰、产氢效率偏低的问题,未来该领域的研究方向将侧重于大规模合成结构更精确、目标特定性更强的碳点以及探究碳点在光催化产氢过程中的优化机制。     

氮掺杂碳材料的制备及其在催化领域中的应用

氮掺杂碳材料以其独特的性质在催化研究领域具有广泛的应用。氮掺杂过程可引入缺陷位及氮物种,改善催化剂的物理化学性质、酸碱性和浸润性,并与活性物种产生相互作用,提升催化性能。本文从氮掺杂碳材料的制备及其在催化领域中的应用展开综述。常见的氮掺杂碳材料主要利用含氮前驱体,通过后合成法、原位合成法、催化生长法和模板法进行制备。通过改变前驱体种类、处理条件等制备参数,可实现孔道结构、氮物种类型、氮物种掺杂量及其与活性物种相互作用等性质的调变。开发大规模经济环保的制备方法,推动对缺陷构筑以及氮物种与活性组分相互作用机制的研究,是未来重要的研究方向。氮掺杂碳材料在催化领域表现出优越的性能,有望成为催化剂开发的前瞻领域,推动相关工业技术的进步。