热解法制备碱式碳酸镁

以盐湖水氯镁石氨法一次沉镁后的母液经碳酸氢铵二次沉镁得到的复盐MgCO3·(NH4)2CO3·H2O为原料,采用热解法制备碱式碳酸镁.研究液固比、Mg2 用量、预氨量、热解温度和热解时间对产品质量的影响.研究结果表明:在液固比为6,Mg2 实际用量与理论用量的摩尔比为1：1,热解温度为90～100 ℃,预氨量为0.2 mL/g复盐和热解时间为4.0 h的工艺条件下得到的碱式碳酸镁质量达到HG/T 2959-2000标准,该工艺可作为盐湖水氯镁石制备碱式碳酸镁的有效方法.     

氢氧化镁碳化过程研究

研究了氢氧化镁碳化制备碳酸氢镁的过程,考察了液固比（氢氧化镁浆料中水与氢氧化镁质量之比）、浆料温度、二氧化碳气速、搅拌速度以及氢氧化镁原料差异对碳化过程的影响。结果表明：在常温常压下,液固比为40、二氧化碳气速为400mL/min、搅拌速度为300 r/min时碳化效果最佳;氢氧化镁粒度越小,分散性越好,对碳化过程越有利;分析纯氢氧化镁与自制氢氧化镁碳化所得碳酸氢镁溶液中镁离子浓度分别为0.315 mol/L以及0.203 mol/L;同时对碳化过程氢氧化镁缩壳模型进行了简要探讨,碳化过程拟合结果呈现出较好的线性。     

基于响应面分析的辉光等离子体解离CO2的工艺参数优化

采用辉光等离子体设备开展了CO₂解离及工艺参数优化试验。分别探究CO₂,CO₂/N₂,CO₂/N₂/He 3种试验气体中4种因素(时间、电流、体积及温度)对CO₂解离效果的影响,采用响应面分析法(RSM)优化并确定了最佳工艺参数,同时研究了3种气体最佳工艺下CO₂的解离效果。结果表明：纯CO₂解离时间85 min,电流16 mA,温度21℃,体积250 mL;CO₂/N₂解离时间87 min,电流24 mA,体积54 mL,温度20℃;CO₂/N₂/He解离时间51 min,电流32 mA,体积288 mL,温度20℃。CO₂/N₂/He混合气体CO₂解离效果最佳,CO₂/N₂混合气体CO     

合成条件对高硅SSZ-13分子筛膜单气体渗透性能的影响

采用2次水热合成法在多孔莫来石支撑体外表面上制备高硅SSZ-13分子筛膜,考察了合成溶胶中的Si/Al比、晶化时间、晶化温度、H₂O/SiO₂比对合成高硅SSZ-13分子筛膜的单气体渗透性能的影响.高硅SSZ-13分子筛膜的CO₂和CH₄的单气体渗透性能依赖于合成溶胶中的Si/Al比,Si/Al比越高,越有利于气体分离.其次,合成溶胶中H₂O/SiO₂比和晶化条件也能够影响分子筛晶体形貌、分子筛层厚度以及分子筛膜的单气体渗透性能.当合成溶胶的摩尔配比为1.000 SiO₂:0.100 Na₂O:0.100 TMAdaOH:80.000 H₂O:0.005 Al₂O₃,晶化时间和温度分别为48 h和160 ℃时,制备的高硅SSZ-13分子筛膜具有最佳的单气体渗透性能,对CO₂的渗透速率可达到3.0×10^-7 mol· m^-2·s^-1·Pa^-1),CO₂/CH₄的理想选择性为39.     

纺锤状磁性碳酸钙复合材料的制备及其表征

为了探索制备磁性碳酸钙复合材料的新途径,以Ca(OH)₂和CO₂为原料,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为晶型控制剂,通过在高压反应釜中添加Fe₃O₄纳米粒子,碳化制备了分散均匀、形貌为中空纺锤状的磁性碳酸钙复合材料CaCO₃-Fe₃O₄,采用SEM、XRD、VSM、XPS、TEM等表征方法探究了反应温度、EDTA-2Na添加量等对CaCO₃-Fe₃O₄形貌和性能的影响。结果表明：纺锤状磁性CaCO₃-Fe₃O₄的最佳制备条件为反应温度为120℃、Ca(OH)₂的质量分数为2%、EDTA-2Na用量为Ca(OH)₂质量的8%、反应时间为2 h、Fe₃O₄与CaCO₃的物质的量比为1∶10,所制...     

影响锆酸锂吸收CO2循环性能的一些因素

以纳米级单斜相ZrO₂为反应物,按照n(Li₂CO₃) : n(ZrO₂) : n(K₂CO₃) = 1 : 1 : 0.03的比例制备了可在高温460～650℃下直接吸收CO₂的锆酸锂材料。使用热重分析仪（TG）进行了循环吸收CO₂性能的研究, 采用扫描电镜（SEM）、X－射线衍射仪（XRD）对再次合成的材料分别进行了形貌、结构的分析。实验结果表明,在吸收CO₂后材料的再次合成过程中合成温度及空气流量影响材料吸收CO₂的循环性能,在再次合成温度为750℃,空气流量为100mL/min的条件下,合成的材料具有良好的循环吸收CO₂的性能。     

L-天门冬氨酸镁制备高热稳定性三水碳酸镁晶体

在二氧化碳转化为固体碳酸盐的存储过程中,碳酸镁盐所展现出的强大储碳能力使其备受关注。碳酸镁的种类繁多,其中水合碳酸镁是实现经济化固碳的可行性材料之一。受生物矿化的启发,采用L-天门冬氨酸镁盐为原料,在不同反应温度下合成了高热稳定性的三水碳酸镁晶体,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FT-IR)和热分析等手段对其进行表征分析。结果表明,随着反应温度的升高(30～82℃),三水碳酸镁晶体由单棒状变为放射状圆饼,当反应温度升高至92℃时碳酸镁晶体分解成碱式碳酸镁;在L-天门冬氨酸根的调控作用下,三水碳酸镁向碱式碳酸镁的相变过程受到抑制;与常规方法合成的三水碳酸镁晶体相比,本实验合成的三水碳酸镁晶体的初始分解温度升高至85.51℃,分解释放CO₂的温度升高至440.23℃,其热稳定性显著提高。本研究通过仿生矿化方法提高了碳酸镁碳封存的稳定性和安全性,为间接CO₂矿化法制备碳酸镁盐提供理论依据。     

低铁赤泥混熔体系中镁铁尖晶石生长的研究

利用低铁赤泥构建SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO-Fe₂O₃多元混熔体系，采用高温物相重构法制备镁铁尖晶石型结晶釉.用X射线衍射、场发射扫描电镜等技术手段，观测不同的温度条件下镁铁尖晶石结晶生长行为.结果表明：烧成温度升高促进了镁铁尖晶石晶体生长，晶体呈自形-半自形的粒状结构.烧成温度为1 270℃时，样品分别在酸、碱溶液中侵蚀96 h后，质量损失率小于0.1%,表现出最佳的耐酸碱性.制备的结晶釉磨损率为1.4×10^-5 mm³/(N·m),维氏硬度为8.68 GPa,满足日用陶瓷釉的性能要求.     

Mg-MOF-74对CO2/CH4吸附分离的分子动力学模拟及气体吸附性能研究

天然气是一种环保型能源并且可被广泛用做化工原料，但是其中的CO₂会严重影响天然气的热值与输送性能，因此对天然气中的CO₂进行有效脱除尤为重要。选用Mg-MOF-74作为吸附剂，采用分子动力学模拟计算方法分析Mg-MOF-74对CO₂/CH₄吸附分离性能的影响。模拟计算结果显示，在一定的温度、压强条件下，CO₂比CH₄更容易与Mg-MOF-74的金属位点相结合，Mg-MOF-74对CO₂气体的相互作用力更强，从而证明Mg-MOF-74对CO₂的吸附能力也更好。为验证模拟结果的准确性，制备了Mg-MOF-74并测试了其CO₂/CH₄吸附性能，实验结果与模拟结果一致，证明Mg-MOF-74对CO₂有很高的选择性。     

纳米CeO2催化CO2和CH3OH合成碳酸二甲酯

在常压条件下,采用化学沉淀法制备了纳米二氧化铈(CeO₂)材料,应用其催化CO₂和甲醇(CH₃OH)直接合成碳酸二甲酯(DMC).考察了反应温度、CO₂压力和CeO₂用量对合成DMC收率的影响,结果表明CH₃OH用量为15 mL时,在反应温度140 ℃、CO₂压力4.0 MPa、催化剂用量0.15 g的最优条件下,合成收率可达47.9%.     

城市污水处理厂剩余污泥制备活性炭的研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,以KOH为活化剂采用化学活化法制备污泥活性炭。研究了碳化时间、碳化温度及活化剂浓度等条件对污泥活性炭碘吸附值和产率的影响。通过正交实验确定了污泥活性炭的最佳制备条件。结果表明,以碘吸附值作为主要评价指标,制备条件对污泥活性炭的碘吸附值影响大小的顺序为:炭化时间活化剂浓度炭化温度。制备污泥活性炭的最佳工艺组合为炭化温度400℃,炭化时间40 min,活化剂浓度为0.3 mol/L,污泥活性炭的碘值为308.7 mg/g。     

锆酸锂的合成及其吸收CO2性能研究

以纳米级四方相ZrO₂(t)为反应物,采用高温固相法合成了在高温下可直接吸收CO₂的Li₂ZrO₃材料。用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）分别分析了所合成材料的表面与结构特征,使用热重分析仪（TG）研究了Li₂ZrO₃材料吸收CO₂的性能。实验结果表明,吸收温度影响材料吸收CO₂的性能,500℃下Li₂ZrO₃材料具有最佳的CO₂吸收性能。此外,CO₂气体流量、Li₂ZrO₃材料样品重量以及升温速率均影响材料吸收CO₂的性能。     

镁掺杂氢化二氧化钛光催化还原CO2协同降解PET

通过将镁粉和二氧化钛纳米粒子的混合物于氢气气氛中，550℃煅烧得到镁离子掺杂的氢化二氧化钛(MHTO-550)催化剂. Mg²⁺掺杂及表面丰富的缺陷不仅增强CO₂在MHTO-550表面的吸附，而且促进光生电子-空穴对的有效分离.因而MHTO-550表现出明显优于纯锐钛矿型TiO₂的光催化活性.在2 mol/L KOH溶液中，MHTO-550催化还原CO₂至CO的产率为纯TiO₂的2.9倍.此外，工业用聚对苯二甲酸乙二醇酯粉末(PET)的协同氧化进一步促进光生载流子的分离，当PET用量为1.0 g时，CO的生成速率增至126.0μmoL·g^-1·h^-1,是未添加PET体系中的22.7倍.同时，¹H-NMR谱显示PET的氧化产物主要为乙二醛、乙醛酸、乙酸等有机物.     

CO2加氢合成甲醇MOx/In2O3(M=Zn,Ga, Zr)催化剂的研究

氧化铟作为单一金属氧化物,可催化CO₂分子高选择性加氢合成甲醇。为进一步提升其催化性能,采用氧化物之间的相互作用对氧化铟催化剂掺杂改性的策略,使用初湿浸渍法制备了MO_x/In₂O₃(M=Zn, Ga, Zr)催化剂。通过热重分析、X射线衍射和高分辨率透射电子显微镜对催化剂的结构和稳定性进行了讨论。实验结果表明,反应温度对催化活性有显著影响。所有催化剂的CO₂转化率随反应温度的升高而增加。特别地,甲醇的生成速率首先随反应温度的升高而增加,但当温度升高到330℃以上时开始降低。10%ZrO₂/In₂O₃催化剂的甲醇生成速率在330℃、3 MPa的反应条件下达到4.62 mol·h^-1·kg^-1,明显优于氧化铟催化剂。最后讨论了ZrO₂的加入对催化反应的增强作用。     

多级深度还原法制备Ti6Al4V粉体中镁热自蔓延产物浸出动力学

对多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体过程中的镁热自蔓延产物的浸出过程进行了研究，探究了原料粒度、浸出温度和盐酸浓度对浸出过程的影响.结果表明，温度和盐酸浓度对Ti的浸出率有很大的影响.Mg浸出反应的表观活化能为47.38 kJ/mol,反应级数为0.22.Ti浸出反应的表观活化能为103.4 kJ/mol,反应级数为1.142.最终选择D₅₀为59.4μm的镁热自蔓延产物作为原料，采用30℃的浸出温度和1 mol/L的盐酸作为浸出条件.经过180 min的浸出可将镁热自蔓延产物中的Mg去除92.1%,钛的损失率为17.5%.     

电荷与应变协同调控g-C9N7膜对CO2吸附和渗透特性的研究

为了有效捕获和分离CO₂，提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法，该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算，分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C₉N₇纳米片对CO₂捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略，CO₂分子渗透率高达5.94×107 GPU(即0.019 899 mol/(s·Pa·m2))。另外，CO₂渗透率随拉伸应变率的增加而增大，拉伸应变率为7.5%的g-C₉N₇薄膜的最大渗透率为3.61×107 GPU(即0.012 094 mol/(s ·Pa ·m2))。在此基础上，采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应，在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下，CO₂渗透率达到3.18×107 GPU(即0.001 065 mol/(s ·Pa ·m2))。此时CO₂渗透率是仅施加1 e时CO₂渗透率的9倍，是仅添加3.0%应变率时CO₂渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO₂捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。     

高压水洗法提纯沼气的实验研究及分析

为了提高沼气的燃烧热值,选择将其中的CO₂进行脱除,得到甲烷体积分数大于97%的生物甲烷用于工业原料。高压水洗法提纯沼气的工艺因其具有操作简单、绿色环保等优势被广泛应用。基于实验室自主设计的小试规模的高压水洗脱碳装置,系统地研究了高压水洗过程气体流速、吸收剂流速、液气比(吸收剂流速/气体流速)、CO₂进口体积分数及吸收温度对CO₂出口体积分数和去除率的影响。结果表明,过程中可以将模拟沼气中的CO₂体积分数最低脱除至0.17%,意味升级得到的气体中甲烷体积分数可以达到99.83%,优于生物甲烷要求。同时,气体流速降低,液体流速增加,液气比升高,CO₂进口体积分数和吸收温度降低均能降低CO₂出口体积分数,对高压水洗法提纯沼气工艺的优化具有重要意义。     

0D-2D CdS/WO3 S型异质结光催化剂的制备与性能研究

光生载流子的迁移效率是影响CO₂光还原反应性能的关键因素之一.通过简单的水热法与连续离子层吸附反应成功制备了具有高效载流子迁移能力的0D-2D S型CdS/WO₃光催化复合材料.XRD、SEM、XPS分析结果证实了该复合材料的成功制备,其独特的OD-2D结构有效提高了CdS QDs的分散性.UV-Vis DRS结果表明该材料具有优异的光吸收能力.光电化学表征证明CdS/WO₃复合材料具有最佳的光电转化能力以及光生载流子迁移能力,有助于其光还原反应的进行.光还原CO₂实验表明该复合材料具有远高于CdS QDs材料的光催化活性,其CO和CH₄的产率为64.7μmol/(g·h)和2.3μmol/(g·h),分别是纯CdS QDs的4.0倍和3.2倍,循环实验表明CdS/WO₃具有良好的催化稳定性.     

LaAl0.5Ni0.5O3钙钛矿的制备及其对甲烷干重整的催化性能

采用硬模板法制备比表面积大的介孔LaAl_1-xNi_xO₃钙钛矿催化剂,将其用于碳中和甲烷干重整领域,研究不同温度下的反应活性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、热重分析(TGA)对制备的催化剂进行表征。结果表明:LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂在反应过程中表现出了最优异的活性与稳定性。在反应温度为750 ℃,空速GHSV=36 000 mL/(g·h)的反应条件下, CH₄与CO₂的转化率分别达到69.8%和81.5%,经25 h稳定性测试后CH₄与CO₂的转化率仅分别降低2.7%和3.3%。这是由于在H₂-Ar混合气还原过程中,LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂获得了比LaAl_0.7Ni_0.3O₃催化剂更多的Ni活性位点,同时获得了比LaAl_0.3Ni_0.7O₃催化剂更优异的抗烧结、抗积碳性能。     

CO2—水雾协同抑制瓦斯爆炸的数值模拟研究

为解决CO₂—水雾协同抑制瓦斯爆炸过程中重要物理、化学参数变化等问题,以20L球形爆炸罐为研究对象,采用数值模拟方法研究了不同浓度CO₂(0%、2%、4%、6%)、CO₂—水雾协同抑爆过程中压力时程、爆炸温度与活性自由基的变化。研究结果表明：CO₂—水雾协同抑爆效果要优于同等浓度或压力下的CO₂抑爆或水雾抑爆,且CO₂—水雾协同抑爆不仅能延迟到达爆炸温度峰值的时间,还可以使温度峰值降低,活性自由基·OH和H·也处在相对较低的水平。研究结论对丰富协同抑爆理论与技术创新有一定意义。