生物质热化学转化提质及其催化剂研究进展

生物质通过热化学转化制备高品质生物油和高附加值精细化工品是未来工业发展的重要方向,是解决能源短缺、实现碳的闭路循环的有效方式,如何提升生物质热化学转化品质和效率是目前学术界和工业界关注的热点。本文介绍了不同技术路径下的生物质热化学转化研究进展,重点阐述了催化热解、水热催化、化学链转化三种方式的反应机理及其催化剂类型,讨论了生物质热化学转化提质策略。最后,针对生物质热化学转化目前尚存在的问题提出建议,期望为生物质高值化利用提供参考和借鉴。     

生物炭催化生物质热化学转化利用的研究进展

热化学转化是生物质高值化利用技术中最具前景的技术之一,在此过程中引入催化剂可进一步提高反应速率及目标产物产率。生物炭由于具有较发达的孔隙结构和丰富的含氧官能团,近年来开始被应用于生物质热化学转化。本文简述了生物炭催化相关特性,介绍了生物炭作为催化剂催化生物质热化学转化为高品质生物油、气体燃料及催化焦油脱除的相关研究,总结了生物炭原位催化和非原位催化时的转化机理,讨论了生物炭活性位点作用与失活情况,描述了生物炭作为载体时与负载金属粒子间的相互关系,指出应进一步深化对生物炭催化生物质热化学转化利用机理的系统研究,通过调控生物炭物化结构和活性位点,以实现生物质热化学转化过程中较高的目标产物选择性、稳定性和经济性。     

生物质热解利用中主要催化剂的研究进展

催化热解目前逐渐成为生物质转化利用技术的主要研究方向,相比常规热解,催化热解可以对生物油进行有效提质并且定向产生高值化产品。本文通过对近年来新兴的催化剂进行综述,包括分子筛类催化剂（ZSM-5、HZSM-5、USY等）、炭基催化剂、金属氧化物、白云石、整体式催化剂等,了解了目前生物质热解利用中催化剂领域内的最新研究进展。文中指出,良好的催化剂是保证反应顺利进行的关键,不同催化剂定向产生的高值化产品也有所不同,因此催化剂的正确选择对于生物油的提质起着重大作用。根据目前领域内所研究内容,本文还对各类催化剂的优缺点、产物特性进行了详细比较,并针对该技术现有问题提出了部分建议并进行展望,为以后生物质热解领域催化剂的研究提供了重要的理论依据。     

生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展

基于生物质焦油的组成特性、危害及其处理方法,简单介绍了生物质焦油催化裂解脱除的机理及近年来的研究进展,重点阐述了生物质炭对焦油的催化转化机理(主要涉及裂解、重整和缩合3种反应)、生物质炭对焦油的吸附和重整作用,以及在催化转化过程中,生物质炭的催化性能受原料、裂解温度、加热速率和停留时间等因素的影响.通过分析生物质炭改性...     

钙钛矿型复合氧化物催化剂应用研究进展

概述了钙钛矿型复合氧化物催化剂的结构特征,阐述了在光催化降解、汽车尾气净化、烟气催化脱硫、固体氧化物燃料电池以及固体推进剂催化燃烧等领域的应用研究进展,并分析了该类催化剂在各应用领域存在的技术难题以及发展前景.     

生物质热化学液化的研究进展

生物质是当时资源紧张和环境恶化情形下重要的洁净可再生资源.通过对生物质的热化学液化可制取液体产品,以作为燃料、精细化学品或化工原料.本文介绍了目前生物质热化学制取液体产品的五种主要技术,并对五种技术进行了简单优劣分析;鉴于各项技术的不足,依据分子煤化学理论,提出了生物质的分子水平研究.     

甲烷氧化制合成气LaFeO3催化剂的制备条件考察

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3,考察了合成过程中LaFeO3凝胶形成温度、催化材料焙烧温度、焙烧时间、络合剂种类、镧源种类以及氨基乙酸与硝酸根离子比对催化剂结构及性能的影响.结果发现催化剂最佳制备条件为:凝胶形成温度75 ～85℃;焙烧温度在900℃;焙烧时间10 h;氨基乙酸作络合剂;La2O3作为镧源;氨基乙酸与硝酸根离子比4∶3.     

生物质热解催化剂积炭问题的研究进展

生物质催化热解获得生物油等高质产品是最有前途替代传统化石能源的方法之一,但在热解过程中存在着严重的催化剂失活问题,其中积炭是导致催化剂失活的最主要因素。本文对近年来生物质催化热解领域的催化剂积炭问题进行综述,重点介绍催化剂积炭失活原因及表征方法、积炭的影响因素分析（催化剂结构、催化剂酸性与反应温度）、抑制催化剂积炭的方法 （催化剂改性、高压反应条件等）以及积炭催化剂再生方法 （氧化灼烧再生、臭氧低温再生、非热等离子体再生等）,并介绍了近年来新兴的微波催化热解技术对催化剂积炭的抑制和消除作用,然后针对该领域目前所面临的困难和发展方向进行展望,以期为生物质催化热解过程中催化剂积炭问题研究提供理论基础。     

生物质热解催化剂失活的研究进展

生物质催化热解是实现生物质能源高效、高值化利用的有效手段。综述生物质催化热解过程中催化剂失活的过程及原因,从生物质热解催化剂的积炭失活、原料杂质的影响、催化剂的水热失活和负载型催化剂金属颗粒的烧结等进行阐述。对生物质热解催化剂的研究重点与方向进行展望。     

钙钛矿型催化剂去除VOC的性能研究

挥发性有机化合物（VOCs）是大气的主要污染物之一,催化燃烧法是目前研究的处理VOCs的有效方法之一。本研究基于VOCs的催化燃烧进行,用浸渍法制备了性能优良的负载型稀土钙钛矿催化剂La0.8Sr0.2MnO3,以气相色谱为检测手段,用常压气体流动评价装置研究该催化剂对低浓度（100~1000mg/m3）VOC（甲苯）催化燃烧的去除效果。     

生物质化学链气化氧载体的研究进展

生物质化学链气化（chemical looping gasification, CLG）为生物质能源的利用开辟了新途径,氧载体在CLG过程中具有重要作用,其性能是影响CLG反应过程的关键因素。本文重点阐述了CLG技术中氧载体的性能评价指标、类型、制备方法及其对CLG过程中产生焦油的影响。通过对比分析目前研究成果,指出Fe基氧载体在生物质CLG过程中应用最广泛,而Ni基氧载体具有较高的活性和较大的载氧能力,且对于CLG副产物焦油具有较高的催化转化效率。未来该领域研究的重点方向是开发高活性且环境友好的氧载体,推进CLG工艺的工业应用。本文为今后生物质CLG氧载体的开发与优化提供了借鉴。     

生物质双级催化热解制备燃料化学品的研究进展

生物质热解所得目标产物生物油因高含氧量、组分复杂等问题难以直接应用,通过使用适宜的催化剂升级热解蒸气可实现生物油的脱氧提质。本文基于前人研究,首先总结了生物质催化热解中金属氧化物和分子筛催化剂的结构特点、催化原理与催化效果。然后详细介绍了微介孔复合型、金属氧化物/ZSM-5复合型双级催化体系的构建原理、催化模式及其对于生物质催化热解产物分布规律产生的影响,并说明了双级催化体系的可行性与实用性;同时概述了影响生物质催化热解的其他因素,包括原料特性、工艺参数、操作模式等。最后针对目前双级催化热解研究与发展中存在的问题,对进行双级催化模式的比较研究、改进催化体系以降低生产成本、发掘双级催化剂的多种使用价值等方向提出了展望。     

生物质液化技术的研究进展

生物质液化包括生物化学法生产燃料乙醇和热化学法生产生物油,热化学法又可分为快速热解液化和加压液化。着重介绍了目前达到工业示范规模的各种快速热解液化工艺,如旋转锥反应器、携带床反应器、循环流化床反应器、涡旋反应器、真空热解磨反应器等,以及处于实验室阶段的等离子体液化工艺。指出循环流化床工艺具有很高的加热和传热速率,且处理量可以达到较高的规模,是目前利用最多、液体产率最高的工艺。建议加强纤维素生物酶法糖化发酵生产燃料乙醇工艺的开发以及热化学法生物油精制新工艺的开发。     

国内外生物质气化设备研究进展

生物质是重要的可再生能源,生物质气化技术在国内外得到了广泛应用。本文综述了国内外固定床、鼓泡流化床、外循环流化床、内循环流化床、双循环流化床的结构。固定床安装简单,但焦油较多;外循环流化床燃烧效率高,但回料装置较难控制;内循环流化床不易结焦、氢含量高且不用考虑返料问题;双流化床结构复杂但焦油量少。将对固定床和流化床进行对比,认为固定床安装简单适合农村地区,流化床应不断改进和完善,更适应工业化生产。     

金属卤化物钙钛矿量子点的制备及其光催化应用研究进展

利用太阳能光催化技术生产清洁燃料、降解污染物及转化高附加值产品,是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径。随着对金属卤化物钙钛矿的深入研究,成功开发出一系列能够制备出成分和形貌控制精确、产物均匀性好、结晶度高的钙钛矿量子点的合成方法,使钙钛矿量子点应用到光催化领域中。综述了热注入法、配体辅助再沉淀法、溶剂热法、微波辅助法等金属卤化物钙钛矿量子点的合成方法及金属卤化物钙钛矿量子点在光催化析氢、光催化还原二氧化碳、光催化合成有机物以及光催化降解有机物等方面的研究进展,最后对金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展前景进行了展望。     

Laser-assisted preparation of monolithic acidic catalysts for biomass conversion

5-(Hydroxymethyl)furfural (5-HMF) is a vital platform molecule from which a variety of high-value-added fine chemicals and polymerizable monomers can be prepared. The use of solid acids to catalyze the conversion of biomass into 5-HMF is environmentally friendly and economical. However, exploiting the high yield of 5-HMF in a highly concentrated reactant system is challenging. Herein, we present a laser-assisted method for preparing highly acidic monolithic acidic catalysts. A monolithic acidic catalyst based on metal Zr sheets was synthesized and used to catalytically convert 30 wt% fructose into 5-HMF (conversion rate: 96%; yield: 95%). The catalyst was immediately separated from the reaction solution by direct removal at the end of the reaction. Catalytic efficiency was largely unaffected after 10 cycles of use, and the same catalytic efficiency was observed after laser-regeneration, highlighting the potential industrial applicability of the developed catalyst.     

生物质环氧树脂固化剂的研究进展

综述了近年来生物质环氧树脂固化剂(BEPCA)的研究进展,主要包括以腰果酚、香兰素、松香、木质素和植物油等作为原料制备的生物质胺类固化剂、生物质酸酐类固化剂和多元酚、羧酸及酯类生物质固化剂等;详细介绍了上述BEPCA的结构、制备方法、合成路线以及其固化产物的性能;最后,总结并展望了BEPCA未来的发展趋势.