用于柴油车尾气消除反应(NH3-SCR)的八元环沸石分子筛研究进展

系统总结了作为柴油车尾气消除反应(NH₃-SCR)催化材料的八元环沸石分子筛(CHA, AEI, RTH)的研究进展, 讨论了不同方法合成的八元环沸石分子筛在NH₃-SCR反应中的性能差异, 并对未来八元环分子筛的发展趋势进行了展望.     

沸石分子筛材料在消除挥发性有机化合物反应中的吸附与催化性能

作为空气污染物的主要成分之一,挥发性有机化合物(VOCs)会极大地破坏生态环境并损害人体健康。在众多消除 VOCs的方法中,吸附法由于操作简单、成本低廉的优势而在工业上得以广泛应用。催化燃烧法则因去除效率高,适用范围广且无二次污染等优点被认为是 VOCs消除最有效的手段之一。
　　目前,活性炭是最常用的 VOCs吸附剂,但存在再生困难、抗湿性差、易燃等诸多问题。与活性炭等常规吸附剂相比,沸石分子筛作为 VOCs吸附剂其主要优势在于：(1)沸石分子筛的疏水性可调,通过调控分子筛骨架的硅铝比可以调节分子筛的亲疏水性,高硅铝比的沸石分子筛有着优异的疏水性能,从而可以有效降低在一定湿度条件下水对 VOCs分子的竞争吸附;(2)均一的孔径分布可以有效地进行分子识别,从而使吸附剂对VOCs的选择性吸附性大大提高;(3)沸石分子筛一般由硅铝构成,本身不可燃且水热稳定性好,因此能够与微波加热等其他手段相结合以降低吸附剂重生能耗,提高操作安全性;(4)沸石分子筛比表面积大,吸附容量高,是作为蜂窝转轮吸附技术中吸附剂的理想材料,而该技术是目前工业大规模消除VOCs的研究热点。因此,沸石分子筛由于其独特的性质,被视为一种简单高效、选择性好的VOCs吸附剂。现阶段,催化燃烧VOCs所使用的催化剂常用金属氧化物作为载体,但是金属氧化物比表面积相对较小且孔道结构不均一,因此严重影响了催化剂对VOCs的催化燃烧效率,限制了催化燃烧活性的提高。而与金属氧化物载体相比,沸石分子筛材料具有均一的孔道结构以及相对较大的比表面积等优点,而将具有较好吸附选择性和吸附容量的沸石分子筛作为载体,负载活性组分后可以实现催化剂催化燃烧性能的显著提高,从而成为VOCs催化燃烧的理想催化剂。
　　本文综述了目前沸石分子筛材料作为吸附剂和催化剂载体的负载型催化剂消除各类VOCs的研究进展。对于沸石分子筛作为VOCs吸附剂,我们小结了影响其吸附容量和吸附选择性的因素,发现分子筛的孔道大小和阳离子类型与VOCs的吸附情况密切相关。在此基础上,进一步简单介绍了分子筛蜂窝吸附转轮技术的研究现状。对于沸石分子筛作为催化剂载体,我们总结了其用于各类VOCs催化燃烧的研究情况,如烷烃类、芳烃类和醛类等。探究了催化性能的影响因素及相应的催化机理,发现分子筛的孔道结构、阳离子类型、硅铝比等都会显著影响沸石分子筛负载型催化剂的催化活性。最后,探讨了沸石分子筛应用于VOCs消除目前所存在的问题,同时展望了该领域未来的研究和发展方向。     

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激光直接成形中,几何参数、材料属性和工艺参数等众多参量均会对残余应力造成影响,需 要进行系统分析. 采用量纲分析的方法,分别提取表征几何、传热和变形的3类关键无 量纲参数,并结合三维瞬态有限元分析模型来研究这些无量纲参数对热致残余应力的影响规 律. 研究表明,选用热膨胀系数、屈服应力较小的材料,残余应力会较小;工艺控制中,可 通过降低热散失、增大激光功率和提升预热温度来减小残余应力,其中预热的效果最好.     

重复使用火箭着陆结构稳定性分析

近年来,包括中国在内的诸多国家相继开展垂直起降重复使用火箭的研究,运载火箭在平台上垂直着陆时的着陆稳定性为实现运载火箭重复使用的关键问题.由于在运载火箭设计初期结构设计尚未完成,不具有供着陆稳定性分析的详细的动力学模型,难以开展着陆过程动力学仿真,故对运载火箭着陆稳定性评估方法的研究尤为必要.本文基于广义碰撞定律,对二维运动模式下运载火箭与着陆平台的多点碰撞过程进行了分析,切向采用库伦摩擦模型给出了切向运动学恢复系数的表达式.本文首先通过机械能约束和接触碰撞中的单边约束给出了一般运动形式下广义运动学恢复系数的值域,再对两种典型运动模式,给出了该两种典型运动模式下广义运动学恢复系数的值域.然后考虑着陆腿中缓冲器的作用,将运载火箭与平台的碰撞近似为完全非弹性碰撞,得到了其广义运动学恢复系数,并结合运动学分析和能量法提出了一种基于碰撞后速度的着陆稳定性的判别方法.最后以某型运载火箭着陆样机的参数为例,分析了碰撞前速度、着陆腿跨距、摩擦系数对着陆稳定性的影响,结果表明,本文提出的稳定性判别方法较能量法更为精确,可以考虑触地速度、角速度、摩擦系数等参数间的耦合关系.     

高温快速合成纳米MAZ分子筛

作为重要的离子交换、吸附、分离与催化材料,沸石分子筛广泛地应用于不同的工业过程中.MAZ(Omega)分子筛的合成往往需要较长的晶化时间,从而限制了它的广泛应用.根据阿伦尼乌斯公式可以判断,提高MAZ沸石分子筛的晶化温度可以大幅度地缩短晶化时间,达到快速合成沸石分子筛的目的.本文将分子筛晶化温度从100提高到180°C,在3.6 h制得MAZ沸石分子筛.X射线粉末衍射测试(XRD)表明,所合成的样品是具有高纯度和高结晶度的MAZ沸石分子筛.从扫描电镜(SEM)图片可以看出, MAZ-180 (MAZ-T, T代表晶化温度)是由宽200 nm、长2–3μm的纳米棒状组成.为了探究这些纳米棒状构成的形貌是否稳定,将样品进行了超声处理.XRD和SEM结果表明,经过处理的样品仍然具有原来的结晶度与形貌,确认了它们的结构稳定性.高分辨透射图进一步确认了MAZ-180样品的规整微孔结构.热重分析显示该样品在500–700°C出现两个放热峰,这归因于有机模板的燃烧.氮气吸附测试表明, MAZ-180的比表面积为187m~2/g,甚至超过低温合成MAZ的表面积,与它的高结晶度相一致.将氢型MAZ-180(H-MAZ-180)和MAZ-100(H-MAZ-100)分子筛浸渍0.5%Pt后,用于正十二烷的加氢异构反应,发现Pt/H-MAZ-180催化剂总是具有更高的异构产物选择性和更低的裂化产物选择性.这可能是因为MAZ-180样品具有更小的尺寸,更有利于反应中的扩散.MAZ-180沸石分子筛可快速合成的特点及其所表现出的优异的催化性能使其在未来广泛应用于催化反应中成为可能.     

A New Copper（Ⅰ） Iodide Coordination Polymer Incorporating Cu2I2 Double-stranded Stair: Synthesis,Crystal Structure and Luminescent Property

A new coordination compound, [(CuI)(Btd)]n(1, Btd=2,1,3-benzothiadiazole), was obtained at room temperature by the reaction of 2,1,3-benzothiadiazole with CuI and KI saturated aqueous solution. It was characterized by elemental analysis, IR spectroscopy, single-crystal X-ray diffraction analysis and photoluminescence. The complex crystallizes in the triclinic Pī space group, with a=4.1620(6), b=10.4590(15), c=10.5052(15), α=69.310(2), β=83.608(2), γ=78.873(2)o, V=419.30(10)3 , Z=2, C6H4N2SCuI, Mr=326.61, Dc=2.587 g/cm3 , F(000)=304 and μ(MoKα)=6.464 mm-1 . The final R=0.0418 and wR=0.0936 for 1451 observed reflections with I>2σ(I) and R=0.0422 and wR=0.0939 for all data. In the complex, the Cu atoms are coordinated by one nitrogen atom and three iodine atoms to form a double-stranded stair, and such stairs are further linked to build a 2D framework via C-H…I interactions.     

考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子预测方法研究

缺陷敏感性是薄壁筒壳结构设计所面临的主要问题之一,通常利用折减因子来量化筒壳结构的缺陷敏感性程度。然而现有缺陷敏感性分析方法大多以预测筒壳折减因子下限为目的,未考虑不同形位公差水平对筒壳折减因子的影响。针对此问题,本文提出了一种考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子预测方法。该方法基于多点最不利扰动载荷法进行最不利缺陷搜索,获得筒壳不同形位公差下的折减因子下限值,从而确定考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子参考值,并利用不完全折减刚度法对计算过程进行加速。算例结果表明本文提出的筒壳折减因子预测方法可在保证安全可靠的前提下,有效提高折减因子预测精度,消除筒壳结构设计过程中不必要的安全裕度,对结构减重有积极意义。未来可基于本方法展开我国新一代航天结构薄壁筒壳折减因子设计规范的研究工作,进一步提高我国航天筒壳结构设计的精细化和轻量化水平。