四乙烯五胺修饰介孔硅胶吸附CO2性能的研究

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔硅胶(SG)上,制备了一系列胺功能化的CO₂吸附材料(TEPA-SG).利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和N₂吸脱附等分析方法对样品进行了表征,并在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度对CO₂吸附性能的影响,同时通过添加不同质量分数的聚乙二醇(PEG)考察了羟基对吸附性能及再生性能的促进作用.结果表明,当TEPA负载量为40%(质量分数)、吸附温度为70 ℃时,TEPA-SG的吸附量高达2.21 mmol/g;PEG的加入改变了氨基与CO₂的相互作用机理,当TEPA与PEG的质量比为3:1,总负载量为40%时,CO₂的吸附量为2.70 mmol/g,且经过10次吸脱附循环实验后,CO₂吸附量仍保持在2.66 mmol/g,表现出较好的循环稳定性.Clausius-Clapeyron方程计算得该过程的等量吸附热为30~40 kJ/mol,且随吸附量的增大等量吸附热逐渐减小,表明TEPA30/PEG10-SG吸附剂表面存在能量不均匀性.     

离子交换树脂固态胺复合材料的制备、表征及CO2吸附

以离子交换树脂（D001）为载体,四乙烯五胺（TEPA）为改性剂,采用三种不同的方法制备了一系列固态胺吸附剂。采用N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,配位法制得的固态胺吸附剂分散性和稳定性较好,且在TEPA负载量为40%,吸附温度为65℃,进气流量为40 mL/min时有最大CO₂吸附量达4 mmol/g。经过10次吸附-脱附循环实验后,CO₂吸附量下降3.98%。热力学、动力学研究结果表明,CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

晶种法合成UZM-9分子筛及其CO2/CH4/N2吸附分离性能

以TEAOH和TMAOH为有机模板剂,酸处理的UZM-9分子筛为晶种,采用水热法在48 h内合成出分子筛UZM-9,并对其CO₂/CH₄/N₂的吸附分离性能进行了研究。采用XRD、ICP、TG、SEM与气体吸附等手段对晶种法合成的UZM-9分子筛结构、耐水稳定性与吸附性能进行了研究。结果表明,晶种法可以在2 d内合成出硅铝原子比在3以上、收率达到65%的UZM-9分子筛;所得分子筛的CO₂吸附容量可以达到5 mmol/g以上,吸附热为34 kJ/mol,CO₂/CH₄、CO₂/N₂与CH₄/N₂的平均分离因子分别为100、240与2.4,CO₂分离性能优良且具有一定耐水性能。     

两种双金属MOF-74吸附分离CO2/CH4的分子模拟

采用分子模拟法分别研究了MgZn-MOF-74和MgCu-MOF-74对CO₂/CH₄混合物吸附分离。首先使用Dmol3模块计算原子电荷和Forcite模块优化掺入不同比例金属离子的骨架结构；接着使用Sorption模块分别模拟吸附单组分CO₂和CO₂/CH₄混合体系的吸附等温线，然后计算混合体系的选择性系数；最后使用Forcite分析金属离子与气体分子的径向分布函数。通过模拟得到的吸附单组分CO₂的吸附等温线可以发现，压力小于200 kPa时Mg5Zn5-MOF-74的吸附能力最强，173 kPa时吸附量为6.3 mmol/g。压力大于1500 kPa时，Mg9Zn1-MOF-74的吸附量比其他MOFs高，最高达23.9 mmol/g，吸附量从大到小排序为：Mg9Zn1-MOF-74>Mg7Zn3-MOF-74>Mg5Zn5-MOF-74>Mg-MOF-74>Zn-MOF-74。对于Cu掺入的Mg-MOF-74，吸附量比原始的Mg...     

CO2-adsorbent spongy electrode for non-aqueous Li–O2 batteries

Regulation of the Li₂CO₃ byproduct is the most critical challenge in the field of non-aqueous Li–O₂ batteries.Although considerable efforts have been devoted to preventing Li₂CO₃ formation,no approaches have suggested the ultimate solution of utilizing the clean Li₂O₂ reaction instead of that of Li₂CO₃.Even if extremely pure O₂ is used in a Li–O₂ cell,its complete elimination is impossible,eventually generating CO₂ gas during charge.In this paper,we present the new concept of a CO₂-adsorbent spongy electrode(CASE),which is designed to trap the evolved CO₂ using adsorption materials.Various candidates composed of amine functional groups(–NH2)for capturing CO₂ were screened,with quadrapurebenzylamine(QPBZA)exhibiting superior CO₂-adsorbing ability among the proposed candidates.Accordingly,we fabricated the CASE by sandwiching QPBZA between porous carbon layers,which facilitated the transport of gaseous products.The new electrode was demonstrated to effectively capture the evolved CO₂ during charge,therefore altering the reaction pathways to the ideal case.It is highly advantageous to mitigate the undesirable CO₂ incorporation in the next discharge,resulting in improved cyclability.This novel concept of a CO₂-sponging electrode provides an alternative route to the realization of practically meaningful Li–O₂ batteries.     

CO2气氛对胜利褐煤热解过程的影响

以5-8 mm胜利褐煤为研究对象,利用固定床反应器,在400-700℃、CO₂气氛下进行热解实验,研究了CO₂气氛对煤热解气、液、固三相产物分布的影响,探讨了CO₂对煤焦结构作用的机理。研究表明,与N₂气氛相比,CO₂气氛热解提高焦油和热解水产率,降低热解气和半焦产率;400和500℃时,CO₂气氛下形成的半焦孔隙结构和总孔体积没有明显的变化,600和700℃时,CO₂气氛下所得半焦的比表面积及孔容较N₂气氛下的大,是与煤焦内部挥发分大量释放以及CO₂进入孔道与活性位反应有关;煤热解过程中CO₂的引入能促进煤焦中3-5环芳香结构的消耗,导致煤焦结构芳香度的提高;600和700℃时,CO₂气氛下热解气中H₂和CH₄产率低,同时CO₂能与煤焦发生气化反应显著提高CO含量。     

CO2/C3H6O在金属氧化物耦合吡咯氮生物炭表面的共/竞吸附机理研究

本研究采用密度泛函理论,通过比较吸附量、吸附能以及态密度和电荷差分密度的分析,探究了不同金属氧化物耦合吡咯氮生物炭(CN5@MO_x,MO_x=ZnO、CaO、Na₂O)表面CO₂与C₃H₆O(CO₂&C₃H₆O)的吸附机理。首先从CO₂/C₃H₆O单组分方面计算了其在CN5@MO_x表面吸附量和吸附能,计算结果表明,在333 K、100 kPa时CN5@Na₂O表面对CO₂/C₃H₆O单组分吸附量分别为3.65、15.34 mmol/g,吸附能分别为-145.86、-132.47 kJ/mol,均高于CO₂/C₃H₆O单组分在CN5@CaO及CN5@...     

CO2在Fe3O4(111)表面的吸附结构及能量研究

利用密度泛函理论研究了CO₂在Fe₃O₄（111）表面Fe_tet1和Fe_oct2两种终结的吸附行为。在Fe_tet1终结表面,当覆盖度为1/5 ML时,CO₂倾向于线性吸附;而在高覆盖度下,弯曲的CO₂与表面O作用形成CO₃^2-结构。在Fe_oct2终结表面,CO₂倾向于弯曲吸附,在1/6 ML和1/3 ML覆盖度时都可以形成CO₃^2-和-COO结构。覆盖度对Fe_tet1终结的表面影响很弱,但是对Fe_oct2终结的表面影响很大。从热力学上来说,CO₂在Fe_oct2终结表面的吸附要比Fe_tet1终结表面更有利。     

不同有机胺修饰MCM-41的CO2吸附性能和热稳定性

将乙二胺(EDA,60 g/mol)、四乙烯五胺(TEPA,189 g/mol)和两种聚乙烯亚胺600(PEI600g/mol; PEI1800g/mol)分别负载在MCM-41上制备氨基功能化介孔材料,研究其对CO₂的吸附性能和热稳定性.结果表明,除了EDA-MCM41,其他三种材料随着胺分子量增大CO₂吸附性能下降,但是热稳定性却有所提高,其中,TEPA-MCM41的吸附容量最大,达到2.7 mmol/g.同时发现,乙二胺在制备过程中随溶剂挥发而难以完全负载在MCM-41上.在纯N₂气氛和再生温度100 ℃条件下,经10次循环实验后,TEPA-MCM41的吸附能力下降了7.4%,而PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41吸附能力保持不变,且质量变化在1%以内,表现出良好的再生稳定性.采用80%CO₂/20%N₂对吸附饱和的材料进行再生,四种材料的再生温度将提高到160 ℃以上,高分子量PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41相比于TEPA-MCM41具有更好的热稳定性.     

Fe促进的Pt@CeO2催化剂用于CO2加氢制C1产品

在Pt@CeO₂核壳纳米球表面引入过渡金属助剂,探究了不同过渡金属的引入对其CO₂加氢性能的影响.研究结果表明,Fe物种的引入对加氢性能的提升效果最佳,液体C₁产率达到6.34×10^-2 mmol·g^-1_cat.·h^-1.透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N₂吸附-脱附实验、CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等表征结果表明,Fe物种在Pt@CeO₂表面均匀分散,且Fe的存在降低了Pt物种的电荷密度,产生了更多的Pt²⁺物种,提高了产物中甲醇的选择性.此外,Fe的存在还促进了更多氧空位(O_v)的形成,进而促进了对CO₂的吸附及后续的加氢反应,提高了催化活性.     

介孔SiO2/Fe3O4中空磁性微球的漆酶固定化

以介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球作为载体,采用物理吸附法对漆酶进行固定化,考察了时间、温度和pH值对漆酶固定化效果的影响,并对固定漆酶的活性及稳定性进行了研究.结果表明,介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球吸附漆酶分子后,介孔材料的比表面积与孔体积均减小.在3 h时复合微球对漆酶的吸附达到平衡,复合微球中介孔SiO2对漆酶的有效固定量为689 mg/g,大大高于纯介孔材料MCM-41的漆酶固定量(319 mg/g).在pH=3～6的条件下,复合微球中固定漆酶仍保持70%以上的相对酶活.当温度不高于60℃时,固定漆酶的相对酶活仍保持65%以上.固定漆酶的pH稳定性和热稳定性都明显优于游离漆酶,固定漆酶的米氏常数为1.05 mmol/L,与游离漆酶相比,固定漆酶与底物的亲和力有所降低.当2,4-二氯苯酚的浓度为10 mg/L时,固定漆酶对其去除率在6 h时达到81.6%,表现出很好的催化活性.     

Rh-Mn-Li/SiO2催化剂的吸附量热和红外研究

通过在最优Rh含量基础上对金属配比的再优化,成功地改进了Rh-Mn-Li/SiO2催化剂的CO加氢性能;并采用微量吸附量热和红外等表征手段,考察了助剂Mn和Li促进作用的本质.结果表明:助剂Mn和Li的添加,使孪式和线式吸附CO的碳氧键强度增加,并同时削弱了桥式吸附CO的碳氧键或者使其转化为更易于解离的倾斜式CO吸附物种,从而同时增加了Rh基催化剂的CO解离和插入能力,提高了其活性和C2含氧化合物选择性.另一方面,Mn和Li的添加显著地降低了Rh基催化剂表面H的数量和稳定性.催化剂加氢能力显著降低极大地抑制了CH4的生成,从而有利于C2含氧化合物选择性的进一步提高.     

Co3O4/CeO2 CO氧化的原位红外光谱研究

采用沉淀氧化法制备了Co₃O₄/CeO₂催化剂。分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究。运用FT-IR表征手段,在钴铈复合氧化物上进行了CO吸附及CO/O₂共吸附研究。结果表明,与纯的Co₃O₄样品相比,Co₃O₄/CeO₂具有明显的抗湿气能力。Co₃O₄/CeO₂催化剂在进行CO氧化时,表面形成了类碳酸盐物种。当环境温度低于453 K时,催化剂上类碳酸盐的生成与形成类碳酸盐物种后受热分解存在着动态平衡。当环境温度高于493 K,催化剂上生成的类碳酸盐物全部受热分解。氧化铈的加入提高了催化剂的抗湿气性能。较小粒径的Co₃O₄与CeO₂产生的强相互作用可使CeO₂向Co₃O₄提供氧,因而间接提供了CO氧化需要的氧。     

单分散SiO2的焙烧温度对Rh基催化剂上CO加氢反应性能的影响

在比较了分别以商业SiO2和采用Sto?ber法制备的单分散SiO2为载体的Rh-Mn-Li/SiO2催化剂催化CO加氢反应性能的基础上,进一步调变了Stober法制备SiO2时的焙烧温度,并考察了其对Rh-Mn-Li/SiO2催化CO加氢性能的影响.利用N2吸附-脱附、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、H2程序升温还原(H2-TPR)、程序升温表面反应(TPSR)等方法对载体及催化剂的物理化学性能进行了表征.结果表明:不同温度焙烧的载体表面具有不同的Si―OH数量,从而影响金属的分散状态及Rh和Mn之间的相互作用.载体表面较多的羟基有利于Rh的分散和CO的吸附,从而增强催化剂的反应活性.载体表面适当数量的羟基能够得到适中的Rh与Mn之间的相互作用,使催化剂具有合适的CO解离能力,有利于CHx的CO插入反应,从而提高了C2含氧化合物的选择性.     

LiNi0.05Mn1.95O4的合成及其对Li+的离子交换热力学

以乙酸锂、乙酸锰和乙酸镍为原料, 采用溶胶-凝胶法合成出掺镍的尖晶石型锂锰氧化物LiNi0.05Mn1.95O4. 用0.5 mol·L-1的过硫酸铵对其进行酸改性后制得锂离子筛(记作LiNiMn-H). 经测定LiNi0.05Mn1.95O4在酸改性过程中Mn2+的溶出率仅为0.31%(w, 质量分数), LiNiMn-H对锂离子的饱和交换容量达5.29 mmol (36.72 mg) Li+/g 离子筛. 测定了15、25、35、45 ℃ LiNiMn-H 在H+-Li+体系吸附锂的离子交换等温线, 并利用Pitzer 电解质溶液理论计算出该离子交换体系的活度系数, 得到H+-Li+交换的平衡常数Ka, △Gm、△Hm和△Sm等热力学参数. 结果表明, Ka随温度的升高而降低, LiNiMn-H对Li+的选择性大于原来可交换阳离子(H+)的选择性, 吸附锂的过程是自发过程(△Gm<0), 该离子交换反应是放热反应.     

CO和NO在Rh2-V/SiO2催化剂上共吸附的红外光谱

应用CO和NO吸附态原位红外光谱方法研究了还原态Rh2／SiO2，Rh2－V／SiO2催化剂上的活性中心铑的状态和助剂钒的作用. Rh2催化剂用Rh2（CO）4Cl2化合物制备. 在还原Rh2／SiO2催化剂上，CO吸附出现四个红外吸收峰：2085，2028cm－1（孪生态吸附RhⅠ（CO）2），2060cm－1（线式吸附RhⅡCO），1867cm－1（桥式吸附RhⅢ2CO）．在还原Rh2－V／SiO2催化剂上，CO在RhⅡ和RhⅢ中心上的吸附峰大大减弱，可以解释为Rh°向钒离子转移电子生成了带正电荷的铑中心（Rhδ＋）；同时RhⅠ（CO）2键能增加，降低了孪生CO被NO置换的程度。     

Photocatalytic Synthesis of Hydrocarbon Oxygenates from C2H6 and CO2 over Pd-MoO3/SiO2 Catalyst

Pd-MoO3/SiO2 catalyst has been prepared using the method of incipient wetness impregnation. The photo absorbing behaviors and chemisorbing properties of the catalyst have been characterized by UV-vis spectra and TPD-MS experiments. The results indicated that metal Pd loaded on MoOe/SiO2 has a significant effect on the photo absorbing performance of MoO3/SiO2, and an obvious blue shift of the absorption edge is produced. Under UV irradiation, the chemisorption state of CO2 undergoes decomposing process to form CO at 481 K, and a two-site adsorption state of ethane can be formed at around 496 K. Photo-oxidation of ethane using carbon dioxide can mainly produce propanal, ethanol and acetaldehyde in the temperature range of 353-423 K. The presence of metal Pd improves the catalytic activity remarkably.     

热等离子体与催化剂协同重整CH4-CO2

考察了热等离子体与催化剂协同作用于重整反应过程。实验采用三种不同的模式进行:等离子体单独作用、等离子体与催化剂协同作用、等离子体与催化剂协同作用且部分原料气引入等离子体放电区。结果表明,在模式三下,当原料气的总流量为5 m³/h、CH₄/CO₂物质的量比为4/6、等离子体的输入功率为14.4 kW时,CH₄-CO₂重整过程可获得最佳结果,CH₄转化率为77.00%、CO₂转化率为62.40%、H₂选择性为96.70%、CO选择性为88.60%、反应比能为193 kJ/mol、过程的能量转化率为66.4%,该结果已十分接近CH₄-H₂O(g)重整的技术指标。最佳结果主要得益于模式三下的三种不同的反应路径,放电反应、热化学反应与催化反应。     

Efficient CO2 capture on low-cost silica gel modified by polyethyleneimine

In this work,a series of polyethyleneimine(PEI) functionalized commercial silica gel were prepared by wet impregnation method and used as CO 2 sorbent.The as-prepared sorbents were characterized by N 2 adsorption,FT-IR and SEM techniques.CO 2 capture was tested in a fixed bed reactor using a simulated flue gas containing 15.1% CO 2 in a temperature range of 25-100 C.The effects of sorption temperature and amine content on CO 2 uptake of the adsorbents were investigated.The silica gel with a 30 wt% PEI loading manifested the largest CO 2 uptake of 93.4 mg CO 2 /g adsorbent(equal to 311.3 mg CO 2 /g PEI) among the tested sorbents under the conditions of 15.1%(v/v) CO 2 in N 2 at 75 C and atmospheric pressure.Moreover,it was rather low-cost.In addition,the PEI-impregnated silica gel exhibited stable adsorption-desorption behavior during 5 consecutive test cycles.These results suggest that the PEI-impregnated silica gel is a promising and cost-effective sorbent for CO 2 capture from flue gas and other stationary sources with low CO 2 concentration.