甲烷在褐煤煤焦上的裂解反应研究

采用石英管固定床反应器,分别考察了不同温度（1123K、1173K、1223K、1273K）及不同浓度（10%、15%、20%）下,甲烷在褐煤煤焦上的裂解反应。结果表明,褐煤煤焦对甲烷裂解反应具有良好的催化活性,在所考察温度范围内,甲烷的初始转化率最高达99.5%,温度越高,甲烷的初始转化率越高;但随着反应的进行,转化率逐渐降低;甲烷进气浓度越高,初始转化率越低,而且催化剂失活也越快。反应前后煤焦电镜扫描照片及物性参数的比较表明,甲烷裂解生成炭沉积在煤焦表面,导致煤焦比表面积随反应的进行逐渐降低,与甲烷裂解转化率的变化趋势一致;反应后煤焦的孔容及微孔容都有所降低,平均孔径增大,说明甲烷的裂解生成炭造成了煤焦孔道尤其是微孔的堵塞,比表面积减小,导致了甲烷的转化率降低。     

石油焦水蒸气气化过程孔隙结构和气化速率的变化

以氮气为吸附质，测定了部分气化石油焦的比表面积、孔容及其随孔径的分布，研究了石油焦的孔隙结构在气化过程中的变化及其对气化反应的影响。结果表明，石油焦的孔主要由微孔组成；水蒸气条件下气化时石油焦的比表面积、孔容随碳转化率增加而不断增大；不同孔隙率和比表面积的石油焦，其气化反应速率曲线变化趋势不同；石油焦的比气化反应速率与孔隙结构有着紧密的关系，比气化反应速率和有效比表面积之间有着较好的线性关系。     

褐煤半焦直接加氢制甲烷反应特性及其孔结构和表面形态变化

在高温高压(1 000 ℃、12 MPa)固定床反应器上对内蒙古褐煤半焦的加氢甲烷化反应特性进行了研究,采用氮吸附和扫描电镜(SEM)对甲烷化残渣比表面积、孔结构和表面形态进行了表征。结果表明,半焦加氢甲烷化可分为加氢热解、快速加氢和慢速加氢等三个反应阶段,每阶段分别发生含氧官能团和烷基侧链加氢反应、芳环结构加氢反应以及贫氢骨架碳结构加氢反应。半焦加氢甲烷化最优反应温度为800 ℃,反应压力为3.0~4.0 MPa;提高升温速率可以缩短前段(碳转化率低于46%)反应过程时间,对后段(碳转化率高于46%)反应过程影响较小。半焦甲烷化残渣的吸附-脱附等温线呈反S型,滞后环呈H3回线形状;在甲烷化反应过程中,半焦平均孔径先减小后增大,总孔容积和介孔容积逐渐增大,微孔容积和比表面积先增大后减小。     

改性Y沸石的孔结构与催化性能

测定了不同方法改性的Y沸石样品的N_2吸附和脱附等温线, 并计算了样品的微孔、大孔和二次孔的孔容和表面积, 以及样品的二次孔分布, 证实改性方法对样品的孔结构有显著的影响。同时, 还考察了不同尺码探针分子在改性Y沸石样品上的酸催化反应活性, 将所得数据与样品的酸量、酸强度和二次孔容相关联, 取得了满意的结果。说明对大尺码反应分子, 改性过程中生成的大孔径二次孔, 对提高沸石催化剂的反应活性是有利的。     

汉麻杆基活性炭表面织构与储氢性能的研究

以天然汉麻杆为原料,采用KOH化学活化的方法改变活化时间制备出了高比表面积活性炭,并且对其表面进行硝酸氧化处理,研究活性炭表面化学状态对其吸附性能的影响。采用77 K低温氮气吸附和FTIR对样品进行了表征,并在77 K、100 kPa的条件下测定样品的氢气吸附等温线。结果表明,所有样品具有较高的比表面积(2 435.93～3 240.95 m²·g^-1)和总孔容(1.3～1.98 cm³·g^-1),且随活化时间的延长而增加,3.5 h达到最大值,之后由于骨架坍塌有所减小。所有样品的孔径分布较为一致呈多峰型分布,主要以小于2 nm的微孔为主,同时含有少量的中孔和大孔。活化3.5 h样品的吸氢量最大,达到3.28wt%。研究发现,吸氢量受比表面积和孔容等参数影响较大,77 K下不仅小于2 nm的微孔对活性炭吸氢行为贡献较大,中孔也有十分重要的影响。样品经硝酸氧化处理后,BET比表面积和总孔容均在一定程度上减小,而氢气吸附量也有所降低。     

活性炭孔隙结构对催化氧化脱除单质汞的影响

研究活性炭在硫化氢存在条件下催化氧化脱除煤气中单质汞的吸附机理和探讨提高其吸附能力的方法,在模拟煤气气氛下对3种活性炭和一种活性焦进行汞的吸附性能实验,并进一步分析活性炭(焦)的孔隙结构。用BET方程处理N₂等温吸附数据,计算比表面积;用HK法进行微孔分析;用BJH法计算中孔孔径分布。结果表明,硫化氢被催化氧化后,生成吸附在活性炭孔壁上的活性硫促进了对汞的吸附;随着活性炭微孔和中孔体积的增大,活性炭对汞的吸附能力得到提高。     

超级电容器炭电极材料孔结构对其性能的影响

采用无瓶颈的系列酚醛树脂活性炭为电极材料，用氮吸附和恒流充、放电，以及交流阻抗法，研究孔径和孔表面积等孔结构对其性能的影响.结果表明，活性炭电极材料双电层电容与微孔(孔宽度< 2.0 nm)表面和外孔(孔宽度 >2.0 nm)表面都有关系，但主要取决于微孔表面双电层电容.微孔表面比电容为21.4 μF•cm－2，外孔表面比电容< 10 μF•cm－2.外孔表面比电容较低可能是由于空间电荷层的影响.微孔孔径较大的炭材料具有高比电容和良好的高倍率放电的特性.     

孔结构对活性炭吸附水溶液中铅离子的影响

选取三种表面化学性质相近的活性炭(AC),通过等温吸附实验考察活性炭对水溶液中铅离子的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察活性炭的表面微观形貌,通过低温(77 K)液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容,并分别以密度泛函理论(DFT)和Barrett-Joyner-Halenda (BJH)法计算微孔和中孔的孔径分布.结果表明:选用的三种活性炭AC1、AC2、AC3在比表面积和总孔容上呈依次下降的趋势,但表面开放孔均匀分布的AC2,具有最高的饱和吸附量,孔结构类似颗粒堆积孔的AC3,具有与表面开放孔分布集中的AC1相近的饱和吸附量;通过对孔结构与吸附量的关联分析可知,在活性炭吸附铅离子的过程中, 0.4-0.6 nm的孔是有效吸附孔, 10.5-20.6 nm、20.6-55.6 nm、5.2-10.5 nm三个区间的孔则会对吸附产生阻碍作用.     

烟气脱硫活性炭微波再生特性的实验研究

研究了烟气脱硫活性炭的微波再生特性。通过扫描电镜、N₂吸附、元素分析、Boehm滴定表征微波再生对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,分析微波再生对活性炭吸附烟气中SO₂的影响规律。结果表明,微波再生功率越高,SO₂再生曲线越窄,峰值浓度越高,有利于载硫活性炭的解吸和高浓度再生气的获取。微波再生对活性炭起到了活化作用,使活性炭的孔结构变狭长。随着微波再生功率的提高,活性炭的微孔比表面积、微孔孔容增加,酸性官能团含量上升,碱性官能团含量下降。100 W再生后,活性炭再生不完全,残留的H₂SO₄影响了活性炭的吸附,活性炭的SO₂吸附性能下降。200、300、400 W工况下,活性炭的SO₂吸附容量均得到提高,且随着再生功率的提高,活性炭的碱性官能团含量上升,微孔比表面积、微孔孔容增加,SO₂吸附性能逐渐增强。     

溶剂萃取对烟煤孔隙结构和粒度的影响

用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2-NMP）(1∶1, V/V) 混合溶剂、丙酮和吡啶对南桐烟煤逐级萃取，得到各级残余物。通过比表面积及孔快速测试仪和扫描电镜，对煤及各萃取残余物的氮气吸附行为、粒度进行测试，考察了溶剂萃取对煤的BET比表面积与BJH孔容、孔面积随孔径分布规律以及粒度的影响。结果表明通过“溶解”小分子物质，溶剂萃取能够有效地改善煤的吸附性、比表面积和孔隙结构，降低其粒度，但不能破坏其基本结构单元，在本质上仍属于物理作用。根据最可几孔径计算出南桐烟煤胶态分子团结构模型中基本结构单元的粒径在3.5 nm左右，证实了煤分子胶态团结构模型的假设。     

水蒸汽活化活性炭及其负载乙炔氢氯化铋基催化剂

以水蒸汽活化的两种活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列Bi/AC催化剂,考察了其乙炔氢氯化反应的催化性能。分别通过氮气吸附脱附实验(BET),扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外(FTIR),透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TGA)对活性炭和催化剂进行表征。结果表明：（1）水蒸汽活化重整了活性炭的孔径和孔道,尤其是介孔材质活性炭,增加了其比表面积,形成了新的微孔结构。（2）积碳是Bi/AC催化剂失活的主要原因,水蒸汽活化抑制了积碳,并增加了BiOCl的结晶度和分散性,提高了乙炔氢氯化反应的催化性能。     

活性炭孔径和比表面积对TiO2/AC光催化性能的影响

采用“同步物理-化学活化法”二次活化商品活性炭, 制备不同孔径和比表面积的系列活性炭(AC)载体, 以偏钛酸为钛源, 利用均匀沉淀法制备TiO2负载型光催化剂(TiO2/AC), 用氮吸附、XRD、SEM等方法表征, 研究活性炭的孔径和比表面积对TiO2/AC性能的影响; 并通过降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)研究TiO2/AC光催化氧化特性, 考察催化剂投加量、不同MB浓度等因素对光催化氧化的影响. 结果表明, 负载的TiO2粒子粒径为12-20 nm, 活性炭的比表面积大、平均孔径大有利于TiO2的均匀分散, 阻止TiO2晶粒生长, 有利于充分发挥TiO2小尺度效应; 另外, 活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/AC光催化剂对MB降解的效率显著提高. 动力学研究表明, TiO2/AC光催化降解MB反应符合表观一级动力学特征.     

Effect of ozone treatment on ammonia removal of activated carbons

In this work, activated carbons (ACs) were modified by ozone treatment to enhance the efficiency of removal of ammonia gas over the ACs. Surface properties of the ACs were confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and N2 adsorption isotherms at 77 K were investigated by BET and D-A methods to characterize the specific surface area, total pore volume, and micropore volume. The ammonia removal efficiency was confirmed by the gas-detecting tube technique. The results showed that the specific surface area and micropore volume of ACs were slightly destroyed as the ozone treatment time increased. However, the ozone treatment led to an increase in ammonia removal efficiency of ACs, mainly due to an increase of acid functional groups, such as carbonyl and ether groups, on carbon surfaces. It was revealed that the improvement of ammonia removal efficiency of ACs was greatly affected by the interfacial acid-base interactions between modified ACs and basic ammonia adsorbate.     

处理方法对活性炭在流化床反应器内甲烷催化裂解制氢活性的影响

在流化床反应器内，初步研究了处理方法对活性炭在甲烷裂解制氢过程中催化活性的影响。结果表明，浓硝酸处理后，活性炭表面会生成大量的含氧基团，未处理的活性炭上，850℃和900℃时甲烷的初始转化率在8%和11%左右，浓硝酸处理后，850℃和900℃时初始转化率分别上升到12%和16%，稳定性也明显改善。离子交换法负载微量金属的活性炭比采用浸渍法负载的有更好的活性和稳定性。     

Effect of Activated Carbon as a Support on Metal Dispersion and Activity of Ruthenium Catalyst for Ammonia Synthesis

IntroductionSince the beginning of the 2 0 th century,ammonia has been produced over the fused ironcatalyst known as Haber- Bosch process.Thecatalyst most widely used is Fe,promoted withK2 O and Al2 O3and other un- reducible oxides.Thefused iron catalyst has many advantages,such aslow unit price and long lifetime,worldwide about1 40 million tons of ammonia is manufactured peryear in the presence of Fe catalyst.But its lowactivity below40 0℃ makes it necessary to carryout the process at a …     

甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的脱氢聚合反应

对不同Mo含量的Mo／HZSM－5催化剂的结构进行了表征，并对这些催化剂的甲烷非氧气氛下的转化反应进行了考察．催化剂的BET比表面积及酸性随Mo含量的增加而降低，当Mo含量大于5％时，Mo对ZSM－5分子筛的晶型有影响，并出现MoO3物相．甲烷在700℃时可高选择性地生成苯和乙烯，最佳Mo含量大约为2％．纯的MoO3或HZSM－5上该反应几乎不进行，因此，可能是分散的钼氧离子和分子筛的酸中心是甲烷转化的活性中心，只有二者的协同作用才能促进甲烷的转化．反应后催化剂中的钼物种被还原了．催化剂上的积炭可能是催化剂失活的主要原因之一，烧炭后催化剂活性基本恢复．     

Experimental and Theoretical Study of the Effect of Moisture on Methane Adsorption and Desorption by Activated Carbon at 273.5 K

Adsorption and desorption of methane by activated carbon (AC) at constant temperature and at various pressures were investigated. The effect of moisture was also studied. A volumetric method was used, up to 40 bar, at a temperature of 273.5 K. Results of a dry AC sample were compared with those obtained from a moist sample and two different ACs with different physical and surface properties were used. As expected, the results showed that the existence of moisture, trapped in the AC pores, could lead to a decrease in the amount of methane adsorbed and a decrease in the amount of methane delivered during desorption. To model the experimental results, a large variety of adsorption isotherms were used. The regressed parameters for the adsorption isotherms were obtained using the experimental data generated in the present study. The accuracy of the results obtained from the different adsorption isotherms was favorably compared.     

甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的脱氢聚合反应

对不同Mo含量的Mo／HZSM－5催化剂的结构进行了表征，并对这些催化剂的甲烷非氧气氛下的转化反应进行了考察．催化剂的BET比表面积及酸性随Mo含量的增加而降低，当Mo含量大于5％时，Mo对ZSM－5分子筛的晶型有影响，并出现MoO3物相．甲烷在700℃时可高选择性地生成苯和乙烯，最佳Mo含量大约为2％．纯的MoO3或HZSM－5上该反应几乎不进行，因此，可能是分散的钼氧离子和分子筛的酸中心是甲烷转化的活性中心，只有二者的协同作用才能促进甲烷的转化．反应后催化剂中的钼物种被还原了．催化剂上的积炭可能是催化剂失活的主要原因之一，烧炭后催化剂活性基本恢复．