基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

原位DRIFTS研究CH4部分氧化和CO2重整的耦合

8%Ru-5?/γ-Al2O3催化剂对于甲烷的低温活化具有较好的催化活性,在500℃下甲烷、二氧化碳和氧气的耦合反应中,吸热反应二氧化碳重整和放热反应甲烷部分氧化进行耦合强化,使得耦合反应中的甲烷转化率为38.8%。用原位漫反射傅里叶红外光谱法对钌系催化剂耦合甲烷部分氧化和二氧化碳重整反应体系机理进行研究。CO在8%Ru-5?/γ-Al2O3上吸附,表明CO在催化剂表面上波数为2 167 cm-1(2 118 cm-1)和2031 cm-1(2 034 cm-1)处形成孪生态Ru(CO)2和Ce(CO)2吸附物种,而且高温下CO吸附物种很容易从催化剂表面脱附出来。原位漫反射红外实验结果表明甲烷部分氧化反应时催化剂表面上有吸附物种碳酸根、甲酰基(甲酸盐)和一氧化碳的形成,其中表面的甲酰基和甲酸盐物种是甲烷部分氧化反应的主要活性中间物,这些中间活性中间体由甲烷吸附态CHx和催化剂表面的氧吸附态结合而形成的,随后这种中间物种再分解为CO产物;甲烷和二氧化碳重整反应时没有新的吸附物种产生,由此提出重整反应的机理是吸附态的甲烷和二氧化碳在催化剂活性中心上进行活化解离而生成合成气;甲烷、二氧化碳和氧气耦合反应过程中出现新的羟基物种(桥式羟基Ru-(OH)2),耦合反应机理复杂可能是由部分氧化和重整两类反应机理的复合,其中桥式羟基Ru-(OH)2参与了反应的进行。     

高T_c氧化物Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的磁化和H_(c1)

高T_c氧化物 Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_y(x=0.2,0.3,0.4,0.5)大块超导体的 Meissner 效应表明存在110K 和85K 两个超导相,并且以110K 相为主,抗磁转变起始于103K 附近.不同样品在77.3K 的磁化实验表明,当 x≤0.3时,H_(Cl)≈28Oe,当 x>0.3时,H_(cl)=25Oe.x=0.3的样品在不同温度下的磁化实验结果表明,在 T=77.3—95K 之间,H_(Cl)与 T 成线性关系,且 dH_(Cl)/dT=-1.07Oe/K.两个超导相的存在导致磁化曲线峰的拉宽,且拉宽程度与85K 相所占的比例有关.     

高T_c氧化物Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_y大块超导体的磁化和H_(c1)

高T_c氧化物 Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_y(x=0.2,0.3,0.4,0.5)大块超导体的 Meissner 效应表明存在110K 和85K 两个超导相,并且以110K 相为主,抗磁转变起始于103K 附近.不同样品在77.3K 的磁化实验表明,当 x≤0.3时,H_(Cl)≈28Oe,当 x>0.3时,H_(cl)=25Oe.x=0.3的样品在不同温度下的磁化实验结果表明,在 T=77.3—95K 之间,H_(Cl)与 T 成线性关系,且 dH_(Cl)/dT=-1.07Oe/K.两个超导相的存在导致磁化曲线峰的拉宽,且拉宽程度与85K 相所占的比例有关.     

间隙原子H,B,C对LaFe_(11.5)Al_(1.5)化合物磁性和磁热效应的影响

研究了金属化合物LaFe_(11.5)Al_(1.5)H_x(x=0,0.12,0.6,1.3),LaFe_(11.5)Al_(1.5)B_y(y=0.1,0.2,0.3)和LaFe_(11.5)Al_(1.5)C_z(z=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)的磁性、结构和磁热效应.金属化合物样品均形成了良好的NaZn_(13)型单相结构.基于固相-气相反应或者固相-固相反应引入间隙H,B,C原子后,磁性基态从反铁磁态变为铁磁态,饱和磁化强度(M_s)和居里温度(T_c)均呈升高趋势.值得注意的是:随着B和C含量的增加,化合物的相变性质由弱一级相变过渡至二级相变;而随着H含量的增加,相变性质却从二级相变过渡至弱一级相变.同时,化合物LaFe_(11.5)Al_(1.5)H_x,LaFe_(11.5)Al_(1.5)B_y和LaFe_(11.5)Al_(1.5)C_z均呈现出相当大的磁熵变.在0—5 T的外磁场作用下,LaFe_(11.5)Al_(1.5)H_(1.3),LaFe_(11.5)Al_(1.5)B_(0.1)和LaFe_(11.5)Al_(1.5)C_(0.2)的最大磁熵变分别达到12.3,9.6和10.8 J/kg·K.此外,在0—5 T的外磁场作用下,LaFe_(11.5)Al_(1.5)H_(0.6)的制冷能力达到259.2 J/kg,LaFe_(11.5)Al_(1.5)B_(0.1)的制冷能力达到116.4 J/kg,而LaFe_(11.5)Al_(1.5)C_(0.1)的制冷能力达到230.4 J/kg.     

铁矿石载氧体生物质化学链气化实验研究

本文以铁矿石为载氧体,在小型流化床上分别考察了载氧体存在、气化温度和O/C摩尔比三个因素对生物质化学链气化过程的影响。试验表明,载氧体的加入提高了碳转化率,却略微降低了合成气产率。气化温度升高,碳转化率和合成气产率相应增大,CO和H_2产率升高,而CO_2和CH_4产率则呈单调递减的趋势。随着O/C摩尔比的升高,碳转化率变大,但所供给的氧量有所提升,导致了合成气产率的下降。     

基于废铁渣载氧体煤加压化学链燃烧试验研究

针对废铁渣载氧体,在小型固定床反应器上进行了燃煤加压化学链燃烧试验以及载氧体持续循环能力的研究,结果表明,压力增加抑制了煤的初始热解过程,提高了煤焦的气化过程以及气化产物与载氧体之间的反应.随着压力增加,CO2浓度和燃料的转化率增加,CO和CH4的浓度降低,载氧体的转化率也随压力的增加而增加.由于载氧体载氧能力一定,随...     

化学链燃烧中镍基载氧体与H_2S反应机理研究

采用热重分析与红外色谱分析(TGA-FTIR)相结合的方法,研究了NiO载氧体与高浓度CO与H_2S混合气的还原、硫化反应性。实验结果表明,随反应循环数增加,NiO载氧体的平衡态转化率基本不变,但反应速度减小。FTIR检测得气态产物主要由CO_2、COS、CS_2、SO_2组成,而且XPS、XRD分析结果显示硫化产物Ni_3S_2的质量分数随循环数增加而减小。SEM表明还原态NiO载氧体颗粒表面呈现烧结现象。     

生物质定向气化制合成气—气化热力学模型与模拟

通过对气化炉内反应的热力学模型构建和模拟,探讨了实现生物质定向气化为合成气(H2∶CO=2∶1) 的条件,以便使用该合成气直接合成液体燃料—甲醇.在考虑气化过程中物质平衡、能量平衡和化学反应平衡的 基础上,建立了生物质气化模型,并使用PASICAL语言及其外挂DELPHI程序,编写了FBGB程序,用于模拟生物 质、水蒸气输入量与产气中各种气体组分含量之间的关系.通过模拟,发现水蒸气与生物质输入速率的比值 (S/B)是影响H2/CO值的关键参数.模拟结果显示当其它反应条件确定时,S/B与H2/CO呈线性递增关系,通 过调节S/B,H2与CO的比例可以得到控制.     

微细腔内CO_2对CH_4/H_2O重整反应特性影响

基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO_2含量的变化以及在固定的CH_4/H_2O/CO_2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响。结果表明提高CO_2/CH_4的比例能够明显提高CO_2、CH_4转化率,提高CO的含量。CH_4/CO_2基元反应的产物在低温条件下CO和H_2O,水蒸气转化率和H_2产量降低,CO_2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H_2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.     

高活性载氧体的化学链燃烧氩气纯化

一次单晶硅生产工艺后,氩气会受到CO、H_2等杂质气体的污染,无法再次使用,且杂质气体浓度通常小于0.01%,传统方法(如物理吸附、化学吸附和催化氧化)难以高效直接进行脱除。基于此背景,本文提出"化学链燃烧净化回收氩气"技术,采用第一性原理计算对高活性载氧体材料进行筛选,选择并制备了CuCoFe三元尖晶石载氧体材料,实现了中温条件下对低浓度杂质气体的精确脱除,处理后的氩气中CO及H_2含量低于0.001%,回收氩气纯度99.9998%,单次循环回收率90%。     

H_2/CO/空气贫燃预混火焰的临界熄灭条件研究

通过详细数值计算在较宽H_2/CO比范围内研究了H_2/CO/空气贫燃层流预混对冲火焰的熄灭极限。结果表明:H_2/CO/空气预混火焰的熄灭拉伸率随当量比和燃料H_2含量的增加而增加。分析发现主要分支反应和主要终止反应的平衡和竞争是火焰熄灭的决定性因素,对于组分确定的合成气,引入火焰面上主要分支反应的反应速率ω_B与主要终止反应的反应速率ω_T的对数比值β=ln(ω_T)/ln(ω_B)作为火焰熄灭指数,熄灭时刻所有当量比火焰的β趋近一个常数β_(ext),β_(ext)为临界熄灭指数。β随着拉伸率的增加而增加,当β=β_(ext)时,火焰熄灭。β_(ext)略大于1,随着H_2含量的增加逐渐减小并趋近于1。     

Sb2O3的丰度对（1-x）La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/（x/2）（Sb2O3）电输运性质的影响

用固相反应法制备(1-x)La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/x/2(Sb2O3)(x=0.00,0.02,0.15)样品,通过X射线衍射(XRD)图谱,扫描电子显微镜(SEM)照片及SEM能谱(EDS),ρ～T曲线研究样品的结构及电输运性质.结果表明:Sb离子没有进入Mn位,Sb2O3包覆在La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3颗粒表面,Sb2O3起助熔剂作用,使得复合样品的颗粒变大且大小相对均匀;复合样品的绝缘体-金属转变温度TP较纯的La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3的TP提高20K左右,对x=0.15的样品电阻高峰值比纯的La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3的峰值电阻率增大两个数量级,用自旋极化隧穿理论予以解释.     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)M_xO_(7-δ) (M=Fe,Ni)体系的超导电性

本文报道,通过对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系样品的晶体结构、氧含量、正常态电阻率与温度的关系,以及超导转变温度等测量,并与YBa_2Cu_(3-x)MxO_(7-δ)(M=Fe,Ni)体系进行比较,发现Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的Tc显著地高于相应x值的YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系,而Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系则相反,Tc低于仅Ni替代的体系,表明Ca和Fe同时替代时两者引起的载流子浓度(n_H)变化相互补偿,抑制了仅Fe替代时引起的n_H和Tc急剧下降;而作Ca和Ni同时替代时主要的不是两者引起载流子浓度变化的相互补偿,Ca和Ni替代效应之间的关联较弱。作者认为,对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系属于CuO_2平面外的元素替代,这时载流子浓度是决定Tc的主要因素;而对Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ)体系,由于Ni~(2+)离子主要占据Cu(Ⅱ)位,它导致磁拆对效应,Ni~(2+)离子的拆对效应是引起Tc下降的直接原因。     

基于钾基修饰的赤铁矿煤化学链燃烧

采用流化床反应器以水蒸气作为气化介质,以K₂CO₃修饰后的铁矿石作载氧体,进行煤化学链燃烧还原试验。结果表明,钾基铁矿石对水煤气反应及CO变换反应有明显的催化效果,大大提高反应速率,缩短反应平衡时间,有利于提高CO₂体积份额。随着载氧体中K₂CO₃负载量由0%增加到20%,碳转化平衡时间逐步缩短,煤在58 min内的碳转化率呈逐渐增加趋势,CO2体积份额呈先增大后减小趋势,在6%K₂CO₃负载量时达到最大值。SEM结果显示钾基铁矿石表面呈一定烧结状态,铁矿石中K₂CO₃负载量不宜过高。     

GdBa_2Cu_(3-x)CO_xO_y、NdBa_2Cu_(3-x)CO_xO_y 的超导电性

采用固相反应法制备了单相元素替代超导氧化物系列 GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y,NdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y对这些样品的晶格常数和电阻-温度关系进行了测量,发现随掺杂量 x 的增加,①两系列样品均呈现出金属-半导体转变;②NdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y 出现一从正交到四方的结构相变,并且在发生该相变之前,超导电性已消失;③GdBa_2Cu_(3-x)Co_xO_y 的 T_c(x)随 x 变化近似成线性关系.取适当的 x_(cr),与 AG 曲线比较,发现在高含量区出现偏差.将本实验结果与 YBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-δ)、YBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ),YBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-δ),GdBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)等系列相应的结果作比较,认为磁性稀土元素与固有磁矩较大的过渡元素间很可能存在某种磁相互作用.同时还讨论了其它可能的拆对机制.     

烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的金属-绝缘体转变与增强的反铁磁性研究（英文）北大核心CSCD

通过晶体结构、电学和磁学测量,我们系统地研究了Fe掺杂的烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7(x=0.1,0.2,0.3,0.4)样品.X射线衍射证实了高结晶的Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7保持立方结构.样品体系显示出金属-绝缘体转变:当x=0.1,转变温度为63.870K.随着Fe含量的增加,转变温度呈上升趋势.掺杂样品显示出增强的反铁磁性,并随着Fe掺杂增加,反铁磁性增强.当掺杂量增加到0.3时,样品发生类自旋玻璃态转变.     

Y—Ba—Cu—Ag—O体系的发光特性

用H_2~+束流光谱研究YBa_2Cu_(3-x)Ag_xO_y(x=0.5、1.0、1.5、2.0、3.0)体系的发光特性。     

烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2O_7的金属-绝缘体转变与增强的反铁磁性研究（英文）

通过晶体结构、电学和磁学测量,我们系统地研究了Fe掺杂的烧绿石Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7(x=0.1,0.2,0.3,0.4)样品.X射线衍射证实了高结晶的Bi_(2-x)Fe_xIr_2o_7保持立方结构.样品体系显示出金属-绝缘体转变:当x=0.1,转变温度为63.870K.随着Fe含量的增加,转变温度呈上升趋势.掺杂样品显示出增强的反铁磁性,并随着Fe掺杂增加,反铁磁性增强.当掺杂量增加到0.3时,样品发生类自旋玻璃态转变.     

YBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-y)体系的热稳定性和超导电性

制备了YBa_2Cu_(3-x)Ni_xO_(7-y)(x=0.025,0.05,0.075,0.1,0.25和0.5)系列单相样品.测量了样品的热分解温度、电阻-温度关系.发现:随着 x 值的增大,样品的热稳定性下降.T_c 下降,同时电阻率ρ增加.热稳定性与 T_c、ρ之间呈规律性地变化.我们认为,样品的热稳定性越差,晶格的振动越大,从而导致对电子的无规散射增强.这也许正是该系统中明显的电子局域化效应的起因.