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.     

CaSO_4对煤热解影响的实验研究

本文采用管式炉研究了CaSO_4对神华脱灰煤热解产物产率和煤气成分的影响。研究发现,CaSO_4对神华脱灰煤热解的影响主要在较高温度条件下体现。CaSO_4会与热解产物中的C、CO发生反应生成CaS和CO_2,生成的CO_2对H_2、CH_4、C_2-C_3的产生有抑制作用。虽然小部分CO会与CaSO_4反应,但是CO_2的增加对半焦气化反应的促进作用使得CO的产率还是有所增加。CaSO_4还会与H_2反应导致H_2产率降低、热解水产率升高。     

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.     

Pd修饰Cu电极的电化学CO_2还原（英文）

利用微分电化学质谱和电化学原位衰减全反射红外光谱技术探究了Cu和CuPd催化剂上CO_2和CO的电化学还原行为.红外光谱观察到了生成甲醇、甲烷与乙烯的CH_x中间物种.在CuPd电极CO_2还原过程中,红外光谱的CO吸附峰起始电位比Cu正移大约300 mV,说明CuPd能够有效促进CO_2还原;CO饱和溶液中,Cu和CuPd电极CO起始吸附电位基本相同;两电极上CO谱带出现的电位与CO_3~(2-)的谱带降低的电位基本相同,说明C O的吸附需要CO_3~(2-)的脱附.利用电化学在线质谱发现在CuPd电极上CO还原产生CH_4和CH_3OH的起始电位比Cu电极正移约200 mV.推测催化活性的提升可能是由于Pd的引入改变了Cu的d能带,且Pd吸附更多的H,从而促进CO_2还原,使CO能够与H结合并被深度还原.     

金属催化剂对褐煤热解气体产物析出影响的实验研究

利用固定床反应器研究了褐煤和添加碱金属K、碱土金属ca、和过渡金属Ni和Fe后的煤样热解时气体产物随温度的变化.实验结果表明,在热解的起始阶段,CO2最先析出,随着温度的升高,CO2的浓度逐渐下降.H2的浓度随温度的升高逐渐增大,到1173 K时,H2的体积分数达80%.CH4的浓度随温度的升高先增大后降低,在某一温度值达到最大值,峰值对应的温度与催化剂种类有关.CO的浓度的变化曲线与催化剂的种类密切相关.碱金属、碱土金属和过渡金属催化剂的添加,改变了煤热解时气体产物的析出过程.原煤及其热解后的焦,以及添加不同金属催化剂的煤和其煤焦均具有不规则的粗糙表面和直的管壁状结构两种表面形态,这两种表面形态与煤中含有的惰性组和镜质组两种显微组织有关.     

CO_2和CF_3H抑制烟煤燃烧机理的对比试验研究

为研究二氧化碳和三氟甲烷对烟煤燃烧的抑制机理和抑制效果,采用自主研制的煤燃烧试验装置,对平煤八矿煤样进行了通入相同体积流量CO_2和CF_3H的煤燃烧灭火试验,测定了煤燃烧过程中温度场温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分和热释放速率的变化规律;并运用化学动力学软件CHEMKIN模拟了相同体积流量CO_2和CF_3H抑制CH_4/O_2火焰中主要自由基浓度、反应物与燃烧产物浓度随火焰高度的变化关系.结果表明:相比于煤粒空气条件下燃烧,在煤有焰燃烧阶段,通入CF_3H煤燃烧火焰中主要自由基生成速率、煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更低;在煤阴燃熄灭阶段,通入CF_3H煤燃烧的煤温、CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更高,而通入CF_3H煤燃烧的耗氧量和热释放速率比通入CO_2煤燃烧的更低;说明CF_3H比CO_2具有更好的抑制烟煤燃烧的能力.     

红外光谱法测定精四氯化钛中二氧化碳的含量（英文）

精TiCl_4是海绵钛生产的关键环节,且海绵钛中杂质碳和氧(C,O)与精TiCl_4中杂质C和O含量成4倍富集关系,因此,钛材质量控制的关键是控制精TiCl_4中杂质C和O的含量。为了控制精TiCl_4中的C和O,需要分析C和O杂质的来源,对精TiCl_4中杂质进行严格控制。测定精TiCl_4中CO2的含量,对精TiCl_4中杂质C和O的分析具有重要意义。CO_2具有红外吸收谱线,因而能够利用红外光谱实现测定,然而精TiCl_4与空气中水气接触极易发生水解反应,生成强腐蚀性的盐酸烟雾,不能使用常规的红外吸收池进行测定。根据Lambert-Beer定律,被测组分浓度(c_x)与吸光度(A)~样品光程(L)曲线的斜率成正比,本研究利用波数范围7 800~440 cm~(-1)的硒化锌窗片(φ10 mm×1 mm)和玻璃池体(42,22,12,7和4 mm光程)组装成一套红外吸收池,采用加标法测定精TiCl_4中CO_2杂质含量。实验得出CO_2的检出限为0.92 mg·kg~(-1),样品回归方程Y=0.031 1X,相关系数r为0.997 2,加标CO_2样品的回归方程Y=0.131 7X,相关系数r为0.998 6,线性关系较好,测定精TiCl_4中CO_2含量为1.53 mg·kg~(-1),标准偏差(SD)为0.04 mg·kg~(-1),方法相对标准偏差(RSD)在0.53%~1.27%之间,加标回收率在89.2%~96.8%。此红外吸收池安全简便、容易拆洗、可重复使用,通过一次加标样品定量分析精TiCl_4中CO_2含量,可满足精TiCl_4中CO_2分析的要求。     

携带流燃烧时SCR催化剂碱金属失活机理研究

采用携带流燃烧法研究了不同的碱金属种类、碱金属浓度、K和Na混合对催化剂脱硝活性的影响,并通过多种物理化学表征方法对催化剂碱金属失活机理进行了分析。结果表明,碱金属K、Na使得催化剂失活机理类似,且K盐对催化剂的失活效果要强于Na盐,Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)三种阴离子使得催化剂脱硝活性降低的能力顺序为:Cl-SO_4~(2-)CO_3~(2-);掺烧碱金属使催化剂失活后,催化剂表面有所掺烧的碱金属盐沉积,并堵塞表面孔道,造成比表面积下降。催化剂碱金属失活后其表面活性成分V的含量大幅下降。     

二甲醚/氧气/氩气低压层流预混燃烧研究

利用同步辐射真空紫外单光子电离结合分子束质谱技术,对当量比φ=1.5的低压预混层流二甲醚火焰进行了实验研究。通过测量光电离质谱和光电离效率曲线,探测到了二甲醚/氧气/氩气的燃烧产物和火焰中间物,包括不稳定的分子和自由基。通过测量离子信号的空间分布曲线,计算了二甲醚/氧气/氩气火焰的主要物种C_2H_6O、O_2、Ar、H_2、H_2O、CO和CO_2的摩尔分数曲线,以及主要中间物种如CH_2O、C_2H_2、C_2H_4、CH_3OH、C_2H_2O、C_2H_4O、CH_3、CH_4、HCO、C_3H_3和C_3H_4的摩尔分数曲线,并分析了主要中间物种的产生和消耗过程。     

掺杂碱金属与碱土金属的CuO-CeO_2催化剂的漫反射红外光谱分析

CuO-CeO2系列催化剂是高效的CO选择性氧化反应的催化剂,通过原位漫反射红外光谱对掺杂碱金属和碱土金属氧化物的CuO-CeO2催化剂表面的吸附物种进行了研究。结果表明CuO-CeO2系列催化剂上,2 106 cm-1处出现CO的红外吸附峰。在反应气氛中,此峰的强度随着温度先升高后降低,说明Cu+是CO主要的活性吸附中心。低温下催化剂表面吸附的CO主要以可逆形式脱附出来,而高温下CO则以不可逆的形式脱附出来。催化剂表面在3 660 cm-1处出现尖锐的红外峰,归属于CeO2经还原产生的Ce-(OH)2偕式基团。在1 568,2 838和2 948 cm-1附近处出现甲酸根的红外谱峰,以及1 257和1 633 cm-1处出现碳酸根物种的红外峰。甲酸根物种是气相的CO与表面的羟基反应生成的产物,该物种的C—H键断裂生成碳酸根物种,这两物种均会降低催化剂的高温活性。Cu1Li1Ce9Oδ催化剂出现较强的CO2和甲酸根的红外峰,温度高于180℃时,该催化剂上还能看到微弱的CO红外峰,说明锂离子的给电子性质有利于提高Cu1Li1Ce9Oδ催化剂上CO的不可逆脱附,抑制氢的活化吸附,同时促进了甲酸根物种的生成。低温下Cu1Mg1Ce9Oδ和Cu1Ba1Ce9Oδ催化剂上CO的吸附量较多,但主要以可逆脱附形式脱附出来,对CO选择性氧化没有贡献。     

CH_4/H_2O/CO_2在β-SiO_2(100)面吸附的第一性原理研究

多孔介质中的吸附直接影响页岩气赋存、运移.基于密度泛函理论从量子力学角度研究CH_4/H_2O/CO_2在页岩储层主体矿物成分SiO_2上的吸附构型和吸附特性,计算并分析了吸附能与态密度等特征.研究表明:CH_4、H_2O和CO_2在β-SiO_2(100)面的吸附能分布在-0.2 eV～-0.1eV区间内,为物理吸附;最小吸附能大小依次为:CH_4 H_2O CO_2,即,CO_2的吸附能力最强,H_2O次之,CH_4最弱;各吸附质处于吸附能最大与最小时的键长键角变化均小于1%,最大吸附能对应的吸附质键长键角变化率均大于吸附能最小时的,吸附质的物理结构变化微弱表明其所受作用力微弱;基底处于最稳定吸附位时态密度基本重合,表明各吸附质与β-SiO_2表面相互作用相似且差异较小;CH_4、H_2O、CO_2的态密度均出现不同程度偏移,且CO_2在能量更低的区域具有态密度分布,更易优先吸附.     

O_2/CO_2气氛下焦炭氮转化的实验研究

利用热重-傅里叶红外联用(TG-FTIR)的方法对O2/CO2和O2/Ar气氛下大同煤焦燃烧过程中焦炭氮的转化进行了实验研究.结果表明,两种气氛下煤焦燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N2O等.与O2/Ar气氛下的实验结果相比,O2/CO2气氛下焦炭氮的转化时间延长,含氮气体产物的质量分数也存在差异.热解制焦温...     

HL-1装置放电杂质的时间行为

HL-1装置放电期间,用SZ-001遥控四极质谱计观察到器壁的主要气体杂质是CH_4,CO,CO_2和H_2O,其时间行为呈多峰形;它们以不同暂态时间为其特征;其分压随等离子体电流的增大和孔栏半径的减小而增加,二次脉冲送气下尤其明显:其中CO主要产生在等离子体存在期,CH_4主要产生在放电熄灭期;连续送气下,送气侧与非送气侧杂质时间行为大约相差一个等离子体存在时间;连续用30000次Taylor法放电清洗后,仍观察到不锈钢活动孔栏上C,O杂质较多。     

生物质快速热裂解制取生物油试验研究

本文在快速热解试验装置中对片状的白松样品进行制取生物油的试验研究.考察了运行参数对热解产物分布的影响,重点研究了各个参数对热解气体和生物油组分的影响规律.结果表明,气体产物中主要以CO、CO2、H2和CH4为主,CO、H2和CH4的浓度随着温度升高而上升.生物油主要含有有机酸类、苯酚类和糖类等化合物.在同一载气流量下,随着辐射源温度的增加,大分子产物的产量逐渐减少,小分子产物的产量有所增加.在同一辐射源温度下,随着载气流量的减小,小分子产物的产量呈增加趋势.     

CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化解离（英文）

本文利用266 nm波长的激光及程序升温脱附的方法研究了甲醇在ZnO(0001)表面的光催化反应.TPD结果显示部分的CH_3OH以分子的形式吸附在ZnO(0001)表面,而另外一部分在表面发生了解离.实验过程中探测到H_2,CH_3~·,H_2O,CO,CH_2O,CO_2和CH_3OH这些热反应产物.紫外激光照射实验结果表明光照可以促进CH_3OH/CH_3O解离形成CH_2O,在程序升温或光照的过程中它又可以转变为HCOO~-.CH_3OH_(Zn)与OH_(ad)反应在Zn位点上形成H20分子.升温或光照都能促进CH_3O~·转变为CH_3~·.该研究对CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化反应机理提供了一个新的见解.     

碱金属和碱土金属氟化物对掺Er3+氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺Er3+氟磷酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对铒氟磷玻璃的吸收和发射截面、荧光半高宽,Judd-Ofelt强度参数和上转换发光强度等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃系统进行了比较.研究表明碱金属K+和碱土金属Sr2+掺杂高的玻璃更适宜用作光放大器基质.含12mol%K+的氟磷玻璃展现出7.83×10-21cm2的高发射截面和最小的荧光上转换强度;含23mol%Sr2+的氟磷玻璃则有7.58×10-21cm2的高发射截面、65nm的荧光半高宽及8.6ms的长的上能级荧光寿命.     

NaCl溶液中CO_2置换CH_4水合物的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法,研究NaCl溶液中CO_2置换CH_4水合物的过程。结果表明,模拟开始时,在Na~+、Cl~-离子作用下水合物/溶液相界面处CH_4水合物笼子扭曲形成裂孔,CO_2直接置换CH_4水合物中CH_4,裂孔较大时,CO_2-CH_4分子间发生多次置换;从笼中被置换出的CH_4分子在NaCl溶液中容易聚集成气泡,水合物相和溶液相形成CH_4浓度梯度,水合物开始发生分解;随着较多的CO_2分子进入水合物相中,界面处形成的CH_4-CO_2混合水合物较为稳定,阻碍了进一步置换。     

Ag负载g-C_3N_4及其光催化还原CO_2研究

采用尿素热解聚合法合成了g-C_3N_4,并通过NaBH_4还原法制备了银(Ag)负载g-C_3N_4(Ag/g-C_3N_4)催化剂。采用XRD,TEM,UV-vis DRS,PL手段对催化剂进行了表征分析。研究了不同Ag负载量的催化剂在紫外可见光照射下还原CO_2的活性。结果表明:在紫外可见光作用下,摩尔比为1%的1Ag/g-C_3N_4催化剂表现出最佳的催化活性,CO及CH_4产量分别是纯g-C_3N_4的1.6倍和32倍。Ag负载可促进g-C_3N_4表面电子-空穴对的分离,其表面等离子体共振效应(SPR)还可增强电子能量,因此Ag负载显著提高了g-C_3N_4的光催化CO_2还原活性。     

甲烷/二氧化碳多孔介质富燃部分氧化实验研究

本文采用多孔介质燃烧器对甲烷/二氧化碳富燃部分氧化开展实验研究,研究了燃料中CO_2添加量对于非催化部分氧化重整制取合成气的影响。当空气流量为5L/min时,调节入口CO_2/CH_4比例及当量比,确定了多孔介质富燃燃烧的稳定区间,测试了稳定工况下的温度分布和出口组分。当量比为1.3时,稳定工况下CO_2/CH_4可达到1.5。当量比为1.6,CO_2/CH_4为0.5时,燃料重整效率可达到47.7%。燃料中CO_2的加入可在一定程度上促进水气变换反应逆过程的进行,回收部分显热,提高燃料重整效率,同时可减少CO_2净排放。     

热解和生物降解对木本泥炭生烃与结构演化的红外光谱响应

傅里叶变换红外光谱分析物质分子结构具有独特的优势。为认识成煤有机质在微生物降解和热解阶段的生烃演化特征及物质结构变化特征,采用密封体系生烃热解和厌氧微生物降解岩样生烃物理模拟实验及傅里叶变换红外光谱分析等技术手段,研究了成煤母质(木本泥炭)的生烃演化特征(包括热解作用生成热成因气和微生物降解作用生成生物成因气的生烃潜力)及发生微生物降解和热解作用前后样品的分子结构变化特征及其机理。结果表明随模拟温度的升高,热解气烃类气体(主要为CH₄)累计产率逐渐增加,非烃类气体(如CO₂)分别在250和375 ℃出现两个产气高峰;随煤岩镜质组反射率的升高,微生物对其降解能力逐渐减弱;镜质组反射率介于1.6%～1.8%的泥炭热解样没有气体产出;泥炭经热解作用后,羟基含量随热解温度的升高先减少后增多,醛羰基、亚甲基和磷酸根的含量降低,芳香酸酯呈不单一减少趋势,伸缩振动S—O键在350 ℃之后的样品中出现且含量逐渐增加,说明其对微生物降解具抑制作用;泥炭经微生物降解作用后,酚、醇羟基、醛羰基、芳香酸酯、亚甲基和磷酸根的相对含量都大幅下降,且这些基团的分子间作用力相对减弱。