Partial oxidation of simulated hot coke oven gas to syngas over Ru-Ni/Mg（Al）O catalyst in a ceramic membrane reactor

Hydrogen amplification from simulated hot coke oven gas (HCOG) was investigated in a BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3−δ (BCFNO) membrane reactor combined with a Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst by the partial oxidation of hydrocarbon compounds under atmospheric pressure. Under optimized reaction conditions, the dense oxygen permeable membrane had an oxygen permeation flux around 13.3 ml/(cm2·min). By reforming of the toluene and methane, the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 2 times more than that of original H2 in simulated HCOG. The Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst used in the membrane reactor possessed good catalytic activity and resistance to coking. After the activity test, a small amount of whisker carbon was observed on the used catalyst, and most of them could be removed in the hydrogen-rich atmosphere, implying that the carbon deposition formed on the catalyst might be a reversible process.     

CFD modeling using heterogeneous reaction kinetics for catalytic dehydrogenation syngas reactions in a fixed-bed reactor

A comprehensive 2D computational fluid dynamics （CFD） model was developed to simulate the flow behavior and catalytic dehydrogenation reaction of syngas in a heterogenous fixed-bed reactor （FBR）. The model combined the porous medium CFD model with a reaction kinetics model. To acquire an accu- rate reaction kinetics model, a comprehensive reaction mechanism was studied for the heterogeneous catalytic dehydrogenation reaction ofsyngas over a supported metal catalyst. Based on the reaction mech- anism and a statistical test, a reliable kinetics model was proposed. The CFD model combined with the above kinetics model was validated with one set of experimental data. The CFD model was also used to predict key reaction variable distributions such as the temperature and the component concentrations in the reactor.     

两级反应器制备Zn2+原位掺杂型LDHs纳米晶

采用两级反应器,将盐溶液MgCl2·6H2O、AlCl3·6H2O、ZnCl2·6H2O和沉降剂Na2CO3、NaOH进行反应成功制备出Zn2+原位掺杂型LDHs纳米晶.采用XRD、TEM、TG分析了Zn2+掺杂对MgAl-CO3 LDHs晶体结构、形貌与热稳定性的影响.结果表明:当[Mg2+ +Zn2+]/[Al3+] =2,[Mg2+]/[Zn2+] =4时,对MgAl-CO3 LDHs晶体结构影响最小,此时晶体形貌也相对较规则;原位掺杂后,95℃晶化2h为最佳晶化时间;Zn2+掺杂LDHs纳米晶在0 ～450℃范围内热稳定性降低,在450 ～550℃范围内热稳定性提高,且残渣量由46.57;提高到58.58;.     

纳米沸石修饰微通道反应器内固定化酶催化的水解反应动力学

通过在毛细管内层叠层组装纳米沸石并固定脂肪酶来构建纳米沸石修饰的固定化酶微反应器通道,将纳米沸石良好的生物相容性和高的酶固定能力与微反应器反应效率高、扩散传质快等优点相结合. 以对硝基苯棕榈酸酯的水解作为探针反应对该微反应器内固定化酶催化水解反应动力学进行了研究和计算,并与普通反应器内同样的反应进行比较. 通过对比米氏方程参数,证实在微反应器内酶催化水解反应效率可比普通反应器内提高3倍以上并可提高酶和反应底物的亲和能力.     

钠与水(或无水乙醇)反应实验的改进

在高中化学教材[1,2]中多次出现钠与水反应及钠与无水乙醇的反应:钠与水在烧杯中进行的反应;钠与水在培养皿中进行的反应;钠与无水乙醇在试管中进行的反应。高考中以钠及其化合物为考点的题目常常出现, 其中好多是基于钠与水的反应。教材上面的3个实验用到了3种反应容器： 烧杯、培养皿和试管, 没有专门的反应容器。并且前2个实验验证了其中的产物NaOH, 而对另外的产物H2, 采用的是推测和讲解, 有的老师也用试管收集并进行验证; 后一个实验虽然也验证了H2, 但是需要"收集并验纯气体, 然后点燃。"笔者在长期的实验教学中, 对钠的相关实验做了多次探索和改进, 取得了令人满意的效果。     

微通道反应器合成高质量的无机钙钛矿量子点及其LED应用

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点（CsPbBr₃）的微通道反应器,通过调节前驱体的浓度和流速,可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变,波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色CsPbBr₃量子点和红色荧光粉制备薄膜,覆盖在蓝色LED芯片表面上,在20 mA的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93 lm/W的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。     

大尺寸HVPE反应器寄生沉积的数值模拟研究

在氢化物气相外延(HVPE)生长GaN厚膜中,反应腔壁面总会产生大量的寄生沉积,严重影响薄膜生长速率及质量.本文针对自制的大尺寸垂直式HVPE反应器,通过数值模拟与实验对比,研究了反应腔壁面沉积以及GaN生长速率的分布规律,特别是寄生沉积分布与载气流量的关系.研究发现:在基准条件下,顶壁寄生沉积速率由中心向边缘逐渐降低,与实验结果吻合;侧壁沉积出现8个高寄生沉积区域,对应喷头边缘处排布的GaCl管,说明沉积主要取决于GaCl的浓度输运;模拟得出的石墨托表面生长速率低于实验速率,但趋势一致.保持其他条件不变,增大NH3管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之增大,石墨托表面生长速率随之减小而均匀性却随之提高;增大GaCl管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之减小,石墨托表面生长速率随之增大而均匀性却随之降低.研究结果为大尺寸HVPE反应器生长GaN的工艺优化提供了理论依据.     

葫芦脲作为超分子纳米反应器/催化剂的研究

葫芦脲是近年来获得广泛关注和长足发展的一种新型超分子主体化合物,其刚性的结构、疏水性的空腔及电负性的端口赋予其极为特殊的识别性质--对有机阳离子客体的高选择性和高亲合性。过去的十几年里,学者们利用其独特的性质将其应用在包括从基本的分子识别与组装到复杂的三维材料的制备以及药物传输及缓释等各个领域中。此外,创造性地将葫芦脲分子用于控制化学反应进程则成为了葫芦脲化学又一备受瞩目的研究方向。本文介绍了葫芦脲及其衍生物作为超分子纳米反应器/催化剂的研究工作,重点介绍了近年来国际国内在此领域取得的部分研究成果,主要包括葫芦脲通过主客体作用对反应底物的反应活性的影响,希望能给对葫芦脲介入的化学反应感兴趣的研究人员提供参考。     

基于透光性能分析的微藻光生物反应器构筑板材选型

利用配备人工光源的光生物反应器(AL-PBR)培养微藻是实现微藻快速增殖,进而满足相关产业需求的重要手段。为指导AL-PBR的构筑材质选型,完善了现有方法,比选了7种市售透明板材。考虑到微藻在不同入射光波段的光生态学,应综合分析板材在光合有效辐射波段(400~700nm)、红光波段(630~700nm)、蓝光波段(430~480nm)和中波紫外线波段(UV-B,280~320nm)的透光性能。前三波段的平均透射率越高越好,UV-B波段反之。测定结果表明:如果AL-PBR以太阳光作为外部光源,现阶段宜采用进口聚碳酸酯板和普通玻璃板作为构筑材质,且前者更佳;如果以单色LEDs灯或荧光灯作为外部光源,宜选用聚甲基丙烯酸甲酯板。     

耦合反应器中化学链燃烧的模拟

基于颗粒动理学和化学动力学理论,建立化学链燃烧计算模型,数值模拟了耦合反应器内化学链燃烧过程,获得了反应器内流场特性和各组分分布规律,并很好地捕捉到了空气反应器中颗粒呈现出的非均匀环核流动结构。模拟结果同时给出了反应器中温度分布规律以及各出口颗粒质量流率和各组分浓度随时间的变化,为耦合反应器的设计优化提供了一定的依据。