自支撑NiFe LDH-MoSx集成电极在工业电解水条件下实现高效电解水

化石燃料的枯竭和不断增长的能源需求给人类带来巨大的挑战,加之能源消耗过程带来的环境问题使得开发清洁可再生绿色能源迫在眉睫.氢能具有零排放、可再生、能量高和来源广等特点,且可通过化石能源和电解水制取,是未来人类最理想的替代能源之一.相较于化石能源制氢,电解水制氢被认为是一种最有前途的清洁制氢技术,能够将可再生能源(例如太阳能和风能)产生的剩余电能以化学能的形式存储起来.电解水反应由发生在阴极的析氢反应与发生在阳极的析氧反应组成.其中,析氧反应涉及多个质子和电子转移,反应动力学缓慢严重限制了其水分解的整体效率.为满足实际应用,亟待开发低成本、高催化活性和在工业电解条件(60～80℃,20％～30％ KOH,400 mA·cm-2)下长期稳定性强等特性的析氧催化剂.本文报道了一种用于析氧反应的自支撑泡沫镍铁自支撑的镍铁层状双金属氢氧化物-二硫化钼(NiFe LDH-MoSx/INF)集成电极,在正常碱性测试条件(25℃,1 M KOH)和模拟工业电解条件(65 ° C,5 M KOH)下均表现出优异的催化性能.优化后的电极在一般碱性测试条件下,过电势仅需195和290 mV即可达到100和400 mA·cm-2的电流密度.在模拟工业电解条件下达到相同的电流密度,过电势只需156和201 mV.在两种条件下进行长期稳定性测试,催化剂均未观察到明显的失活现象.在两电极体系(NiFe LDH-MoSx/INF ‖ 20％Pt/C)全解水测试中,达到100 mA·cm2的电流密度仅需1.72 V的电压.还使用NiFe LDH-MoSx/INF作为阳极催化剂构建膜电极并评价其阴离子交换膜电解水的性能:在400 mA·cm-2的电流密度下能量转换效率(60℃,1 M KOH)为71.8％.综上,原位生长策略保证了此类电极的长期稳定性.硫化基底的存在可以控制NiFe LDH的生长厚度,从而提高集成电极的整体导电性.另外,MoSx的引入进一步调节了NiFe LDH的电子结构,进而优化了反应中间体的吸附能及状态.在模拟工业操作条件下进行的电化学测试进一步证实了多孔三维自支撑NiFe LDH-MoSx/INF集成电极具有在工业电解水中大规模应用的前景.本文为合理设计用于工业阴离子交换膜水电解的非贵金属析氧催化剂提供新的策略.     

贵金属芳烃饱和催化剂研究

近年来石油（尤其是柴油）馏分脱除芳烃的问题受到越来越多的重视。目前研究较多的脱芳烃催化剂有负载型金属硫化物催化剂及负载型贵金属催化剂。后者的脱芳烃深度明显优于前者，但后者对原料中硫化物极为敏感，提高其抗硫性是该催化剂的研究重点。本文着重对改善贵金属芳烃饱和催化剂抗硫性的最新研究进行了综述。     

四氧化二氮-五氧化二氮-硝酸体系组成的分析

1引言N2O5作为新型硝化剂受到广泛的关注。N2O4电解氧化制N2O5过程中,在阳极得到N2O4、N2O5和HNO3的混合物,因此需要对N2O4-N2O5-HNO3体系进行分析。由于N2O4、N2O5和HNO3的结构相似,这给拉曼光谱等光谱分析方法定量分析此体系带来很大的困难。本实验采用简单经济的滴定法,并用     

高超音速推进用吸热型烃类燃料的热稳定性研究Ⅰ.热氧化与热裂解沉积

考察了作为高超音速飞行器冷却剂的吸热型烃类燃料挂式四氢双环戊二烯exo-THDCPD、甲基环己烷MCH以及对比样航煤RP－3的热稳定性能。结果表明，三种燃料的热氧化沉积在某温度下存在波峰，热裂解沉积随温度升高迅速增加，基本呈指数关系。RP－3的热稳定性能最差，THDCPD与MCH较为接近，在高温时优于MCH。随进料流量的增加，热裂解沉积不断增加，热氧化沉积先增加，在高流量时趋于定值。Philips XL30 ESEM环境扫描电子显微镜分析表明，三者的热氧化沉积及热裂解沉积有着不同的形态。热裂解沉积均发现了含有金属微粒长条状的细丝碳，这一现象在MCH热裂解沉积中最为显著。     

氧清除剂用于增强吸热型碳氢燃料热氧化安定性

热氧化安定性是吸热型碳氢燃料贮存和使用过程中评价燃料品质的重要性质之一,反映了喷气燃料在260℃以下组分受溶解氧影响的程度和燃料氧化反应进行的深度。为评价氧清除剂,选用一种实验室自制的吸热型燃料,运用加速氧化法,配合滴定、红外光谱、粒度分布和JFTOT等测试方法对燃料的基础物性和热氧化安定性进行评估,比较了三苯基膦(TPP)、二环己基苯基膦(DCP)和1,2,5-三甲基吡咯(TMP)三种氧清除剂对吸热型碳氢燃料自氧化过程的影响,并确定了测试范围内的最佳添加量。结果显示,三种氧清除剂的添加对燃料的组成和基础物性无明显影响;燃料中的溶解氧浓度随添加量增加不断下降,最大可降低溶氧浓度31.95 mg/m~3;加速氧化后,样品的过氧化值和酸值均不同程度下降;胶团粒径分布趋向于更小粒径方向; JFTOT测试结果均满足国标规定。总体上,氧清除剂的添加均能有效提升燃料的热氧化安定性,三者的最优添加量均为质量分数1.5×10~(-5),作用效果优劣顺序为TMPTPP≈DCP。     

全二维气相色谱-质谱分析煤油基吸热型碳氢燃料烃族组成

采用全二维气相色谱-质谱联用（GC×GC-MS）考察了色谱柱系统、程序升温条件和调制周期3个主要因素对样品组分分离结果的影响,建立了煤油基吸热型碳氢燃料烃族组成的定性分析方法,并利用GC×GC-FID通过有效碳数校正因子对烃族组成进行定量。对选取的9种燃料的分析结果表明,该方法对链烷烃和环烷烃的定量结果与标准方法ASTM D2425的结果高度一致,相对误差基本均在±10%以内。利用该方法计算的碳含量结果与元素分析法相比误差均在0.5%以下。该方法无需复杂的前处理,稀释后可直接进样分析,操作简单,而且可直观地看出不同样品之间的差异,为改进燃料的性能提供了必要的分析手段。     

由生物质合成高密度喷气燃料

高密度喷气燃料是为先进航空航天飞行器而合成的燃料,以生物质基原料制备高密度喷气燃料符合国家可持续发展战略并可拓展燃料来源。本文综述了近年来由生物质基原料制备高密度喷气燃料的研究进展,燃料种类包括链烷烃、带支链的单环烷烃以及多环烷烃,燃料合成原料包括环酮（醇）、呋喃醛（醇）、芳香族含氧化合物（苯酚、苯甲醚、愈创木酚）、蒎烯等生物质及其平台化合物。发动机的推进性能高度依赖于所用燃料的性能,其中,最重要的性能是密度和低温性能。本文总结了典型燃料的性能以讨论分子结构的影响,增加燃料分子中环的个数会增加燃料密度但是也会导致低温性能不期望的变化,引入支链可改善低温性能。同时讨论了烷基化、缩合、加成、加氢脱氧等燃料合成反应涉及的催化剂、反应机理及其调控等关键因素,最后对由生物质基原料合成高密度喷气燃料的发展趋势进行了展望。本文将有助于探索及发展高密度燃料合成的方法及工艺。