甲醇在M@CNTs表面吸附和初步裂解机理的DFT研究

基于密度泛函理论(DFT)研究了CH_3OH在M@CNTs(M=Fe、Co、Ni、Cu、Fe_2、Co_2、FeCo)表面吸附和初步裂解机理.在M@CNTs表面CH_3OH裂解存在C-H、C-O、O-H 3条可能路径.我们计算了CH_3OH及中间体在CNTs和M@CNTs表面的吸附能,并计算了3条可能路径下的相关反应热和活化能.计算结果表明,CH_3OH在CNTs和M@CNTs表面是物理吸附,O-H键断裂是最有利的路径,其在不同催化剂表面的活化能顺序是CNTs(1.60 eV)、Cu@CNTs(1.57 eV)、Ni@CNTs(1.38 eV)、Co@CNTs(1.11 eV)、Fe@CNTs(1.10 eV)、Fe_2@CNTs(1.06 eV)、Co_2@CNTs(1.00 eV)、Fe Co@CNTs(0.76 eV),即Fe Co@CNTs可作为CH_3OH初步裂解的有效催化剂.     

等离子体热解煤及模型化合物的热力学分析

在等离子体反应器中煤及石墨热解生成乙炔研究的基础上,选取了与挥发物相类似的气态脂肪族及液态芳香族模型化合物以及设计了与这些模型化合物生成乙炔有关的反应,通过计算这些热解反应在不同温度下的Gibbs函数变化ΔG°,对其进行了热力学分析。根据上述实验和理论研究,更进一步证实了煤释放出的挥发分是生成乙炔的主要来源,同时也得出了乙炔在高温时易生成是由于熵效应。这些研究为探索煤在等离子体热解反应器中生成乙炔的机理提供了有用的信息。     

Mg(NO3)2·6H2O-KNO3(NH4NO3)蓄热材料的制备及相变研究

利用物质在恒温相变过程中吸收或释放能量的特性,将暂时不用的能量储存起来,待需要时再加以利用,这类材料统称为相变储能材料,被广泛应用于空调节能、建筑节能、甚至空间技术等方面[1-5].     

等离子体辅助煤气化及影响因素

应用等离子体辅助煤气化反应装置对大同煤进行了实验研究，考察了供气量、供粉速率、发生器输入功率、水蒸气压力以及添加不同质量分数的CaCO3 和CaO对煤气化反应的影响，并对不同条件下产品气体的组成进行了分析。实验结果表明，装置的最佳工艺参数为供煤速率150 g/min、供气量18 m3/h、等离子体发生器输出功率100 kW、水蒸气出口压力0.3 MPa。加入添加剂CaCO3和CaO的质量分数分别为10%和5%时，催化效果最好。根据CaCO3和CaO的实验数据可知，在等离子体辅助煤气化过程中CaCO3起催化作用为主，CO2还原为辅。     

煤质对H2/Ar等离子体热解制乙炔的影响

选取12种不同变质程度的煤，通过等离子体热解实验考察了煤的挥发分产率、煤中氧质量分数、灰分产率对乙炔收率和结焦的影响。研究结果表明，挥发分产率为30%～40%的烟煤，热解时具有较高的乙炔收率；含氧量越高的煤，生成的碳氧化物越多，相应的乙炔收率较低；煤中的矿物质与乙炔收率之间并不存在相关性，但煤中的矿物质有利于CO的生成。影响结焦量的主要因素与煤的矿物质密切相关，煤中掺入二氧化硅和天然河沙能够明显增加结焦量，改变结焦形态。     

Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)速控步骤的反应机理研究北大核心CSCD

采用密度泛函理论(DFT)研究了C_(3)H_(8)和CO_(2)在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)(x+y=4,x=1、2、3、4)表面吸附及速控步骤反应机理.计算了C_(3)H_(8)、CO_(2)和相应中间体在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)表面的吸附能以及6条可能路径下的反应热和活化能.计算结果表明,C_(3)H_(8)和CO_(2)在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)表面是物理吸附,C_(3)H_(8)+CO_(2)→CH_(3)CHCH_(3)+OCOH是最有利的路径,其在不同催化剂表面的活化能顺序是NiCu_(3)-B_(24)N_(28)(1.42 eV)、Ni_(2)Cu_(2)-B_(24)N_(28)(1.57 eV)、Ni_(3)Cu-B_(24)N_(28)(1.62 eV)、Ni_(4)-B_(24)N_(28)(1.75 eV).由此可知,在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)的体系中,Cu含量直接影响其催化活性,即NiCu_(3)-B_(24)N_(28)用于催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)有一定优势.     

苯乙烯在Ag(111)和Ag(110)表面环氧化反应结构敏感性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对苯乙烯在Ag(110)表面和Ag(111)表面的环氧化反应进行了计算研究. 经计算, 在Ag(110)表面预吸附氧原子更易吸附在3 重穴位(3h), 吸附能为-3.59 eV; 在Ag(111)表面预吸附氧原子的最稳定吸附位是fcc 位, 吸附能为-3.69 eV. 苯乙烯的环氧化反应过程首先经过一个金属中间体, 然后再进一步反应变为产物, 其中经过直链中间体较支链中间体更加有利. Ag(110)面的反应活化能一般大于Ag(111)面的, 并且微观动力学模拟结果表明, Ag(111)表面生成环氧苯乙烷的选择性要明显高于Ag(110)表面(0.38 与 0.003), 原因是Ag(111)面环氧化反应活化能小于苯乙醛及燃烧中间体的活化能, 而在Ag(110)上正相反.     

一株耐盐菌的鉴定及其高盐条件下喹啉降解性能研究

从山西某焦化废水厂的活性污泥中筛选分离出一株耐盐菌株LV4,对其进行鉴定和高盐条件下的喹啉降解性能的研究。通过菌体形态和16S rDNA序列同源性分析鉴定菌株LV4归属于红球菌属(Rhodococcus sp.)。耐盐菌株LV4可在盐度为4%的高盐条件下以喹啉为唯一碳氮源进行生长,并可完全降解初始浓度不高于200 mg/L的喹啉,对应的TOC降解率不低于83.26%,表明菌株LV4在高盐环境中对喹啉具有良好的矿化降解效果。单因素实验结果表明耐盐菌株LV4在高盐条件下降解喹啉的适宜温度为30℃、pH为7～8、转速为120r/min。在高盐环境中耐盐菌株LV4能同时降解喹啉和吡啶,并且吡啶的共存加速了LV4对喹啉的降解,这为高盐废水生物强化处理提供了良好的菌种资源。     

粒径对煤在H2/Ar等离子体中热解的影响

对粒径在H2／Ar等离子体煤热解制乙炔中的影响进行了研究，得到了煤的粒径与煤的裂解程度（转化率）、乙炔收率、乙炔在产品气体中摩尔分数和反应器壁结焦的关系，并且在考虑各种因素的制约下，对如何选择最佳粒径和粒径分布的问题进行了讨论。根据煤等离子体热解制乙炔反应器壁结焦的机理和煤粒径是影响反应器内结焦的重要因素，提出了进料粒径双峰分布缓解煤等离子体热解制乙炔装置结焦的新方法，实验证明该方法可行。     

PVC的热解/红外(Py/FTIR)研究

采用热解／红外联用仪（Py/FTIR)考察了PVC的热解过程，结果表明，PVC在200℃时开始放出HCl,300℃左右达到最大，在红外谱图上HCl气体的振－转吸收区是3100cm^-1～2600cm^-1，有P支和R支出现；随后－CH2－基在2860cm^-1和2930cm^-1处的吸收明显增强，可认为是生成的多烯碎片进一步裂解生成脂肪族化合物的结果；同时有芳烃在1620cm^-1、3010cm^-1和900cm^-1～600cm^-1处的吸收出现。这是由于除了部分多烯碎片规则断裂形成酯肪烃类物质的挥发分外，还有一部分通过分子重排、环化形成芳烃结构，其中的一部分以芳烃类物质进入挥发分，另一部分聚合形成稠环芳香族物质，最后变成焦粒。通过上述研究，提出了PVC的热解机理，即PVC首先脱出HCl气体，进一步热解产生多烯结构，并通过分子重排、环化形成芳烃结构。