高温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对酚醛泡沫的表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行表征。结果表明,煤焦油酚醛泡沫的压缩强度有所降低,但是泡沫的韧性提高,其粉化率下降。同时煤焦油酚醛泡沫具有良好的热稳定性,当替代率为10%-15%时,极限氧指数最高为36.1%,导热系数最低为0.034 W/（m·K）。这说明,高温煤焦油能够部分替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为高温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。     

低温煤焦油电解加氢性能的研究

对电极材料、溶剂种类、支持电解质种类等的选择、低温煤焦油在间歇式卫离电解槽中，以铅板为阴极，、铂丝为阳极，以ＤＭＦ＝Ｃ２Ｈ３ＯＨ－Ｈ２Ｏ－Ｂｕ４ＮＢｒ为电解体系，电解后可得到较争孤加氢效果，当ＤＭＦ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝２：３（体积比），「Ｈ２Ｏ」＝２．５ｍｏｌ／ｌ，「Ｂｕ４ＮＢｒ」＝０．５０ｍｏｌ／ｌ，Ｔ＝３０６Ｋ，电解电位为－２．２Ｖ，电解后的焦油中氢含量可提高０．８４％，Ｈ／Ｃ原子比可增加０．１５     

Ni-Fe合金泡沫的制备及电解水析氧性能研究（英文）

NiFe羟基氧化物及其氢氧化物是一种有效的、含量丰富的且廉价的析氧反应催化剂。然而,这类催化剂有着不可避免的缺陷—易脱落,严重影响了它的长期稳定性,因而阻碍了其工业应用;同时,导电性不高导致了其在析氧反应时较高的过电位。本文采用共电沉积法和模板去除法,利用聚氨酯海绵作为模板,电沉积了不同Fe含量的NiFe合金泡沫用于催化析氧反应,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了NiFe合金泡沫的物理性质,表明催化剂中Ni和Fe元素的存在及其分布均匀,形成了多孔NiFe合金。通过循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱法(EIS)、I-t等测试了其OER性能。含铁量为30%的NiFe合金泡沫在过电位为292 mV即可产生10 mA/cm²的电流密度,Tafel斜率为126.12 mV/decade,且具有良好的长期稳定性。由于没有任何复杂的电极制备方法和黏合剂,本文所研究的NiFe合金泡沫非常适用于作为工业碱性介质中电解水的阳极材料。     

中低温煤焦油重油正庚烷萃余物的反应(甲醛)分离与分析

以陕北中低温煤焦油重油为原料,采用正庚烷溶剂萃取得到煤焦油正庚烷萃余物（H-CT）并与甲醛反应,通过溶剂萃取法将反应后产物（P）分为：正庚烷可溶物（HS-P）、正庚烷不溶甲苯可溶物（HI-TS-P）、甲苯不溶喹啉可溶物（TI-QS-P）和喹啉不溶物（QI-P）。借助GC-MS、FT-IR、TG-FTIR等分析手段,对P的结构组成进行了表征。结果表明,与H-CT相比,P中TI-QS-P组分和氧原子的含量较多,C/H原子比较高;HS-P、HI-TS-P、TI-QS-P和QI-P的含量分别为11.63%、26.42%、57.08%和4.88%;HS-P和HI-TS-P均以中性组分（以芳烃为主）为主,酸性组分（以酚类为主）含量较少,其余为含O、N、S等杂原子化合物;TI-QS-P富集了羰基、亚甲基桥键及稠环芳香化合物,且含酚羟基及芳环取代物,具有较高的热稳定性。     

低温煤焦油常渣C5沥青质的分离与表征

从低温煤焦油中蒸馏提取出大于350℃的常渣,以正戊烷、正戊烷+5%乙醇、正戊烷+5%异丙醇三种溶剂沉淀沥青质。通过1H-NMR、13C-NMR、傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)、元素分析和相对分子量测定等手段对重组分沥青质的结构参数、杂原子化合物的分布等方面进行了分析,构建含杂原子的平均分子结构模型。结果表明,乙醇和异丙醇的加入可以显著降低C5-沥青质的收率,所得沥青质的芳香性增强,平均分子量增大,为更高缩合度的具有较短侧链的结构;极性溶剂的加入没有改变沥青质中杂原子化合物的类型,但是O1和O2中一部分低缩合度的化合物转移到可溶质中,O3-O6化合物的相对丰度增大,表明混合溶剂有利于萃取低缩合度的化合物。     

低温煤焦油与废旧塑料共熔油化的研究

用自制的反应装置研究了预处理后的低温煤焦油与废旧塑料共熔油化所得到的油品的性质，并分别与低温煤焦油和废旧塑料热裂解油品的性质进行了比较，考察了主要工艺条件对共熔油化过程的转化率和产品性质的影响。结果表明，在适当的添加煤焦油后，从废旧塑料热裂解和催化裂解得到的汽油的质量有所提高，但对柴油的质量影响不大。采用低温煤焦油与废旧塑料共熔油化的工艺不仅为“白色污染”的处理开辟了一条新途径，而且扩大了低温煤焦油的应用     

酚醛泡沫闭孔率测试方法及其主要影响因素的研究

用真密度仪研究了酚醛泡沫闭孔率的测试方法,在测试过程中对不同测试压力下体系达到平衡的时间进行跟踪,并结合扫描电镜观察泡沫在不同压力下测试前后的结构变化,进而对测试压力加以优化选择;利用扫描电镜观察了不同闭孔率酚醛泡沫的微观结构,深入讨论了酚醛泡沫闭孔率与不同微观结构的关系;对不同放置时间的样品进行恒温处理,将处理前后样品的闭孔率、微观结构进行对比分析.结果表明,优化测试条件、确定测试压力是保证闭孔率测试结果高效准确的首要前提;泡沫微观结构缺陷(如针孔、裂纹),是造成泡沫闭孔率低的直接原因;泡沫微观孔结构规整度、后处理程度的差异,是影响闭孔率测试过程(如测试时间过长,体系不易达到平衡)的主要因素.     

NiW/γ-Al2O3催化剂的低温煤焦油加氢性能研究

以γ-Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制备了不同Ni/W原子比的低温煤焦油加氢处理催化剂,并以BET、XRD、H₂-TPR和TG对催化剂进行表征。在固定床反应器中,以低温煤焦油小于350 ℃馏分作为原料对催化剂进行了加氢性能的评价,并采用蒸馏、GC/MS、荧光指示剂吸附及元素分析对原料及产物的馏分分布及组成进行了分析。结果表明,NiO和WO₃在载体上形成了均匀分散,NiO含量较低时与γ-Al₂O₃有较强的作用力而难以还原。当Ni/W原子比为0.38时,酚类化合物的转化率、航煤馏分选择性以及产物中环烷烃和氢化芳烃的含量均最高,加氢脱硫(HDS)活性、加氢脱氮(HDN)活性及产物的H/C原子比也最高,说明Ni/W原子比为0.38时,NiW/γ-Al₂O₃催化剂对煤焦油加氢处理具有较好的效果。     

聚酰亚胺泡沫材料的制备与性能表征

采用3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(酮酐,BTDA)和4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)为主要原料制备了一种聚酰亚胺泡沫材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、扫描电镜(SEM)、导热系数测定仪、热失重分析(TGA)、差式扫描量热分析(DSC)及驻波管分别对前聚体粉末化学结构、泡沫泡孔结构、热性能及声学性能进行了表征.研究结果表明前聚体粉末以聚酰胺酯和铵盐两种形式存在,所得泡沫泡孔均匀,并且随前聚体干燥温度升高,泡孔尺寸变小.泡沫的导热系数λ为7.62×10-3W/(m.K),失重5wt%的分解温度Td5为540℃,玻璃化转变温度Tg为306℃,表明其具有优良的隔热耐热性.并且由声学测试可知在0～2000Hz频率范围内,吸声系数可达0.79,传声损失可达19.4dB,具有低频吸声、隔声性.     

松香改性酚醛环氧树脂的固化物结构及性能表征

以自制的松香改性酚醛环氧树脂（RPAE）为对象,采用FT-IR跟踪了RPAE与三种固化剂4,4-二氨基二苯砜、邻苯二甲酸酐和聚酰胺的固化过程,得到了较佳的固化工艺,并在最佳工艺条件下对RPAE与三种固化剂组成的固化体系进行固化,并用FT-IR、TG等表征手段考察了固化物的结构和性能。研究发现,RPAE是一种耐热性和电绝缘性能优良的环氧树脂。     

Mn-CeOx/Ti-PILC的制备、表征及脱硝性能研究

采用钛酸丁酯溶胶法制备了钛基柱撑黏土(Ti-PILC),通过浸渍法制备Mn-CeO_x/Ti-PILC,运用BET、FT-IR、XRD、NH₃-TPD、XPS等技术对催化剂进行表征分析。结果说明,经过钛交联柱撑制备的Mn-CeO_x/Ti-PILC是一种具备较大比表面积(133.7 m²/g)的多孔性介孔材料;活性成分主要为CeO₂以及Mn₂O₃。Mn-CeO_x/Ti-PILC低温下具有较好的选择性能催化剂还原(SCR)脱硝活性,180 ℃下,脱硝活性达到83.1%。     

THIEC改性三聚氰胺甲醛树脂泡沫的制备及其性能表征

首先,采用三-(2-羟乙基)异氰酸脲酯(THIEC)作为增韧剂对三聚氰胺甲醛树脂(蜜胺树脂)进行化学改性,以提高树脂的韧性。然后,将改性蜜胺树脂与表面活性剂、发泡剂、固化剂、成核剂等充分混合搅拌,采用普通热发泡法制得三聚氰胺甲醛树脂泡沫(蜜胺泡沫)。用扫描电子显微镜(SEM)、氧指数仪、万能电子试验机、导热系数仪对蜜胺泡沫的形态结构、阻燃性能、力学性能及热绝缘性能进行了测试和分析。探究了发泡剂、固化剂用量对蜜胺泡沫表观密度及形态的影响。结果表明:当THIEC、发泡剂、固化剂、成核剂的用量依次为蜜胺树脂质量的15%、10%、6%、2%,发泡温度为80℃时,蜜胺泡沫的压缩强度达到150kPa、极限氧指数为34、导热系数为0.027W/(m·K),综合性能良好。     

二氧化钛薄膜的低温制备及其性能表征

通过水煮法在较低温度下制备了均匀、透明的TiO2-SiO2复合薄膜,利用XRD、AFM和UV-Vis光谱等手段对薄膜的物相、表面形态结构和透明性进行了表征,分析了SiO2的添加对薄膜性质的影响.并利用紫外光照降解罗丹明B溶液评价了薄膜的光催化活性及其影响因素.实验结果表明,通过水煮法在较低温度下制备的薄膜具有较高的光催化活性,适量SiO2的添加能够提高薄膜的光催化活性.     

NiMo/Al_2O_3-USY催化剂上中低温煤焦油加氢裂化性能研究

采用等体积浸渍法制得一系列NiMo/Al_2O_3-USY催化剂,在200 mL固定床上考察了不同金属负载量对其中低煤焦油加氢裂化催化性能的影响,进一步用NH_4F溶液改性USY以提高催化剂的脱硫性能,并结合XRD、氮气吸附-脱附、XPS、HR-TEM、H_2-TPR和NH_3-TPD等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,NiM o/Al_2O_3-USY催化剂适宜的M oO_3负载量为15%(质量分数);当MoO_3含量超过15%后,MoS_2活性相在载体上团聚,硫化程度趋于稳定,强酸酸量和孔径减少,增加金属负载量对煤焦油加氢裂化转化率影响较小。NH_4F改性USY可增大NiM o/Al_2O_3-USY催化剂的孔径,有利于提高煤焦油加氢裂化转化率。表面强酸酸量减少后,产品中的硫含量明显增加,说明强酸酸量是影响产物硫含量的关键因素。当NH_4F浓度为0.6 mol/L时,NH_4F改性USY制得的NM 0.6催化剂上煤焦油加氢裂化的转化率为87.65%,产品汽油馏分(≤180℃)硫含量为5.96 mg/kg,柴油馏分(180-320℃)硫含量为34.98 mg/kg。     

单原子催化剂的制备、表征及催化性能（英文）

单原子催化剂(SACs)是指金属以单原子形式均匀分散在载体上形成的具有优异催化性能的催化剂.与传统载体型催化剂相比,SACs具有活性高、选择性好及贵金属利用率高等优点,在氧化反应、加氢反应、水煤气变换、光催化制氢以及电化学催化等领域都具有广泛应用,是目前催化领域的研究热点之一.常见的SACs制备方法有共沉淀法、浸渍法、置换反应法、原子层沉积法以及反奥斯瓦尔德熟化法等.实验及理论研究表明,单原子催化剂高的活性和选择性可归因于活性金属原子和载体之间的相互作用及由此引起的电子结构改变.载体是影响单原子催化剂性能的重要因素之一.目前常用的SACs载体有金属氧化物、二维材料和金属纳米团簇等,本文着重综述了这三种负载型SACs的制备、表征、催化性能及催化机理,并概述了SACs未来可能的发展方向和应用.研究表明,共沉淀法、湿浸渍法和反奥斯瓦尔德熟化法等方法可用来制备氧化物负载的SACs.高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)表明金属是以单原子形式均匀分散在载体上,近边X射线吸收精细结构(XANES)结果表明金属原子与载体之间存在着强相互作用.实验和理论研究均表明该类催化剂在CO氧化反应、水煤气转化及乙炔加氢生成乙烯等反应中具有高的催化活性和稳定性.采用化学气相沉积法和原子层沉积法等方法可以将金属原子稳定地负载在具有缺陷活性位点的石墨烯、MXene及六方氮化硼等二维材料上并相应制备出SACs.X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和XANES分析表明样品中金属以单原子形式存在,而且金属原子与载体之间也存在着强相互作用,理论计算表明金属原子与二维载体之间的电荷转移是SACs活性高的主要原因.置换反应法和连续还原法是制备溶胶型SACs的有效方法,其中置换反应法可将活性金属原子原位组装在金属模板团簇的顶点位置,连续还原法可将活性原子负载于金属模板团簇的表面.DFT计算表明活性原子和金属模板团簇之间存在电荷转移效应,这是溶胶型SACs具有非常高的催化活性的主要原因.SACs下一步的研究方向可能是:(1)研究开发新型SACs,尽可能提高催化剂中活性金属原子的含量;(2)深入研究SACs的结构、活性以及催化机理之间的关系;(3)尝试将SACs大规模应用于工业催化.     

低温液相合成甲醇用铜铬硅催化剂的制备与表征

采用共沉淀方法制备了一种含Cu,Cr,Si三种组分的复合氧化物催化剂用于低温液相合成甲醇。用TG－DTG对催化剂前体做了表征,用XRD,BET,H2－TPR,松装比测试等方法对合成用催化剂作了系列表征并在间歇式高压反应釜中考察了催化剂的活性、选择性和稳定性。结果表明：铜铬硅催化剂的反应活性、选择性和稳定性都明显优于铜铬催化剂。其前体中只是一个高温热不稳定体,而铜铬催化剂中具有低温和高温两个热不稳定体。两种催化剂都以无定型形存在;加入硅后得到的铜铬硅催化剂结构更加疏松、比表面积更大,其H2－TPR的还原温度更低。     

NiW/Al2O3-Y催化剂的制备及其对煤焦油加氢处理的研究

以不同比例的γ-Al₂O₃和Y型分子筛为混合载体制备NiW/Al₂O₃-Y催化剂,采用N₂低温吸附、XRD、H₂-TPR 和 NH₃-TPD对其进行表征,并在固定床上通过甲酚-萘溶液的加氢处理反应对催化剂活性进行评价。结果表明,催化剂均具有良好的加氢脱氧及加氢饱和性能,异构化及裂化产物随分子筛含量的增加而增加,催化剂酸性增加更有利于萘加氢产物中反式十氢萘的生成。以较佳催化剂对低温煤焦油馏分进行加氢处理,采用GC-MS和元素分析等对油品进行分析。原料中绝大部分酚类化合物及双环芳烃转化为茚、环烷烃和氢化芳烃等化合物,同时明显降低了杂原子尤其是硫和氧的含量。     

酚醛基质苯并咪唑螯合树脂的合成及配位性能

通过1,4-对苯二酚二缩水甘油醚和2,2′-二苯并咪唑二乙胺反应合成四苯并咪唑单体(TBMZ),经甲醛等缩合生成酚醛聚合物为基质的苯并咪唑螯合树脂(PTBMZs)。 新型螯合树脂配基含量达2.1~3.02 mmol/g。新树脂及其单体结构经13C核磁共振谱、FT-IR红外光谱、元素分析和DSC分析确证。 测定了Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+和Co2+氯化物在pH值为1.0~6.0的缓冲溶液中的配位容量。 实验结果表明,该类螯合树脂对Cu2+有高度的选择性,KCuX≥4.3非竞争条件下,PTBMZ-1的最大配位容量为1.15 mmol/g(pH=5.0,Cu2+),PTBMZ-2的最大配位容量为0.97 mmol/g(pH=5.0,Cu2+),配基占有率分别为35.9%,33.4%。 PTBMZ-1树脂对Cu2+吸附较快,t1/2=21 min。 电子顺磁共振谱和FT-IR光谱分析结果表明,形成n(金属离子)∶n(配基)=1∶2的螯合物为主。     

综合性高分子化学实验设计：硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征

针对传统“高分子化学实验”课程教学中,存在综合性、研究性实验项目少,不能支撑“新工科”人才实践和创新能力培养要求等问题,开发了硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征综合实验项目。采用全水发泡体系,通过调节发泡剂和阻燃剂用量,制备了七组聚氨酯泡沫材料,然后采用国标方法表征了材料的表观密度、压缩强度和氧指数,分析了发泡剂和阻燃剂不同配比对泡沫材料性能的影响及原因。本实验贴近高分子产业发展,突出综合性和研究性,教学过程实现了基本实验技能与科学研究方法训练的有机结合,有助于提升高分子化学实验课程“创新性、高阶性和挑战度”,支撑“新工科”人才培养。