重质油超临界溶剂萃取梯级分离工艺的化学基础

超临界溶剂萃取分馏方法可实现重质油的深度精细切割分离,从而成为研究重质油化学组成结构的有力工具.本文针对以此方法为基础的重油化学基础研究进展进行专题评述,总结了在重质油超临界萃取分离组分的缔合作用、在液体及超临界戊烷溶剂中微量金属与沥青质的吸附缔合作用、分子组成变化规律、在多孔材料中的扩散规律及其热转化和加氢转化行为等方面的近期研究进展,并介绍了这些研究进展对重油超临界溶剂萃取梯级分离工艺开发的指导作用.     

分子炼油为导向的催化裂化加工重质油策略

随着我国炼油工业的升级转型,必须突破对石油馏分传统的粗放认知,从分子层次认识和加工原料,从而使每一个石油分子的价值最大化.因此,根据分子组成、结构单元和性质深入认识重质油的催化反应特性,按照重质油分子"易转化"与"难转化"结构单元在催化裂化及加氢改质过程中的反应行为,以及两种差异性分子结构化学键选择性转化与催化剂构效之间的关系,本文阐述了以分子炼油为导向的重质油催化裂化加工策略.首先,提出了加氢工艺协同催化裂化实现烃分子芳环结构的"选形"改质,采用分区转化配合专用催化剂实现环烷环及烷基链结构的"择形"裂化,以及依据原料分子结构、目的产物、以及工艺操作域使用专用裂化催化剂的必要性.以分子炼油为导向,可以推进炼油工艺发展由高转化率向高选择性的转变,为实现重质油高效转化为清洁油品和化工原料提供新的技术路径.     

重质油胶体聚集结构的耗散粒子动力学模拟

重质油是以沥青质为胶核分散于饱和油分中形成的极其复杂的胶体体系.本文采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究重质油的胶体结构及其影响因素.根据重质油各组分的分子结构特征,构建了描述重质油组分的粗粒化模型化合物.模拟结果表明,本文构建的粗粒化模型能很好地反映重质油的胶体聚集结构.沥青质分子结构对胶体聚集结构有序性有显著影响,较高稠合程度的芳香环结构将使胶束结构有较高的有序性,烷基侧链则表现出分散作用.重质油中的胶质具有胶溶作用,胶质与沥青质的浓度比存在一个极限,当小于这个极限时,重质油将出现聚沉.     

分子模拟技术在石油相关领域的应用

分子模拟技术是近些年发展起来的一门新兴计算化学技术.它在辅助物质设计及分子结构理解方面所取得的一系列显著成绩使得它开始在与石油相关的油田化学、催化剂研制、高分子设计、化学工程以及重质油特征研究等方面有越来越广泛的应用.     

重质油国家重点实验室专刊:重质油化学

正密度或黏度较大的天然石油或常规石油中的重质组分在石油工业界通常被称为"重质油".重质油是未来世界石油能源的主要来源之一,也是非常重要的化工资源,高效利用重质油是国家石油资源发展战略的重要方向.重质油国家重点实验室是一个以重质油加工利用为主要研究内容的国家重点实验室.实验室建设在中     

氮化熔铁颗粒催化剂活性维持的研究Ⅱ.——催化剂成型方法的选择

前报指出:应用氮化熔铁颗粒催化剂在高空速下进行合成时,由于重质产物堵塞了颗粒孔隙,反应由原为表面化学反应控制转为内扩散控制的慢反应,因而产生了活性随时间而下降的现象.改变催化剂的孔隙结构,延缓重质产品堵塞孔隙的时间,是解决活性维持的方向之一.本文着重讨论了关于催化剂成型方法的研究结果.如欲增大颗粒催化剂的孔隙率,往往与强度发生矛盾.在详细研究了影响强度与孔隙的关系后指出:在所试验的五种成型方法中(大颗粒,粘合,压片,烧结及包饀),烧结及包饀两种方法能同时满足强度与孔隙的要求.试验证明:由成型方法所构成的大孔,减轻了重质产品的堵塞作用,从而有效地延缓了活性下降的时间,在无回流操作下,应用362型催化剂,在15气压,240-250°,空速500时~(-1)结合油洗再生,顺利进行了40日以上的寿命试验.因而对于熔铁催化剂用于高速固定床的问题获得初步结果,提出了它应用的可能性.     

应用于氧还原反应的非贵金属原子分散级金属-氮-碳催化剂的设计

为了进一步实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)能量转化技术的大规模开发和应用, 提高催化剂的成本效益是先决条件. 目前, 与铂族等贵金属基催化剂相比, 原子分散的金属-氮-碳(M-N-C)催化剂也在提高活性位点密度、 原子利用率和催化活性等方面表现出巨大的潜力, 是最有望代替铂基催化剂的首选材料. 在原子分散M-N-C催化剂的制备过程中, 获得活性位点均匀分散且结构体系最优化是挑战性问题. 基于此, 我们重点研究了各种有利于原子分散的M-N-C催化剂的制备方法, 以及不同催化剂中原子的化学环境调控对催化位点的影响. 本文从M-N-C催化剂的合成与表征、 反应机理、 密度泛函理论计算等方面进行了深入的探讨, 着重讨论了双金属位点、 原子簇结构和杂原子对催化位点的化学环境调控. 最后, 提出了原子分散M-N-C催化剂大规模应用存在的问题及进一步优化的发展方向.     

含Fe、Co、Ni的层状双金属氢氧化物为催化剂前体生长碳纳米管

分别以具有相似Fe、Co、Ni含量的层状双金属氢氧化物(LDHs)为催化剂前体,用化学气相沉积的方法生长碳纳米管(CNTs).催化剂由LDHs焙烧还原得到.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及拉曼光谱(Raman)测试技术对LDHs及其焙烧产物的结构、CNTs的形貌和结构进行了研究.结果表明,3种催化剂生长的CNTs均为多壁结构;其中Co催化剂活性较低,生长CNTs的管径较细、石墨化程度较高;Ni催化剂的活性较高,生长CNTs的密度较大、管壁较厚、石墨化程度较差;Fe催化剂的活性介于Co和Ni之间.催化剂活性及CNTs的密度可以由生长CNTs的结构来解释.     

费托合成钴基催化剂的研究进展

 费托合成油技术是煤炭、天然气等含碳资源清洁优化利用的重要途径, 其关键问题之一是催化剂选择性的调控, 即抑制甲烷生成和提高馏分油含量. 近 10 年来, 中国科学院山西煤炭化学研究所系统地开展了钴基费托合成催化剂及制备放大的工程基础研究, 包括钴分散度、还原度与甲烷生成之间的关系, 载体表面疏水性对催化剂性能的影响, 以及采用孔道限域等手段初步实现了产物的选择性调控. 同时, 初步阐明了甲烷生成的结构基础, 并指明了新型馏分油催化剂研发方向. 在此基础上, 研制了新型钴基催化剂, 其具有低甲烷选择性、高重质烃选择性和良好稳定性的特点. 目前, 对 I 型催化剂完成了实验室稳定性验证并实现了工业示范; 对 II 型催化剂 (甲烷选择性约 2%~3%) 完成了稳定性验证.     

有机氢化物可逆储氢循环中脱氢催化剂的研究进展

有机氢化物脱氢催化剂的研究是有机氢化物可逆储氢技术得以循环运用的关键. 首先对若干不同有机氢化物储氢循环中的脱氢反应机理进行了分析, 考察了采用密度泛函理论(DFT)结合研究实例对不同活性组分的脱氢性能进行分析预测的催化剂设计策略, 讨论了不同单金属及双金属催化剂的脱氢性能, 比较了不同活性金属种类及含量、不同的载体及其改性处理、不同的制备方法对催化剂电子性能、结构及其催化活性的影响. 建议采用将DFT理论预测和表面科学实验、先进的催化剂合成方法三者有机结合, 以完成优良脱氢催化剂的理性设计, 从而获得具有良好催化活性的脱氢催化剂.     

Monomolecular sheets of propeller‐shaped triethyl 4,4′,4′′‐[benzene‐1,3,5‐triyltris(ethyne‐2,1‐diyl)]tribenzoate deuterochloroform monosolvate

The title compound, C₃₉H₃₀O₆·CDCl₃, has a chemical threefold axis and an approximately planar structure, with an ethoxycarbonyl substituent on each of the terminal benzenes oriented in the same direction, thus forming a propeller‐shaped molecule. This molecule is of particular interest in the field of metal–organic frameworks (MOFs), where its hydrolyzed analogue forms MOF structures with high surface areas. The benzene ring which occupies the centre of the molecule forms π–π interactions to the equivalent benzene ring at a perpendicular distance of 3.32 (1) Å. Centrosymmetric dimers formed in this way are interconnected by intermolecular C—H...π interactions with a rather short H...CgA distance of 2.51 Å (CgA is the centroid of the central benzene ring). The molecules are arranged in regular parallel sheets. Within a sheet, molecules are interconnected via C—H...O interactions where all carbonyl O atoms participate in weak hydrogen bonds as hydrogen‐bond acceptors. Neighbouring sheets are connected through the above‐mentioned π–π and C—H...π interactions.     

Optical Properties and Response Mechanism Analysis of Multi-branched Fluorescent Probes Based on Intramolecular Charge Transfer

In this work, the optical properties of fluorescent probes used for detection of biothiol were studied by employing time-dependent density functional theory. By calculating the single photon absorption and emission properties of probe Mol.1, Mol.2 and Mol.3 before and after reaction with cysteine and homocysteine, we have investigated the effect of carboncarbon triple bond and benzene ring on the properties of fluorescent probes. It is found that the oscillator strength of probe molecules increases gradually with the improvement of the structure of the electron donor triphenylamine and the addition of carbon-carbon triple bonds, and better properties of fluorescence probes have also been demonstrated. At the same time, the effect of different number of side branches on the molecular properties of the probe was also studied. The results showed that compared with single-branched molecule Z1 and tribranched probe Mol.3, two side probe molecules Z2 had higher oscillator strength andbetter detection effect. In addition, the new single-branched probe Mol.4 with the addition of carbon-carbon triple bonds and benzene rings has better probe properties and simpler structure than the tribranched probe Mol.3.     

气相离子-分子反应B2H3-+CS2——B2H3S-+CS的理论研究

用密度泛函方法B3LYP/6-311++G(d,p)和高级电子相关的偶合簇法CCSD(T)/6-311++G(d,p)研究了气相离子-分子反应B₂H₃^-+CS₂B₂H₃S^-+CS的机理.结果表明,B₂H₃最可能进攻CS₂中碳原子形成三元环中间体,随后通过氢迁移和最终消除CS的反应步骤形成硫原子转移产物H₃BBS^-+CS,反应大量放热且不需要活化能.B₂H₃直接对CS₂中硫原子进攻夺取硫原子的反应方式存在一定能垒阻碍.计算结果有助于深入了解B₂H₃,B₃H-6和B₄H₇^-等缺电子硼氢负离子的反应行为.     

High-electron-density C6H6 units: stable ten-pi-electron benzene complexes

The first stable benzene molecule with ten pi electrons is predicted. Stability is achieved through barium atoms acting as an electron-donating "matrix" to C6H6 in the inverted sandwich complex [Ba2(C6H6)]. The bis(barium)benzene complex has been computed at the density functional level of theory by using the hybrid functional mPW1PW91. Ab initio calculations were performed by using the coupled-cluster expansion, CCSD(T). Nucleus independent chemical shift (NICS) indices imply distinct aromatic character in the benzene ring of bis(barium)benzene. The D6h-symmetric structure with a 1A(1g) electronic ground state represents a thermochemically stable, aromatic benzene molecule with four excess pi electrons, stabilised by two barium ions. A possible molecular wire, built up from Ba end-capped thorium-benzene "sandwiches", is discussed.     

Electron Transport through Single π‐Conjugated Molecules Bridging between Metal Electrodes

Understanding electron transport through a single molecule bridging between metal electrodes is a central issue in the field of molecular electronics. This review covers the fabrication and electron‐transport properties of single π‐conjugated molecule junctions, which include benzene, fullerene, and π‐stacked molecules. The metal/molecule interface plays a decisive role in determining the stability and conductivity of single‐molecule junctions. The effect of the metal–molecule contact on the conductance of the single π‐conjugated molecule junction is reviewed. The characterization of the single benzene molecule junction is also discussed using inelastic electron tunneling spectroscopy and shot noise. Finally, electron transport through the π‐stacked system using π‐stacked aromatic molecules enclosed within self‐assembled coordination cages is reviewed. The electron transport in the π‐stacked systems is found to be efficient at the single‐molecule level, thus providing insight into the design of conductive materials.     

气相中双取代苯在丙酮离子体系中的加合反应研究

研究了11双取代苯在丙酮离子体系中的离子－分子反应特性及加合离子的碎裂反应特性,发现推电子基有利于加合反应的发生而吸电子基不利于加合反应的发生。双取代异构体的加合产物相对强度可以反映出它们取代基的位置及其性质的差异。邻苯二胺与乙酰基离子形成的加合离子在碎裂反应过程中可以发生与液相中胺的还原烷基化反应相类似的碎裂反应。     

苯-卤素(X2, X=F, Cl, Br, I)相互作用本质的对称性匹配微扰理论研究

在MP2水平下对被定义为"电荷转移复合物(CTC)"的苯(C6H6)-卤素分子X2(X＝F, Cl, Br, I)相互作用体系进行了量子化学研究. 在优化所得C6H6-X2(X＝F, Cl, Br, I)复合物的平衡几何结构中, 卤素分子X2接近垂直指向苯环上碳-碳双键的中心. 自然键轨道(NBO)分析结果表明, 苯-卤素体系中电荷转移的数量很少. 对称性匹配微扰理论(Symmetry-adapted perturbation theory, SAPT) 能量分解结果显示, 在4个复合物体系中, 静电作用的贡献相对较小(只占总吸引作用的20%左右), 对于C6H6-F2体系, 色散作用是其主要吸引作用, 对于C6H6-Cl2, C6H6-Br2和C6H6-I2 体系, 诱导作用则是其主要的吸引作用, 从F到I, 色散作用逐渐减弱, 诱导作用逐渐增强, 表明在电子相关水平上将苯-卤素体系称为"电荷转移复合物"的说法并不确切.     

稀土中性苯配合物的化学键及其配位活化

用INDO方法研究了稀土中性η~6-苯配合物的电子结构及其化学键的配位活化。计算结果表明, NdCl_3和AlCl_3通过Cl桥键联的配位作用降低了钕离子的Lewis酸性和Nd-Cl之间的电荷差及其键的极性, 导致NdCl_3在苯中溶解度的增大, 从而有利于苯分子跟钕离子的配位反应。苯跟钕离子的配位降低了其C—C和C—H键的强度, 使苯环上的烷基化反应易于进行。     

Theoretical study on singlet oxygen adsorption onto surface of graphene-like aromatic hydrocarbon molecules

Recently, graphene sheet is one of interesting systems to realize novel electronic properties. Especially, interaction between graphene and adsorbed oxygen molecule is very important to control electronic condition. In this paper, we employed some aromatic hydrocarbons as simple systems of graphene sheet and ab initio MO calculations were carried out to investigate inter-molecular interaction. It is found that not triplet but singlet O₂ molecule have potential of chemisorption onto graphene surface. From the calculated potential energy surface (PES) for distance between benzene and O₂ molecules, meta-stable structure is found at about 1.5 Å with potential barrier. In the optimized structure of its meta-stable state, structural strain can be relaxed through bending of planer benzene ring. Its energy is estimated at 70.10 kcal/mol for benzene. We also estimated the strain effects for naphthalene and pyrene molecules as larger case of graphene and they were 80.85 and 72.45 kcal/mol, respectively.     

基于QSAR对偶氮染料光响应性及降解路径研究

采用密度泛函理论方法计算偶氮染料类化合物的量子化学参数,研究该类化合物结构与光响应活性的定量构效关系(QSAR),应用多元回归方法建立的方程具有显著统计学意义,并结合紫外光谱结果进行降解过程预测.结果表明:光催化体系中会最先造成偶氮染料的N=N键与萘环的断开,然后再生成其他副产物,副产物再经过电子转移、开环等一系列反应...