煤与废塑料共液化中氢转移的示踪试验研究 Ⅱ．富氢塑料中的氢转移

采用放射性同位素3H标记的聚乙烯塑料进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验，并考察了钼灰（FAMo）催化剂和不同溶剂的影响，示踪试验结果表明，在先锋煤与LDPE共液化过程中，富氢塑料LDPE中的含氢基团确实起着供氢作用，而且这种含氢基团向煤液化自由基的氢转移无需经过供氢溶剂进行传递，钼灰催化剂能够加速LDPE塑料的供氢作用，使用非供氢溶剂时，在煤与LDPE共液化反应初期，LDPE中的含氢基团在钼灰催化剂作用下较易向煤热裂解产物转移，并出现供氢竞争现象。     

宝日希勒褐煤在合成气与复合溶剂系统下的液化性能研究

在合成气（CO+H₂）与复合溶剂（水+有机溶剂）液化系统下研究了气氛、温度、催化剂类型对宝日希勒褐煤转化率、油气水产率和CO转化率等液化特征的影响,从而探讨其液化性能。结果表明,在高含水复合溶剂系统中,合成气气氛、反应温度430-450℃适宜宝日希勒褐煤液化转化,转化率可达到81.15%,油气水产率达到71.53%。该液化系统下,含铁、碱和硫复合型催化剂能有效地提高液化转化率和油气水产率,在430℃催化液化下褐煤转化率达92.27%,油气水产率达79.39%。该催化剂有效促进了煤中大分子的裂解和系统中水煤气变换反应进程,沥青质减少,油含量增多。液化油中多环芳烃衍生物在催化液化过程中向单环芳烃衍生物和烷烯烃转化,分子量降低,提高了油品质量。     

煤与废塑料共液化中氢转移的示踪试验研究

采用放射性同位素3H标记的四氢萘溶剂进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验,并考察了钼灰（FAMo）和Fe2O3+S催化剂的影响。应用液体闪烁计数器测量了各液化产物中的放射性活度,以研究煤与废塑料共液化中的氢转移。结果表明：在先锋褐煤与LDPE塑料共液化反应的初始阶段,存在着四氢萘溶剂的供氢作用,而且这种供氢作用不受催化剂的影响,只是热力作用的结果。使用加氢蒽油（HAO）和四氢萘（THN）溶剂混和物作为共液化溶剂时,先锋褐煤与LDPE共液化反应初期的溶剂供氢还存在着竞争转移,其主要取决于溶剂的脱氢能力。     

煤与废塑料共液化中国转移的示踪试验研究：Ⅰ．溶剂的作用

采用放射性同位素^3H标记的四氯萘溶进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验，并考察了钼灰（FAMo)和Fe2O3 S催化剂的影响。应用液体闪烁计数器测量了各液化产物中的放射性活度，以研究煤与废塑料共液化中的氢转移。结果表明：在先锋褐煤与LDPE塑料共液化反应的实始阶段，存在着四氢萘溶剂的供氢作用，而且这种供氢作用不受催化剂的影响，只是热力作用的结果，使用加氢蒽油（HAO）和四氢萘（TNH）溶剂混和物作为共液化溶剂时，先锋褐煤与LDPE共液化反应初期的熔剂供氢还存在着竞争转移，其主要取决于溶剂的脱氢能力。     

小龙潭褐煤不同气氛下液化性能的研究

根据褐煤含水量高的特点,研究了以水为溶剂,不同气氛条件下小龙潭褐煤的液化行为。结果表明,小龙潭褐煤具有较好的液化活性,在420℃,H₂气氛下以四氢萘为溶剂时煤的液化转化率可达到94.5%。煤液化过程中,稳定热解产生的自由基活性氢主要来自于供氢溶剂,而气相H₂不具活性,不能直接为液化过程提供活性氢。当以水为溶剂取代四氢萘进行褐煤直接液化时,相对于H₂和N₂气氛,CO 气氛下表现出较好的液化性能。这表明发生了水煤气变换反应并生成了活性氢,该活性氢可以使得煤热解产生的自由基稳定,生成低分子的液化产物,提高了液化转化率。由于在较低的CO初压下反应生成的活性氢数量有限,因而液化转化率不高。实验表明,以水为溶剂在CO气氛下进行褐煤的液化是一种新的褐煤直接液化技术。     

胜利褐煤在合成气/复合溶剂体系下液化性能研究

在合成气(H_2+CO)/复合溶剂(THN+H_2O)体系和氢气/四氢萘(H_2/THN)体系下考察了胜利褐煤液化性能,并对液化产物沥青烯和前沥青烯进行了红外光谱分析。结果表明,合成气/复合溶剂体系下胜利褐煤液化转化率和油产率显著高于H_2/THN体系,当反应条件为H_2∶CO=1∶1(体积比)、THN∶H_2O=1∶1(体积比)、反应温度400℃、初压4 M Pa、时间30 min、催化剂添加量3%(Fe的质量计)和硫铁原子比1.2时,胜利褐煤液化转化率和油产率分别为88.79%和55.47%,比H_2/THN体系分别高出8.00%和7.54%。据此表明,在合成气/复合溶剂体系下,水煤气变换反应产生的氢活性更高,对煤和液化产物前沥青烯具有更好的加氢效果,同时四氢萘的存在稳定了煤热解自由基和溶解分散液化重质产物沥青烯和前沥青烯,这些因素的协同作用提高了煤液化转化率和油产率。实验表明,合成气/复合溶剂体系是一种新的褐煤直接液化技术。     

先锋褐煤在离子液体中温和加氢转化研究

对先锋褐煤在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF₄)中于温和条件下(350 ℃)的加氢液化行为进行了研究.主要考察了催化剂FeS、ZnCl₂、AlCl₃和FeCl₃对先锋褐煤在离子液体[Bmim]BF₄中液化性能的影响规律,并对液化产物进行了红外光谱分析.研究发现,先锋褐煤在离子液[Bmim]BF₄、催化剂和四氢萘(THN)作用下具有较好的液化性能.在350 ℃、[Bmim]BF₄和ZnCl₂作用下,先锋褐煤的液化产物产率为66.2%,主要的液化产物为四氢呋喃可溶物(THFS)、四氢呋喃不溶而N-甲基吡咯烷酮可溶的产物(NS).液化产物的红外光谱分析结果表明,催化剂的种类显著影响液化产物的分布和结构.     

低阶煤温和液化特征分析

利用管弹反应器考察了霍林郭勒褐煤在温和条件下的液化特征,探讨了温度、溶剂、压力、气氛、催化剂对液化产物分布的影响;分别利用程序升温热解技术和红外光谱分析了液化产物中己烷不溶物的气态烃逸出规律和结构特征;利用凝胶渗透色谱、同步荧光光谱和红外光谱分析了不同反应条件下产物沥青烯和前沥青烯的结构特征。结果表明,实验条件下霍林郭勒煤的起始热解液化温度在350℃左右;随温度的升高,液化转化率增大。较高温度时(450℃)缩聚反应加剧,液化转化率开始减小;溶剂对沥青烯类产物的生成极为重要,提高反应压力和添加催化剂主要促进油气的生成;温和条件下(350、400℃)对霍林郭勒煤的临氢处理,可获得热解反应性较原煤高的液化残渣(己烷不溶物);产物沥青烯和前沥青烯的分子量在液化温度为300和350℃时为最大;随反应温度升高,沥青烯和前沥青烯的芳烃结构特征增强,烷烃结构特征减弱。     

沉淀铁催化剂在F-T合成中的研究与应用进展

F-T合成是煤间接液化的关键工艺步骤,选择鼓泡浆态床反应器和廉价高效的铁催化剂是实现低氢碳比的煤基合成气转化的最为现实有效的产业化途径.本文对近年来国内外F-T合成技术发展进行了评述,着重介绍了用于浆态床反应器的沉淀铁催化剂的制备化学、成型方法、活性相组成、预处理条件及诸因素对F-T合成性能与工艺的影响,指出并展望了该类催化剂今后腞&D趋势与方向.     

复杂多相体系煤加氢液化反应与氢传递的研究

研究新疆淖毛湖煤(NMH)在四氢萘为溶剂条件下的加氢液化反应行为,探究了液化过程氢传递规律,并借助XRD、饱和磁化强度和扫描电镜表征手段,研究了煤液化条件下铁系催化剂的相态变化对煤液化性能的影响。结果表明,NMH煤在420℃、17 MPa就具有良好的液化效果;催化剂的活性态Fe7S8在煤液化反应初期发挥了催化作用,加氢液化后期,转变为非活性态Fe_9S_(10)和FeS;提高催化剂加氢活性并延长反应时间有利于沥青烯和前沥青烯加氢轻质化;催化剂有利于活化气相氢向煤的热解产物和溶剂转移,也有利于活化溶剂中的氢向煤的热解产物转移;溶剂对液化反应的活性氢贡献更大,约为气相氢的两倍,气相氢向溶剂传递的氢量随温度的升高、压力的增大和时间的延长变化不大,气相氢和供氢溶剂供氢与煤和沥青质向油气转化呈正相关。     

ZnCl2催化木质素磺酸盐加氢液化的溶剂效应

选用ZnCl₂为催化剂在高压反应釜中进行加氢液化反应,利用GC-MS和红外光谱技术,研究溶剂极性及供氢能力对木质素磺酸盐液化产率及产物的影响。产率分析表明,极性溶剂有利于木质素液化转化,供氢溶剂有利于提高轻馏分产率,水溶剂条件下木质素液化转化率最高,甲醇溶剂体系条件下轻馏分产率最高,相对最低液化转化率及轻馏分产率的1,4二氧六环溶剂体系分别提高2.0倍和1.9倍。GC-MS分析表明,中等极性溶剂有利于中间产物溶解稳定,供氢溶剂四氢萘通过释放氢自由基结合稳定中间产物。乙醇溶剂条件下中间产物相对含量是48.76%,相对最低含量水溶剂体系提高2.2倍。红外光谱分析表明,醇类溶剂参与反应,焦油产物羟基峰强度增强。     

聚异丙胺基环硼氮烷裂解制备氮化硼及其抗氧化与介电性能

以异丙胺和三氯环硼氮烷(TCB)为原料,在较温和条件下合成了一种可溶可熔的聚异丙胺基环硼氮烷(PTPiAB),后经高温裂解制得六方氮化硼(h-BN).利用元素分析、TGA、FTIR、XRD和网络分析仪等对先驱体及裂解产物的组成、结构和性能进行了表征.结果表明,PTPiAB的结构中含有B3N3六元环,N-H、C-H和C-N键,其熔点约70 oC.1000 oC时在NH3和Ar中的陶瓷产率分别为45.9 %和52.8 %.NH3中裂解失重主要发生在800 oC以下,1000 oC左右开始结晶,1800 oC时得到BN的(002)晶面间距为0.334 nm,密度为2.03 g·cm-3.该BN表现出了较好的高温抗氧化性能,在空气中900 oC以下增重小于0.3%.此外,室温下测试频率为10 GHz时的介电常数实部和损耗角正切分别为2.48和0.03.     

噁唑硼烷催化前手性酮不对称还原反应机理的量子化学研究

对手性噁唑硼烷催化3,3-二甲基丁酮-2不对称还原反应机理进行了从头算研究.结果表明,该不对称还原反应是放热的.反应经历了催化剂-硼烷加合物、催化剂-硼烷-酮加合物、含B-O-B-N四元环的催化剂-烷氧基硼烷加合物的生成,以及催化剂-烷氧基硼烷加合物的离解并再生催化剂等过程.在催化剂-硼烷-酮加合物经氢转移而生成催化剂-烷氧基硼烷加合物的过程中,氢转移与B-O-B-N四元环的形成是协同进行的.氢转移是还原反应的控制步骤.氢转移过渡态具有扭曲的椅式结构,所决定的还原产物是与实验相吻合的R手性醇.     

唑硼烷催化前手性酮不对称还原反应机理的量子化学研究

对手性唑硼烷催化3,3-二甲基丁酮-2不对称还原反应机理进行了从头算研究.结果表明,该不对称还原反应是放热的.反应经历了催化剂-硼烷加合物、催化剂-硼烷-酮加合物、含B-O-B-N四元环的催化剂-烷氧基硼烷加合物的生成,以及催化剂-烷氧基硼烷加合物的离解并再生催化剂等过程.在催化剂-硼烷-酮加合物经氢转移而生成催化剂-烷氧基硼烷加合物的过程中,氢转移与B-O-B-N四元环的形成是协同进行的.氢转移是还原反应的控制步骤.氢转移过渡态具有扭曲的椅式结构,所决定的还原产物是与实验相吻合的R手性醇.     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体酸催化神华煤直接液化反应性研究

通过间歇式加氢液化实验,考察了THN溶剂中液化温度、液化时间、氢气初压以及催化剂用量等反应条件对SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化性能的影响,并基于产物分布和IR光谱表征,探讨了SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化反应性及催化作用。结果表明,提高液化温度有利于煤催化加氢裂解,提高转化率和油气收率;增大氢气压力能够促进煤向沥青烯与前沥青烯等中间产物转化,但不利于生成液化油气;延长反应时间有利于前沥青烯加氢裂解,提高液化油气收率;SO42-/ZrO2固体酸的催化作用主要表现为对煤大分子结构的催化裂解,转化率和油气收率随催化剂用量增加而增大。此外,提高液化温度和氢气初压有利于含氧结构转化。     

10,10-二吡啶甲基-9,10-二氢蒽的合成研究

蒽酮1和氯甲基吡啶盐酸盐2在甲苯中回流反应生成10,10-二吡啶甲基-9(10H)蒽酮(3),收率63％～68％;3用硼氢化钠还原生成10,10-二吡啶甲基-9,l0-二氢蒽-9-醇(4),收率87％～90％;蒽醇4在酸催化下发生歧化反应,得到还原产物10,10-二吡啶甲基-9,10-二氢蒽(5)和氧化产物蒽酮3.该歧化反应受催化剂、溶剂和反应温度等影响.当蒽醇4用三氟化硼为催化剂、甲苯为溶剂、回流反应,5的收率达到74％.所合成的新化合物都经1H NMR,13C NMR,MS和元素分析表征确认.     

五羰基铁和喹啉作用下的煤液化研究

五羰基铁催化剂用于山东兖州南屯煤和兖州北宿煤液化过程,明显提高了煤转化率和油与气体产率。四氢萘中配入一定量的喹啉作为煤液化溶剂,可改善溶剂供氢性能。通过循环溶剂实验证明五羰基铁催化剂能使溶剂不断氢化,从而提高油效率,降低氢耗量。本文就评价煤液化性能好坏、催化剂活性高低和溶剂供氢能力强弱等问题提出四个参数,且对煤液化过程进行了分析和评价。     

制备方法对Ni/ZnO催化丙三醇重整-氢解性能的影响

采用浸渍法、共沉淀法、水热法和碳微球硬模板法制备了Ni/ZnO催化剂,运用X射线衍射、程序升温还原、透射电子显微镜和氢滴定等手段对其进行了表征,并用于连续固定床反应器中无外加氢气条件下的丙三醇重整-氢解反应.结果表明,在较低空速下,生成的1,2-丙二醇(1,2-PDO)易在Ni分散度较高的催化剂上进一步裂解为乙醇和气相产物;而在较高空速下,其选择性受制于中间产物丙酮醇的加氢.在优化的空速下,Ni分散度越高越有利于1,2-PDO的生成.在Ni分散度最高的Ni/ZnO催化剂上,当丙三醇质量空速为0.84h-1时,1,2-PDO选择性最高,为54.9%,丙三醇转化率为85.4%.     

纳米银催化氧化偶联硫醇制二硫化物

采用多元醇为溶剂和还原剂制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的纳米银,并将其用于催化正十二烷基硫醇氧化偶联反应.质谱、红外光谱、拉曼光谱和核磁共振氢谱表征结果表明所得产物为二硫化物.考察了反应时间、反应温度、催化剂和水的用量等对正十二烷基硫醇氧化偶联反应的影响,从而得出优化的反应条件:0.157mmolPVP保护的纳米银,20μl水,100℃下反应3h.此外,进一步将PVP保护的纳米银用于正丁硫醇和正辛硫醇的氧化偶联反应,也得到了相应的二硫化物.     

原位生成非晶纳米钴高效催化氨硼烷的醇解制氢

用金属钴配合物和过渡金属(Cu,Ni,Co等)原位生成的非晶纳米粒子作为均相、多相催化剂,研究氨硼烷的醇解放氢反应,结果发现原位生成的非晶钴纳米粒子展现出优异的产氢性能。通过10次的催化循环测试,钴纳米粒子放氢催化转换数(TON)可达6 000,最高催化产氢速率(TOF)达515 mol_(H_2)·mol_(metal)~(-1)·h~(-1)。该催化剂制备方便,且产氢稳定性好。此外,对钴纳米粒子催化氨硼烷放氢实验做动力学研究,计算其催化活化能为20.00 kJ·mol~(-1),低于大多数已经报道的其他纳米催化剂催化氨硼烷放氢反应的活化能。通过硼谱的跟踪检测,发现钴纳米催化氨硼烷的醇解反应产物是硼酸三甲酯,并对此催化反应机理进行了初步的解释和讨论。