Pt／SBA-15、Pt／SBA-16催化剂的合成、表征及甲烷催化燃烧性能

以Na2SiO3.9H2O为硅源,H2PtCl6为铂源,水热法一步合成了Pt质量分数约1%的Pt/SBA-15和Pt/SBA-16催化剂.采用XRF、XRD、HRTEM等方法对样品进行了表征.在微型固定床反应器中考察了催化剂的甲烷催化燃烧性能.结果表明:合成的Pt/SBA-15和Pt/SBA-16样品分别具有SBA-15和SBA-16的高度有序的介孔结构;通过这种简便、低成本的方法可将Pt颗粒高分散地引入到样品的孔道内;催化剂表现出了较好的甲烷催化燃烧性能,在常压、原料气为含3.5%CH4的空气和GHSV=6000mL/(gcat.h)的反应条件下,在大约580℃下甲烷即可完全转化.     

木质纤维素催化转化制备DMF和C_5/C_6烷烃

生物质是一类重要的可再生资源,将其转化为高品质燃料在能源替代、环境保护等方面具有重要意义。在高品质燃料中,2,5-二甲基呋喃(DMF)具有较高的能量密度、高辛烷值和较高的沸点,是一种非常具有应用前景的可再生含氧液体燃料,掺混后可促进汽油的燃烧;C_5/C_6烷烃是现有汽油的重要组分,在提高汽油辛烷值和调节蒸汽压等方面不可或缺。本文以木质纤维素生物质典型组分纤维素为起始原料,系统总结了纤维素转化为5-羟甲基糠醛(HMF),HMF选择性加氢脱氧为DMF以及完全加氢脱氧为C_5/C_6液体烷烃等转化过程的反应介质、催化体系及反应路径。反应介质包括水、离子液体、极性非质子有机溶剂、含水的双相体系;催化体系包括无机酸、金属盐、固体酸及负载型催化剂。本文对DMF和C_5/C_6烷烃液体燃料高效合成的研究前景进行了展望和评述,以期为纤维素类生物质高效转化为高值液体燃料提供思路和参考。     

基于碱金属和过渡金属修饰铁矿石载氧体的煤催化燃烧

煤气化反应是煤化学链燃烧过程的控制步骤,其反应速率慢。采用碱金属Na和过渡金属Ni对铁矿石载氧体进行修饰,在流化床反应器上研究了Na、Ni负载量和反应温度对煤化学链催化燃烧的影响。结果表明,在920℃时,Na-铁矿石的催化活性高于Ni-铁矿石,随着Na、Ni负载量的增加,煤化学链燃烧的反应速率加快,气体反应产物浓度达到峰值的时间缩短,反应后期气体产物的衰减速率变大,整个反应期间CO体积浓度明显减少,而CO₂、H₂体积浓度增大。当Na、Ni负载量均为6%时,两者进行比较分析,Ni在960℃时对煤化学链的催化燃烧效果最为显著,碳转化率高达92.7%,高于纯铁矿石约15.5%,而在800~920℃下,催化效果不明显;Na在800~960℃对煤气化反应的催化效果均较显著。SEM-EDX分析显示,反应结束后,Na-铁矿石载氧体表面Na盐流失严重,而Ni-铁矿石表面Ni盐负载较好。     

砷/氢/氧体系中均相反应机理的研究

采用量子化学的方法,利用量子化学软件Gaussian09和GaussView,在B3LYP/6-311G(3df, 3pd)理论水平下,对砷/氢/氧体系燃烧反应的微观机理进行研究。优化了13个基元反应的反应物、中间体、过渡态以及产物的构型,并通过振动频率和内禀反应坐标验证反应真实性。采用KiSThelP软件包基于传统过渡态理论拟合计算出动力学参数。本研究对砷燃烧体系中部分重要基元反应进行研究,便于后续建立砷的燃烧动力学模型。     

低阶煤半焦利用热重在O_2/CO_2、O_2/N_2和O_2/Ar气氛下燃烧特性研究（英文）

利用热重研究了两种中国西北典型低阶煤半焦的燃烧特性。探究了不同气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2和O_2/Ar)和不同氧气浓度对其燃烧特性的影响。实验结果表明,无论是反应气氛还是氧气浓度都会对低阶煤半焦的燃烧产生影响。相比于N_2和Ar,CO_2明显有利于燃烧反应进行:当反应气氛由O_2/CO_2变为O_2/Ar时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了63.7和68.8℃;而当反应气氛由O_2/CO_2变为O_2/N_2时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了135.9和129.6℃。在研究范围内,氧气浓度的提高也能明显提高半焦的燃烧性能。与此同时,半焦燃烧特性的动力学分析表明,随着氧气浓度提高,两种半焦燃烧反应的表观活化能E和指前因子A均呈增大趋势。通过对E和A两者关系的分析结果表明,半焦富氧燃烧的活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

燃煤过程中CaO对氟析出的固定作用

通过XRD和热力学分析探讨了煤燃烧过程中CaO燃烧固氟反应与反应平衡过程。固定床燃烧试验表明 :在燃烧温度 1173K时 ,CaO对煤中氟析出的抑制范围在 13 6 1W %～ 80 4 4W % ,平均为 4 7 5 3W %。d 15 0mm×10 0 0mm流化床燃烧试验表明 :流化床燃烧时 ,CaO对煤中氟析出的固定作用比固定床燃烧效果明显 ,石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于本试验 ,0 2mm～ 1 0mm粒度的石灰石固氟效果最佳 ,在Ca F =6 0～ 70时 ,脱氟率可达到 6 6 7W %～ 70 0W %。在燃煤过程中添加CaO或石灰石具有固氟固硫的双重作用。     

低阶煤半焦利用热重在O2/CO2、O2/N2和O2/Ar气氛下燃烧特性研究

利用热重研究了两种中国西北典型低阶煤半焦的燃烧特性。探究了不同气氛（O₂/CO₂、O₂/N₂和O₂/Ar）和不同氧气浓度对其燃烧特性的影响。实验结果表明,无论是反应气氛还是氧气浓度都会对低阶煤半焦的燃烧产生影响。相比于N₂和Ar,CO₂明显有利于燃烧反应进行：当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/Ar时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了63.7和68.8℃;而当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/N₂时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了135.9和129.6℃。在研究范围内,氧气浓度的提高也能明显提高半焦的燃烧性能。与此同时,半焦燃烧特性的动力学分析表明,随着氧气浓度提高,两种半焦燃烧反应的表观活化能E和指前因子A均呈增大趋势。通过对E和A两者关系的分析结果表明,半焦富氧燃烧的活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

HCCI燃烧中NO与异辛烷相互作用简化动力学模型构建与分析

为了分析废气再循环中NO对HCCI燃烧的影响,本文构建了一个新的NO与异辛烷相互作用的化学动力学机理,包括167种组分和835个反应,其中异辛烷分支反应包括112种组分和467个反应。NO分支的子机理是在Anderlohr等人对NO与异辛烷详细机理研究的基础上根据路径分析而得到的。新IC₈H₁₈-NO机理的验证分为:IC₈H₁₈分支机理验证了在激波管中温度范围为855-1269 K,压力范围为2-6 MPa,化学计量比为0.5和1.0条件下的着火延迟时间; IC₈H₁₈-NO机理验证了在HCCI发动机中NO添加浓度为0-500 × 10^-6(体积分数),同时也发现不同的NO添加浓度对IC₈H₁₈的HCCI燃烧的影响有所不同。因此,本文利用CHEMKINPRO软件中的零维单区化学动力学模型,模拟了在不同NO浓度下NO对异辛烷燃烧影响。通过敏感性分析和产率分析,得出了NO添加后对异辛烷燃烧影响的关键性反应为R476。在IC₈H₁₈燃烧初期通过R476产生活性基OH,从而体现对燃烧的促进作用。但是在NO添加浓度较大时,由于NO浓度较大结合活性基(如OH)的能力增强,进而NO对燃烧的促进作用被削弱。     

新法合成6-烷氧基和6-氨基鸟嘌呤核苷衍生物

以鸟嘌呤为核苷为原料,经酯化、再在缩合剂4-氯苯磷酰二氯和1,2,4-三氮唑存在下与吡啶反应,得鸟嘌呤核苷N-6吡啶盐中间体(2),该中间体2分别与NH~3/CH~3OH、Et~3N/CH~3OH、Et~EN/CH~3CH~2OH在室温反应,可方便的合成6-NH~2、6-OCH~3和6-OCH~2CH~3-9-(β-D-呋喃核糖)鸟嘌呤衍生物。     

新型La2CuMnO6和LaMnO3催化剂的甲烷燃烧催化性能比较

采用溶胶-凝胶法在空气气氛下于1100 ℃焙烧3 h后制备了一种新型单相稀土双层钙钛矿催化材料La2CuMnO6, 测试了其甲烷催化燃烧反应性能. 该化合物对甲烷催化燃烧反应表现出较好的催化活性, 起燃温度(T10)和完全转化温度(T90)分别为437.5和649.2 ℃, 在相同条件下与稀土单层钙钛矿型催化剂LaMnO3相比, 其T10和T90分别降低了53.1和116.5 ℃. XPS结果显示, La2CuMnO6氧空位浓度相对较大, 此外, La2CuMnO6与LaMnO3相比, 其TPR谱、SEM、TEM和磁性明显不同, 并与其甲烷催化燃烧活性有一定的对应关系.     

用加速量热仪研究KClO3/CuO/S/Mg-Al/C6Cl6的热分解

The thermal decompositions of two systems(NO.1,KClO₃(52.2%)/CuO(26.0%)/S(9.6%)/Mg-Al(3.5%)/C₆Cl₆(4.35%)) and NO.2,(KClO₃(52.2%)/CuO(26.0%)/S(9.6%)/Mg-Al(3.5%)/C₆Cl₆(4.35%)) are studied using Accelerating Rate Caorimeter (ARC).Temperature vs time curve and pressure vs time curve of reactions are shown in Fig.1 and Fig.2 respectively.The basic data including reaction time(1.3 and 7.3 min respectively),initial temperature (159 and 150℃ respectively),temperature at the maximum rate(272 and 272℃ respectively),the maximum pressure (420 and 190kPa respectively) and the activation energies(175.6 and 135.2 kJ mol-1 respectively) of the thermal decomposition are given to evaluate the safety of the two systems.Results indicate that system NO.2 is safer than NO.1.Compared with the traditional methods,ARC technique can be used to measure temperature and pressure of exothermic reaction concurrently,to find the tiny exothermicity and to determine the initial temperature of exothermic reaction.     

Efficient chemoselective carboxylation of aromatics to arylcarboxylic acids with a superelectrophilically activated carbon dioxide-Al(2)Cl(6)/Al system

Aromatic carboxylic acids are obtained in good to excellent yield essentially free of diaryl ketones by carboxylation of aromatics with a carbon dioxide-Al(2)Cl(6)/Al system at moderate temperatures (20-80 degrees C). To optimize reaction conditions and study the reaction mechanism, experimental variables including temperature, amount of Al(2)Cl(6)/Al, various Lewis acids, role of metal additive, carbon dioxide pressure, etc. were studied. The carboxylation reaction was found to be stoichiometric rather than catalytic, with aluminum chloride forming a dichloroaluminate of carboxylic acids. Although the carboxylation takes place using AlCl(3) itself, the presence of metal additives, especially Al, increased the yield and selectivity of carboxylic acids. Because it was not possible to distinguish between two possible mechanistic pathways of the reaction on the basis of the experimental results, theoretical calculations using density functional theory (DFT) were also carried out. One possible pathway involves an initial complex between benzene and Al(2)Cl(6), with subsequent formation of organoaluminum intermediates (PhAlCl(2) and PhAl(2)Cl(5)). The other proceeds through the formation of various complexes of CO(2) with aluminum chloride (AlCl(3))(n), n = 1-4. The calculations have shown that the organometallic pathway, leading eventually through the formation of phenylaluminum dichloride, is endothermic by 33 kcal/mol. In contrast, the preferred CO(2)-AlCl(3) complex forms in an exothermic reaction (-6.0 kcal/mol) as does CO(2)AlCl(2)(+). On the basis of both experimental and calculational findings, the most feasible reaction mechanism proposed involves superelectrophilic aluminum chloride activated carbon dioxide reacting with the aromatics in a typical electrophilic substitution.     

正庚烷在Ni-Sn/SAPO-11催化剂上的临氢异构化反应

分别以浸渍法和分步浸渍法制备了Ni/SAPO-11催化剂和Ni-Sn/SAPO-11双金属催化剂,利用XRD、F T-IR、NH_3-TPD、Py-IR、SEM等手段对其进行了表征,考察了Sn含量对分子筛结构和酸性的影响,并以正庚烷临氢异构化为探针反应,考察了Sn含量及反应条件对催化剂临氢异构化性能的影响.结果表明,在我们所考察的Sn含量范围(加入锡含量)内,所制备的催化剂均能保持SAPO-11分子筛晶相,金属Sn均可调节催化剂酸性.加入Sn可以明显提高正庚烷的转化率和异庚烷的选择性,其中,在氢烃比n(H_2)/n(n-C_7H_(16))为14、H_2流速为30m L/min、还原温度为430℃、还原时间为5 h、反应温度为300℃、反应时间为5 h、重时空速(WHSV)为6.8 h-1、反应压力为常压条件下,5%Ni-4%Sn/SAPO-11催化剂的催化性能较佳,其正庚烷转化率可达43%,异庚烷的选择性可达71%.     

乙酰氧肟酸的热稳定性分析

为预防化工生产、储运和使用中由乙酰氧肟酸(Acetohydroxamic acid, AHA)引发的火灾和爆炸事故, 采用绝热量热法对其热稳定性进行实验研究, 并将加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter, ARC)的测试结果与差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry, DSC)的结果进行了比较. ARC绝热测试结果表明, AHA的初始放热温度为352.68 K, 最高放热温度为465.82 K, 最大温升速率和最大温升速率时间分别为8.748 K•min^－1和382.65 min, 单位质量AHA生成气体的最大压力为2.22 MPa•g^－1. 根据ARC绝热测试结果, 采用速率常数法计算了AHA的动力学参数表观活化能和指前因子, 并求出了AHA的某种典型包装的不可逆温度和自加速反应温度. 研究结果表明, AHA的热稳定性较差, 爆炸性较强.     

尿素燃烧法制备CuO-ZnO/HZSM-5及其催化CO_2加氢合成二甲醚的性能

以尿素为燃烧剂,先采用燃烧法制备CuO-ZnO催化剂,接着采用研磨法将其与HZSM-5分子筛均匀混合形成CuO-ZnO/HZSM-5双功能催化剂.采用固定床反应器,在反应温度260℃、压力3.0 MPa、空速1 500 h-1条件下,考察了不同Cu/Zn(摩尔比)催化剂在CO_2加氢合成二甲醚反应中的催化性能.通过XRD、N_2等温吸附脱附、H2-TPR、NH3-TPD对催化剂进行表征,研究了不同Cu/Zn对催化剂结构及表面酸性的影响.结果表明:当Cu∶Z n=6∶4时,催化剂对CO_2催化加氢直接合成二甲醚反应的催化活性和选择性最佳,CO_2的转化率、DME的选择性分别为11.95%和28.74%,且在催化剂上具有更多的低温还原Cu和较强的酸中心,从而提高了CO_2加氢活性和二甲醚的选择性.     

异丁烯直接胺化合成叔丁胺反应的热力学研究

叔丁胺是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂,医药,农药,着色剂等诸多下游产物.目前,叔丁胺主要的生产方法,如叔丁脲水解法,异丁烯-氢氰酸法(Ritter法),卤代烃胺化法等存在产品收率较低,涉及强酸/强碱的使用,对设备腐蚀和环境污染严重等问题.异丁烯直接胺化生产叔丁胺,原子利用率100%,是典型的绿色化学反应.20世纪末,BASF公司以β沸石为催化剂,率先实现了异丁烯胺化技术的工业应用.但是,其反应条件苛刻,压力达28 MPa,生产过程能耗大,对设备材质要求高.目前,关于异丁烯直接胺化的文献较少,且相关研究多在远离工业应用的常压条件下进行.同时,对于异丁烯直接胺化反应过程的热力学,特别是缓和反应条件下的热力学尚待进一步系统和深入地研究分析,以期指导低温低压条件下高性能胺化催化剂的研发和工艺条件优化.我们计算了473?573 K间,异丁烯胺化制备叔丁胺反应的ΔrH,ΔrG,Kp等热力学数据.在此基础上,分析了反应温度,压力和氨烯比(摩尔比)对异丁烯平衡转化率(叔丁胺选择性>99%,未予考虑)的影响.结果表明,异丁烯胺化是中等强度的放热反应,升高反应温度会急剧降低异丁烯的平衡转化率,如在5 MPa,氨烯比1的条件下,反应温度从473 K提高到573 K,异丁烯平衡转化率从40.6%降到6.9%.但从动力学角度而言,升温可提高胺化反应速率,因此在特定的反应条件下和催化剂上,必然存在最佳反应温度.提高反应压力和氨烯比有利于提高异丁烯的热力学平衡转化率.开发在低温和相对较低的压力下具有较高胺化活性的催化剂是提高该过程经济性和实用性的关键.在较缓和的反应条件下(523 K,5 MPa,氨烯比4及异丁烯空速0.5 h?1),考察了ZSM-5(R=50和R=412,R为硅铝比,下同),ZSM-11(R=48),MOR(R=10),SAPO-11(摩尔组成,1.6Al2O3:1.0SiO2:1.4P2O5)等不同拓扑结构分子筛以及氧化铝在异丁烯胺化反应中的性能.结果表明,空白试验中,无叔丁胺产物生成.在ZSM-11上的获得最高的异丁烯胺化转化率,为14.2%(达到平衡转化率的52.2%),在ZSM-5(R=50),ZSM-5(R=412)和MOR上,异丁烯转化率分别为13.9%,6.4%和2.9%,叔丁胺选择性均大于99.8%.而SAPO-11和氧化铝未呈现出胺化反应活性.关联氨气程序升温脱附,吡啶吸附红外表征结果及分子筛孔结构特点,表明分子筛胺化活性与其孔径及Br?nsted酸的酸量和酸强度密切相关.为了进一步验证实际反应体系中反应条件对异丁烯胺化反应过程的影响规律,我们在ZSM-11催化剂上,系统考察了反应温度,压力,氨烯比和异丁烯空速对催化剂胺化反应性能的影响及变化规律.结果表明,在其他条件不变的情况下,异丁烯转化率随着温度的升高呈现出先增大后减小的趋势.适当提高原料中氨烯比和反应压力,以及采用较低异丁烯空速有利于促进异丁烯的转化.上述规律与热力学计算结果呈现出较好的一致性.在ZSM-11催化剂上,异丁烯直接胺化反应的较佳反应条件为523 K,5 MPa,氨烯比4,异丁烯空速0.5 h?1.上述结果可为异丁烯直接胺化合成叔丁胺过程新型高效催化剂的研发和反应工艺条件优化提供参考和指导.     

Adsorption-stress relationship in drying of silica/PVA suspensions

Mg-Al oxide obtained by thermal decomposition of NO(3)(-)-intercalated Mg-Al layered double hydroxide (NO(3)·Mg-Al LDH) was found to treat HNO(3), acting as both a neutralizer and fixative for NO(3)(-). The degree of NO(3)(-) removal increased with time, Mg-Al oxide quantity, and temperature. The NO(3)(-) removal could be represented by a first-order reaction. The apparent activation energy was 52.9 kJ mol(-1), confirming that NO(3)(-) removal by Mg-Al oxide proceeded under chemical reaction control. Furthermore, the adsorption of NO(3)(-) on Mg-Al oxide could be expressed by a Langmuir-type adsorption isotherm. The maximum adsorption amount and equilibrium adsorption constant were 3.8 mmol g(-1) and 1.33, respectively. The Gibbs free energy change was -18 kJ mol(-1), confirming that the uptake of NO(3)(-) from HNO(3) by Mg-Al oxide proceeded spontaneously.     

导电高聚物的EXAFS 研究(Ⅰ)铂氯酸(H2PtCl6·6H2O)掺杂的聚乙炔

在实验室EXAFS装置上测量了一种导电高聚物——H_2PtCl_6·6H_2O掺杂聚乙炔和模型化合物(K_2PtCl_6)的PtL_Ⅲ吸收谱。用高功率的施转阳极靶X射线发生器(RigakuRU-1000)作为X射线源。观测到的EXAFS数据分析表明, Pt原子在试样中有两种配位状态。一种是PtCl_6~(2-)离子, Pt—Cl键长为0.233 nm, 另一种是Pt在0.228 nm附近有两个最近邻的Cl原子。实验结果提供了支持下述观点的直接结构信息: 随着电子从(CH)_x链向铂盐的转移, 发生下列反应:2H_2PtCl_6+2e~-→PtCl_6~(2-)+PtCl_2+4HCl     

Mg-Al LDH的制备及Mg-Al LDH/H2O2体系降解水中环丙沙星的研究

分别以MgO和Al(OH)3为镁源及铝源,采用水热法制备Mg-Al LDH,研究了水热温度和氢氧化钠浓度对水热产物纯度的影响。结果显示在NaOH/MgO/Al(OH)3/(Na₂CO₃)摩尔比为2∶1∶0.5∶0.25,水热反应温度在120~150℃,反应12 h,可以得到纯相Mg-Al LDH。进一步以所制备的Mg-Al LDH为吸附剂,H₂O₂为氧化剂。系统研究了Mg-Al LDH/H₂O₂体系溶液pH、H₂O₂用量、污染物浓度、反应温度、反应时间等因素对Mg-Al LDH/H₂O₂体系降解水体中环丙沙星效果的影响。当Mg-Al LDH用量为0.05 g,H₂O₂用量为2 mL,系统pH为6.98,反应温度为35℃,环丙沙星浓度为30 mg·L^-1时,反应13 min环丙沙星的降解率可达97%。随着反应温度的升高,反应速率及平衡时降解率均有所提高,该过程可以用拟一级动力学方程描述,反应的表观活化能E a为19.29 kJ·mol^-1,指前因子A为0.38×10³ min^-1。Mg-Al LDHs/H₂O₂体系降解环丙沙星过程受反应速率控制,而非受传质控制。     

Studies of the kinetics and thermochemistry of the forward and reverse reaction Cl + C6H6 = HCl + C6H5

The laser flash photolysis resonance fluorescence technique was used to monitor atomic Cl kinetics. Loss of Cl following photolysis of CCl4 and NaCl was used to determine k(Cl + C6H6) = 6.4 x 10(-12) exp(-18.1 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 578-922 K and k(Cl + C6D6) = 6.2 x 10(-12) exp(-22.8 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 635-922 K. Inclusion of literature data at room temperature leads to a recommendation of k(Cl + C6H6) = 6.1 x 10(-11) exp(-31.6 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) for 296-922 K. Monitoring growth of Cl during the reaction of phenyl with HCl led to k(C6H5 + HCl) = 1.14 x 10(-12) exp(+5.2 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 294-748 K, k(C6H5 + DCl) = 7.7 x 10(-13) exp(+4.9 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 292-546 K, an approximate k(C6H5 + C6H5I) = 2 x 10(-11) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 300-750 K, and an upper limit k(Cl + C6H5I) < or = 5.3 x 10(-12) exp(+2.8 kJ mol(-1)/RT) cm(3) molecule(-1) s(-1) over 300-750 K. Confidence limits are discussed in the text. Third-law analysis of the equilibrium constant yields the bond dissociation enthalpy D(298)(C6H5-H) = 472.1 +/- 2.5 kJ mol(-1) and thus the enthalpy of formation Delta(f)H(298)(C6H5) = 337.0 +/- 2.5 kJ mol(-1).