铜锰高温煤气脱硫剂的研究：Ⅰ.脱硫工艺条件对脱硫剂性能的影响

用共沉淀法制得的铜锰脱硫剂是一种新型的高温煤气脱硫剂。本文从硫化氢浓度，脱硫温度，空速和脱硫剂的粒度几个方面考察了地脱硫剂的影响，可以看出该脱硫剂的反应活性与硫化氢浓度基本上成正比，但与脱硫温度的关系较为复杂。在低于６００℃时脱硫剂的活性基本上随温度升高而增加，而在６００℃以上的温度时则有所波动。空速对其反应活性的影响类似于硫化氢浓度的影响。     

锌基复合脱硫剂脱硫性能的研究

采用共沉淀法和机械混合法制备了Zn-Cu-Mn复合氧化物和ZCM(Z=ZnO、C=CuO、M=MnO2)复合氧化物,并对两种氧化物的脱硫能力进行了分析,同时也将这二种氧化物与单一的ZnO、MnO2和CuO的脱硫能力进行比较。利用XRD和FPD(火焰光度计)分别对复合氧化物的物质组成、结构和脱硫性能进行了分析。实验证明,Zn-Cu-Mn在250℃～350℃具有良好的脱硫能力,且300℃的脱硫能力最佳;空速为7799h-1时穿透硫容较高。煅烧温度为400℃时,Zn-Cu-Mn的脱硫能力高于ZnO。煅烧温度升高,Zn-Cu-Mn复合氧化物的比表面积和脱硫能力下降,且生成了具有尖晶石结构的CuMn2O4。与Zn-Cu-Mn复合氧化物和ZnO相比,ZCM复合氧化物的脱硫能力较低。煅烧温度为550℃时,ZCM体系中的MnO2分解为Mn2O3,当温度升至750℃时Mn2O3相消失,生成了具有尖晶石结构的CuMn2O4。     

高温煤气脱硫 Ⅱ.锌铁基脱硫剂的化学形态

应用穆斯堡尔谱考察了不同的制备条件对锌铁基脱硫剂相态组成的影响。提高焙烧温度和延长焙煤时间均有利于ZnFe2O4的形成，但焙浇温度过高引起过度烧结从而降低了脱硫剂的活性。原脱硫剂中的ZnFe2O4和α-Fe2O3在脱硫过程中转化成零价铁、碳化铁和硫化铁。此外还形成了一定数量的高自旋Fe^2 含铁相。再生处理后脱硫剂的化学组成基本上可复至起始状态。     

高温煤气脱硫：Ⅱ.铁锌基脱硫剂再生工艺条件的研究

用自制的铁酸锌脱硫剂对再生温度，再生氢气做了研究，结果表明：脱硫剂在６５０℃或７００℃，再生效果相近，再生率接近于１．０在下次循环中硫化反应活性高；在６００℃时，再和互小于１．０。     

黏结剂对铁酸锌脱硫剂在高温煤气中脱硫性能的影响

以硝酸铁、硝酸锌、氨水及黏结剂为主要原料,用共沉淀法制成六种铁酸锌脱硫剂。研究了各种黏结剂的加入对脱硫剂的尖晶石结构、硫容量和脱硫效果的影响,在固定床上对其进行脱硫试验。并用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)和气体吸附等测试手段,对脱硫剂的物相组成、结构、比表面积和孔容进行了表征。结果表明,用共沉淀法制备的铁酸锌,具有不受黏结剂影响的尖晶石结构,其颗粒属于微米级;添加高岭土黏结剂的脱硫剂的脱硫效果最好,添加硅藻土的脱硫剂的脱硫效果最差;不同黏结剂对脱硫剂的织构的影响不同;脱硫剂的反应活性和硫容量与其孔容的大小有关。     

基于金属氧化物脱硫剂的天然气深度脱硫

确立了基于GC-MS和GC-SCD的天然气中超微量硫化物定性定量分析方法与条件,并分析了北京城市天然气中的硫化物。结果表明,天然气中含有三种硫化物,主要成分为四氢噻吩(THT),占总硫的94.2%。采用共沉淀法制备了ZnO/Al₂O₃脱硫剂,采用浸渍法制备了ZnO/γ-Al₂O₃、CuO/γ-Al₂O₃和CuO-ZnO/γ-Al₂O₃脱硫剂,并进行了天然气中THT深度脱除的实验研究。结果表明, 采用浸渍法制备的CuO/γ-Al₂O₃和CuO-ZnO/γ-Al₂O₃脱硫剂同时具有良好的低温活性和高温活性,可在50~500℃的宽温下将THT脱除至物质的量分数10×10^-9以下,从而能够满足以天然气为燃料的分布式质子交换膜燃料电池电站对脱硫深度和脱硫温宽的要求。     

氧化的脱硫剂高温煤气脱硫行为的研究：还原及硫化动力学

用动态热重天一研究了赤泥制备的高温煤气脱硫剂还原和硫化的动力学行为，两个过程初期均为化学动力学控制，进而转入内扩散控制，采用等效粒子模型，给出了不同的控制段的动力学参数。     

铜锰高温煤气脱硫剂的研究Ⅱ.脱硫剂的再生性能

铜锰脱硫剂可用空气和氮气再生。通过对再生温度和空速的研究，选取了合适的再生条件为：以空气再生温度为６５０℃，空速为８５０ｈ１；氮气再生温度为７５０℃，空速为１５００ｈ１为宜。经过１０．５次和３．５次循环实验，可认为该再生方式简单可行，且再生后脱硫剂仍具有较好的脱硫性能。     

Ni-Zn-Fe复合氧化物脱硫剂再生研究

在固定床装置上考察了温度和O2浓度对溶胶-凝胶自燃法制备的Ni-Zn-Fe复合氧化物脱硫剂再生性能的影响,并进行了二次硫化实验;应用XRD、BET、SEM测试手段对新鲜脱硫剂及不同温度下再生后的样品进行了表征分析。结果表明,Ni-Zn-Fe复合氧化物脱硫剂在400℃下能够再生,而且体积分数为2%的O2对于该脱硫剂的再生较为合适,再生的脱硫剂具有良好的二次脱硫活性。再生后的XRD谱图与新鲜样品一致,且没有硫酸盐的生成;SEM测试结果显示,该脱硫剂在530℃或体积分数为4%的O2下再生发生严重烧结,基本没有二次脱硫活性。用收缩核模型对Ni-Zn-Fe复合氧化物脱硫剂的再生动力学行为进行了描述,发现其再生过程存在控制步骤由化学反应控制向扩散控制的转移。在反应起始阶段,受化学反应控制,化学反应活化能为27.16 kJ/mol,表观化学反应速率常数的指前因子为4.62 m/min;随着反应的进行,产物层逐渐增厚,再生过程受扩散控制,扩散活化能为40.37 kJ/mol,有效扩散系数的指前因子为0.49×10-3m2/min。     

Mg/CaO脱硫剂在铁水脱硫中的实验研究

为了研究Mg/CaO脱硫剂的脱硫行为,在15kg铁水内进行了脱硫实验,发现Mg/CaO脱硫剂的脱硫速度可用加铝预脱氧得到改善,因为良好的脱氧是获得高脱硫速度的前提.在喷吹前,加铝脱氧后可将铁水中的初始氧含量最低脱到约6ppm,从而提高脱硫速度,最终硫含量最低可脱到约50ppm不加铝时,镁主要用于脱氧,而石灰主要用于脱硫,喷吹后最终氧含量最低可脱到约8.5ppm,最终硫含量可脱到30～200ppm.     

Preparation of Three-dimensional Graphene-based Sponge as Photo-thermal Conversion Material to Desalinate Seawater

Water shortage has become one of the major threats to human society over the past centuries. The new interfacial solar evaporation is undoubtedly an attracting technology to solve this problem. Herein, graphene aerogel(GA) and graphene oxide/melamine sponge composite material(GO-MS) were prepared through a two-step reduction and one-step freezing method as photo-thermal materials to evaporate pure water and seawater. The proper concentrations of the graphene oxide(GO) dispersion for their preparation were investigated, which is 7 mg/mL for GA, and 5 mg/mL for GO-MS. The evaporation rates of GA are 1.40 kg/(m²·h) for pure water and 1.21 kg/(m²·h) for seawater, while for GO-MS it is 1.63 kg/(m²·h) for pure water and 1.45 kg/(m²·h) for seawater, respectively. The composite material not only reduces the usage of GO, but also shows better photo-thermal conversion properties. Furthermore, the heat loss of evaporation system was calculated and the method of further enhancing photo-thermal conversion efficiency was deduced, which will provide a strong basis for guiding the design and development of graphene based three-dimensional materials and further exploration in this field.     

式根岛海绵活性物质及功能宏基因组学的应用

式根岛海绵及其高度复杂的共生体系是生物活性物质的丰富重要来源, 产生以calyculins为主要成分的毒性物质. 活性物质含量低, 使得直接从海绵分离大量活性物质不可取. 海绵共生菌是活性物质的主要生产者, 但是大部分的共生菌是不可培养的, 使得单纯的分离培养不能发挥很好的作用. 功能宏基因组学避开了培养的瓶颈, 可以获取独特的活性物质及其功能基因. 对式根岛海绵2013年2月以前分离出的活性物质作一综述, 并对非培养依赖型的功能宏基因组学, 在蕴含大量不可培养微生物的式根岛海绵中的应用进行综述. 探讨功能宏基因组在研究开发式根岛海绵及其他海绵的活性物质及有趣功能基因中的应用潜能, 为研究国内海绵的丰富活性物质和有趣的基因提供一种思路和方法.     

聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用

受海洋贝类生物黏附蛋白的启发,在碱性环境下利用多巴胺的自聚合性质,在聚氨酯海绵表面聚合活性聚多巴胺薄层,采用葡萄糖还原银离子进一步沉积微纳米银粒子构筑表面微纳结构,并水解聚二甲基硅氧烷前驱体对表面进行疏水改性,制备出了接触角大于150°的超疏水表面。利用接触角测定、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱和傅里叶红外光谱等技术手段对制备的改性海绵进行了表征,表明微纳米银粒子和硅甲基疏水基团被成功修饰到了海绵表面。改性海绵对有机溶剂和油类物质具有高选择性和高吸收性。吸收的有机溶剂和油类物质的质量能够达到其自身质量的12倍以上。饱和吸收后的海绵仅通过物理挤压即可将吸收的物质回收并使海绵恢复弹性和吸附能力,得到再生。该研究为油水分离和废油回收提供了一种经济、高效、环境友好的方案。     

以微凝胶为基质的杂化材料制备及应用研究进展

水凝胶微球即尺寸较小的球形水凝胶,除了凝胶特性外,其特点主要是具有较小的尺寸和球形形貌。由于其网络结构和快速的刺激响应性,使其作为模板制备具有独特性能的杂化材料而备受关注。本文主要从几个方面阐述了以微凝胶为基质制备杂化材料的方法及其应用。包括了磁性金属氧化物-凝胶杂化材料、金属单质-凝胶杂化材料、生物活性-凝胶杂化材料及功能化的球形和膜状杂化材料,最后介绍了本实验室以微凝胶为基质制备表面图案化杂化材料的方法。     

纳米HZSM-5沸石酸度的调节及对液化气裂解反应的影响

通过对纳米HZSM-5沸石进行钠离子浸渍改性和在小型常压固定床反应器中开展碳四液化气催化裂解制丙烯反应研究,探讨了催化剂酸度对反应选择性的影响.结果表明,钠离子改性能够选择性地去除纳米HZSM-5沸石表面的强酸中心,而对弱酸中心则基本无影响.在用钠离子改性基本上消除催化剂强酸中心的情况下,混合碳四液化气的催化裂解反应主要发生在丁烯分子上,丙烯的最高选择性可达60%,丙烯和乙烯的总选择性可达80%.     

超浸润形状记忆海绵的制备及油-水分离性能

基于反式 1,4-聚异戊二烯(TPI)的形状记忆性能, 以聚氨酯海绵为基底, 包覆TPI制备出了一种具有疏水超亲油特性的三维多孔形状记忆海绵. 由于这种海绵具有良好的形状记忆特性, 可以通过反复按压/恢复过程, 实现对海绵孔径在微米尺寸(约875 μm)与纳米尺寸(约450 nm)间可逆调控. 利用材料特殊的浸润特征及其可控的孔尺寸, 进一步研究了其在油-水分离中的应用. 研究结果表明, 微米尺寸大孔径海绵有利于对不相溶油-水混合物进行快速高效分离, 而纳米尺寸小孔径海绵则有利于对乳液混合物进行分离, 实现了同一材料同时满足不相溶油-水混合物及乳液体系的分离要求.     

Development of Bioactive Sol-Gel Material Template for In Vitro and In Vivo Synthesis of Bone Material

A novel porous material produced via sol gel process is disclosed which is osteoinductive and biodegradable. Due to the fact that high temperatures are avoided during the production process, the degree of crystallinity is very low and the packing of the crystallites is relatively loose. These are important parameters for the biodegradation properties.Nanoporous silica gel is contained to the support of strength. The low degree of crystallinity and the high degree of porosity (50–70%, pores in the range of few microns) make the material resorbable. A second type of pores designed in the range of few millimetres supports the bone ingrowth.An in vitro formation of bone tissue is shown when the material is exposed to tissue culture medium and inoculated with human osteoblastic cells. Animal tests show the formation of new bone tissue and first steps of biodegradation.     

魔芋葡甘聚糖功能材料研究与应用进展

为了更好地开发利用魔芋葡甘聚糖(KGM),本文阐明了KGM独特的结构、优良的理化性质,分析了其结构与性能的关系, 综述了在食品、化工、医药、石油钻探等应用领域中形成的以KGM为基本组成的功能材料研究进展。并对近几年国内外KGM在该领域的研究动向及其应用前景进行了探讨。     

复合相变储能材料的制备及应用研究进展

系统概述了复合相变储能材料的制备方法及其研究进展。特别介绍了固-液复合相变储能材料的制备方法,如熔融浸渍混合法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法、真空渗入法和超声波法等。并结合实例探讨了复合相变储能材料在太阳能利用、建筑节能和纺织行业等领域的应用,在此基础上对其研究方向进行了展望。     

Composite Material Based on Macroporous Polyaniline and Osmium Redox Complex for Biosensor Development

Here the feasibility of layers based on the conducting polymer polyaniline (PANI) as component of glucose biosensors using glucose oxidase (GOx) as enzyme and [Os(bpy)₂(4‐aminomethylpyridine)Cl]PF₆ (OsCmplx) as electrochemical mediator, is evaluated. Particularly, PANI was employed to obtain a nanostructured macroporous material (m‐PANI) around polystyrene nanoparticles taken as template and the mediator was co‐immobilized during the polymerizing procedure. The GOx biosensor based on OsCmplx modified m‐PANI provides a linear response to glucose concentration in the range 5 up to 65 mM with a sensitivity of 3.54 µA/mM/cm² (on a projected geometric area=0.07 cm²), an LOD of 0.8 mM and a good precision (%RSD≤7, n=5); the biosensor is stable showing a decrease of 10% to the value of the sensitivity after 15 days of use and of about 50% after 40 days.