煤炭能源中的化学问题*

煤炭是我国的主要能源, 国家可持续发展要求煤的高效洁净燃烧和高效洁净转化。煤炭能源中的主要化学问题就是解决效率、污染、能源形式转化过程中所遇到的化学问题, 包括对煤组成结构的认识、煤中不同组分在热场中的化学变化与相互作用和阶段特征, 特别是煤中污染组分的赋存形态和变迁规律、煤基合成气的催化反应等。     

温度对共沉淀法制备LaMnAl11O19催化剂的影响

天然气燃烧具有污染物排放少、能源利用率高等特点。但是传统的燃烧方法温度较高,对系统材料要求较高,同时空气中的N2被氧化为NOx,造成严重的环境污染。采用催化燃烧技术可降低燃烧温度、减少污染物的生成。高温催化燃烧是传统燃烧的替代方法,是降低污染,提高能源利用效率的有效途径之一。实现该过程的核心问题是高活性、热稳定性好的耐高温催化剂的研制。     

氨燃烧及反应机理研究进展

现今的一系列环境和能源问题迫使人类急需寻找清洁的燃料以替代传统的化石燃料。氨作为一种富氢的无碳燃料,具有能量密度高、成本低、储运安全等优势,近年来受到了越来越多学者的关注,成为了一个研究热点。本文介绍了氨燃料的物化特性及燃烧特性,分析了氨与各种燃料混合燃烧在燃烧速度、火焰结构、污染物形成等方面的表现以及在发动机的应用情况,详述了氨燃烧机理及动力学模型的研究现状,指出有待进一步研究的问题并展望了氨燃烧研究的发展方向。     

二氧化铈表面氧的活化及对氧化反应的催化作用

稀土催化材料的研究和发展为La和Ce等高丰度稀土元素的高质、高效利用提供了有效的途径．Ce基催化剂由于具有优异的储放氧性能,在氧化反应中得到广泛应用．本文介绍了采用理论模拟的方法,在研究Ce的4f轨道和结构弛豫对CeO2氧空位的形成和迁移中的作用以及作为载体时助催化作用的最新研究成果,提出了铈锆固溶体高储放氧性能的本质原因,为进一步制备高性能的氧化铈基储放氧材料和催化剂提供了理论基础．同时,对铈基催化剂在甲烷催化燃烧、CO催化氧化和卤代烃催化燃烧等反应中的应用和催化作用进行了综述,重点讨论了CeO2及其复合催化剂的氧化还原性能与其活性之间的关系．最后对在铈基催化剂研究中存在的问题和发展思路提出了思考和展望．     

能源材料的第一性原理模拟

能源问题是目前我国面临重要问题之一,这一问题的解决是我国实现可持续发展战略的重要环节.能源化学的发展对于能源问题的解决具有重要意义.理论计算与实验观测的结合可以促进能源化学更快更好地发展.目前,理论计算已经广泛应用于能源化学中的各个领域,包括碳基能源化学、电能转化与存储以及太阳能能源化学等.本文综述了理论计算在能源化学这些重要领域应用的研究现状及发展趋势,并提出了在进一步发展和应用中所面临的关键科学与技术问题.最后,文章对理论计算在能源化学中应用的未来发展方向进行了展望,建议了几个可能的重点基础研究方向,以期达到理论计算应用于在能源化学这一领域的终极目标——理论设计高效廉价的新型能源材料.     

氨氧化技术在清洁能源开发和污水净化中的研究进展（英文）

随着经济的发展,当今社会对能源的需求不断增加.然而,传统的化石燃料,如煤和石油,虽然能够提供大量的能源,但其资源有限,不可再生,并且燃烧产物对环境有害,不符合绿色低碳的发展理念,亟需开发新型、高效的清洁能源.氨(NH₃)因具有氢含量高、燃烧产物(完全燃烧时产物为N₂和H₂O)无害、可规模化生产、压缩性好、易于储存和运输等优点,被认为是直接氨燃料电池(DAFCs)的理想候选燃料.同时,氨也是常见的含氮污染物,广泛存在于人类生产和工农业活动中.因此,氨氧化反应(AOR)在清洁能源生产和含氨废水处理领域都起着重要作用.本文首先系统总结了AOR在不同领域的研究进展,强调了其在清洁能源领域(如DAFCs)的巨大应用潜力,突出了AOR与水电解反应中的阴极氢析出过程耦合制取氢气在能源转化领域的研究价值,以及AOR在含氨废水处理领域的重要性.然后,讨论了AOR机制:AOR反应过程中存在竞争,并可生成多种含氮产物(如N₂,NO,NO₂,NO₂^-和NO<...     

ThO2—REO1.5复合氧化物体系的甲烷催化燃烧性能

ＴｈＯ２┐ＲＥＯ１．５复合氧化物体系的甲烷催化燃烧性能陈笃慧杨乐夫蔡俊修（厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室３６１００５）有效利用现有的能源资源，并对周围环境进行妥善的保护是当前的重大课题，因而发电厂及其他工业过程中的高效、低污染的催化燃烧...     

通氮燃烧碘量法测定锰铁及硅铁中硫

提出氮气气氛中以CuO SiO2作添加剂进行燃烧碘量法测定硅铁及锰铁中的硫,克服了通氧燃烧时硫的回收率低且波动大的缺点,采用这一新方法,试样中硫的回收率接近100％,因此使方法的准确度和精密度显著提高。     

先进功能分子体系的设计与组装——从低维到多维

在设计、合成功能分子基元的基础上,综合考虑能量、结构和性质匹配的原则及小尺度下复杂的物理化学现象等关键科学问题,建立了自组装新方法,发展了尺寸与结构可控的分子聚集态结构材料定向、定维自组装技术,构建了大面积、高有序分子聚集态结构材料.并研究了有序异质和同质结构以及表界面问题,特别是界面活性、界面连接等关键科学问题.证明了分子聚集态材料中的性质和性能与形貌、尺寸和维数的强烈依赖关系.从合成化学新的视角出发,建立了合成碳的新同素异形体——石墨炔的新方法,并研究了石墨炔在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域的应用.这些研究对化学、材料科学、物理学、微电子学等基础科学研究以及基于这些学科的交叉研究具有重大的科学意义.     

气相添加物对兖州煤燃前预脱硫的影响研究

经济与环境协调发展是 2 1世纪能源发展的主导方向 ,作为我国主要能源的煤炭 ,由直接燃烧而引起的ＳＯ2 污染已逐渐受到人们的重视。随着经济的发展 ,煤炭消费量的不断攀升 ,即使煤中含硫量不增加 (事实上 ,原煤的含硫量随开采深度而逐步增高 ) ,按现有脱硫技术 ,到 2 0 10年ＳＯ2 的排放量仍将增加6 0 0万吨 ,远超出“中国 2 1世纪议程”的要求。目前 ,现行的降低燃煤硫污染的技术主要有燃前洗煤、燃烧过程中喷洒固硫剂及燃烧后烟道气脱硫。这些方法在不同程度上减少了燃硫的污染 ,但每种技术本身也存在这样或那样的问题。近几年来 ,为了实…     

生物质转化为液体燃料2,5-二甲基呋喃 的途径与机理

随着化石燃料的日益减少,寻找可再生的液体生物质燃料已经引起了越来越广泛的关注。由生物质制备得到的2,5-二甲基呋喃(DMF)具有高能量密度、高沸点、高辛烷值和不溶于水等优点,近年来被认为是一种非常有前景的液体燃料。本文归纳和总结了生物质转化为DMF的化学途径、方法和反应机理以及DMF的燃烧性能,并对今后的研究方向进行了展望。     

Ethylene glycol: properties, synthesis, and applications

Ethylene glycol (EG) is an important organic compound and chemical intermediate used in a large number of industrial processes (e.g. energy, plastics, automobiles, and chemicals). Indeed, owing to its unique properties and versatile commercial applications, a variety of chemical systems (e.g., catalytic and non-catalytic) have been explored for the synthesis of EG, particularly via reaction processes derived from fossil fuels (e.g., petroleum, natural gas, and coal) and biomass-based resources. This critical review describes a broad spectrum of properties of EG and significant advances in the prevalent synthesis and applications of EG, with emphases on the catalytic reactivity and reaction mechanisms of the main synthetic methodologies and applied strategies. We also provide an overview regarding the challenges and opportunities for future research associated with EG.     

Visible-light photoresponsive heterojunctions of (Nb–Ti–Si) and (Bi/Bi-O) nanoparticles

The increasing motivation to seek alternative sources of clean and sustainable energy has intensified, due to a growing awareness that fossil fuels are finite in quantity, and that the combustion products of such fuels contribute to global warming. Solar energy is considered one of the most readily available alternatives, but materials which are able to harness this form of energy need to be developed. This study details the development of a novel composite material, of the form of Bi/Bi-O nanoparticles supported on a (Nb–Ti–Si) oxide. Characterized using electrochemical and other methods, this material generates a photocurrent, and is capable of photo-oxidizing airborne-styrene in a fluidized-bed photoreactor when exposed to visible-light.     

氨能源作为清洁能源的应用前景

合成氨是一种成本低廉的化工原料,具有较高能量密度和辛烷值、易于压缩储运、燃烧不产生CO2等优点,是一种应用前景广泛的新型清洁能源。氨既可替代汽油、柴油等化石燃料,为汽车发动机直接提供清洁燃料,也可以经催化分解制取氢气,为车载燃料电池提供安全氢气。作为传统石油燃料的理想替代品,氨为解决环境污染和能源短缺问题提供了新的燃料选择。本文主要从发动机燃料和燃料电池原料两方面,介绍氨用于汽车动力源的优越性和可操作性,以及国内外相关研究进展;集中分析了氨分解制氢的催化剂体系的研究进展和局限性,以及合成氨的研究现状。     

Combustion science and problems of contemporary power engineering

Nowadays fine control of physical and chemical processes at combustion and detonation of hydrocarbon fuels, aimed at obtaining certain target characteristics for power engineering applications is getting more realistic. Since control implies deep understanding of interrelations between various phenomena, the role of basic science is crucial for attacking the problem. Discussed in the paper are the latest scientific accomplishments in the field of combustion and detonation control, in particular, the possibility of controlled flameless combustion of gases, controlled combustion in porous matrices, and controlled detonations, as well as the problems of practical implementation of controlled combustion and explosion.     

高分子富氧膜的进展

本文叙述了近年来国外在高分子富氧膜应用于燃料的富氧燃烧,以节约能耗以及用于医用富氧装置的开发情况;并对寻找高效的富氧膜材料的主要研究动向进行了分析和归纳,包括:高分子化学结构与透气性能的关系,小分子添加剂和液晶类添加剂对透气性能的影响,嵌段接枝等多相聚合物的透气行为以及在多孔底膜表面用化学聚合和等离子体聚合等方法制备超薄膜。     

Characterization of Lignin Compounds at the Molecular Level: Mass Spectrometry Analysis and Raw Data Processing

Lignin is the second most abundant natural biopolymer, which is a potential alternative to conventional fossil fuels. It is also a promising material for the recovery of valuable chemicals such as aromatic compounds as well as an important biomarker for terrestrial organic matter. Lignin is currently produced in large quantities as a by-product of chemical pulping and cellulosic ethanol processes. Consequently, analytical methods are required to assess the content of valuable chemicals contained in these complex lignin wastes. This review is devoted to the application of mass spectrometry, including data analysis strategies, for the elemental and structural elucidation of lignin products. We describe and critically evaluate how these methods have contributed to progress and trends in the utilization of lignin in chemical synthesis, materials, energy, and geochemistry.     

钛基钙钛矿型光催化材料的研究进展

由于化石能源的快速消耗以及化石能源在燃烧过程中会释放有害气体,所以寻找新的、干净的能源体系迫在眉睫。氢能具有高燃烧值和高效率的优点,成为了目前最有前景的新能源之一,而利用太阳能进行光催化产氢是最符合"绿色化学"的方法之一。根据目前所探究的光催化剂,钙钛矿型光催化剂因其多样性、特征性以及可变性成为了热门的研究体系。钛基钙钛矿材料及其衍生物表现出了许多优异的光催化活性,是太阳能光催化研究领域的研究热点。本文详细综述了钛基钙钛矿材料及其衍生物的结构、改性方式以及在光催化分解水领域的研究进展。     

Derivative spectrophotometric analysis of benzophenone (as an impurity) in phenytoin

Background

Biomass and municipal solid waste offer sustainable sources of energy; for example to meet heat and electricity demand in the form of combined cooling, heat and power. Combustion of biomass has a lesser impact than solid fossil fuels (e.g. coal) upon gas pollutant emissions, whilst energy recovery from municipal solid waste is a beneficial component of an integrated, sustainable waste management programme. Concurrent combustion of these fuels using a fluidised bed combustor may be a successful method of overcoming some of the disadvantages of biomass (high fuel supply and distribution costs, combustion characteristics) and characteristics of municipal solid waste (heterogeneous content, conflict with materials recycling). It should be considered that combustion of municipal solid waste may be a financially attractive disposal route if a 'gate fee' value exists for accepting waste for combustion, which will reduce the net cost of utilising relatively more expensive biomass fuels.

Results

Emissions of nitrogen monoxide and sulphur dioxide for combustion of biomass are suppressed after substitution of biomass for municipal solid waste materials as the input fuel mixture. Interactions between these and other pollutants such as hydrogen chloride, nitrous oxide and carbon monoxide indicate complex, competing reactions occur between intermediates of these compounds to determine final resultant emissions.

Conclusions

Fluidised bed concurrent combustion is an appropriate technique to exploit biomass and municipal solid waste resources, without the use of fossil fuels. The addition of municipal solid waste to biomass combustion has the effect of reducing emissions of some gaseous pollutants.