铝锡合金制氢技术研究

采用机械球磨法制备了铝锡系列合金. 水解制氢曲线和XRD结果表明, 添加剂(锌和氢化物)的加入和球磨时间的延长, 有利于金属铝和金属锡的均匀混合和活性一致. 常温下该系列合金与水反应迅速, 氢气产量高. 尤其是球磨10 h的Al-10%Sn-5%Zn-5%MgH2(质量分数)合金, 在10 min内水解反应结束, 氢气产量为785 mL/g, 水解速率为78.5 mL/(min·g).     

连续式超临界水反应器中褐煤制氢过程影响因素的研究

建立了煤处理量为1kg/h的连续式超临界水反应装置并实现稳定运行,考察了反应温度（500℃～650℃）、反应压力(20MPa～30MPa)、水煤浆浓度(20%~50％)以及KOH添加量对小龙潭褐煤在超临界水中连续化制氢的影响。实验结果表明,反应进行20min后连续装置达到稳定运行状态。反应温度和KOH添加量是影响超临界水中褐煤制氢的关键因素。随着反应温度从500℃提高到650℃,氢气的体积分数与产率分别由11%和25mL/g增加到29%和110mL/g。添加0.5%KOH可明显提高碳气化率以及氢气的产率,但随着KOH加入量进一步增加,氢气产率增加的幅度减小。随着压力增加,甲烷产率有升高的趋势,氢气产率变化不大,提高水煤浆的浓度,碳气化率降低。     

氢气气氛下球磨Mg-60% LaNi5合金的储氢特性研究

在3.0 MPa氢气气氛下机械合金化Mg-60%LaNi5制备出镁基复合储氢材料.XRD分析表明氢气氛下球磨60h后的物相为Mg2NiH4,β-MgH2和LaH3.SEM及EDS分析表明该复合材料成分分布均匀.对材料的吸氢动力学特性研究表明:该复合材料具有较高的活性,室温5.0MPa氢气压力下15min内的吸氢量为2.37%;在5.0 MPa氢气压力和373～473 K的条件下,可以在1min之内完成饱和吸氢量的80%以上;在5.0 MPa氢气压力和523～553 K之间的条件下,可以在1min之内完成饱和吸氢量的90%以上;在553 K的最大吸氢量为4.23%.     

超声波法制备超细铜粉

在40k Hz超声波作用下,使用以Na BH4作为还原剂的化学还原法制备具有粒径约300 nm~500 nm、产率约为80~90%的超细铜粉,其具有反应温度低反应速率快的优点。最佳制备条件为Cu SO4溶液初始浓度为20 g/L、Na BH4的加入量为1.5 g/L、p H值为11.5、反应温度20~30℃;反应时间20~25 min。通过XPS、XRD、SEM对超细铜粉表面进行检测发现分析表明所制备的超细铜粉呈类球状,其表面有少量Cu2O和Cu(OH)2存在。     

镁铝水滑石负载MnO-4催化氧化乙苯合成苯乙酮

采用焙烧还原法制备了镁铝水滑石负载MnO4-催化剂,并将其应用于催化氧气氧化乙苯合成苯乙酮的反应中。考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、MnO4-负载量和镁铝比等因素对催化氧化反应的影响及催化剂的重复使用性能。在优化条件下:催化剂用量3 g,乙苯用量45 mL,反应温度120℃,水滑石结构中n(Mg)/n(Al)=5,氧气流量100 mL/min,苯乙酮产率可达57.0%,苯乙酮选择性可达96.3%,催化剂重复使用3次催化活性降低较小。     

纤维素在亚/超临界甲醇中液化条件对主要化合物产物的影响

在反应温度240-320 ℃、甲醇用量0-200 mL、反应时间0-200 min的条件下,采用间歇式高温高压反应釜对玉米秸秆纤维素在亚/超临界甲醇中进行液化实验,结合GC-MS分析,研究不同液化反应条件下,生物油中轻油、重油产率及液化产物中烃类、醇类、酯类、酸类等主要化合物的组分分布及其变化规律。结果表明,反应温度和甲醇用量对化合物的分布与含量影响较大,反应温度和甲醇用量增加,促进纤维素向烃类、醇类、酯类转化,各化合物含量随之增加,并使轻油、重油产率升高,当反应条件为：甲醇用量160 mL,温度320 ℃,反应时间30 min时,生物油产率达到最高25.1%。生物油中组分含量顺序为：烃类>醇类>酯类>酸类,各化合物最高相对含量分别为77.2%、19.0%、30.9%、20.8%。初步分析发现,随着温度的升高和甲醇量的增加,自由基活性逐渐增强,当甲醇用量超过160 mL、温度超过300 ℃时,醇类以及酯类等化合物进一步发生氧化、缩合等反应形成酸类等化合物,造成化合物产率减小,进而使生物油产率降低。     

催化裂解甲烷制备氢气和碳纳米纤维

采用浸渍法制备了Ni/MgO与Ni/O-D(氧化金刚石)催化剂,分别研究了反应温度和空速对甲烷催化裂解转化率的影响,并利用XPS、SEM、EDS等测试技术对催化剂进行了表征. 结果表明,33Ni/O-D和41Ni/MgO分别在500与650 ℃能长时间维持其催化活性,前者在150 min内的甲烷转化率＞8%,后者则在120 min内的甲烷转化率＞25%;甲烷初始转化率随裂解反应温度升高而增大,但温度过高导致催化剂迅速失活;降低空速有利于提高甲烷的转化率,但却会降低氢气产量;甲烷裂解生成的碳产物形貌取决于载体和催化反应条件,较低温度(500和550 ℃)下,Ni/O-D表面的裂解碳呈现出纤维状,在650 ℃以上则表现为板结颗粒堆积并将Ni完全覆盖,但该温度下的Ni/MgO表面仍能形成碳纤维,并随空速降低存在直径增加的趋势.     

微波助离子液体中纳米TiO2／PMMA复合材料的制备及光催化性能

微波加热法合成离子液体[Bmim]BF4,并以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下制备纳米TiO2/PMMA复合材料.用XRD,IR和TG对该复合材料进行测试和表征;并在高压汞灯下用甲基橙溶液对其进行光催化降解性能测试.结果表明,制备TiO2/PMMA复合材料的最佳条件是:离子液体1.7mL,钛酸丁酯与MMA的体积比为3.4∶1.0,微波辐射功率600W、反应温度70℃、反应时间35min.并且用[Bmim]BF4作为反应介质,能够显著提高TiO2/PMMA复合材料的光催化活性,所制备的TiO2/PMMA复合材料不需要经过高温煅烧,就表现出极高的光催化活性;TiO2负载PMMA后,复合材料的光催化活性得到了进一步的改善.该复合材料对甲基橙的降解率在1.5h就可达到98.4%,其活性明显优于未负载的纳米TiO2催化剂.     

D型大孔磺酸树脂催化松节油水合一步合成松油醇

以D型大孔磺酸树脂为催化剂,催化松节油水合反应一步法制备松油醇。探讨了溶剂种类、油水比、反应温度和催化剂用量等因素对松油醇产率的影响,通过单因素实验确定了适宜的反应条件为:以10.0mL异丙醇为溶剂,4.0g松节油,4.0g水,反应温度为80℃,催化剂用量为0.4g。在此条件下,松油醇产率为42.1%。催化剂重复使用3次后,松油醇的产率有所降低,将该催化剂用0.1mol/L盐酸或硫酸再生处理后催化活性恢复。该反应为一级反应,80℃时反应速率常数为0.507h-1,反应活化能为126.66kJ/mol。     

MoO3/C-N复合材料的制备条件对其结构及催化性能的影响

利用直接热插入法制备了MoO₃/十二烷基胺(DDA)插层复合材料并对其进行煅烧处理制备了MoO₃/C-N复合材料. 研究了不同的煅烧条件对该复合材料的结构、组分及形貌的影响, 结果表明在400～800 ℃之间进行煅烧, MoO₃/C-N复合材料的晶态结构发生了有序-无序-有序的变化, 部分Mo的价态由+6降到+4或+2. 当煅烧温度低于600 ℃时, 主要是MoO₃层间十二烷基胺的碳化反应, MoO₃的层状结构仍然存在, 但层间距变小. 当煅烧温度高于600 ℃时, MoO₃与C发生氧化还原反应生成Mo₂C, MoO₃的层状结构被破坏. 在600 ℃煅烧处理时, 随着煅烧时间的延长, 有MoO₂晶体产生. 煅烧升温速率对复合材料的结构影响不大. 将不同煅烧条件制备的MoO₃/C-N复合材料应用于苯甲醇制备苯甲醛的催化研究, 结果发现600 ℃煅烧2 h处理得到的MoO₃/C-N复合材料的催化效果最好, 产物选择性单一, 苯甲醛产率达30%, 比未插层的MoO₃(8%)提高了近4倍, 且该催化剂可多次重复使用.     

CaO对褐煤在超临界水中制取富氢气体的影响

以褐煤在超临界水中制取富氢气体为目的，利用小型高压间歇反应装置，在Ca/C 摩尔比为0～0.60、温度450℃～680℃、压力23MPa～38MPa和停留1min～30min下，考察了小龙潭褐煤的反应特性。研究表明，CaO不仅可以固定气相中的CO2，提高H2的体积分数，而且可以提高碳转化率和气体产率。600℃、28MPa，Ca/C摩尔比为0.42时，气相产物中的CO2趋于完全固定，H2产率比无添加剂时提高2.5倍，H2体积分数为48％，其余为CH4和烃类气体。升高反应温度使CaO的催化作用更为显著, 碳转化率和气体产率（H2、CH4、烃类气体）随着反应温度的升高而逐渐增加，液相收率减少。增大反应压力可以促使煤转化率和气体产率升高，停留时间对反应的影响相对较小。以900℃热解焦为反应原料进行了气化实验，结果表明，在600℃和650℃反应5min后，碳转化率分别为8.6％和12.5％，CaO对气化反应和甲烷化反应起不同程度的催化作用。     

活性炭负载单质碘催化环己醇脱水制环己烯

以活性炭负载单质碘为催化剂,环己醇脱水制备环己烯.考察了I2负载量、催化剂用量、反应温度、反应时间对脱水反应的影响,以及催化剂的重复使用性能.较适宜的反应条件为:I2负载量为23.8%,环己醇20 mL,催化剂4 g,于185 ℃反应2 h,产率达70.2 %.催化剂可重复使用.     

KOH对超临界水中褐煤连续制氢的影响

采用连续式超临界水反应装置,以20%的水煤浆为反应原料,考察了不同KOH/煤质量比、温度、压力对褐煤制氢过程的影响。实验结果表明,在水煤浆中添加KOH可以提高碳气化率及H2的体积分数和产率,在600℃、25 MPa、KOH/煤质量比为4.1%时,与未加KOH相比,气相产物收率由29.6%提高到49.5%,碳气化率由23.0%增大到31.5%;H2的产率由135.4 mL/(g daf coal)提高到239.1 mL/(g daf coal)。随着温度的升高,H2产率逐渐增大,650℃时达到287.8 mL/(g daf coal),是500℃时的5.4倍;高温、高压下,KOH对煤气化过程的催化作用更为明显。     

废弃生物质在超临界水中转化制氢过程的研究

以废弃生物质转化为富氢气体为目的，使用间歇式超临界水反应器，在反应温度773 K～923 K、压力15.5 MPa～34.5 MPa停留时间1 min～30 min和Ca/C摩尔比0～0.56范围内，对木屑在超临界水条件下生成的气体组成及产率进行了考察。实验表明，Ca/C摩尔比和温度对木屑转化的影响较大。当Ca/C摩尔比为0.48时，碳的气体转化率和氢气产率提高了近一倍。温度从773 K提高到923 K，碳的气体转化率由47％提高到76％，氢气产率由4.5 mmol/g上升到6.9 mmol/g。与温度相比，停留时间和压力的影响不大。     

介孔Ni/MgO催化剂催化水蒸气重整生物质油制氢

采用水热法制备了介孔MgO作为催化剂的载体,并制备了介孔Ni/MgO催化剂。利用N_2吸附-脱附、XRD、H_2-TPR等对样品进行表征,并考察了介孔Ni/MgO催化水蒸气重整糠醛、生物质油模型物和两种商用生物质油制氢的活性。结果表明,在介孔Ni/MgO催化剂催化水蒸气重整糠醛制氢反应中,随着反应温度的提高,水蒸气重整糠醛中糠醛的转化率、氢气的产率和氢气的选择性,都呈现递增的趋势。在反应温度提高到600℃时,糠醛的转化率和氢气的产率分别达到94.9%和83.2%。Ni/MgO催化水蒸气重整二组分模拟生物质油,糠醛/乙酸、糠醛/羟基丙酮制氢的反应中,氢气的产率分别达到87.3%和86.8%,均高于水蒸气重整糠醛反应中氢气的产率。由此表明,乙酸或羟基丙酮的存在,提高了模拟生物质油中主要有机物组分糠醛的转化率,并相应地提高了氢气的产率。在水蒸气重整商用生物质油制氢反应中,随着反应物水碳比(S/C(molar ratio)=5、10、15、20、25)的提高,主要有机物的转化率、氢气的产率和选择性呈现出增加的趋势。在水碳比为20时,两种生物质油的主要有机物组分(糠醛、乙酸和羟基丙酮)的转化率均可达90%以上,氢气的产率也达到81.0%以上。由此可知,Ni催化剂对于水蒸气重整商用生物质油也具有较高的催化活性。     

填充柱气相色谱法快速测定发酵废水提取物中丙/乙酸含量

建立了一种快速测定发酵废水及其提取物中丙/乙酸含量的气相色谱方法.采用GC9790气相色谱仪,不锈钢填充柱,FID检测器,外标法定量,色谱条件为:载气(氮气) 55 mL/min,氢气30 mL/min,空气300 mL/min,柱箱温度140 ℃,汽化室温度170 ℃,检测器温度200 ℃,进样量1 μL.丙酸保留时间4.86 min,标准曲线ρ=6.487×10-6A-8.718×10-2,线性相关系数r=0.9990,精密度RSD=2.5%,回收率92.7%～107.2%,检测限4.4×10-3 g/L.乙酸保留时间3.49 min,标准曲线ρ=1.118×10-5A+4.042×10-2,线性相关系数r=0.9997,RSD=2.1%,回收率95.3%～106.3%,检出限7.6×10-3 g/L.此方法为从发酵废水中提取丙/乙酸和发酵控制研究提供了检测手段.     

低温催化精馏循环法合成2,2-二甲氧基丙烷

采用低温控制和催化精馏循环相结合的方法一次性合成了2,2-二甲氧基丙烷.实验表明该法能够缩短反应时间,大大提高反应产率.确定该合成工艺的最佳工艺参数为精馏柱柱顶温度为56.5℃,甲醇补加量流速为2 mL/min,催化剂床层温度为-10℃,丙酮转化率可以达到71%.     

微波助离子液体中TiO_2/聚苯乙烯复合材料的制备与光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,在离子液体([Bmim]BF4)中采用微波辐射加热法合成了TiO2/聚苯乙烯(PS)复合材料,用TG、XRD、IR、XPS和SEM对复合材料进行了表征.通过测试复合材料在乙酸乙酯中的吸光度及对甲基橙溶液的降解率,考察了离子液体体积、微波功率、反应温度、反应时间等因素对复合材料分散性和光催化活性的影响.结果表明:微波助离子液体介质中制备TiO2/PS复合材料的最佳条件是:钛酸丁酯与ST体积比为3.4∶1.1,[Bmim]BF42.0mL,微波功率700W,反应温度50℃,反应时间60min;在离子液体介质中使用微波辐射加热制备TiO2/PS复合材料,能够降低反应的温度,极大地缩短反应的时间;且制得的复合材料的亲油性能大大提高,在乙酸乙酯中具有较好的分散性,该复合材料不需要高温煅烧就具有较高的光催化活性(紫外光照射1.5h甲基橙降解率为96.2%).     

化学链制氢中Fe2O3/LaFeO3载氧体的性能研究

采用柠檬酸络合法制备Fe₂O₃/LaFeO₃复合氧化物,将该氧化物作为化学链制氢过程的载氧体,在反应温度为900 ℃、常压下,对Fe₂O₃/CH₄（剂烷比）、进水量、金属负载量进行了考察。结果表明,剂烷比为2：1、进水量为0.1 mL、质量分数15%Fe时载氧体性能最好,甲烷转化率达到60%,单次循环氢气产量为45 mL。将该评价结果与XRD和H₂-TPR表征结果进行关联发现,反应过程的活性位不是金属氧化物,而是吸附氧,而且吸附氧越容易还原,甲烷转化率和氢气产量越高。通过连续60次还原-氧化循环发现,该载氧体上甲烷转化率和氢气产量比较稳定,循环后仍然保持钙钛矿结构。     

邻苯二酚紫体系催化动力学光度法测定痕量锡(Ⅱ)

基于痕量锡在0.5 mol/L的H2SO4介质中对溴酸钾氧化邻苯二酚紫的褪色反应具有催化作用,建立了一种新的测定痕量锡的催化动力学光度法.确定了该褪色反应的最佳条件:0.5 mol/L H2SO4 1.5 mL;0.1 mol/L KBrO3 1.3 mL;2.0×10-4 mol/L邻苯二酚紫3.5 mL;反应时间为7 min;反应温度为100℃.方法的检出限为4.51×10-3 μg/mL,线性范围为0～3 μg/25 mL.对该方法进行了精密度测定,其相对标准偏差为1.9%.研究了反应的动力学参数,确定了催化反应的的速率方程和表现活化能(Ea=34.10 kJ/mol).该方法可用于水样、人发中痕量锡的测定,相对标准偏差分别为0.32%和1.2%,标准加入回收率分别为99.2%和99.1%.