溶液的pH值对纳米CeO2晶粒形貌及形成机制的影响

以亚硝酸铈盐和氨水沉淀法合成了二氧化铈纳米粒子. 通过对溶液pH值的调节制备出了形貌各异的纳米CeO2晶粒. TEM和BET结果表明 酸性条件下, 得到的是球形的纳米CeO2晶粒且其比表面为148.1944 m2·g-1;中性时, CeO2晶粒的形貌为球形和棒状的混合形, 比表面为114.7975 m2·g-1;而碱性环境下, 易得到棒状的、比表面为106.2465 m2·g-1 的CeO2晶体. 另外还对各种形貌产物的形成机制进行了研究.     

草酸盐沉淀法制备超细氧化铈的研究

研究了草酸盐沉淀法制备超细氧化铈粉体的工艺.通过正交实验,研究了沉淀方式、沉淀剂的浓度、硝酸铈的浓度、反应温度、滴加速度等沉淀条件对氧化铈颗粒粒径的影响,找出了制备纳米氧化铈的最佳沉淀工艺条件.利用DTA/TG对氧化铈样品前驱体的热分解行为进行了分析,研究了培烧和干燥条件对氧化铈粒径和比表面积的影响,由此确立了制备氧化铈合适的焙烧和干燥条件.结果表明采用草酸盐反向沉淀法可以得到超细氧化铈粉体,其体积中心粒径D50为1.011μm、比表面积为42.69m2·g-1,晶体结构为立方晶系,CAF2萤石型结构,形状呈薄片状,分散性较好.     

具有多级孔MCM-41/Y复合分子筛的合成及表征

采用晶种法和纳米组装法合成了MCM-41/Y复合分子筛,通过粉末XRD、SEM、TEM和BET等手段对其物性进行表征,结果显示:采用晶种法合成的形貌以包埋型为主,采用纳米组装法合成的材料为附晶生长和自组装型.二者均具有微、介孔多级孔道结构,比表面积达到665.1和849.3 m2·g-1,总孔容分别为0.6438和0.6529 cm3·g-1,相对于单一Y分子筛明显增大.纳米组装法合成样品的比表面积增大更为显著,这是由于两种合成体系粒子表面电荷和集聚方式不同.     

金纳米粒子的阳光光化学合成和晶种媒介生长

在柠檬酸盐-HAuCl4溶液体系中, 于高原太阳紫外线辐射下光化学合成了分散良好、尺寸分布窄的胶体金纳米粒子. 研究了溶液的酸度和太阳辐射条件对Au(Ⅲ)离子光化学还原反应速率和形成金纳米粒子尺寸的影响; 采用晶种媒介生长技术, 通过改变Au(0)/Au(Ⅲ)比合成了平均直径为4.9~9.7 nm的球形金粒子. 根据紫外-可见吸收光谱和透射电子显微镜的表征和分析, 讨论了光化学反应中自由基反应、金纳米粒子成核和生长机理.     

一种制备高比表面积LaOBr的新方法

采用以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂和溴源的新型溶胶-凝胶法制备了LaOBr纳米粒子,考察了制备过程中灼烧温度、反应介质、沉淀过程及水热过程等因素对产物LaOBr物理性质的影响,并利用X射线衍射、比表面积测定和高分辨扫描电镜等技术进行了表征.结果表明,所得LaOBr样品均为单相四方结构,形貌为羽毛状,比表面积最高可达26 m2·g-1以上.     

尿素水解法制备球形磁性Al2O3复合材料

利用酸化法在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆SiO2膜,制备了Fe3O4/SiO2复合粒子。然后将该复合粒子超声分散在尿素和铝盐的混合溶液中,利用油中成型法制备出球形纳米磁性Al2O3复合材料,通过水热焙烧等工序处理得γ-Al2O3。实验中采用XRD、TEM、BET、AGM等方法对复合粒子的性能进行了表征,探讨了制备过程对产物晶型的影响、产物的孔结构变化和磁学性能。另外添加的SiO2膜阻止了磁性Fe3O4纳米粒子的进一步团聚,使得Fe3O4纳米粒子保持较小尺寸并均匀分散在产物中,复合材料表现出超顺磁性;同时SiO2膜防止了磁核部分与Al2O3包覆层在高温焙烧时发生反应;还起到加强粘结的作用,使得Al2O3在使用过程中不容易脱落。     

真空冷冻干燥制备高比表面积纳米氧化铝

采用真空冷冻干燥技术结合反相微乳液法, 于环己烷/聚乙二醇辛基苯基醚(曲拉通X-100)-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/水溶液体系中, 合成了纳米Al2O3粉体. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及比表面积与孔隙度分析仪对产物的形貌、结构、比表面积、孔容与孔径进行了表征. 经过煅烧, 该纳米Al2O3比表面积约550.0 m2·g-1(随反应参数不同而变化), 属γ-Al2O3晶型, 粒径均匀, 颗粒直径小于10.0 nm. 考察了不同的干燥方式(电热鼓风干燥、普通真空干燥、真空冷冻干燥)以及真空冷冻干燥过程中主要参数对产物比表面积、孔容、平均孔径等物理性质的影响. 结果表明, 采用真空冷冻干燥法制备的纳米Al2O3的比表面积和孔容远高于采用另外两种干燥方式制备的纳米Al2O3. 采用真空冷冻干燥法制备纳米Al2O3时, 降温速率、预冻时间、冻干时间等参数对最终制备的产物比表面积与孔结构有显著影响.     

反应条件对乳液法自组装合成氧化锰纳米粒子结构、形貌和尺寸的影响

通过改变反应物物质的量比、分散相与连续相体积比、反应体系温度和煅烧后处理温度,研究了反应条件对乳液法自组装合成氧化锰纳米粒子结构、形貌和尺寸的影响.结果表明:当高锰酸钾与油酸物质的量比在1∶5～1∶1之间时,形成蜂窝状纳米粒子和空心纳米粒子;当分散相(油酸)与连续相(水)的体积比为4∶200时,形成良好的空心球纳米结构;反应体系温度升高不利于产物的洗涤;不同温度的煅烧后处理不仅影响氧化锰纳米粒子的形貌,而且影响其结晶度和晶型.     

铜-氧化铈界面:几何及电子结构

纳米催化材料的性能主要由粒子尺寸、形貌和界面决定,即活性位点的电子及几何结构.尺寸、形貌可控的纳米催化材料的合成及其反应性能的研究,即催化剂的构效关系,一直是催化领域的研究热点.氧化物负载的金属催化剂广泛应用于多相催化反应过程.基于氧化铈优异的氧化还原性能, Cu/CeO2催化剂在CO氧化、N2O消除、水气变换、甲醇合成等反应中表现出优异性能.其中,通过铜物种与氧化铈表面化学键合形成的金属-载体界面通常被认为是催化活性中心.铜物种和氧化铈的相互作用主要体现在氧化铈固定铜物种,而铜物种促进氧化铈的氧化还原能力,涉及Cu^2+/Cu^+/Cu^0和Ce^3+/Ce^4+之间电子的传输和转移.Cu/CeO2催化剂活性位的原子结构与金属-载体相互作用程度密切相关.氧化铈形貌和铜负载量是决定界面电子和几何结构的重要因素.常见的纳米氧化铈形貌包括纳米粒子(多面体)、纳米棒和纳米立方体,可分别选择性暴露(111)、(110)和(100)晶面;这些晶面上原子配位环境和化学性能决定了铜-氧化铈的键合方式和界面结构.与暴露{100}晶面的纳米立方体相比,主要暴露{100}/{110}镜面的氧化铈纳米棒、暴露{111}/{100}晶面的纳米粒子与铜物种具有更强的金属-载体相互作用程度,也更有利于铜物种的分散.铜的负载量也显著影响铜物种在特定氧化铈表面的分散度和化学状态;随着铜负载量的增加,可在氧化铈表面形成层状铜、铜团簇和铜纳米粒子.通常情况下,低负载量有利于单层、双层铜物种的形成,高负载量时则出现多层铜和铜纳米粒子.催化活性位通常是由铜原子与氧化铈上的氧空穴相互作用产生,与氧化铈表面氧空穴的数量和密度密切相关,即氧化铈形貌.本文总结了Cu/CeO2催化剂的研究进展,讨论了氧化铈形貌和铜负载量对铜物种分散度和化学状态的影响规律,总结了铜氧化铈界面结构的多维度表征结果,比较了Cu/CeO2催化剂在CO氧化、水气变换及甲醇合成中的活性位结构和反应机制.     

TS-2微球的形成机理、后处理修饰和催化应用

钛硅分子筛材料是一种优异的选择性氧化反应催化剂,能在温和的条件下活化双氧水,并且只副产水,构建了一系列绿色高效的催化反应体系,已成功地应用于环己酮氨肟化、丙烯环氧化等工业过程.但是,工业上使用的钛硅分子筛通常需要经过成型,这避不可免地引入惰性的粘结剂甚至会造成堵孔,导致催化剂的活性降低.因此,直接合成具有微米尺度的钛硅分子筛材料有望解决上述问题.本文通过控制晶化条件直接水热合成了一种由初级粒子经晶间交叉生长堆积成的TS-2微球,详细考察反应条件,包括季铵盐模板剂的用量、H2O/Si比、醇的存在与否和晶化温度等的影响,发现反应体系保持高的碱度、静态晶化以及体系无醇是TS-2微球形成的关键因素.进一步地对TS-2晶化过程进行详细跟踪考察,发现常规TS-2纳米颗粒与TS-2微球在晶化初期均会形成无定形微球.随着晶化的进行,无定形相晶化成为TS-2纳米晶粒,是一级粒子,相互堆积形成次级粒子.较高的碱度使得TS-2微球的一级粒子以交叉生长的方式堆积,从而保证微球形貌在整个晶化过程中得以保持;而TS-2纳米颗粒中初级粒子以平行的方式堆积,无法保持初始的微球形貌,最终形成纳米尺度的聚集体.扫描电镜和透射电镜照片均证实了TS-2微球中初级粒子成交叉生长的方式堆积.TS-2微球催化剂经模板剂、氯化铵和哌啶组成的混合溶液水热处理,发生了溶解-再晶化过程,外比表面积从148增至176 m2 g-1,介孔孔容从0.16 cm3 g-1升至0.24 cm3 g-1;成功引入介孔的同时,仍能保持TS-2微球形貌以及Ti活性中心的四配位状态.经哌啶混合溶液处理后得到的MS-TS-2-PI在环己酮肟化反应中表现出优于MS-TS-2微球的催化性能,环己酮转化率从18.6%升至91.4%,环己酮肟选择性从86.6%升至97%.再经Na+离子交换可以消除骨架中的Si-OH,增强了骨架的疏水性,进一步地提高了其在环己酮肟化反应中的催化性能;环己酮转化率和环己酮肟选择性均>99%.在环己酮肟化连续反应中,TS-2微球表现出稳定的催化性能,使用寿命达到90 h,与工业TS-1催化剂相当,是一种具有工业前景的催化剂.     

燃烧反应机理构建的极小反应网络方法——氢氧燃烧

基于化学同时平衡原理,提出复杂反应体系的极小反应网络方法(MRN),在指定中间物种数目条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了8个物种的氢氧燃烧的6个独立反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhenius双参数形式.采用构建的9步反应氢氧燃烧机理(MRN-C0)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟.     

燃烧反应动力学研究进展

化学反应动力学是燃烧过程分析的重要工具。燃烧微观反应过程、复杂反应机理、燃烧实验测量和湍流燃烧数值模拟等方面的研究工作已经取得了长足进步。本文主要介绍燃烧反应动力学研究方法,包括电子结构方法、燃烧反应热力学和速率常数的计算方法、燃烧详细机理构建和简化、反应力场分子模拟以及燃烧中间体测量、燃料点火延迟和光谱诊断等方面的研究现状。燃烧反应动力学具有很强的应用背景,燃烧过程化学物种的反应速率计算是湍流燃烧数值模拟的一个中心任务。由于燃烧反应网络的高度复杂性,我们对燃烧机理的认识还远不清楚。化学反应和湍流相互作用研究的深入、燃烧反应动力学和计算流体力学的协同发展,将对新燃料设计、燃烧数值模拟、发动机内流道流场结构的准确描述产生深远影响。     

聚氯乙烯等温燃烧反应动力学

聚氯乙烯等温燃烧反应动力学;PVC;燃烧反应;化学动力学     

Thermal Analysis in Combustion Research

Thermal analysis is widely used in combustion research for both fundamental and practical investigations. Efficient combustion of solid fuels in power plants requires understanding of properties and behavior of fuel and ash under a wide range of conditions. At the Department of Chemical Engineering, Technical University of Denmark, thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry are applied in order to investigate various aspects of combustion and gasification processes: pyrolysis, char reactivity and ash melting behavior. This paper shows examples of the application of simultaneous thermal analysis in these three research areas, and it demonstrates the flexibility of this technique in combustion research. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Plasma Assisted Low Temperature Combustion

This paper presents recent kinetic and flame studies in plasma assisted low temperature combustion. First, the kinetic pathways of plasma chemistry to enhance low temperature fuel oxidation are discussed. The impacts of plasma chemistry on fuel oxidation pathways at low temperature conditions, substantially enhancing ignition and flame stabilization, are analyzed base on the ignition and extinction S-curve. Secondly, plasma assisted low temperature ignition, direct ignition to flame transition, diffusion cool flames, and premixed cool flames are demonstrated experimentally by using dimethyl ether and n-heptane as fuels. The results show that non-equilibrium plasma is an effective way to accelerate low temperature ignition and fuel oxidation, thus enabling the establishment of stable cool flames at atmospheric pressure. Finally, the experiments from both a non-equilibrium plasma reactor and a photolysis reactor are discussed, in which the direct measurements of intermediate species during the low temperature oxidations of methane/methanol and ethylene are performed, allowing the investigation of modified kinetic pathways by plasma-combustion chemistry interactions. Finally, the validity of kinetic mechanisms for plasma assisted low temperature combustion is investigated. Technical challenges for future research in plasma assisted low temperature combustion are then summarized.     

Combustion and Toxicity: Discussion

Dr. Shakoor (Republic of Iraq): I have read that some phosgene is liberated through the burning of polyvinyl chloride). Is this true, and, if so, how can it be explained?     

Combustion Analyses of Air-Sensitive Complexes

The combustion method described in this paper makes possible the determination of carbon, hydrogen, and nitrogen in highly air-sensitive compounds. A rigorous procedure was developed to ensure isolation from air when these compounds are analyzed. (π-C₅H₅)₂Zr(CH₃)₂, which is known to hydrolyze in air, was used to assess the method′s capability of isolating the compounds from air prior to combustion. The procedural changes described resulted in improved precisions for the determination of carbon, hydrogen, and nitrogen for (π-C₅H₅)₂Zr(CH₃)₂ by at least a factor of 4.     

“燃烧条件的实验”改进

阐述了教材中“燃烧条件的实验”存在的问题,说明了具体的改进方法和实验效果,解决了没有白磷的问题。改进后的实验现象明显,操作简单,安全环保,具有很好的借鉴作用。     

高性能甲烷催化燃烧催化剂的制备及其在天然气催化燃烧热水器上的应用

 以镧改性的Ce-Zr-O固溶体储氧材料和钇、锆改性的氧化铝(YSZ-Al2O3)的混合物为载体,浸渍活性组分Co3O4+Fe2O3+MnO2,以蜂窝状堇青石陶瓷材料为基体,制备了甲烷催化燃烧催化剂,考察了该催化剂老化前后的活性,并将其用于强鼓式家用天然气催化燃烧热水器. 结果表明,该催化剂具有很高的活性和稳定性. 使用此催化剂的天然气催化燃烧热水器的热效率达到101.1%, 同时烟气中CO和NOx污染物的排放浓度分别为0.014%和0.003%, 该热水器具有高效节能和环境友好双重优点.     

Effect of Combustion Improver on Combustion Behavior of Cigarette Paper by Simultaneous TG/DSC Detection

Combustion behavior of cigarette paper containing different content of combustion improver was investigated in order to provide direct experiment data to elucidate lower components in cigarette smoke caused by combustion improver in cigarette paper. The content of the combustion improver was denoted as "organic" potassium index and determined by atomic absorption spectroscopy and ionic spectroscopy. The combustion process obtained by simultaneous thermal analysis was divided into four stages: weight loss due to loss of absorbent water, decomposition of the cellulose, the oxidation of the cellulose char and decomposition of calcium carbonate. Combustion improver reduced the temperature of cellulose decomposition 3–12 K and contributed to oxidation of the cellulose char. Ignition point was gained and reduced 3–8 K by combustion improver. Above results were further verified by samples from two other cigarette paper factories. Mechanism of lower components in cigarette smoke by the combustion improver in cigarette paper was discussed.