超稳低汞催化剂的稳定机理: 炭表面含氧基团及缺陷协同作用实验及理论研究

聚氯乙烯(PVC)作为五大工程塑料之首在材料领域应用广泛.2017年,中国PVC产能逾2600万吨,占世界总产量的70%以上, PVC产业是我国重要支柱产业之一.基于中国富煤少气缺油的能源格局, PVC产量的90%以上都是基于煤化工的乙炔法生产的,而氯化汞催化剂是目前乙炔法氯乙烯工业上唯一实现产业化应用的催化剂.但是由于氯化汞属于金属氯化物中唯一的共价化合物,其热稳定极差,涉汞催化剂的汞污染问题一直是氯乙烯行业的世界级难题.中国电石法聚氯乙烯产业每年催化剂消耗量高达2.0万吨,年耗汞近1000吨,可回收不足40%,占世界汞消耗量的70%.而无汞催化剂由于成本高、使用寿命短等原因,短期内实现工业化应用及推广仍有困难.中国政府早在2014年开始限汞行动,提出了氯乙烯产业汞催化剂减量化直至无汞化的战略目标.根据2015年拟定的氯乙烯用低汞触媒的国标要求,氯化汞负载量最高不得超过6.5%,而高汞催化剂的氯化汞负载量在10%–12%之间,在氯化汞负载量降低一半的情况下保持催化剂的高性能及高热稳定性对催化剂的制备技术提出了很大的挑战.催化剂是参与化学反应而自身不会消耗的物质,其在工业使用过程中理论上并不会消耗,解决了催化剂的热稳定性问题,不但可以延长催化剂使用寿命,而且还可以缓解涉汞催化剂的资源消耗及环境污染问题.活性炭具有较高的比表面积、可调控的表面化学性质和耐酸碱腐蚀性,在工业中应用广泛.氯乙烯单体合成的原料为氯化氢和乙炔,由于氯化氢的腐蚀性,活性炭基催化剂在工业化应用方面具有明显的优势.而活性炭载体的表面性质调控及对负载型金属催化剂的相互作用研究一直是近年来多相催化领域的一个热点.本文通过热处理的方法调控了活性炭的表面含氧基团,研究了活性炭的表面结构的区别,通过浸渍法制备了三种活性炭负载的低汞催化剂,对比了三种不同的活性炭载体的乙炔氢氯化性能及稳定性,发现表面基团的调控对低汞催化剂的稳定性具有较大的影响.热重实验表明,Hg Cl2/AC-C催化剂中氯化汞的最大失重温度提高到了380°C以上.该催化剂在反应温度140°C,乙炔空速30 h–1条件下稳定运行10000 h,乙炔转化率只下降了8%.DFT理论计算发现,碳氧双键旁边的缺陷位和氯化汞可以形成强的化学吸附,其吸附能可达120–130 kJ/mol,而氯化汞在含氧基团的表面吸附能只有3–35 kJ/mol.本文通过对活性炭表面结构的调控,使氯化汞和炭表面活性位形成化学吸附,可大大提高催化剂的耐热稳定性,从理论上给出了低汞催化剂的热稳定性解决方案,目前该催化剂已经成功实现了产业化应用,在工业转化器上使用寿命超过12000 h,性能表现卓越.超稳低汞催化剂的工业化应用不仅能够降低氯乙烯单体生产过程中的单耗,节约PVC生产成本,还能够有效减少汞触媒使用过程中造成的重金属污染,为我国电石法氯碱行业的节能减排及限汞公约履约提供了很好的技术支撑和保障.     

高效液相色谱研究丝素亲核基团与一氯均三嗪型活性染料反应动力学

以异丙胺、对甲酚和甲醇分别模拟蚕丝丝素的氨基、酚羟基和醇羟基,应用高效液相色谱分析一氯均三嗪型活性染料与蚕丝丝素的不同亲核基团的反应速率.结果表明:在pH=8～10、70～95 ℃的条件下,染料的酚解总反应速率远大于染料的氨解总反应速率和醇解总反应速率.其中C.I.活性红24 和C.I.活性橙2在pH=9,95 ℃条件下的酚解总速率分别约为其氨解总反应速率的8.5倍和12.5倍,为其醇解总反应速率的23倍和50倍;该两染料的酚解效率分别为47.4和96.3,氨解效率分别为4.6和6.9,醇解效率仅为1左右.通过异丙胺-对甲酚-甲醇混合溶液(1∶ 10∶ 100,V/V)模拟蚕丝与染料的反应,研究一氯均三嗪型活性染料与丝素上亲核基团的反应选择性,推断出一氯均三嗪型活性染料染蚕丝的最适宜条件为pH=8～9,温度85 ℃左右.在此条件下,酚羟基在蚕丝的一氯均三嗪型活性染料染色中起主要作用,氨基起次要作用,而醇羟基的作用甚微.     

TiN／VN超晶格薄膜的切变弹性模量的计算

采用赝势方法计算TiN/VN超晶格薄膜的能带结构，并计算了TiN/VN超晶格原胞的总能量，进而得到了该材料的切变弹性模量C44随超晶格周期的变化关系，C44出现最大值时所对应的周期与实验值基本一致。     

新型偶氮苯硫醇衍生物自组装膜的制备与结构表征

自组装单分子膜(ＳＡＭｓ)是近年来引起广泛注意的一种稳定的、二维有序的、致密的有机超薄膜体系,由于其优越的性能,在润滑、吸附、防腐、电化学及微电子等领域中显示出广阔的应用前景[1～4].自组装单分子膜是使用含有各种活性官能团(如-ＣＯＯＨ,-ＳＨ,-Ｓ-Ｓ-,-ＯＨ,-ＣＮ等)的分子,以化学键的形式与相应的基底(如Ａｕ,Ａｇ,Ｃｕ,Ｐｔ,Ｓｉ,Ｍｉｃａ等)相互作用从而自发地形成自组装膜.根据不同的研究或应用目的合理设计组装分子的结构及基底表面,从而得到具有所需功能的自组装单分子膜是近年来界面科学和材料科学等领域研究的热点之一.…     

某一类导体的表面电荷分布函数

给出了满足一定条件的某一类导体曲面上的面电荷分布规律。     

平面时标线性自治系统的渐近行为

本文讨论了平面时标线性自治系统的渐近行为,得到一些在时标意义下类似于平面线性自治系统奇点分类的新准则,并指出该准则可以将连续和离散方程的渐近行为统一.     

高取代度水溶性农用磷酸酯淀粉生产工艺的研究

目前磷酸酯淀粉生产大多采用磷酸钠盐做酯化剂与原淀粉在不同条件下进行反应,以生产不同取代度和粘度的产品来满足其使用需要,主要应用于食品、医药、纺织、造纸等行业[1-6].     

四面体中的一个新不等式链

在四面体ABCD中,如果其外接球球心、重心、内切球球心和垂心(如果垂心存在时)分别用O,G,I和H表示,设其体积为V,外接球半径、内切球半径分别为R,r,第I个侧面的面积为SI,各侧面上的高依次为hi,被O,G,I和H所分得的小四面体的体积分别为ViO、ViG、ViI和ViH(I=1,2,3,4).     

pp→ΛΛ过程的胶子交换势与pp→ΛΛ过程的反应截面

本文给出了夸克-反夸克对 湮没和夸克-反夸克对 产生过程的单胶子和双胶子交换势准至P²/m²级近似的形式,据此推出了pp→ΛΛ过程的等效位势.应用这个位势在平面波玻恩近似(PWBA)下计算pp→ΛΛ反应的微分截面和总截面,得到了与实验符合得较好的结果.     

1-甲基-3-吲哚甲叉(异丙叉)琥珀酸酐(Ⅰ)和1-甲基-3-吲哚乙叉(异丙叉)琥珀酸酐(Ⅱ)的晶体结构

氮杂俘精酸酐作为光致变色材料近年来已引起人们的极大兴趣,但其晶体结构数据还未见报导.测定它们的晶体结构,研究其结构与性能的关系,有着非常重要的意义.本文测定了标题化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的结构。实验1.从氯仿和石油醚的混合溶剂中培养出黄色单晶.在Nicolet R 3m/E 四圆衍射仪上收集衍射强度数据.用石墨单色器单色化的Mo Kα射线作辐射光源,以θ/2θ扫描方式收集2θ3～50°范围的数据.强度数据没有进行吸收校正.有关晶体数据列于表1中。