高温弱还原气氛下煤灰中矿物质的定量研究

利用X射线衍射(XRD)研究了1 100-1 500℃条件下弱还原性气氛下胜利褐煤和高平无烟煤煤灰中矿物质的变化,利用Siroquant定量软件计算了高温灰样中矿物质和无定形相的含量,结合化学成分分析,利用差减法计算了煤灰中无定形相的化学组成。结果表明,利用XRD、Siroquant软件并结合化学成分分析,可以对煤灰中的矿物质及无定形相进行定量分析,并可获得不同温度下无定形相的化学组成变化。不同温度范围内煤灰中无定形相的形态不同,当温度低于1 100℃时,煤灰中无定形相主要是未结晶或结晶度较差的氧化物,而随着温度的升高,矿物质发生熔融并形成了玻璃态物质,此时的无定形相则是以熔融的硅酸盐和硅铝酸盐为主。煤灰的硅铝比越低,高温下越容易生成莫来石。     

pH值调控构建的纳米Ni-W催化剂用于纤维素氢解制多元醇的研究

采用等体积浸渍法制备了双金属Ni-W催化剂，并研究了制备过程中前驱体溶液pH值对活性的影响。柠檬酸和氢氧化钾分别作为酸碱调节剂将前驱体溶液pH值调节至0.83、1.00、3.09、5.00、7.03、8.97和11.0。纤维素氢解反应结果表明，当前驱体溶液的pH值为1.00时，在氢压为5.0 MPa、温度为518 K的反应条件下，得到低碳（C_2，3）多元醇的总收率为74.5%。此外，通过BET和SEM表征了催化剂的物理性质。其比表面积为330-450 m²/g，且在高温煅烧下SBA-15仍保持良好的水热稳定性。TEM和SEM-EDX结果显示，催化剂粒子在载体表面分散性较好，但也有少量的聚集现象。XRD表征表明，NiO等物种的还原程度明显受到pH值的影响，且镍、钨物种的相态也存在着显著不同。     

FLASHCHAIN模型应用于汪清油页岩热解研究

采用~(13)C-NMR技术表征出汪清三个矿区油页岩的碳原子化学结构,并获得碳骨架结构的12个重要参数。利用热重和傅里叶红外联用技术(TG-FTIR)得出了在50℃/min升温速率和热解终温600℃下油页岩热解时轻质气体的生成规律。采用基于燃料化学结构的FLASHCHAIN模型对热解产物的析出进行了模拟,并与实验结果相比较。结果表明,FLASHCHAIN模型用来模拟汪清油页岩热解时,在520℃之前有较好的效果,当温度高于520℃时,由于二次热解反应及页岩中矿物质分解对热解过程的影响,导致模型的预测值与实验值存在一定的误差,且随着温度的升高两者之间的误差也随之加大。     

吸附剂修饰铁基氧载体的氧化动力学研究

研究了吸附剂修饰合成Fe_2O_3/Al_2O_3的氧化动力学。其中,吸附剂(K_2O、Na_2O、CaO)用于控制化学链燃烧过程中有毒氯化物、硫化物以及重金属的排放。首先在热重分析仪(TGA)上利用合成气作为还原气氛使氧载体呈还原态(FeO/Al_2O_3),在空气气氛下进行了原FeO/Al_2O_3以及三种吸附剂修饰FeO/Al_2O_3的氧化实验,实验温度分别为850、875、900和925℃。通过八种等温动力学模型对900℃下原FeO/Al_2O_3的氧化过程进行了分析。结果表明,phase boundary-controlled(contracting cylinder)模型能够很好地描述其氧化过程(FeO向Fe_2O_3转化过程)。利用该模型分别计算了原FeO/Al_2O_3、K_2O修饰FeO/Al_2O_3、Na_2O修饰FeO/Al_2O_3和CaO修饰FeO/Al_2O_3的氧化动力学参数,其表观活化能分别为13.71、20.21、21.62和24.20 k J/mol。通过进行比较依据动力学参数计算得到的转化率随时间的函数以及实验获得的转化率随时间的函数,进一步证实了phase boundary-controlled(contracting cylinder)模型的可靠性以及相应动力学参数的准确性。     

SO2存在条件下M/REY催化剂NH3选择性还原NO性能研究

采用浸渍法制备了以REY为载体负载金属氧化物催化剂。采用XRD、NH₃-TPD、NO-TPD、H₂-TPR和XPS对催化剂进行表征,并在固定床微型反应器上评价SO₂存在条件下催化剂在NH₃选择还原NO反应中的活性。实验结果表明,活性组分种类及负载量均影响催化剂性能,Cu(3)/REY催化剂在NH₃选择还原NO反应中表现出较好的低温活性,在SO₂存在条件下,254~390℃时NO的转化率大于95%。催化剂表征结果显示,Cu(3)/REY催化剂的催化活性与其良好的氧化还原性和对NO的吸脱附性能相关。     

六棱柱状多晶γ-Al2O3的制备、表征及其形成机制研究

以AlCl₃·6H₂O为前驱物,在氨水介质中用水热法制备了具有新颖形貌特征的六棱柱状多晶γ-Al₂O₃颗粒。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及N₂物理吸脱附等方法对所制备的γ-Al₂O₃颗粒进行了表征,并对其形貌形成机制进行了分析。结果表明,铝前驱物在氨水介质中通过水热处理后,经焙烧可以形成形貌规整的六棱柱状γ-Al₂O₃颗粒,其边长与长度分别约为0.3 μm和2.5 μm。TEM图片显示,六棱柱颗粒是由尺寸在10 nm左右的粒子聚集而成,因而具有多晶γ相特征。所制备的γ-Al₂O₃材料具有发达的孔隙结构,比表面积为274 cm²/g,孔容为0.51 cm³/g,孔径集中分布在5.5 nm周围。研究发现,γ-Al₂O₃六棱柱形貌的形成机制与AlOOH二次粒子在NH₄⁺正电荷作用下发生的最稳态排列形式具有密切的关联。     

用XPS研究新西兰高硫煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律

选择一种高硫新西兰煤(NXL)作为研究对象,高纯Ar气氛中,以5℃/min的升温速率在管式炉中热解,热解终温为300~1 000℃。用XPS研究煤及不同温度下半焦中氮、硫的赋存形态。将N 1s谱图用Lorentzian-Gaussian拟合分为四个峰:N-6(398.8±0.4)eV、N-5(400.2±0.3)eV、N-Q(401.4±0.3)eV和N-X(402.9±0.5)eV;S 2p谱图分为六个峰:硫铁矿(162.5±0.3)eV、硫化物(163.3±0. 4)eV、噻吩(164.1±0.2)eV、亚砜(166.0±0.5)eV、砜(168.0±0.5)eV和硫酸盐硫(169.5±0.5)eV。结果表明,煤中氮元素的主要存在形式是吡啶、吡咯、质子化吡啶和氮氧化物;低于600℃,半焦中的氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在;随温度的升高,吡咯向吡啶转化;当温度超过900℃,氮氧化物这一形态消失。该煤中的硫以有机硫为主,其中,噻吩硫占50%以上;随着热解温度的升高,煤中的硫铁矿硫逐步转化为无机硫化物,600℃时分解完全。     

果糖低温快速热解制备糠醛的机理研究

果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛(HMF)的过程中,糠醛(FF)是一种重要的副产物。通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验考察果糖低温快速热解过程中FF的形成特性。结果表明,FF的产率和相对含量都随着热解温度的提高先增大后减小,并在350℃时达到最大值,最高相对峰面积含量达到11.6%。此外,通过密度泛函理论计算,研究果糖热解形成FF的四条可能途径,计算结果表明,果糖热解形成FF的最优途径为路径2,即果糖首先经历一个协同的六元环过渡态,C5-C6键断裂的同时C6位羟基上的氢与C4位的羟基发生脱水反应,脱出一分子甲醛和一分子水,生成含C4=C5双键的二氢呋喃中间体,随后C2位上的羟基与C1位上的氢通过一个四元环过渡态又脱出一分子水,生成的烯醇中间体中烯醇氢与C3位的羟基最后经历一个六元环的过渡态再脱出一分子水,最终形成FF。     

石油沥青质含硫结构的XANES导数光谱研究

采用X射线近边结构谱(XANES)研究沥青质中硫的存在形态,针对沥青质的未知复杂混合体系特性,采用高阶导数谱图分析方法,提高XANES的分辨率,准确分析沥青质中硫的存在形态;采用反正切和高斯函数分峰拟合、定量解析谱图,针对不同氧化态硫3p轨道空余状态不同引起1s→3p跃迁几率不同,提出峰面积修正因子,以准确分析体系中各形态硫的相对含量。结果表明,石油沥青质中硫主要存在形式为硫醚、噻吩、亚砜、噻吩砜和硫酸酯,常减压渣油沥青质中基本不含硫醚。     

纳米氧化锌在模拟煤气下吸附单质汞的实验研究

采用均匀沉淀法制备纳米氧化锌吸附剂,并采用BET、XRD、XPS等分析手段对其进行表征。在固定床吸附实验台上,研究了吸附剂在N₂和模拟煤气气氛下对单质汞的吸附特性,分析气体成分对纳米氧化锌脱汞性能的影响。结果表明,纳米氧化锌在纯N₂气氛下的脱汞效率较低,以物理吸附为主;H₂S的加入可以显著提高纳米氧化锌对汞的吸附,停止通入H₂S后,脱汞效率仍能维持较长时间;CO和H₂通过促进纳米氧化锌脱硫进而促进对汞的脱除。随着温度的提高,纳米氧化锌表面形成的单质硫逐渐减少,抑制了吸附剂对单质汞的吸附脱除。