基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

焙烧温度对铁基催化剂催化浆态床F-T合成反应性能的影响

 采用连续共沉淀与喷雾干燥成型技术相结合的方法制备了微球形Fe-Cu-K-SiO2催化剂,并考察了焙烧温度对催化剂的结构和织构性质的影响. 结果表明,催化剂具有较好的织构和结构热稳定性,粘结剂SiO2起到了分散和稳定α-Fe2O3晶相的作用. 随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积逐渐减小,α-Fe2O3晶粒逐渐增大,催化剂体相中的Cu和K原子向表面富集,且Cu向表面的迁移更明显; 同时,催化剂中的α-Fe2O3和CuO相发生了一定程度的离析,Cu的助剂作用减弱,使催化剂在合成气气氛下难于还原碳化. 催化剂在n(H2)/n(CO)=0.67,GHSV=2.0 L/(g·h),p=1.5 MPa和θ=250 ℃下的浆态床F-T合成反应评价结果表明,升高焙烧温度,催化剂的初活性和最高活性下降,但运行稳定性提高,而且有效地抑制了CH4的生成,明显促进了烃产物向高碳数方向移动. 反应600 h后卸载下的催化剂的形貌观测表明,催化剂的磨损主要是由化学磨损引起的,提高焙烧温度可明显改善其抗磨损性能,焙烧温度高于400 ℃时,催化剂具有较好的抗磨损性能.     

催化剂组成和反应条件对W-Fe-MgO催化分解甲烷制备单壁碳纳米管的影响

 采用“柠檬酸法”制备的W-Fe-MgO催化剂,在小型流化床反应器中分别以Ar和H2为载气在1073～1373 K下催化甲烷分解制单壁碳纳米管(SWCNTs). 实验结果表明,用H2作载气制备SWCNTs的最佳温度为1373 K,在Fe∶Mg摩尔比≤10∶100时,催化剂上的碳产率随其W载量的增加而显著增大,产物中的SWCNTs含量也保持在较高水平,最高碳产率可达55%(相对于催化剂的质量分数). 而使用Ar载气时最佳反应温度为1073 K, 用W∶Mg摩尔比为1∶100的催化剂可制得SWCNTs含量较高的产物,而W∶Mg摩尔比超过1∶100的催化剂上产物中的SWCNTs含量显著下降. 根据XRD和XPS实验结果推测了W-Fe-MgO催化剂上生长SWCNTs的活性相.     

反应物的变化对吸附相反应技术制备NiO/SiO2的影响

以SiO2为载体,研究反应物种类和浓度对吸附相反应技术制备NiO粒子的影响。首先采用滴定法测定了各个反应物在载体表面的吸附过程,利用TEM、XRD分析,对比了不同反应物制备得到的NiO粒子的形貌。在确定了反应物的基础上,进一步设计了2种水量下制备实验,研究反应物浓度对粒子形貌的影响。XRD结果表明,1.0mL水量下NiO粒子的晶粒粒径随着反应物浓度增加先缓慢减少后增大。而随反应物浓度增加,5.0mL水量得到的粒子晶粒粒径则一直变大。2种吸附层中不同的反应速率使得相同条件下,高水量(5.0mL)得到的NiO粒子粒径要小于1.0mL水量下得到的粒子。物理吸附层中形成的粒子与载体结合力较弱,使得焙烧后5.0mL水量下得到的粒子在SiO2上分布不均匀。     

Partial oxidation of simulated hot coke oven gas to syngas over Ru-Ni/Mg（Al）O catalyst in a ceramic membrane reactor

Hydrogen amplification from simulated hot coke oven gas (HCOG) was investigated in a BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3−δ (BCFNO) membrane reactor combined with a Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst by the partial oxidation of hydrocarbon compounds under atmospheric pressure. Under optimized reaction conditions, the dense oxygen permeable membrane had an oxygen permeation flux around 13.3 ml/(cm2·min). By reforming of the toluene and methane, the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 2 times more than that of original H2 in simulated HCOG. The Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst used in the membrane reactor possessed good catalytic activity and resistance to coking. After the activity test, a small amount of whisker carbon was observed on the used catalyst, and most of them could be removed in the hydrogen-rich atmosphere, implying that the carbon deposition formed on the catalyst might be a reversible process.     

CFD modeling using heterogeneous reaction kinetics for catalytic dehydrogenation syngas reactions in a fixed-bed reactor

A comprehensive 2D computational fluid dynamics （CFD） model was developed to simulate the flow behavior and catalytic dehydrogenation reaction of syngas in a heterogenous fixed-bed reactor （FBR）. The model combined the porous medium CFD model with a reaction kinetics model. To acquire an accu- rate reaction kinetics model, a comprehensive reaction mechanism was studied for the heterogeneous catalytic dehydrogenation reaction ofsyngas over a supported metal catalyst. Based on the reaction mech- anism and a statistical test, a reliable kinetics model was proposed. The CFD model combined with the above kinetics model was validated with one set of experimental data. The CFD model was also used to predict key reaction variable distributions such as the temperature and the component concentrations in the reactor.     

两级反应器制备Zn2+原位掺杂型LDHs纳米晶

采用两级反应器,将盐溶液MgCl2·6H2O、AlCl3·6H2O、ZnCl2·6H2O和沉降剂Na2CO3、NaOH进行反应成功制备出Zn2+原位掺杂型LDHs纳米晶.采用XRD、TEM、TG分析了Zn2+掺杂对MgAl-CO3 LDHs晶体结构、形貌与热稳定性的影响.结果表明:当[Mg2+ +Zn2+]/[Al3+] =2,[Mg2+]/[Zn2+] =4时,对MgAl-CO3 LDHs晶体结构影响最小,此时晶体形貌也相对较规则;原位掺杂后,95℃晶化2h为最佳晶化时间;Zn2+掺杂LDHs纳米晶在0 ～450℃范围内热稳定性降低,在450 ～550℃范围内热稳定性提高,且残渣量由46.57;提高到58.58;.     

纳米沸石修饰微通道反应器内固定化酶催化的水解反应动力学

通过在毛细管内层叠层组装纳米沸石并固定脂肪酶来构建纳米沸石修饰的固定化酶微反应器通道,将纳米沸石良好的生物相容性和高的酶固定能力与微反应器反应效率高、扩散传质快等优点相结合. 以对硝基苯棕榈酸酯的水解作为探针反应对该微反应器内固定化酶催化水解反应动力学进行了研究和计算,并与普通反应器内同样的反应进行比较. 通过对比米氏方程参数,证实在微反应器内酶催化水解反应效率可比普通反应器内提高3倍以上并可提高酶和反应底物的亲和能力.     

钠与水(或无水乙醇)反应实验的改进

在高中化学教材[1,2]中多次出现钠与水反应及钠与无水乙醇的反应:钠与水在烧杯中进行的反应;钠与水在培养皿中进行的反应;钠与无水乙醇在试管中进行的反应。高考中以钠及其化合物为考点的题目常常出现, 其中好多是基于钠与水的反应。教材上面的3个实验用到了3种反应容器： 烧杯、培养皿和试管, 没有专门的反应容器。并且前2个实验验证了其中的产物NaOH, 而对另外的产物H2, 采用的是推测和讲解, 有的老师也用试管收集并进行验证; 后一个实验虽然也验证了H2, 但是需要"收集并验纯气体, 然后点燃。"笔者在长期的实验教学中, 对钠的相关实验做了多次探索和改进, 取得了令人满意的效果。     

微通道反应器合成高质量的无机钙钛矿量子点及其LED应用

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点（CsPbBr₃）的微通道反应器,通过调节前驱体的浓度和流速,可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变,波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色CsPbBr₃量子点和红色荧光粉制备薄膜,覆盖在蓝色LED芯片表面上,在20 mA的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93 lm/W的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。