原位共沉淀法制备NiMg(Al)O/γ-Al2O3催化剂及其酯交换性能

以γ-Al₂O₃为载体通过原位共沉淀法制备NiMgAl-LDHs/γ-Al₂O₃,经焙烧后得到NiMg（Al）O/γ-Al₂O₃催化剂,通过TG-DTG、XRD、SEM、BET、FT-IR、CO₂-TPD等手段对催化剂进行了表征,并对其在酯交换制备生物柴油反应中的催化性能进行了研究。结果表明,NiMgAl-LDHs和NiMg（Al）O成功在γ-Al₂O₃内孔表面生长,并有良好的结合度。催化剂对酯交换具有很高的催化活性;在醇油物质的量比为12：1的条件下反应3 h,生物柴油产率为95%,重复使用七次后,生物柴油产率仍然在82%以上。     

三维有序大孔二氧化钛表面超细钯纳米颗粒的构筑及其增强柴油炭烟催化燃烧性能（英文）

柴油机排放颗粒物(主要成分是炭烟)是城市大气PM2.5中一次颗粒物的主要来源和二次颗粒物形成的重要组分,严重危害大气环境和人类健康.利用颗粒物捕集器与催化剂相结合的连续过滤再生技术是满足柴油车国VI炭烟颗粒物排放标准的最有效技术,目前该技术所面临的挑战是研发在排气温度的柴油炭烟颗粒物催化氧化催化剂.柴油炭烟催化燃烧反应的本质是典型的气(氧气)-固(炭烟颗粒)-固(催化剂)三相深度氧化反应,因此我们研究组提出了高活性柴油炭烟燃烧催化剂设计应该遵循优化固-固接触与强化活化分子氧能力二者相结合的研究思路.为满足此设计思路的要求,本课题组前期采用孔径大于200 nm的三维有序大孔(3DOM)结构氧化物作为载体,利用大孔效应来实现PM在催化剂内部的有效扩散,从而提高催化剂与PM的接触效率.采用具有强活化分子氧能力的负载型贵金属(Au,Pt)纳米颗粒或贵金属-氧化物复合纳米颗粒作为活性位来提高催化剂对分子氧的活化能力,进而设计了多个系列高活性催化剂,并形成了担载贵金属纳米颗粒的可控制备方法与装置.然而,Au和Pt昂贵的价格限制了其广泛应用.价格相对便宜的Pd具有与Pt相似的催化性能,是其良好替代品.但是,目前关于3DOM氧化物表面负载型Pd纳米颗粒结构和尺寸与柴油炭烟催化燃烧性能之间的相关研究仍然较少.基于此,本文采用气泡辅助膜还原法制备了3DOM二氧化钛(TiO_2)担载超细Pd纳米颗粒催化剂.利用XRD,Raman,BET,SEM,TEM,ICP,XPS和H2-TPR等技术手段对催化剂进行表征,并以模拟柴油炭烟为研究对象,利用程序升温氧化反应(TPO)对催化剂的活性进行评价,深入探讨了催化剂的制备、结构及物化性质与炭烟催化燃烧反应性能之间的关系.XRD和Raman结果表明,TiO_2载体由锐钛矿(主)和金红石(次)两种物相组成.SEM照片显示,所制催化剂为规整的有序大孔结构,球形孔互相贯通,孔径均一,大孔腔平均尺寸为280 nm,孔窗尺寸为109 nm,这种三维有序大孔TiO_2的结构能够增强炭烟颗粒与催化剂之间的接触效率.TEM表征显示,平均粒径为1.1 nm的超细半球型Pd纳米颗粒高度分散于TiO_2载体的内壁上,两者间的优化界面面积有利于增加活化O2的活性位密度,这些活性位源于Pd与TiO_2间强相互作用.H2-TPR和XPS表征印证了上述观点,具有1.1 nm超细Pd颗粒的Pd/3DOM-TiO_2催化剂表现出强的低温氧化还原特性和丰富的表面吸附氧物种.在TPO测试中,相对于担载5.0 nm Pd颗粒的催化剂,具有1.1 nm尺寸超细Pd颗粒的Pd/3DOM-TiO_2催化剂展示了高的催化炭烟燃烧活性,T10,T50和T90分别为295,370和415 oC,且在5次TPO测试过程中表现出良好的催化和结构稳定性.这种具有3DOM结构和超细Pd纳米颗粒的纳米催化剂能够有效降低Pd的使用量,在催化炭烟燃烧的实际应用中大有潜力.     

柴油溶剂中脂肪酶催化高酸值废油脂酯化制备生物柴油

采用0＃柴油作为反应溶剂,利用固定化脂肪酶催化高酸值废油脂与甲醇酯化反应制备生物柴油。来源于Candida antarctica的固定化脂肪酶Novozym435在0＃柴油溶剂中具有极高的催化活性。以酸价高达157×10-3的废油脂为原料,废油脂质量比10%的Novozym435,甲醇与废油脂初始摩尔比2∶1,0＃柴油与废油脂质量比5∶1,摇床摇速170r/min,50℃下反应2h甲酯化率可达95.10%。0＃柴油作为反应溶剂有效地溶解了高酸值废油脂和甲醇,降低了反应体系的黏度和消除了甲醇对Novozym435的负面影响,提高了Novozym435的稳定性。同时,0＃柴油溶剂对未脱胶废油脂中残留的对脂肪酶有害的磷脂等胶类物质具有一定的稀释作用。该工艺省却了溶剂蒸馏的繁琐工序,直接得到脂肪酸甲酯和石化柴油的混合燃料。     

不同酯基结构的棕榈油生物柴油的性能研究

以棕榈油为研究对象,分别与甲醇、乙醇、异丙醇和异丁醇进行酯交换反应制备了不同酯基结构的生物柴油。利用差示扫描量热仪和应力控制流变仪分析了不同酯基结构棕榈油生物柴油的结晶行为和低温流变性能,同时分析了酯基结构对生物柴油的氧化稳定性,40℃时的动力黏度、20℃时的密度等重要性质的影响。结果表明,随着醇的碳链长度的增加,棕榈油生物柴油的析蜡点和胶凝点均降低,特别是棕榈油异丁酯的析蜡点和胶凝点分别降低到了-2.57和-8.09℃,低温流动性得到了明显改善,且氧化诱导期略有延长,氧化稳定性有所改善。生物柴油的密度和黏度随着酯基结构的不同而有所变化,但其数值都符合中国生物柴油标准。     

高压下三种脂肪酸甲酯液相导热系数的实验研究

生物柴油是新型环境友好型替代能源,其主要成分为碳数分布在C6～C24的长链脂肪酸酯.利用瞬态单丝法导热系数测量系统在272～352K温度范围内、0.1～15 MPa压力范围内对三种生物柴油组成成分壬酸甲酯、庚酸甲酯和己酸甲酯的液相导热系数进行了实验测量,并将导热系数拟合成关于温度和压力的方程,壬酸甲酯、庚酸甲酯和己酸甲...     

氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱催化制备新型生物柴油

以高岭土为载体,利用浸渍法制备了氧化钙和氟化钾负载高岭土固体碱(GCK);利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和哈密特指示剂法等技术手段对催化剂进行表征;考察了KF负载量和反应条件对月桂酸甲酯(ML)与乙二醇单甲醚(EGME)酯交换反应制备新型生物柴油产率的影响。 结果表明,GCK碱强度(H_)在7.2~18.4之间,KCaF₃为主要活性组分,当氟化钾负载量为25%、EGME与ML摩尔比3.0、催化剂用量相对于ML的质量分数为4.5 %、120 ℃下反应2 h,新型生物柴油的收率高达97.1%。 最后对催化剂的重复利用性能进行了考察。     

气相色谱-单光子电离飞行时间质谱的联用及在柴油组分表征中的应用

建立了一种气相色谱(GC)与单光子电离-飞行时间质谱(SPI-TOF MS)联用(GC/SPI-TOF MS)的分析方法。首先,设计了一种双层套管的传输管用于连接GC与SPI-TOF MS,实现了GC与单光子电离离子源的无缝连接。在此基础上,以n-十五烷标准品和苯/甲苯/二甲苯的标准气为对象,对电离源的重要电压参数进行了优化,得到了纯净的分子离子峰,实现了对各类有机物的快速和准确定性。最后,将该方法用于分析柴油中的挥发性与半挥发性有机物,获得了柴油组分的二维GC×SPI-TOF MS谱图。不需要复杂的谱图解析和数据处理,根据谱图中离子的质荷比(m/z)归纳了柴油的主要成分,包括脂肪烃、芳香烃和含量很低的苯并吡咯等含氮化合物;根据色谱的保留时间将柴油中的同分异构体区分开来。结果表明GC/SPI-TOF MS法是一种简单、有效的分析方法,非常适于柴油及复杂环境样品等的分析表征。     

富马酸十六醇酯-苯乙烯二元共聚物柴油低温流动改进剂的合成、表征及性能评价(英文)

以富马酸和十六醇为原料、对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为溶剂,采用直接酯化法制备了富马酸十六醇酯单体（DHF）;以富马酸十六醇酯和苯乙烯为聚合单体、过氧化苯甲酰为引发剂,通过自由基聚合制备了富马酸十六醇酯-苯乙烯二元共聚物（FOS）。用IR、¹H-NMR对DHF单体及FOS共聚物进行了表征,分析了张家港0# 柴油和胜利海科5# 柴油的正构烷烃分布,考察了共聚物的降滤效果,讨论了降滤作用机理。结果表明,当添加剂量为0.1%时,FOS能使张家港0# 柴油冷滤点降低6℃,胜利海科柴油5# 柴油冷滤点降低3℃;FOS对不同柴油表现出了不同的感受性;与2种商业降凝剂复配后,表现出良好的协同效应,作为商业降凝剂的优良助剂,FOS具有一定的应用前景。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱分析焦化柴油中饱和烃的分子组成

建立了全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)分析柴油馏分中饱和烃的分子组成的方法。结合谱库检索、质谱图解析、沸点与分子结构关系和全二维谱图特征,定性(或归类)了焦化柴油饱和烃组分中1057个化合物单体,其中正构烷烃排列规律性最强,一环~三环环烷烃按照极性和沸点的差异呈瓦片状分布在其上方。另外,还准确区分了在一维气相色谱上共流出的正构烷基环己烷和正构烷基环戊烷,以及正构 α 单烯烃。根据质谱采集的总离子流色谱图,采用峰面积归一化法得到了饱和烃组分的碳数分布结果,并将该方法应用于研究不同类型柴油馏分饱和烃的分子组成特点。结果表明,催化裂化和焦化柴油馏分饱和烃组分的化合物类型和分布各不相同。分子组成分析能为油品加工工艺机理的研究提供方法支持。