基于FeWOx/SiO2载氧体的甲烷化学链部分氧化反应

甲烷具有价格低廉且储量丰富的优点,因此将甲烷转化为合成气(一种H2:CO为2的混合物),从而进一步合成有价值的化学品和液体燃料引起了人们的极大关注.化学链甲烷部分氧化(CLPOM)技术能避免甲烷与空气直接接触而引起爆炸的危险,可以降低后续对合成气与氮气分离操作所带来的费用,因此日益受到关注.CLOPM过程主要分为两步:第一步,CH4被载氧体所携带的氧部分氧化,载氧体被还原;第二步,利用氧化剂(例如空气)将被还原的载氧体再氧化恢复.因此,载氧体在CLOPM过程中起到至关重要的作用.载氧体的选择主要存在两个问题:(1)甲烷被活化所产生含碳产物的能力与晶格氧的给氧能力不匹配所带来的严重碳沉积;(2)金属离子间扩散速率不匹配而造成载氧体在氧化还原过程中结构的不可逆变化.基于上述两个问题,本文设计了FeWOx/SiO2载氧体用于CLPOM.与未改性的WO3/SiO2载氧体相比,甲烷的转化率和合成气的收率都有显著提高.FeWOx/SiO2在900℃、1 atm反应条件下表现出62%的甲烷转化率、93%的CO气相选择性、94%的H2选择性和2.4的H2/CO比值,同时在50个循环中表现出优异的催化活性和稳定性.本工作利用CH4脉冲反应研究了FeWOx/SiO2的甲烷表面反应过程;采用CH4-TPR和H2-TPR相结合探究了甲烷活化速率与晶格氧扩散速率之间的关系;通过XPS和XRD对FeWOx/SiO2在氧化还原过程中的结构稳定性进行了探讨.综合上述实验结果,对FeWOx/SiO2应用于CLPOM的反应机理进行了阐述.H2-TPR结果表明,在FeWOx/SiO2中,相较于Fe2O3/SiO2,Fe-O的活性受到抑制,使其更倾向于与甲烷发生部分氧化反应;相较于WO3/SiO2,W-O的活性得到明显提升,因此更多的晶格氧可以参与到部分氧化反应中来氧化积碳,从而使合成气收率大幅度提升.从CH4-TPR结果可以看出,对于FeWOx/SiO2,CO与H2的生成温度最接近,意味着晶格氧的传输速率较快并且能够与甲烷活化产生含碳中间物种的速率相匹配,将其及时氧化生成CO,避免由于积碳造成的催化剂失活.结合XPS和XRD结果可以得出,在甲烷还原过程中,FeWOx经历一步还原形成Fe-W合金,由于其间存在强相互作用,因而抑制了还原过程中催化剂相分离现象的发生.同时,根据铁钨离子在空气条件下扩散速率的公式计算可以得出,其相近的离子氧化速率也保证了在氧化过程中催化剂结构的稳定性.本工作为进一步构建用于甲烷化学链部分氧化制合成气的复合金属氧化物载氧体提供了研究思路.     

Diffusion of Acetic Acid Across Oil/Water Interface in Emulsification-Internal Gelation Process for Preparation of Alginate Gel Beads

Alginate has been widely used in cell microencapsulation and drug delivery systems in the form of gel beads or microcapsules.Although an alternative novel emulsification-internal gelation technology has been established and both the properties and the potential applications of the beads in drug delivery systems have been studied,the mechanism has not been well understood compared with the traditional droplet method(external gelation technology).On the basis of our previous knowledge that the novel technology is composed of complicatedly consecutive processes with multistep diffusion and reaction,and the diffusion of acetic acid across oil/water interface being the prerequisite that determines the occurrence and rate for the reactions and the structures and properties of final produced gel beads,a special emphasis was placed on the diffusion process.With the aid of diffusion modeling and simple experimental design,the diffusion rate constant and diffusion coefficient of acetic acid across oil/water interface were determined to be in the orders of magnitude of 10-6 and 10-16,respectively.This knowledge will be of particular importance in understanding and interpreting the formation,structure of the gel beads and the relationship between the structure and properties and guiding the preparation and quality control of the gel beads.     

非线性对流扩散问题的交替方向差分流线扩散法

1引言Peaceman,Douglas等人于1955年提出了差分格式的交替方向法。随后,Douglas,Dupont于1972年又提出了有限元格式的交替方向法[1]。其基本思想是:对两个或三个空间变量的二阶抛物型和双曲型问题,将交替方向法与Galerkin方法相结合,通过算子分裂技术,把高维问题转化为一系列低维问题,交替地沿各空间变量的方向求解。[2]、[3]和[4]给出了对更一般扩散问题(带对流项的抛物方程)的数值求解和误差分析。     

Incremental Unknowns Method for Solving Three-Dimensional Convection-Diffusion Equations

We use the incremental unknowns method in conjunction with the iterative methods to approximate the solution of the nonsymmetric and positive-definite linear systems generated from a multilevel discretization of three-dimensional convection-diffusion equations. The condition numbers of incremental unknowns matrices associated with the convection-diffusion equations and the number of iterations needed to attain an acceptable accuracy are estimated. Numerical results are presented with two-level approximations, which demonstrate that the incremental unknowns method when combined with some iter- ative methods is very effcient.     

具有水平传播和环境传播的反应扩散传染病模型研究

该文提出一类具有水平传播和环境传播的反应扩散传染病模型,讨论模型的适定性,包括解的全局存在性和一致有界性.进一步,通过下一代算子的谱半径定义给出基本再生数R0的精确表达式,并利用单调动力系统理论和一致持续性理论研究模型的阈值动力学.     

新型有机盐光引发剂的双光子聚合特性研究

本文运用激光微细加工技术,通过对不同浓度引发剂的甲基丙烯酸类树脂的聚合行为进行评价,研究了1-甲基-2-[2-(9-戊基-咔唑-3-基)-乙烯基]-3,3-二甲基吲哚碘盐(I)作为双光子光引发剂的聚合特性,结果表明该化合物在扫描速度为44μm/s时,双光子聚合阈值为139kJ/cm²;当激光能量密度为286kJ/cm²时,引发聚合的曝光时间阈值为0.7ms.实验结果为进一步作为双光子聚合三维结构的微细加工提供了可靠依据.     

荷电颗粒在旋转环形通道内分离性能研究

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性,本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数和通道长径比等参数对荷电颗粒运动和沉积的影响,研究了荷电颗粒在旋转通道内离心力与电场力之间的竞争关系,探索了离心力和电场力导致的荷电颗粒运动和沉积变化的规律。结果表明,单个不同粒径颗粒具有不同的颗粒逃逸电压区间,区间的大小随着颗粒粒径的增大而增大,且区间的宽度随着通道长径比的增大将会明显变小;多个颗粒的逃逸率曲线,不同粒径的颗粒将会有不同程度的交叉,随着长径比的增大,颗粒逃逸率曲线的高度与交叉会有明显的减小,而随着转速的增大,颗粒逃逸率曲线的交叉会有一定程度的减小,且高度不会有明显变化。     

三维辐射变色丁二炔囊泡凝胶剂量计研究

将10,12-二十五碳二炔酸自组装成纳米剂量囊泡后,均匀分散于组织等效的凝胶载体中研制出用于三维剂量分布测量的辐射变色凝胶剂量计。用电镜观测了囊泡形貌;用Co-60源对凝胶剂量计进行辐照;测试并研究了凝胶剂量计对剂量的变色响应、辐射后效应、扩散效应等剂量学性能;利用该凝胶剂量计实测了Co-60射线在组织等效凝胶中的深度剂量分布。结果表明：该辐射变色凝胶剂量计在100～1000 Gy剂量范围内对γ射线辐照具有良好的剂量响应线性,同时克服了扩散效应、辐射后效应、成型能力差等现有凝胶剂量计的不足。该辐射变色凝胶剂量计可用于辐射加工、科学实验和放射治疗等三维剂量分布测量。     

正火和回火处理过程中W/Fe/RAFM钢接头W/Fe界面组织和剪切性能的演化

对热等静压(HIP)扩散焊制备的W/Fe/RAFM钢接头进行了正火和回火处理,以恢复其中RAFM钢的组织和性能.采用电子探针微分析器(EPMA)和掠入射X射线衍射(GIXRD)对W/Fe界面组织的演化进行了分析,采用剪切测试和扫描电镜(SEM)对接头连接性能的演化进行了测试和分析.结果表明,正火处理后,RAFM钢中的C...     

超快二维电子光谱与激发态动力学（特邀）

超快二维电子光谱是一种用于探测激发态动力学的重要手段,由于其具有时间分辨力高、可探测均匀展宽与非均匀展宽、可提供丰富的相干动力学信息等特点,近年来被广泛应用于光合作用、光伏电池材料、量子点与二维材料等的动力学研究中。本文从傅里叶变换光谱、瞬态光栅等与超快二维电子光谱紧密相关的基本概念出发,简要阐述超快二维电子光谱的基本原理。通过例举二维电子光谱在光合作用蛋白与光伏电池材料的应用研究,介绍二维光谱的特色以及应用范围。最后,对二维光谱研究存在的挑战以及未来研究方向进行探讨。