Mn-Fe_2O_3载氧体作用下CO化学链燃烧特性及动力学研究

采用共沉淀法制备不同物质的量比Mn掺杂的铁基载氧体(Mn-Fe2O3),并进行XRD、BET和TEM表征。开展不同温度下Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧实验,研究载氧体的反应特性,确定较优的掺杂量和反应温度。结果表明,适量的Mn掺杂有助于改善铁基载氧体的反应活性,Fe∶Mn物质的量为50∶1时燃烧反应转化率最高。多循环化学链燃烧实验证实了载氧体稳定性较好。不同升温速率(30、40、50℃/min)下反应动力学分析表明,Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧还原反应均属于随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程模型,并依据模型分别计算出了该模型的活化能和频率因子。     

燃烧的热力波电池

麻省理工学院的一个美、韩科学家小组在2010年3月7日出版的Nature上发表题为< Chemically driven carbon-nanotube-guided thermopower waves >(用化学方法驱动碳纳米管传导热力波)的论文.该小组在论文中称发现了一种前所未见的现象,在化学反应中强大的能量波可以在微小的多层纳米碳管中"暴走",并引发高能量密度的电效应.他们将这个现象冠名为"热力波"(Thermopower Wave).     

酒石酸铅锆的制备、表征及其燃烧催化作用

以酒石酸、硝酸氧锆和硝酸铅为原料,合成出了双金属盐酒石酸铅锆,采用有机元素分析、X射线荧光光谱和FTIR对其进行了表征。在程序升温条件下,利用TG/DTG、DSC、固相原位反应池/FTIR联用技术,研究了酒石酸铅锆的热行为和热分解机理,描述了酒石酸铅锆的热分解过程,分析得出其最终分解产物为ZrO2、PbO和C。利用螺压工艺制备了含酒石酸铅锆的推进剂样品,研究了酒石酸铅锆对双基系推进剂燃烧性能的影响,分析了其燃烧催化作用。结果表明,酒石酸铅锆对双基系推进剂的燃烧具有良好的催化作用,是一种高效的燃烧催化剂;酒石酸铅锆热分解的最终产物PbO是催化燃烧的主要活性物质,推进剂燃烧过程中形成了氧化铅-铅循环催化体系,而锆和碳则起辅助催化的作用。     

微波诱导燃烧法合成类花状ZnO纳米材料及其晶体结构、荧光性质研究

以硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]和尿素[CO(NH2)2]作前驱体,通过微波诱导燃烧技术可控合成具有不同形貌的ZnO纳米晶体,并用热重分析和差热分析进行了研究。对各种生长条件:微波功率,辐射时间和尿素/Zn2+物质的量的比对ZnO纳米晶体形貌的影响作了分析。结果表明:尿素/Zn2+物质的量的比对ZnO纳米材料的形貌具有显著影响。X衍射图表明合成的ZnO纳米结构呈六角形。傅里叶变换红外光谱图中400~500 cm-1处明显的峰为Zn-O的振动峰。ZnO纳米结构的发光光谱在366 nm的带边发射,因缺陷又由许多可见光发射峰组成。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射研究了花状ZnO纳米结构的增长机理。本方法仅需几分钟就获得的了ZnO纳米结构。     

重度原油注空气低温氧化过程研究(英文)

低温氧化反应对现场燃烧(ISC)技术点火的成功有十分重要的影响.采用高压氧化管,研究了不同温度压力下,新疆克拉玛依重度原油的低温氧化过程.结果表明,温度和压力的变化对低温氧化反应的放热程度、持续时间以及气体产物有明显影响.适合油样低温氧化反应的温度和压力分别为150℃和10MPa.此外,采用纯组分替代原油族组分进行低温氧化实验,研究低温氧化反应对原油族组分(饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质)含量的影响.结果表明,原油所含族组分中,芳香烃组分最易被氧化,其含量由氧化前的19.17%减少到12.38%(150℃)和9.51%(250℃).随着低温氧化过程的进行,结构复杂的族组分(胶质、沥青质)的含量明显增加.实验数据对油藏实施注空气技术,以及该技术现场实施条件的确定有十分重要的指导意义.     

碳酸钾催化的铁基氧载体煤催化化学链燃烧

研究了K₂CO₃催化剂及惰性担体对铁基氧载体煤化学链燃烧的影响.实验结果表明,K₂CO₃的添加可明显促进铁基氧载体与煤之间的反应速率,其原因可归结为从氧载体上迁移到煤颗粒上的K₂CO₃对煤-CO₂气化步骤的催化作用(该步骤为整个还原过程的速率控制步骤);由于K₂CO₃本身的促熔效果及加入K₂CO₃后导致的剧烈氧化还原反应,可以发现,K₂CO₃会增大铁基氧载体的烧结;不同惰性担体对铁基氧载体与煤的反应性影响不大,这是由于惰性担体对还原速控步没有影响;K₂CO₃在多循环化学链燃烧过程中依然可以保持一定的催化活性,另外由于催化剂的流失与失活,使得氧载体的反应活性有所下降.     

铜基载氧体与可燃固体废弃物化学链燃烧特性研究

采用机械混合法制备了铜基载氧体,利用两段式管式炉反应平台和磁悬浮热重分析仪分别研究了铜基载氧体与石墨、可燃固体废弃物典型组分及可燃固体废弃物热解气模型物CH₄的化学链燃烧特性。结果表明,机械混合法制备的Cu80Si950载氧体强度高,具有良好的转化率和循环稳定性,是实现可燃固体废弃物化学链燃烧的一种比较理想的载氧体。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和颗粒强度测定仪对各个反应阶段载氧体进行分析。结果表明,Cu80Si950载氧体参与反应后表面结构发生巨大改变,机械强度骤降。多次循环之后载氧体结构趋于规则均匀化,形成类似球棒形状的大孔隙率结构,强度保持不变,使得载氧体在长时间使用过程中反应性能得以维持。     

两相流中煤粉的燃烧机理及动力学特征

利用微型流化床动力学分析仪研究了两相流条件下无烟煤粉的燃烧反应机理和动力学特征,并与热重法所得结果进行比较分析。结果表明,当温度大于850℃时,煤粉燃烧机理发生了变化,燃烧气态产物的生成比例也随之改变;当气速大于0.10 m/s时,气体扩散限制基本被消除,煤粉燃烧反应速率主要受界面化学反应控制;煤粉燃烧反应速率随着氧气分压的增大呈幂函数形式增长,且氧气分压对煤粉静置燃烧的影响更加显著。煤氧两相流燃烧的表观活化能与静置燃烧相比降低了49 kJ/mol,相同温度条件下两相流燃烧的界面化学反应阻力也明显小于热重法测试结果。     

Cu-V-O氧化物催化燃烧甲苯的活性和抗硫性

采用溶胶-凝胶法制备一系列不同Cu/V比例的Cu-V-O催化剂,利用XRD、BET、H₂-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察其催化燃烧甲苯的活性和抗硫性。结果表明,适量的Cu掺杂会提高催化剂比表面积,而且Cu-V可以形成Cu₃V₂O₈晶型结构,使V₂O₅晶格氧活动增加,提高催化剂氧化-还原能力。其中,Cu_0.15V_0.85催化剂表现出最佳的活性和抗硫性;通过TiO₂负载可以进一步提高催化剂对甲苯的催化燃烧活性和抗硫性。     

Fe2O3/Al2O3氧载体用于甲烷化学链燃烧：负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体,采用XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、O₂-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe₂O₃负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe₂O₃负载量对氧载体活性及产物中CO₂选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60％Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO₂选择性均未见明显降低。