单相Co_2C的制备及其费-托合成催化性能研究

采用CO与金属钴在温度280℃,压力2 MPa的条件下反应48 h后制备得到单相Co_2C催化剂。通过XRD、H2-TPR、TEM和XAS对催化剂的结构和组成进行表征并考察了单相Co_2C催化剂在费-托合成反应中的稳定性与催化性能。结果表明,随着费-托合成反应的进行,Co_2C催化剂的活性缓慢上升,同时伴随着产物中甲烷的选择性逐渐降低,C5+的选择性逐渐升高。对比反应前后催化剂发现,反应后的催化剂为Co_2C和少量金属Co的混合相,表明在费-托合成反应条件下,单相Co_2C会发生部分分解,生成的金属Co会导致CO的转化率和产物的选择性发生变化。     

用于合成气高选择性直接制备低碳烯烃的碳化钴纳米棱柱结构

低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)是十分重要的有机化工原料,在传统工业中,主要通过石脑油,石油气和凝析油裂解得到.由于石油资源的日益减少和C1化学的迅速发展,为缓解对石油资源的依赖,急需寻找一种烯烃制备的工艺过程替代石油路线.主流的非石油路线主要是指利用煤炭、天然气、生物质等含碳资源通过合成气直接或间接制备烯烃.间接过程是由合成气转化制得甲醇,然后通过甲醇转化路线(包括甲醇制烯烃的MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺)生产烯烃产品.无疑,如能减少反应步骤,将合成气直接高选择性合成低碳烯烃,将体现出流程更短能耗更低的优势,有较强的竞争力.国内外的研究学者一直致力于制备含两种组元的双功能催化剂,试图将甲醇合成及脱水制备烯烃两步耦合在一起,合并为一步法,从而简化工业过程.由于低温下MTO反应几乎无活性,目前该类双功能复合催化剂多采用较高的反应温度.鉴于传统的Cu-Zn-Al催化剂在高温下极低的甲醇选择性,而Zn与其它过渡金属复合氧化物(如ZnZr及ZnCr)可在高温下高选择性合成甲醇,故经常被考虑作为耦合催化剂进行研究.基于上述理念,大化所包信和等提出了全新的OX-ZEO过程,OX(复合氧化物)用来活化CO分子并形成相应中间体,这些中间体可以在ZEO(分子筛)的酸性位上形成相应的烯烃.他们报道的ZnCrOx/MSAPO催化剂,在较高的CO转化率(17%)下,低碳烯烃选择性高达80%.与此同时,厦门大学王野等采用ZnZr二元氧化物与SAPO-34分子筛物理混合的双功能催化剂,也可实现很高的低碳烯烃选择性(74%).合成气经费托路线直接制烯烃(FTO)反应与费托(FT)反应类似,传统FT催化剂均可用于FTO的改性研究.由于Fe基催化剂的加氢能力相对较弱,产物中烯/烷比较高,所以被广泛用于FTO反应的研究中.de Jong研究小组采用惰性载体负载的Fe基催化剂,并浸渍Na,S元素作为助剂进行FTO反应的研究,实现了61%的低碳烯烃的选择性,但由于反应温度较高(300–350℃),催化剂容易失活,稳定性不佳.此外,由于产物受到ASF分布的限制,甲烷选择性很高.目前FTO研究的挑战在于开发全新的催化活性位结构新方法,摆脱ASF分布的限制,在较温和的反应条件下同时呈现低甲烷选择性及高烯烃选择性.一般认为,金属Co纳米颗粒是Co基费托催化剂的活性相,主要产物为C5+长链饱和烷烃,而Co2C则被视为Co基FT催化剂失活的主要原因之一,即在合成气转化过程中Co2C活性很低且CH4选择性很高.但是,最近中国科学院上海高等研究院低碳转化科学与工程重点实验室的钟良枢及孙予罕领导的研究小组发现,暴露(020)及(101)晶面的Co2C纳米棱柱结构对合成气转化具有异乎寻常的催化性能.该催化剂在温和的反应条件(250℃和0.1–0.5 MPa)下可实现合成气高选择性直接制备烯烃,甲烷选择性可低至5%,低碳烯烃选择性能够达到60%,而总烯烃选择性高达80%以上(以上所谈到的选择性都是去除了CO2产物),同时烯/烷比大于30,产物分布完全不服从经典的ASF规律,并且该催化剂具有良好的稳定性,反应600 h仍未出现明显失活.他们通过深入的构效关系研究并结合DFT理论计算,揭示了Co2C存在显著的晶面效应,相比于其它暴露面,(101)晶面非常有利于烯烃的生成,同时(101)和(020)晶面可有效抑制甲烷的形成.     

QDTA/T/EGD/GC在线联同技术 Ⅸ.煤的热解、碳化度应历程及其机理的研究

应用QDTA/T/EGD/GC在线联同技术及其装置测定了在N_2气下五种不同煤化程度的煤种之DTA/EGD/GC热解特性曲线。实验结果可提供如下三方面的信息和数据:(1)唯有中等煤化程度的煤,才在一次碳化反应阶段的曲线上呈现出台阶状的放热效应,由这种煤可获得性能良好的焦炭;(2)取得了在碳化过程中的各项表征温度和碳化气特征;(3)提出了焦煤的热解、碳化反应历程及其机理。     

Synthesis of Mesoporous Carbon Monolith by Direct Carbonization of Compressed Sucrose/Silica Composite

Mesoporous carbon monolith was synthesized by the direct carbonization of compressed sucrose/silica composite,which was prepared by using sol-gel method. The structural and textural properties of the materials were investigated by XRD,DRIFT,N2-adsorption and SEM. The characterization study shows that the resultant carbon monolith possesses a relatively high surface area,large pore volume and well interconnected pore system. Addition of a certain amount of citric acid or aluminum nitrate into the sol-gel pre...     

激光粉末床熔化钨-5%碳化钽的成形与裂纹控制

为了解决激光粉末床熔化技术制备的钨材料中存在的裂纹问题,本文提出了一种通过原位反应形成亚微米尺度亚结构强化相的强化方式减少钨中裂纹的新思路。采用激光粉末床熔化技术成功制备了钨-5%(质量分数)碳化钽低合金钨块体,通过调整激光参数,钨-5%碳化钽块体的孔洞明显减少,裂纹密度相较纯钨显著降低。在钨-碳化钽中形成了大量形状不规则的亚微米级尺度的亚结构,通过微观组织分析在合金中发现了于增材制造原位反应过程中形成的碳化钨相,这些碳化钨相主要聚集于亚结构的胞壁处。钨-碳化钽的显微硬度(666 HV)较纯钨(400 HV)提高了约50%,证明在添加碳化钽后材料的本征强度得到了显著提高。     

碳化聚合物点的核壳结构与功能

碳化聚合物点作为一类新型的荧光碳纳米点,其高量子产率、独特的碳核和聚合物壳的杂化结构和功能在近些年引起了广泛关注.本文通过系统总结、分析相关文献,揭示了碳化聚合物点不仅具有碳点的典型性质,也具有聚合物的性质.强调了碳化聚合物点的聚合-碳化的本质,并详细讨论了碳化聚合物点的结构特点、制备方法方面的普适性和规律性以及光致发...     

电力电子器件及其应用的现状和发展

正近年来,作为一种新型的宽禁带半导体材料,碳化硅因其出色的物理及电特性,正越来越受到产业界的广泛关注。碳化硅电力电子器件的重要系统优势在于具有高压(达数万伏)高温(大于500℃)特性,突破了硅基功率半导体器件电压(数kV)和温度(小于150℃)限制所导致的严重系统局限性。随着碳化硅材料技术的进步,各种碳化硅电力电子器件被研发出来,由于受成本、产量以及可靠性的影响,碳化硅电力电子器件率先在低压领域实现了产业化,目前的商业产品电压等级在(600~1700)V。     

镧离子掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物的组成、结构和电化学性能

制备了La3 掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂 ,对其进行碳化处理 ,分析了树脂碳化产物的组成和结构 ,并进一步考察了树脂碳化产物作为二次锂离子电池碳电极材料的电化学行为。La3 掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物与相同处理条件下的未掺杂离子的树脂碳化样品相比 ,3种非C元素H ,O ,S的含量都发生了明显的变化 ,其中H ,O含量有所提高 ,而S含量则有所降低。La3 掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂在碳化过程中更易形成直径较大的层片石墨微晶结构。电化学实验测试结果进一步证明 :La3 掺杂有效地提高了树脂碳化产物作为锂离子电池碳负极材料的电化学性能。掺杂La3 的树脂碳化样品制备的锂离子电池碳电极材料与未掺杂La3 的树脂碳化样品制备的碳电极材料相比 ,充放电容量平均提高了约 30mAh·g- 1。     

白云石碳化法制备纳米氧化镁的微观形态

纳米氧化镁具有不同于本体材料的热、光、电、力学、化学等特殊性能 ,广泛应用于[1,2 ] 高级陶瓷材料、电气绝缘材料、化妆品、香粉、油漆、橡胶填充剂、酸性气体吸附剂、催化剂载体等领域 ,有着广阔的应用前景和巨大的经济潜力。目前国内外关于纳米氧化镁制备的报道主要有气相法、溶胶 -凝胶法、醇盐水解法[3] 、均匀沉淀法、水溶胶法等。这些方法或对设备要求较高、或工艺条件控制困难、或原料成本高而难以实现工业化生产 ,限制了纳米氧化镁的大规模应用。白云石是制取镁盐产品的重要原料之一 ,在我国有着丰富的储量和广泛的分布。白云石…     

LiFePO_4表面碳包覆方法中碳源的碳化及碳源选择

LiFePO4材料表面碳包覆可以有效地提高材料的电导率,从而进一步提高材料的容量和放电性能.但碳包覆所用的碳源不同,其效果也不尽相同.结合笔者实验室工作,分析了不同碳源的碳化过程,并结合碳包覆的工艺,对LiFePO4碳包覆方法中碳源的选择及碳包覆方法作了讨论.