化工
利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO3处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO3的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO3处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。
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从反应温度、灰的种类和灰的比例三个方面,对煤和生物质化学链气化过程中铜基载氧体与灰中矿物的碳热反应过程进行了研究;通过往复切换固定床的氧化还原气氛模拟化学链气化的循环过程,利用XRD和SEM-EDS等表征手段并结合热力学计算对产物进行分析。结果表明,灰中Fe2O3和Al2O3易与CuO/Cu2O反应形成CuAl2O4、Cu2Fe2O4和CuFe2O4等尖晶石结构的物质,而CaO能够通过阻碍Cu-Al和Cu-Si复合化合物的形成来缓解铜基载氧体的烧结。温度升高促使CuO极易与CaSiO3和MgSiO3等硅酸盐矿物发生固-固反应,生成CaCuSi2O6和CuMgSi2O6等而降低铜基载氧体的反应活性。随着2+3+灰分比例的增加,Ca和Fe等离子富集所生成的Ca2Fe9O13易与SiO2发生反应生成高熔点的CaFeSi2O6三相共熔体,与铜基载氧体共熔并覆盖在载氧体表面,阻碍其释氧性能。
苯胺是重要的化工原料和合成中间体,通过硝基苯的催化还原反应可以方便地制备苯胺类化合物。多孔碳材料因其高比表面积、发达的孔隙结构和容易回收等特点在催化领域越来越受到重视,然而其应用受到自身活性位点缺乏和化学惰性的限制。杂原子掺杂可以增强碳材料的表面极性,调节电子结构,改善其催化性能,可作为硝基苯催化还原反应的有效催化剂。本文对近年来掺杂多孔碳材料在硝基苯催化还原反应中的研究进展进行了总结。本文概述了氮掺杂型多孔碳材料、共掺杂型多孔碳材料、负载贵金属的掺杂多孔碳材料和负载廉价金属的掺杂多孔碳材料这4种主要的掺杂多孔碳材料的制备方法,并详细介绍了不同掺杂多孔碳材料在催化硝基苯催化还原反应时的催化性能、可能的催化活性位点以及催化机理。最后,指出目前掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原还需要解决反应选择性、催化剂催化活性和生产成本等问题,以生物质为前体,开发共掺杂型和二元双金属负载的掺杂多孔碳材料是未来的重要发展方向之一。
石屋烯量子点由于具有独特的光致发光、电化学发光和对微小扰动高度敏感的电化学性质而成为构建生物传感器的新型材料,在光电学、电磁学和生物学等领域具有良好的应用前景。简要介绍了石屋烯量子点在荧光传感器、电化学传感器、免疫传感器、适体传感器等生物传感器中的最新研究进展,并展望了基于石墨烯量子点生物传感器的发展潜力。
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有机分子笼是一类具有独特内在空腔的三维有机分子,在分子识别与分离、催化反应、气体吸附与存储等领域有着广阔的应用前景。有机分子笼的性能主要取决于骨架分子的化学结构与键合方式,而目前成功用于合成有机分子笼的前驱分子种类还比较有限,尤其是手性分子笼。近来,上海交通大学邱惠斌课题组以具有本征螺旋共轭结构的螺烯作为骨架分子,通过动态共价键等可逆键合过程,构建了一系列具有手性超级结构的有机分子笼,在手性识别与分离、圆偏振发光、手性分子开关等应用领域进行了积极探索。
试制一种以聚α-烯烃为基础油的自动变速器油,将其加入公交车自动变速器中进行6×104km行车试验,检测油品性能指标随行驶里程增加的变化趋势,并进行了曲轴箱模拟试验,考察高温条件下的黏度、抗磨性变化。结果表明:随行驶里程的增加,所研制变速器油的运动黏度、黏度指数、最大无卡咬负荷先下降后趋稳,曲轴箱模拟试验结果与行车试验结果有一定相关性,但差别较大,不能准确作为行车试验的预期参考。
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通过在氧化铝载体加入微米级植物固体纤维丝扩孔,制备出NiMo柴油加氢脱硫催化剂。采用BET、XRD、SEM、Raman与TEM对制备的载体及催化剂进行表征研究。结果表明,植物固体纤维丝能够在催化剂中构建出部分直筒大孔,NiMo活性组分在催化剂载体上实现了高度分散,活性相MoS2堆叠层数集中在3-5层,平均MoS2条长度为4.49nm。研究了催化剂载体中植物固体纤维丝含量对催化剂活性的影响,并与常规氧化铝载体催化剂进行了对比,高压微反评价结果表明,开发的含有3%(质量分数)植物固体纤维丝NiMo柴油加氢脱硫催化剂比常规NiMo催化剂活性更高,其加氢脱硫活性提高了5%-15%。
采用水蒸气蒸馏法提取不同生长条件下肉桂叶精油,经气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析精油化学成分,峰面积归一化法测定其含量,并通过滤纸片法研究了精油对常见的3种致病菌的抑菌活性。研究结果表明:树龄、种植密度和坡向对肉桂叶精油得率均有影响,其中树龄的影响最大,15年生疏植(No.3)精油得率最高(1.60%),20年生(No.7)最低(0.51%);坡向的影响其次,15年生南坡(No.5)精油得率(1.20%)高于15年生北坡(No.6,0.55%);种植密度的影响最小,15年生疏植(No.3)精油得率(1.60%)略高于15年生密植(No.4,1.34%)。不7份精油共鉴定出28种化学成分,其中15年生疏植(No.3)的精油成分最多同生长条件下肉桂叶精油的成分均有差异,(21种),15年生密植(No.4)和15年生南坡(No.5)最少,均为7种,共有组分为苯甲醛、苯丙醛、顺式肉桂醛和反式肉桂醛。反式肉桂醛在7份精油中均为GC含量最高的成分,在15年生密植(No.4)精油中GC含量最高(90.26%),在10年生(No.2)中GC含量最低(67.73%)。7份精油质量浓度均为500g
采用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3含量的ZrO2-Al2O3复合氧化物,并在催化精馏实验装置中考察了该催化剂在碳酸丙烯酯(PC)与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯(DMC)过程中的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,催化剂表面存在的酸碱性位点是制约PC与甲醇酯交换性能的重要因素。复合氧化物中Al2O3含量可以有效调控催化剂的结构特征和表面的酸碱性质,不同于ZrO2或Al2O3单金属催化剂,复合氧化物ZrO2-Al2O3在合成过程中形成了稳定的固溶体结构,导致催化剂表面弱酸量增加,并产生了强碱位点。数据分析表明,催化剂表面的强碱和弱酸含量高时,其催化活性高,说明该反应具有酸碱协同催化作用。当Zr/Al比为1时,弱酸和强碱量均达到最大值,PC的转化率和DMC选择性可达到98.14%和99.96%。催化剂在经过12次循环使用后依旧保持较高的活性,具有良好的结构稳定性。
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采用水热法合成了层数只有六层的纳米片层二硫化钼(MoS2),并进一步负载Pt和PtM双金属(M=Ru、Pd、Co和Ni),用于催化甲醇水相重整制氢反应。结果表明,PtCo/MoS2对于甲醇水相重整具有最优异的催化性能,在220℃下产氢转-1换频率(TOF)为37142h。氮气吸附-脱附等温线、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,PtCo/MoS2中金属还原程度高,且Pt与载体MoS2形成了强电子相互作用,使缺电子的Pt有利于吸附活化甲醇,并进一步促进甲醇重整反应。
在流程工业的管道系统中,减压装置(如减压阀、控制阀和孔板)广泛存在。随着新建装置减压排放系统压差和流量的逐渐增大,暴露出的振动噪声问题逐渐增多,如减压阀相连的异径管焊缝开裂泄漏故障、装置试车时直接放空导致系统噪音过大等。对这类问题进行理论分析,根据实际设计需求介绍相应国际标准,并给出相应判定公式和评定方法,同时提出有针对性的解决方法。
半导体WO3具有较小的禁带宽度和良好的稳定性,对可见光具有较强的吸收,在光催化和光电催化领域具有广泛的用途。然而,单一WO3薄膜仍然存在着光生电子-空穴复合率高、光电催化活性与能量转换效率偏低等问题。本文从WO3薄膜光电催化性能的改善及应用两个方面对近年来的研究进行了综述。在WO3薄膜光电催化性能的改善方面,分别从有序纳米结构的构建、离子掺杂与表面修饰进行总结。同时,也归纳总结了WO3薄膜作为光电极在分解水制氢、光电催化还原CO2和降解有机污染物等方面的应用,并提出了WO3薄膜在光电催化过程中存在的问题,指出WO3有序纳米异质结的构建是提高WO3薄膜光电催化活性的有效方法。WO3薄膜光电极的规模制备、廉价助催化剂的使用、光电极的稳定性与耐蚀性是其实际应用过程中需要解决的问题。
目前利用甲基三乙氧基硅烷制备的气凝胶主要是以甲醇或乙醇为溶剂,存在制备成本高、气凝胶隔热性能和透明度差的问题。为了对该气凝胶制备工艺和性能进行实质性改进,本文以水溶剂代替醇类溶剂,利用表面活性剂的增容作用,结合溶胶-凝胶酸碱两步法以及CO2超临界干燥法制备得到了具有高透明度的超疏水可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶,并且对三官能团硅源含量变化影响表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵分子行为的内容进行了对比分析。结果表明:在水溶剂体系中,三官能团硅源含量的增加会影响表面活性剂胶束的形态,从而促使气凝胶的骨架结构逐渐由均匀分布的纤维状转变为密集堆积的颗粒状。在对置换工艺的研究中,发现用强碱性水溶液替代传统水溶液作为置换液时会有更加高效的置换效率,使得孔隙中杂质残留较少,以致0~300℃热重分析过程中几乎没有质量损失。该气凝胶可以广泛应用于建筑物的隔热墙和窗户的保温层。
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