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, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60441-X
摘要:
It is essential to investigate the influence of alkaline earth metals on the pyrolysis mechanism and resulting products of lignin to enhance the efficient thermochemical conversion and utilization of lignin or biomass. In this study, the Density functional theory method was used to simulate the pyrolytic reaction pathways of a β-O-4 type lignin dimer model compound (1-methoxy-2-(4-methoxyphenethoxy)benzene, mc) affected by alkaline earth metal ions Ca2+ and Mg2+. The computational findings suggest that Ca2+ and Mg2+ tend to combine with the oxygen atom at the Cβ position and the oxygen atom on the methoxy group of the lignin dimer model compound, forming stable complexes that modify the bond lengths of the Cα–Cβ and Cβ–O bonds and affect their pyrolysis energy barriers. During the catalytic pyrolysis process, the presence of Ca2+ and Mg2+ can promote the concerted decomposition reaction, leading to increased production of products like 1-methoxy-4-vinylbenzene, 2-methoxyphenol and catechol. Meanwhile, they can suppress homolytic cleavage reactions of the Cβ–O and Cα–Cβ bonds, thereby hindering the formation of other products such as 1-ethyl-4-methoxybenzene and 2-hydroxybenzaldehyde.
It is essential to investigate the influence of alkaline earth metals on the pyrolysis mechanism and resulting products of lignin to enhance the efficient thermochemical conversion and utilization of lignin or biomass. In this study, the Density functional theory method was used to simulate the pyrolytic reaction pathways of a β-O-4 type lignin dimer model compound (1-methoxy-2-(4-methoxyphenethoxy)benzene, mc) affected by alkaline earth metal ions Ca2+ and Mg2+. The computational findings suggest that Ca2+ and Mg2+ tend to combine with the oxygen atom at the Cβ position and the oxygen atom on the methoxy group of the lignin dimer model compound, forming stable complexes that modify the bond lengths of the Cα–Cβ and Cβ–O bonds and affect their pyrolysis energy barriers. During the catalytic pyrolysis process, the presence of Ca2+ and Mg2+ can promote the concerted decomposition reaction, leading to increased production of products like 1-methoxy-4-vinylbenzene, 2-methoxyphenol and catechol. Meanwhile, they can suppress homolytic cleavage reactions of the Cβ–O and Cα–Cβ bonds, thereby hindering the formation of other products such as 1-ethyl-4-methoxybenzene and 2-hydroxybenzaldehyde.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60434-2
摘要:
Chemical looping oxidative dehydrogenation (CL-ODH) provides a multifunctional conversion platform that can take advantage of the selective oxidation of lattice oxygen in oxygen carrier to achieve high-valued ethane to ethylene conversion. In this study, we explored the effect of B-site element in MgX2O4 (X=Cr, Fe, or Mn) spinel-type oxygen carriers on the performance of ethane CL-ODH. The properties test and characterization of MgX2O4 spinel were tested by fixed bed and H2-TPR, O2-TPD, TG, in-situ Raman, SEM, and TEM. The results showed that because MgCr2O4 only released a small amount of adsorbed surface oxygen, it tended to catalyze the conversion of ethane to coke and hydrogen. MgFe2O4 facilitated the deep oxidation of ethane into CO2 by providing more surface lattice oxygen. Meanwhile, since a significant amount of bulk lattice oxygen was released by the MgMn2O4 oxygen carrier, it could burn hydrogen in a targeted manner to advance the reaction and increased ethylene's selectivity. Thereby, MgMn2O4 achieved an ethane conversion of 73.7% with an ethylene selectivity of 81.46%. Furthermore, the MgMn2O4 catalyst demonstrated stable reactivity and an ethylene yield of about 62% in ethane CL-ODH over the 30 redox cycles. The screening tests indicated that the B-site elements in MgX2O4 spinel oxides could significantly influence their ability to supply lattice oxygen, thereby affecting their performance in ethane CL-ODH reaction.
Chemical looping oxidative dehydrogenation (CL-ODH) provides a multifunctional conversion platform that can take advantage of the selective oxidation of lattice oxygen in oxygen carrier to achieve high-valued ethane to ethylene conversion. In this study, we explored the effect of B-site element in MgX2O4 (X=Cr, Fe, or Mn) spinel-type oxygen carriers on the performance of ethane CL-ODH. The properties test and characterization of MgX2O4 spinel were tested by fixed bed and H2-TPR, O2-TPD, TG, in-situ Raman, SEM, and TEM. The results showed that because MgCr2O4 only released a small amount of adsorbed surface oxygen, it tended to catalyze the conversion of ethane to coke and hydrogen. MgFe2O4 facilitated the deep oxidation of ethane into CO2 by providing more surface lattice oxygen. Meanwhile, since a significant amount of bulk lattice oxygen was released by the MgMn2O4 oxygen carrier, it could burn hydrogen in a targeted manner to advance the reaction and increased ethylene's selectivity. Thereby, MgMn2O4 achieved an ethane conversion of 73.7% with an ethylene selectivity of 81.46%. Furthermore, the MgMn2O4 catalyst demonstrated stable reactivity and an ethylene yield of about 62% in ethane CL-ODH over the 30 redox cycles. The screening tests indicated that the B-site elements in MgX2O4 spinel oxides could significantly influence their ability to supply lattice oxygen, thereby affecting their performance in ethane CL-ODH reaction.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60411-6
摘要:
Pyrolysis, an economically viable method, thermochemically converts solid fuel into transportation fuels and value-added chemicals, such as clean gas, liquid fuels, and chemicals, alongside undesirable by-products. Photoionization mass spectrometry (PIMS) is a versatile technique for real-time process analysis, offering ‘soft’ ionization for complex analytes, detecting and analyzing ions during in-situ pyrolysis. This review focuses on recent applications of PIMS during pyrolysis of solid fuels (i.e. coal, biomass and energetic materials). It summarizes studies on mass spectrometric analysis combined with different reactors and highlights the benefits othrough online PIMS as a diagnostic tool for in situ analysis. It provides an overview of interplay between experimental advancements and models and discusses future perspectives, potential applications in support of mechanistic studies.
Pyrolysis, an economically viable method, thermochemically converts solid fuel into transportation fuels and value-added chemicals, such as clean gas, liquid fuels, and chemicals, alongside undesirable by-products. Photoionization mass spectrometry (PIMS) is a versatile technique for real-time process analysis, offering ‘soft’ ionization for complex analytes, detecting and analyzing ions during in-situ pyrolysis. This review focuses on recent applications of PIMS during pyrolysis of solid fuels (i.e. coal, biomass and energetic materials). It summarizes studies on mass spectrometric analysis combined with different reactors and highlights the benefits othrough online PIMS as a diagnostic tool for in situ analysis. It provides an overview of interplay between experimental advancements and models and discusses future perspectives, potential applications in support of mechanistic studies.
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024003
摘要:
本研究采用一锅式共沉淀法制备了xZn-CaZr固溶体催化剂并将其应用于CO2-BDH反应，通过多种手段探明该系列催化剂的理化性质并结合催化性能阐述其构效关系及表面氧化还原机制。研究表明，xZn-CaZr催化剂在Zn含量为6%−12%的情况下形成了Zn物种高度分散的固溶体结构，且氧缺陷的数量与Zn的含量几乎成正比。在xZn-CaZr催化剂上，晶格氧的数量和氧迁移率是决定催化性能的关键因素，其中，0.4Zn-CaZr催化剂展示出最佳的催化活性，而0.2Zn-CaZr催化剂展示出最佳的反应稳定性。该研究为进一步开发绿色高性能的CO2-BDH催化剂提供了参考价值。
本研究采用一锅式共沉淀法制备了xZn-CaZr固溶体催化剂并将其应用于CO2-BDH反应，通过多种手段探明该系列催化剂的理化性质并结合催化性能阐述其构效关系及表面氧化还原机制。研究表明，xZn-CaZr催化剂在Zn含量为6%−12%的情况下形成了Zn物种高度分散的固溶体结构，且氧缺陷的数量与Zn的含量几乎成正比。在xZn-CaZr催化剂上，晶格氧的数量和氧迁移率是决定催化性能的关键因素，其中，0.4Zn-CaZr催化剂展示出最佳的催化活性，而0.2Zn-CaZr催化剂展示出最佳的反应稳定性。该研究为进一步开发绿色高性能的CO2-BDH催化剂提供了参考价值。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60435-4
摘要:
乙烯渣油沥青作为乙烯渣油中的重质组分具有含碳量高、芳香度较高及杂原子（S、N）含量低的特点，被广泛用作制备石油基人造炭材料的优选原料。为充分研究乙烯渣油沥青的成焦性，本研究选取四种溶剂（甲醇、正丁醇、正庚烷、二甲基亚砜）对乙烯渣油沥青进行萃取分离，获得八种乙烯渣油沥青组分（四种可溶组分和四种不溶组分），并对获得的乙烯渣油沥青组分进行热转化和炭化处理（热转化温度和炭化温度分别为500和1400 ℃）获得系列乙烯渣油沥青焦。采用红外光谱、热重分析仪、1H-NMR对乙烯渣油沥青组分的基础物性进行研究；利用偏光显微镜、X射线单晶衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等对系列石油系沥青焦结构进行研究。结果表明，乙烯渣油沥青不溶组分芳香性略高于可溶组分，且不溶组分支链略少于可溶组分；不溶组分热转化和炭化后得到的乙烯渣油沥青焦显微强度高于可溶组分获得的乙烯渣油沥青焦，且乙烯渣油沥青沥青焦HS-C的真密度高达2.0554 g/cm3。
乙烯渣油沥青作为乙烯渣油中的重质组分具有含碳量高、芳香度较高及杂原子（S、N）含量低的特点，被广泛用作制备石油基人造炭材料的优选原料。为充分研究乙烯渣油沥青的成焦性，本研究选取四种溶剂（甲醇、正丁醇、正庚烷、二甲基亚砜）对乙烯渣油沥青进行萃取分离，获得八种乙烯渣油沥青组分（四种可溶组分和四种不溶组分），并对获得的乙烯渣油沥青组分进行热转化和炭化处理（热转化温度和炭化温度分别为500和1400 ℃）获得系列乙烯渣油沥青焦。采用红外光谱、热重分析仪、1H-NMR对乙烯渣油沥青组分的基础物性进行研究；利用偏光显微镜、X射线单晶衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等对系列石油系沥青焦结构进行研究。结果表明，乙烯渣油沥青不溶组分芳香性略高于可溶组分，且不溶组分支链略少于可溶组分；不溶组分热转化和炭化后得到的乙烯渣油沥青焦显微强度高于可溶组分获得的乙烯渣油沥青焦，且乙烯渣油沥青沥青焦HS-C的真密度高达2.0554 g/cm3。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60442-1
摘要:
以硝酸钴和硝酸铜制备溶液A，苯二甲酸（PTA）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）制备溶液B，两种溶液通过溶剂热法制备Co/Cu拉瓦希尔骨架系列材料（Co/Cu-MIL前驱体），进一步直接碳化前驱体制备出MOFs衍生物，即双金属碳纳米棒（CoxCu1−x/CNR）催化剂。通过SEM、TEM、XRD、XPS等表征手段探究其形貌和组成。结果表明，Co/Cu-MIL经过高温焙烧后成功得到CoxCu1−x/CNR，当x=0.5、溶剂热温度为120 ℃、焙烧温度为650 ℃时得到的催化剂催化活性最优，Co0.5Cu0.5/CNR催化剂催化氨硼烷（AB）水解制氢的TOF值为2718.21 h−1，反应的活化能为51.64 kJ/mol，且催化剂的循环稳定性较好，在循环10次后催化活性虽然有所下降，但对AB仍然保持100%的转化率。
以硝酸钴和硝酸铜制备溶液A，苯二甲酸（PTA）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）制备溶液B，两种溶液通过溶剂热法制备Co/Cu拉瓦希尔骨架系列材料（Co/Cu-MIL前驱体），进一步直接碳化前驱体制备出MOFs衍生物，即双金属碳纳米棒（CoxCu1−x/CNR）催化剂。通过SEM、TEM、XRD、XPS等表征手段探究其形貌和组成。结果表明，Co/Cu-MIL经过高温焙烧后成功得到CoxCu1−x/CNR，当x=0.5、溶剂热温度为120 ℃、焙烧温度为650 ℃时得到的催化剂催化活性最优，Co0.5Cu0.5/CNR催化剂催化氨硼烷（AB）水解制氢的TOF值为2718.21 h−1，反应的活化能为51.64 kJ/mol，且催化剂的循环稳定性较好，在循环10次后催化活性虽然有所下降，但对AB仍然保持100%的转化率。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024010
摘要:
本研究，通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce（xMnOx/CeO2）催化剂，并评估了这些催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明，引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%（10Mn/Ce）时，在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下，t90（甲苯转化率达到90%时的温度）仅为233 ℃，显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明，适量的MnOx加入能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）、程序升温还原（H2-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段，发现MnOx的加入在MnOx与CeO2之间形成了界面效应，这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用，不仅提高了10Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度，而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度，使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化，提升了催化剂的氧化还原性能，从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂，而且揭示了其背后的界面效应机制，为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。
本研究，通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce（xMnOx/CeO2）催化剂，并评估了这些催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明，引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%（10Mn/Ce）时，在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下，t90（甲苯转化率达到90%时的温度）仅为233 ℃，显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明，适量的MnOx加入能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）、程序升温还原（H2-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段，发现MnOx的加入在MnOx与CeO2之间形成了界面效应，这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用，不仅提高了10Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度，而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度，使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化，提升了催化剂的氧化还原性能，从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂，而且揭示了其背后的界面效应机制，为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60446-9
摘要:
Ni, Co-induced highly distributed NiCoP nanoparticles embedded nitrogen-doped carbon nanotubes (NCNTs) (NiCo/NiCoP-NCNTs) were directly synthesized by a one-step phosphorization and carbonization process. As a bifunctional electrocatalyst for water splitting, NiCo/NiCoP NCNTs show impressive catalytic performance with an overpotential of only 206 mV for the hydrogen evolution reaction and 360 mV for the oxygen evolution reaction in 0.5 M H2SO4 and 1 M KOH solutions, respectively. In addition, NiCo/NiCoP NCNTs maintain a stable cell voltage of 1.68 V at 10 mA cm-2 with only a 10% decrease in current density over 48 hours, showing remarkable stability. The improved catalytic activity can be attributed to the integration of NiCoP nanoparticles and the synergies between NCNTs and NiCo alloy. Additionally, the improved electrocatalytic performance can be attributed to the increased electrochemically active surface area and the reduced electron transfer resistance of the NiCo/NiCoP-NCNTs. Overall, the NiCo/NiCoP-NCNTs demonstrated significant performance for advanced water electrolysis applications.
Ni, Co-induced highly distributed NiCoP nanoparticles embedded nitrogen-doped carbon nanotubes (NCNTs) (NiCo/NiCoP-NCNTs) were directly synthesized by a one-step phosphorization and carbonization process. As a bifunctional electrocatalyst for water splitting, NiCo/NiCoP NCNTs show impressive catalytic performance with an overpotential of only 206 mV for the hydrogen evolution reaction and 360 mV for the oxygen evolution reaction in 0.5 M H2SO4 and 1 M KOH solutions, respectively. In addition, NiCo/NiCoP NCNTs maintain a stable cell voltage of 1.68 V at 10 mA cm-2 with only a 10% decrease in current density over 48 hours, showing remarkable stability. The improved catalytic activity can be attributed to the integration of NiCoP nanoparticles and the synergies between NCNTs and NiCo alloy. Additionally, the improved electrocatalytic performance can be attributed to the increased electrochemically active surface area and the reduced electron transfer resistance of the NiCo/NiCoP-NCNTs. Overall, the NiCo/NiCoP-NCNTs demonstrated significant performance for advanced water electrolysis applications.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60439-1
摘要:
Co/SiC catalysts have exhibited excellent performance in Fischer-Tropsch synthesis reaction.,However, few research focuses on investigating the effect of SiC supports surface properties of on catalyst performance. In this study, ZrO2 was utilized to modify the SiC surface,leading to the preparation of a series of Co-ZrO2/SiC catalysts. The physicochemical properties of the catalyst were comprehensively analyzed by using N2 adsorption, XRD, H2-TPR, XPS analyses. Catalytic performance was evaluated using a fixed bed reactor, shedding light on the effect of ZrO2 modified SiC support on cobalt-based Fischer-Tropsch synthesis catalysts. The results indicated that ZrO2 surface modification on SiC resulted in an enhanced reduction degree of Co/SiC catalysts. Additionally, ZrO2 exhibited strong interaction with the amorphous phase on the SiC surface, thereby weakening the interaction between Co and the amorphous phase., This led to an increase in the electron density of cobalt species, consequently improving the selectivity of Co/SiC catalysts towards long-chain hydrocarbons.
Co/SiC catalysts have exhibited excellent performance in Fischer-Tropsch synthesis reaction.,However, few research focuses on investigating the effect of SiC supports surface properties of on catalyst performance. In this study, ZrO2 was utilized to modify the SiC surface,leading to the preparation of a series of Co-ZrO2/SiC catalysts. The physicochemical properties of the catalyst were comprehensively analyzed by using N2 adsorption, XRD, H2-TPR, XPS analyses. Catalytic performance was evaluated using a fixed bed reactor, shedding light on the effect of ZrO2 modified SiC support on cobalt-based Fischer-Tropsch synthesis catalysts. The results indicated that ZrO2 surface modification on SiC resulted in an enhanced reduction degree of Co/SiC catalysts. Additionally, ZrO2 exhibited strong interaction with the amorphous phase on the SiC surface, thereby weakening the interaction between Co and the amorphous phase., This led to an increase in the electron density of cobalt species, consequently improving the selectivity of Co/SiC catalysts towards long-chain hydrocarbons.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60440-8
摘要:
采用密度泛函方法，研究了Ti、Zr和N掺杂及本征石墨烯对柴油中典型碱性氮化物吡啶的吸附行为，讨论了相应的吸附能、吸附构型、马利肯电荷转移、差分电荷密度和态密度。结果表明，金属Ti、Zr掺杂能显著增强吡啶在石墨烯表面的吸附能，非金属N掺杂可略微增加吡啶和石墨烯表面间的吸附能。吡啶在不同原子修饰的石墨烯表面的吸附能大小顺序为Ti掺杂石墨烯>Zr掺杂石墨烯>N掺杂石墨烯>本征石墨烯，吡啶可与Ti、Zr掺杂石墨烯发生N-Ti、N-Zr和π-π作用，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生N-N、C-N和π-π作用。进一步分析发现，吡啶和金属Ti、Zr掺杂石墨烯表面存在明显的电子转移和化学键的形成，而和非金属N掺杂石墨烯及本征石墨烯间并无化学键形成。吡啶与Ti、Zr掺杂石墨烯发生化学吸附，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生物理吸附。吡啶更稳定的吸附在Ti、Zr掺杂石墨烯表面。
采用密度泛函方法，研究了Ti、Zr和N掺杂及本征石墨烯对柴油中典型碱性氮化物吡啶的吸附行为，讨论了相应的吸附能、吸附构型、马利肯电荷转移、差分电荷密度和态密度。结果表明，金属Ti、Zr掺杂能显著增强吡啶在石墨烯表面的吸附能，非金属N掺杂可略微增加吡啶和石墨烯表面间的吸附能。吡啶在不同原子修饰的石墨烯表面的吸附能大小顺序为Ti掺杂石墨烯>Zr掺杂石墨烯>N掺杂石墨烯>本征石墨烯，吡啶可与Ti、Zr掺杂石墨烯发生N-Ti、N-Zr和π-π作用，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生N-N、C-N和π-π作用。进一步分析发现，吡啶和金属Ti、Zr掺杂石墨烯表面存在明显的电子转移和化学键的形成，而和非金属N掺杂石墨烯及本征石墨烯间并无化学键形成。吡啶与Ti、Zr掺杂石墨烯发生化学吸附，与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生物理吸附。吡啶更稳定的吸附在Ti、Zr掺杂石墨烯表面。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024005
摘要:
采用密度泛函理论研究了As2O3（g）在Fe、La掺杂CeO2(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为，探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明，As2O3（g）的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO2表面的吸附主要为化学吸附，吸附能绝对值大于−4.22 eV，电荷转移量为−0.19− −0.31 e，As2O3得到电荷带负电，起表面受主作用，因此吸附量较小。FeCeO（110）表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位，其中，Fe顶位为化学吸附，Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构，但并未改变As2O3与FeCeO之间的电荷转移方向，因此，As2O3仍呈负离子形式吸附。LaCeO（110）表面新增了三个吸附位：La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位，La掺杂改变了As2O3与LaCeO之间的电荷转移方向，使得As2O3失电子呈正离子吸附，起表面施主作用，因此，吸附能力增强。无O2环境下，单一O缺陷LaCeO（110）表面吸附能力低于完整LaCeO表面；有O2环境下，O缺陷有利于As2O3的吸附。
采用密度泛函理论研究了As2O3（g）在Fe、La掺杂CeO2(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为，探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明，As2O3（g）的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO2表面的吸附主要为化学吸附，吸附能绝对值大于−4.22 eV，电荷转移量为−0.19− −0.31 e，As2O3得到电荷带负电，起表面受主作用，因此吸附量较小。FeCeO（110）表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位，其中，Fe顶位为化学吸附，Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构，但并未改变As2O3与FeCeO之间的电荷转移方向，因此，As2O3仍呈负离子形式吸附。LaCeO（110）表面新增了三个吸附位：La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位，La掺杂改变了As2O3与LaCeO之间的电荷转移方向，使得As2O3失电子呈正离子吸附，起表面施主作用，因此，吸附能力增强。无O2环境下，单一O缺陷LaCeO（110）表面吸附能力低于完整LaCeO表面；有O2环境下，O缺陷有利于As2O3的吸附。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024007
摘要:
糠醛作为最有潜力的生物质基平台化合物之一，可通过化学催化转化为一系列高附加值的化学品和燃料。其中，含氮化合物具有广泛的生物活性，常用于合成药物分子和生物塑料等功能性材料。糠醛通过还原胺化、氨氧化、氧化偶联等过程，可以合成不同类型的含氮化合物，具有巨大的研究前景和应用潜力。本论文综述了近年来以糠醛为原料合成各种高值含氮化合物的研究进展，包括胺类化合物（伯胺、仲胺和叔胺）、腈类化合物、酰胺类化合物和杂环类化合物（苯并杂环类、噻唑类、吡咯、吲哚、哌啶和吡啶等）。重点关注合成方法、催化剂类型、反应路径和反应机理，同时分析了催化剂和氮源对产物分布的影响。该综述为今后生物质基糠醛转化为含氮化合物的研究提供了一些基础信息，为发展更多高效的糠醛催化转化体系提供依据和系统性知识。
糠醛作为最有潜力的生物质基平台化合物之一，可通过化学催化转化为一系列高附加值的化学品和燃料。其中，含氮化合物具有广泛的生物活性，常用于合成药物分子和生物塑料等功能性材料。糠醛通过还原胺化、氨氧化、氧化偶联等过程，可以合成不同类型的含氮化合物，具有巨大的研究前景和应用潜力。本论文综述了近年来以糠醛为原料合成各种高值含氮化合物的研究进展，包括胺类化合物（伯胺、仲胺和叔胺）、腈类化合物、酰胺类化合物和杂环类化合物（苯并杂环类、噻唑类、吡咯、吲哚、哌啶和吡啶等）。重点关注合成方法、催化剂类型、反应路径和反应机理，同时分析了催化剂和氮源对产物分布的影响。该综述为今后生物质基糠醛转化为含氮化合物的研究提供了一些基础信息，为发展更多高效的糠醛催化转化体系提供依据和系统性知识。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023078
摘要:
中国煤炼焦工业副产物煤焦粉产量大、活性低，难以被直接回收利用，常规热化学利用方式反应条件苛刻、催化剂易失活且存在动力学限制。本研究通过造纸副产物碱木质素作为可弃型催化剂，构建碱木质素强化化学链气化的方式来处理煤焦粉，实现工业副产物协同资源化利用。热转化实验和动力学分析研究表明，碱木质素可强化煤焦粉化学链气化过程，促进煤焦粉热解峰向低温方向移动。当煤焦粉与碱木质素质量比为1∶3时，反应活化能比单独煤焦粉反应降低87.56%。固定床实验证实气化温度提高、碱木质素以及载氧体赋存量增加，可以有效提高燃料碳转化率及合成气产物择性，促进气化反应进行，但氧载体过量会导致合成气转化为终端产物，降低合成气选择性。在气化温度为950 ℃，煤焦粉与碱木质素质量比为1∶2， 氧载体与煤焦粉/碱木质素混合体系质量比为1∶1的最佳反应条件下，基于NiFe2O3的碱木质素/煤焦粉化学链气化合成气选择性高达82.85%。该研究为碱木质素与煤焦粉的资源化利用提供科学依据。
中国煤炼焦工业副产物煤焦粉产量大、活性低，难以被直接回收利用，常规热化学利用方式反应条件苛刻、催化剂易失活且存在动力学限制。本研究通过造纸副产物碱木质素作为可弃型催化剂，构建碱木质素强化化学链气化的方式来处理煤焦粉，实现工业副产物协同资源化利用。热转化实验和动力学分析研究表明，碱木质素可强化煤焦粉化学链气化过程，促进煤焦粉热解峰向低温方向移动。当煤焦粉与碱木质素质量比为1∶3时，反应活化能比单独煤焦粉反应降低87.56%。固定床实验证实气化温度提高、碱木质素以及载氧体赋存量增加，可以有效提高燃料碳转化率及合成气产物择性，促进气化反应进行，但氧载体过量会导致合成气转化为终端产物，降低合成气选择性。在气化温度为950 ℃，煤焦粉与碱木质素质量比为1∶2， 氧载体与煤焦粉/碱木质素混合体系质量比为1∶1的最佳反应条件下，基于NiFe2O3的碱木质素/煤焦粉化学链气化合成气选择性高达82.85%。该研究为碱木质素与煤焦粉的资源化利用提供科学依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023081
摘要:
本研究以核桃壳基掺氮活性炭（NAC）为催化剂、以9,10-二氢蒽（DHA）为供氢剂，开展了松木选择性热解制备烷氧基酚研究，探究了氨水浓度对NAC理化性能的影响，揭示了DHA/松木比、热解温度、NAC/松木比对烷氧基酚生成的调控机制。结果表明，合适的氨水浓度能够改善NAC孔隙结构及活性位点分布，当氨水浓度为15%时，所制备NAC对烷氧基酚的生成促进效果最佳；当DHA/松木比为3、热解温度为550 ℃、NAC/松木比为3时，烷氧基酚产率最大，为5.27%，明显高于纯松木直接催化热解时烷氧基酚产率（1.74%）。
本研究以核桃壳基掺氮活性炭（NAC）为催化剂、以9,10-二氢蒽（DHA）为供氢剂，开展了松木选择性热解制备烷氧基酚研究，探究了氨水浓度对NAC理化性能的影响，揭示了DHA/松木比、热解温度、NAC/松木比对烷氧基酚生成的调控机制。结果表明，合适的氨水浓度能够改善NAC孔隙结构及活性位点分布，当氨水浓度为15%时，所制备NAC对烷氧基酚的生成促进效果最佳；当DHA/松木比为3、热解温度为550 ℃、NAC/松木比为3时，烷氧基酚产率最大，为5.27%，明显高于纯松木直接催化热解时烷氧基酚产率（1.74%）。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023076
摘要:
生物质灰分中的碱和碱土金属（AAEMs）对快速热解生物油的产率和组分分布具有显著影响。本研究选取玉米秸秆为原料，研究梯级脱灰预处理（蒸馏水、醋酸铵和盐酸）对AAEMs的选择性脱除及其生物油组分的影响，研究了碱和碱土金属类别（K、Ca、Na和Mg）、盐浓度（0.5%、2.5%、5%）和不同钾盐的酸根（\begin{document}${\rm{SO}}_{4}^{{2-}} $\end{document} ![]()
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生物质灰分中的碱和碱土金属（AAEMs）对快速热解生物油的产率和组分分布具有显著影响。本研究选取玉米秸秆为原料，研究梯级脱灰预处理（蒸馏水、醋酸铵和盐酸）对AAEMs的选择性脱除及其生物油组分的影响，研究了碱和碱土金属类别（K、Ca、Na和Mg）、盐浓度（0.5%、2.5%、5%）和不同钾盐的酸根（
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024011
摘要:
本研究通过超声波辅助过量浸渍法将活性组分镍、助剂铁与HZSM-5分子筛结合来提高富氢燃气的产率；进一步以废弃铝灰与HZSM-5分子筛作为共载体制备铝灰与HZSM-5分子筛符合共载镍-铁催化剂并将其用于强化生物质催化热解产富氢燃气的过程。结果表明，在热解温度700 ℃下，Ni-Fe/HZSM-5可使富氢燃气的产率提高到56.49%（约为230.59 mL/g），氢气产率提高到63.12%，产氢效率提高到0.71%，CO得率增加到65.77 mL/g；足够的Ni-Fe/HZSM-5催化剂量强化了生物质热解的产氢路径，促进了积炭气化反应，起到提高H2和CO产率的双重作用。不同种类生物质的组成差异导致催化热解的产物分布也不同，Ni-Fe/HZSM-5催化生物质热解气体产率的顺序为PR（74.21%）>WSt（54.71%）>CR（53.5%）>MCh（52.47%）>WSh（52.10%）>CS（46.49%）。HZSM-5和ASA载体间的协同作用强化了CH4与CO2的重整过程，抑制了逆水汽变换反应，获得了53.37%和41.56%的气体和焦油产率；并加速了积炭气化反应从而减少了积炭量（0.05g/g），获得了5.07%的半焦产率；Ni-Fe/ASA@HZSM-5具有较好的热裂化能力和脱氧能力，有助于促进HZSM-5催化剂上富氢燃气的生成；为开发高温热解气深度净化与高效利用技术提供理论支撑，有效指导多级催化重整的新型双催化床层的开发。
本研究通过超声波辅助过量浸渍法将活性组分镍、助剂铁与HZSM-5分子筛结合来提高富氢燃气的产率；进一步以废弃铝灰与HZSM-5分子筛作为共载体制备铝灰与HZSM-5分子筛符合共载镍-铁催化剂并将其用于强化生物质催化热解产富氢燃气的过程。结果表明，在热解温度700 ℃下，Ni-Fe/HZSM-5可使富氢燃气的产率提高到56.49%（约为230.59 mL/g），氢气产率提高到63.12%，产氢效率提高到0.71%，CO得率增加到65.77 mL/g；足够的Ni-Fe/HZSM-5催化剂量强化了生物质热解的产氢路径，促进了积炭气化反应，起到提高H2和CO产率的双重作用。不同种类生物质的组成差异导致催化热解的产物分布也不同，Ni-Fe/HZSM-5催化生物质热解气体产率的顺序为PR（74.21%）>WSt（54.71%）>CR（53.5%）>MCh（52.47%）>WSh（52.10%）>CS（46.49%）。HZSM-5和ASA载体间的协同作用强化了CH4与CO2的重整过程，抑制了逆水汽变换反应，获得了53.37%和41.56%的气体和焦油产率；并加速了积炭气化反应从而减少了积炭量（0.05g/g），获得了5.07%的半焦产率；Ni-Fe/ASA@HZSM-5具有较好的热裂化能力和脱氧能力，有助于促进HZSM-5催化剂上富氢燃气的生成；为开发高温热解气深度净化与高效利用技术提供理论支撑，有效指导多级催化重整的新型双催化床层的开发。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024001
摘要:
采用B3LYP/6-311++G(d,p)和反应性分子动力学方法，对螺[4,5]-癸烷（C10H18）和螺[5,6]-十二烷（C10H22）的热解机理进行研究，揭示不同碳环结构和尺寸效应对燃料初始分解反应活性及小分子和芳烃产物生成行为的影响。结果表明，两种螺环烷烃燃料初始分解路径相似，均通过单分子碳碳键解离发生开环异构反应和小分子自由基进攻燃料母体的氢提取反应而消耗。相较于C10H18，C12H22中分子张力更大的七元环使速控步碳碳键及碳氢键能更低，导致燃料呈现出更低的初始分解温度和更高的反应活性。两种螺环燃料初始分解产生的自由基进一步影响了C1−C7小分子烃类和环烯产物的生成。其中，乙烯的生成始终占据主导地位。由于螺环尺寸效应的影响，链烃和环烯烃的生成表现出明显的结构差异性。对于C10H18分解而言，可能生成大量的五元环烯产物，包括环戊二烯、环戊烯、富烯、甲基环戊二烯和甲基环戊烯；而C12H22中更大的七元环结构，将生成对应的七元环烯产物（环庚烯、亚甲基环庚烷）。
采用B3LYP/6-311++G(d,p)和反应性分子动力学方法，对螺[4,5]-癸烷（C10H18）和螺[5,6]-十二烷（C10H22）的热解机理进行研究，揭示不同碳环结构和尺寸效应对燃料初始分解反应活性及小分子和芳烃产物生成行为的影响。结果表明，两种螺环烷烃燃料初始分解路径相似，均通过单分子碳碳键解离发生开环异构反应和小分子自由基进攻燃料母体的氢提取反应而消耗。相较于C10H18，C12H22中分子张力更大的七元环使速控步碳碳键及碳氢键能更低，导致燃料呈现出更低的初始分解温度和更高的反应活性。两种螺环燃料初始分解产生的自由基进一步影响了C1−C7小分子烃类和环烯产物的生成。其中，乙烯的生成始终占据主导地位。由于螺环尺寸效应的影响，链烃和环烯烃的生成表现出明显的结构差异性。对于C10H18分解而言，可能生成大量的五元环烯产物，包括环戊二烯、环戊烯、富烯、甲基环戊二烯和甲基环戊烯；而C12H22中更大的七元环结构，将生成对应的七元环烯产物（环庚烯、亚甲基环庚烷）。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60450-0
摘要:
将二氧化碳（CO2）捕获并通过加氢转化为醇类等高价值的化学品是减少CO2排放并实现循环经济的重要途径之一。本文研究了Rh负载量为0.1~2.0%的Rh/CeO2催化剂在CO2加氢反应中的催化性能，并结合XRD、Raman、H2-TPR、CO2-TPD、CO-DRIFTS和XPS等表征方法，揭示了Rh负载量对催化剂CO2加氢活性和产物选择性的影响。结果表明，当反应压力为3.0 MPa、反应温度为250 ℃时，0.1% Rh/CeO2催化剂上CO2加氢的产物以乙醇为主；随着Rh含量的增加，CO2转化率增加，乙醇选择性降低，当Rh负载量为2.0%时，产物以甲醇为主。不同Rh负载量催化剂产物选择性的差异与催化剂中Rh的存在形式和电子性质有关。原子分散的Rh+有利于稳定CO*与CH3*进行C-C偶联形成乙醇，而金属态的Rh团簇则有利于CO*加氢形成甲醇。
将二氧化碳（CO2）捕获并通过加氢转化为醇类等高价值的化学品是减少CO2排放并实现循环经济的重要途径之一。本文研究了Rh负载量为0.1~2.0%的Rh/CeO2催化剂在CO2加氢反应中的催化性能，并结合XRD、Raman、H2-TPR、CO2-TPD、CO-DRIFTS和XPS等表征方法，揭示了Rh负载量对催化剂CO2加氢活性和产物选择性的影响。结果表明，当反应压力为3.0 MPa、反应温度为250 ℃时，0.1% Rh/CeO2催化剂上CO2加氢的产物以乙醇为主；随着Rh含量的增加，CO2转化率增加，乙醇选择性降低，当Rh负载量为2.0%时，产物以甲醇为主。不同Rh负载量催化剂产物选择性的差异与催化剂中Rh的存在形式和电子性质有关。原子分散的Rh+有利于稳定CO*与CH3*进行C-C偶联形成乙醇，而金属态的Rh团簇则有利于CO*加氢形成甲醇。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60447-0
摘要:
生物质热解焦油组成复杂，含氧量较高，制约其高值化利用。本文以商业活性炭（AC）和HY分子筛为复合催化剂，通过改变催化区的装填方式研究其对稻草和杨木屑两种典型生物质热解挥发物提质的影响规律。结果发现，AC和HY分子筛装填方式影响生物质热解产物分布和焦油组成。在HY与AC按1∶1比例均匀混合（YACM）作用后，生物油产率最低。采用上层AC和下层HY分子筛的分层放置（ACTYL）和YACM方式有利于生物油的脱氧和芳香烃的生成，稻草和杨木热解焦油中的芳烃含量在YACM作用下可分别由提质前的13.8%和8.0%提高至56.4%和53.1%。上层HY分子筛和下层AC（YTACL）的催化方式有利于酚类物质生成。对单环芳烃的选择性遵循YTACL>ACTYL>YACM，而对双环芳烃的选择性为YACM>ACTYL>YTACL。分析认为，AC孔径较HY分子筛小，酸性低于分子筛，其活性中心有助于呋喃化合物重排生成环戊酮、2-环戊烯酮、甲基环戊烯酮，后重排形成苯酚，因此YTACL的装填方式对苯酚、甲酚、甲苯、乙苯、对二甲苯的生成有较好的促进作用。HY分子筛的酸性强，有利于芳构化反应发生，因此ACTYL装填方式表现出对萘、甲基萘、蒽、芘的生成较高的选择性。该工作为生物质热解焦油的组成调控以及芳烃和酚类物质的富集等提供重要指导。
生物质热解焦油组成复杂，含氧量较高，制约其高值化利用。本文以商业活性炭（AC）和HY分子筛为复合催化剂，通过改变催化区的装填方式研究其对稻草和杨木屑两种典型生物质热解挥发物提质的影响规律。结果发现，AC和HY分子筛装填方式影响生物质热解产物分布和焦油组成。在HY与AC按1∶1比例均匀混合（YACM）作用后，生物油产率最低。采用上层AC和下层HY分子筛的分层放置（ACTYL）和YACM方式有利于生物油的脱氧和芳香烃的生成，稻草和杨木热解焦油中的芳烃含量在YACM作用下可分别由提质前的13.8%和8.0%提高至56.4%和53.1%。上层HY分子筛和下层AC（YTACL）的催化方式有利于酚类物质生成。对单环芳烃的选择性遵循YTACL>ACTYL>YACM，而对双环芳烃的选择性为YACM>ACTYL>YTACL。分析认为，AC孔径较HY分子筛小，酸性低于分子筛，其活性中心有助于呋喃化合物重排生成环戊酮、2-环戊烯酮、甲基环戊烯酮，后重排形成苯酚，因此YTACL的装填方式对苯酚、甲酚、甲苯、乙苯、对二甲苯的生成有较好的促进作用。HY分子筛的酸性强，有利于芳构化反应发生，因此ACTYL装填方式表现出对萘、甲基萘、蒽、芘的生成较高的选择性。该工作为生物质热解焦油的组成调控以及芳烃和酚类物质的富集等提供重要指导。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024016
摘要:
气候变化的加剧要求更加绿色高效的碳减排技术和产品的开发。固废和生物质衍生的常规CO2碳质吸附剂材料吸附效果较差，需要进行额外的活化改性以提升多孔碳的吸附性能。本工作以废纸为原料，经过简单预处理和溶胶凝胶炭化工艺，得到微孔高度发达的超微孔废纸碳气凝胶，探究了不同种类废纸和制备温度的影响。对材料的理化特性和CO2吸附性能进行了表征和测试，结果表明：废纸碳气凝胶的孔隙结构发达，呈类蜂窝状。打印纸为原料，800 ℃下制备的废纸碳气凝胶具有大比表面积1369.94 m2/g、高孔容0.59 cm3/g和孔径为0.4−0.8 nm的超微孔。无需改性，0 ℃时的CO2吸附量为247 mg/g，对应CO2/N2吸附选择性为11，25 ℃时的动力学吸附量为151 mg/g，七次吸脱附循环的平均波动幅度小于5%，对烟气浓度CO2（10%）的捕获量为42 mg/g。废纸碳气凝胶展现出优异的CO2吸附性能和再生稳定性，优于固废和生物质衍生的常规碳材料。本工作也为固废处置和资源化利用提供了新思路。
气候变化的加剧要求更加绿色高效的碳减排技术和产品的开发。固废和生物质衍生的常规CO2碳质吸附剂材料吸附效果较差，需要进行额外的活化改性以提升多孔碳的吸附性能。本工作以废纸为原料，经过简单预处理和溶胶凝胶炭化工艺，得到微孔高度发达的超微孔废纸碳气凝胶，探究了不同种类废纸和制备温度的影响。对材料的理化特性和CO2吸附性能进行了表征和测试，结果表明：废纸碳气凝胶的孔隙结构发达，呈类蜂窝状。打印纸为原料，800 ℃下制备的废纸碳气凝胶具有大比表面积1369.94 m2/g、高孔容0.59 cm3/g和孔径为0.4−0.8 nm的超微孔。无需改性，0 ℃时的CO2吸附量为247 mg/g，对应CO2/N2吸附选择性为11，25 ℃时的动力学吸附量为151 mg/g，七次吸脱附循环的平均波动幅度小于5%，对烟气浓度CO2（10%）的捕获量为42 mg/g。废纸碳气凝胶展现出优异的CO2吸附性能和再生稳定性，优于固废和生物质衍生的常规碳材料。本工作也为固废处置和资源化利用提供了新思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024018
摘要:
采用酸处理脱铝补位两步法对丝光沸石（MOR）锡改性制备了系列Sn-MOR催化剂，用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）、氨程序升温脱附（NH3-TPD）、X射线荧光光谱（XRF）对其进行表征。结果表明，改性后催化剂仍保持丝光沸石的晶体结构，酸中心强度与酸量有改变，同时在沸石骨架中引入了锡。研究了改性丝光沸石催化单糖（葡萄糖、果糖）及混合糖生成5-羟甲基糠醛（HMF），结果表明改性后的Sn-MOR仍保持MOR对果糖脱水为HMF的较高催化活性，同时引入的锡物种对葡萄糖具有异构化活性，因此Sn-MOR可以同时催化葡萄糖和果糖脱水生成HMF。以商品果葡糖浆作为反应底物，在果葡糖浆质量1.94g，催化剂用量0.3g，反应温度170 ℃，反应时间3h的较优反应条件下，以3.76-Sn-MOR1MHCl为催化剂，果葡糖浆转化率91.82%，HMF产率63.76%，HMF选择性69.43%；催化剂循环使用5次，仍保持了一定的催化活性。
采用酸处理脱铝补位两步法对丝光沸石（MOR）锡改性制备了系列Sn-MOR催化剂，用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）、氨程序升温脱附（NH3-TPD）、X射线荧光光谱（XRF）对其进行表征。结果表明，改性后催化剂仍保持丝光沸石的晶体结构，酸中心强度与酸量有改变，同时在沸石骨架中引入了锡。研究了改性丝光沸石催化单糖（葡萄糖、果糖）及混合糖生成5-羟甲基糠醛（HMF），结果表明改性后的Sn-MOR仍保持MOR对果糖脱水为HMF的较高催化活性，同时引入的锡物种对葡萄糖具有异构化活性，因此Sn-MOR可以同时催化葡萄糖和果糖脱水生成HMF。以商品果葡糖浆作为反应底物，在果葡糖浆质量1.94g，催化剂用量0.3g，反应温度170 ℃，反应时间3h的较优反应条件下，以3.76-Sn-MOR1MHCl为催化剂，果葡糖浆转化率91.82%，HMF产率63.76%，HMF选择性69.43%；催化剂循环使用5次，仍保持了一定的催化活性。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60451-2
摘要:
在CO或合成气气氛下进行煤直接液化有利于降低制氢成本。本文通过对比CO、H2、N2三种气氛下的液化行为，探究了CO对神华上湾煤液化过程的影响，并进一步研究不同CO/H2比以及催化剂对合成气条件下液化过程的影响。结果显示，在CO气氛下煤直接液化的油产率达到43.1%，比H2气氛中低4.2%，但比N2气氛下高10.2%，添加神华863催化剂后液化效果得到进一步的提升，表明CO在液化过程中可通过水煤气变换反应和CO与煤有机结构间的反应促进煤液化。对液化产物进行GC-MS、FI-TR等分析发现，CO使液化油中苯系物、脂肪烃与含氧化合物同时增多，对液化残渣中官能团与自由基浓度的影响不明显。在CO+H2合成气下的实验结果表明，在20%CO的合成气中煤液化具有最高的油产率，达到57.4%；适当提高煤的含水量能够提升液化效果；神华863催化剂对液化过程与水煤气变换反应均具有良好的催化作用。研究工作为煤在合成气下的直接液化提供理论基础。
在CO或合成气气氛下进行煤直接液化有利于降低制氢成本。本文通过对比CO、H2、N2三种气氛下的液化行为，探究了CO对神华上湾煤液化过程的影响，并进一步研究不同CO/H2比以及催化剂对合成气条件下液化过程的影响。结果显示，在CO气氛下煤直接液化的油产率达到43.1%，比H2气氛中低4.2%，但比N2气氛下高10.2%，添加神华863催化剂后液化效果得到进一步的提升，表明CO在液化过程中可通过水煤气变换反应和CO与煤有机结构间的反应促进煤液化。对液化产物进行GC-MS、FI-TR等分析发现，CO使液化油中苯系物、脂肪烃与含氧化合物同时增多，对液化残渣中官能团与自由基浓度的影响不明显。在CO+H2合成气下的实验结果表明，在20%CO的合成气中煤液化具有最高的油产率，达到57.4%；适当提高煤的含水量能够提升液化效果；神华863催化剂对液化过程与水煤气变换反应均具有良好的催化作用。研究工作为煤在合成气下的直接液化提供理论基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60443-3
摘要:
吡啶及其衍生物统称为吡啶碱，其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前，使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性，高活性反应周期较短（5 h），针对这一问题，本研究选用热稳定性、水热稳定性优异的Silicalite-1分子筛，使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为胶体分散剂，在水热合成分子筛的过程中向骨架中引入Fe，结合XRD、SEM、TG、BET、NH3-TPD、Py-FTIR等表征方法探究了晶化条件对Silicalite-1分子筛结晶度、孔结构和酸性质的影响。实验结果表明，在晶种投入量15%、PVP添加量3.75%时产品相对结晶度达到最高（103%），粒径约为200 nm。改性后的Silicalite-1具有更丰富的酸位点，醛氨缩合反应的初始活性由66%增加至85%，在反应进行15 h后，原料转化率和吡啶碱收率分别保持在66%和40%以上。研究提出的原位改性Silicalite-1分子筛策略极大扩宽了纯硅沸石在酸催化领域的应用，具有显著的科研价值和工业化潜力。
吡啶及其衍生物统称为吡啶碱，其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前，使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性，高活性反应周期较短（5 h），针对这一问题，本研究选用热稳定性、水热稳定性优异的Silicalite-1分子筛，使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为胶体分散剂，在水热合成分子筛的过程中向骨架中引入Fe，结合XRD、SEM、TG、BET、NH3-TPD、Py-FTIR等表征方法探究了晶化条件对Silicalite-1分子筛结晶度、孔结构和酸性质的影响。实验结果表明，在晶种投入量15%、PVP添加量3.75%时产品相对结晶度达到最高（103%），粒径约为200 nm。改性后的Silicalite-1具有更丰富的酸位点，醛氨缩合反应的初始活性由66%增加至85%，在反应进行15 h后，原料转化率和吡啶碱收率分别保持在66%和40%以上。研究提出的原位改性Silicalite-1分子筛策略极大扩宽了纯硅沸石在酸催化领域的应用，具有显著的科研价值和工业化潜力。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024012
摘要:
CO2加氢合成高附加值的芳烃对于缓解CO2排放引起的能源气候问题具有重要意义。本研究采用固相法在ZSM-5表面外延生长Silicalite-1，制备出ZSM-5@Silicalite-1分子筛。同时制备高活性氧化物ZnZrOx，并与ZSM-5@Silicalite-1物理混合组成ZnZrOx/ ZSM-5@Silicalite-1双功能催化剂，研究了CO2加氢耦合甲苯烷基化催化性能。相比于ZnZrOx/ZSM-5催化剂，分子筛改性后的双功能催化剂提高了对二甲苯（PX）选择性。研究了晶化条件（硅源、晶化过程、晶化次数）对ZSM-5外延生长Silicalite-1的影响，以及Silicalite-1钝化层厚度对CO2加氢耦合甲苯烷基化反应性能的影响。在400 ℃、3 MPa反应条件下，ZZO/1:3.5Z5-Na-SiO2催化剂的甲苯转化率为12.0%，二甲苯选择性为77.4%，在二甲苯中对二甲苯选择性为73.4%。通过SEM、XRD、N2吸附-脱附、XPS、NH3-TPD、Py-FTIR等表征，研究了分子筛的结构和酸性质。结果表明，通过固相外延生长，延长ZSM-5的孔道，增加间二甲苯（MX）、邻二甲苯（OX）的扩散阻力，同时钝化外表面的酸性，可以有效提高对二甲苯（PX）的选择性。固相外延生长法改性ZSM-5分子筛，摒弃了以往堵塞孔以缩小孔口改性分子筛的缺点，在保证催化剂活性的同时提高了产物选择性。
CO2加氢合成高附加值的芳烃对于缓解CO2排放引起的能源气候问题具有重要意义。本研究采用固相法在ZSM-5表面外延生长Silicalite-1，制备出ZSM-5@Silicalite-1分子筛。同时制备高活性氧化物ZnZrOx，并与ZSM-5@Silicalite-1物理混合组成ZnZrOx/ ZSM-5@Silicalite-1双功能催化剂，研究了CO2加氢耦合甲苯烷基化催化性能。相比于ZnZrOx/ZSM-5催化剂，分子筛改性后的双功能催化剂提高了对二甲苯（PX）选择性。研究了晶化条件（硅源、晶化过程、晶化次数）对ZSM-5外延生长Silicalite-1的影响，以及Silicalite-1钝化层厚度对CO2加氢耦合甲苯烷基化反应性能的影响。在400 ℃、3 MPa反应条件下，ZZO/1:3.5Z5-Na-SiO2催化剂的甲苯转化率为12.0%，二甲苯选择性为77.4%，在二甲苯中对二甲苯选择性为73.4%。通过SEM、XRD、N2吸附-脱附、XPS、NH3-TPD、Py-FTIR等表征，研究了分子筛的结构和酸性质。结果表明，通过固相外延生长，延长ZSM-5的孔道，增加间二甲苯（MX）、邻二甲苯（OX）的扩散阻力，同时钝化外表面的酸性，可以有效提高对二甲苯（PX）的选择性。固相外延生长法改性ZSM-5分子筛，摒弃了以往堵塞孔以缩小孔口改性分子筛的缺点，在保证催化剂活性的同时提高了产物选择性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024004
摘要:
含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一，其中，HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本工作基于密度泛函理论，采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN与H2/H2O的各两种反应路径，结合能垒和热力学分析确定了相对最优路径，并计算了相对最优反应路径的速率常数。结果表明，HCN与H2反应相对最优路径为：三个H2分子在C≡N上分三步进行加成得到产物CH4+NH3；HCN与H2O反应相对最优路径为：H2O分子进攻C原子，O原子和C原子的H先后转移至N原子得到产物CO+NH3。两条相对最优路径在1473 K以上有明显反应速率，分别为9.57×10−4和1.71 mol/(L·s)。研究结果为高温下HCN与H2/H2O反应的工艺和设备开发提供了理论数据支撑。
含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一，其中，HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本工作基于密度泛函理论，采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN与H2/H2O的各两种反应路径，结合能垒和热力学分析确定了相对最优路径，并计算了相对最优反应路径的速率常数。结果表明，HCN与H2反应相对最优路径为：三个H2分子在C≡N上分三步进行加成得到产物CH4+NH3；HCN与H2O反应相对最优路径为：H2O分子进攻C原子，O原子和C原子的H先后转移至N原子得到产物CO+NH3。两条相对最优路径在1473 K以上有明显反应速率，分别为9.57×10−4和1.71 mol/(L·s)。研究结果为高温下HCN与H2/H2O反应的工艺和设备开发提供了理论数据支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60444-5
摘要:
本研究采用浸渍法、沉淀法和水热合成法制备了一系列泡沫硅负载CoMn基催化剂，并结合XRD、H2-TPR、N2物理吸附、TEM和XPS等表征技术考察了制备方法对催化剂在合成气制低碳醇反应中的性能影响。研究表明，催化剂表面存在Co2+(Co2C)、Co0物种，水热合成法制备的催化剂表面Co2C-Co0活性位点存在良好的协同作用有利于醇的生成，较高比例的Co2C也促进了CO的非解离吸附和插入，从而呈现最高的醇选择性。在t=260 ℃，p=5.0 MPa，GHSV=4500 h−1，H2/CO(体积比)=2∶1的反应条件下，该泡沫催化剂可实现CO转化率11.1%，总醇选择性34.7%，C2+OH选择性34.5%的反应性能。
本研究采用浸渍法、沉淀法和水热合成法制备了一系列泡沫硅负载CoMn基催化剂，并结合XRD、H2-TPR、N2物理吸附、TEM和XPS等表征技术考察了制备方法对催化剂在合成气制低碳醇反应中的性能影响。研究表明，催化剂表面存在Co2+(Co2C)、Co0物种，水热合成法制备的催化剂表面Co2C-Co0活性位点存在良好的协同作用有利于醇的生成，较高比例的Co2C也促进了CO的非解离吸附和插入，从而呈现最高的醇选择性。在t=260 ℃，p=5.0 MPa，GHSV=4500 h−1，H2/CO(体积比)=2∶1的反应条件下，该泡沫催化剂可实现CO转化率11.1%，总醇选择性34.7%，C2+OH选择性34.5%的反应性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60445-7
摘要:
本研究考察了共沉淀法制备的Cu/ZnO催化剂中Cu/Zn比例对金属载体强相互作用以及其催化糠醛气相加氢制糠醇反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM、XPS表征结果表明，Cu/ZnO催化剂体系中存在金属载体强相互作用（SMSI），改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒形成了不同程度的几何修饰，影响了Cu表面电子状态。Cu/Zn比例影响催化剂SMSI作用，SMSI作用顺序是20Cu/ZnO> 40Cu/ZnO> 60Cu/ZnO> 80Cu/ZnO。在同一反应条件下，20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h，而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h，表明过强的SMSI作用会抑制催化剂的活性，适当的SMSI作用使Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性得到提升。
本研究考察了共沉淀法制备的Cu/ZnO催化剂中Cu/Zn比例对金属载体强相互作用以及其催化糠醛气相加氢制糠醇反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM、XPS表征结果表明，Cu/ZnO催化剂体系中存在金属载体强相互作用（SMSI），改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒形成了不同程度的几何修饰，影响了Cu表面电子状态。Cu/Zn比例影响催化剂SMSI作用，SMSI作用顺序是20Cu/ZnO> 40Cu/ZnO> 60Cu/ZnO> 80Cu/ZnO。在同一反应条件下，20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h，而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h，表明过强的SMSI作用会抑制催化剂的活性，适当的SMSI作用使Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性得到提升。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024014
摘要:
以沸石分子筛（ZSM-5）为载体，碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和稳定剂，通过光照还原法制备了双金属PdAg/CDs-ZSM-5催化剂，用于糠醛（furfural, FFA）水相加氢-重排制备环戊酮（cyclopentanone, CPO）反应。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氨气程序化学吸附（NH3-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等手段对催化剂进行了表征。结果表明，CDs具有良好的还原性和丰富的Lewis酸性位点，能够将Pd2+、Ag+还原为金属单质并形成纳米合金结构，复合催化剂中适宜的酸性位点与PdAg合金之间的协同作用使得PdAg/CDs-ZSM-5催化剂在最优反应条件下，对FFA转化率达到100%，目标产物CPO选择性为92.6%。催化剂重复使用五次后仍能保持较高的活性与稳定性。
以沸石分子筛（ZSM-5）为载体，碳点（carbon dots, CDs）为还原剂和稳定剂，通过光照还原法制备了双金属PdAg/CDs-ZSM-5催化剂，用于糠醛（furfural, FFA）水相加氢-重排制备环戊酮（cyclopentanone, CPO）反应。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氨气程序化学吸附（NH3-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等手段对催化剂进行了表征。结果表明，CDs具有良好的还原性和丰富的Lewis酸性位点，能够将Pd2+、Ag+还原为金属单质并形成纳米合金结构，复合催化剂中适宜的酸性位点与PdAg合金之间的协同作用使得PdAg/CDs-ZSM-5催化剂在最优反应条件下，对FFA转化率达到100%，目标产物CPO选择性为92.6%。催化剂重复使用五次后仍能保持较高的活性与稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024002
摘要:
高密度吸热型碳氢燃料在热、催化等作用下会与溶解氧发生氧化反应，导致使用性能降低，进而威胁飞行安全。杯芳烃在与常用的酚类抗氧剂分子结构相似的前提下，拥有更好的热稳定性，可以在苛刻的工作环境中对燃料起到抗氧化作用。本实验合成了具有油溶性的C-十一烷基间苯二酚杯[4]芳烃(C11-C[4]R)，考察其在高密度碳氢燃料JP-10中的抗氧化性能，并与商用抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(L-1010)和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(L-1076)等的抗氧化效果进行对比。高压差示扫描量热仪(PDSC)评价结果显示，四种抗氧化剂的效果排序为：C11-C [4] R > BHT > L-1010 > L-1076。还采用静态釜加速氧化法研究了JP-10的氧化反应历程，提出了C11-C[4]R在JP-10中的抗氧化机理。
高密度吸热型碳氢燃料在热、催化等作用下会与溶解氧发生氧化反应，导致使用性能降低，进而威胁飞行安全。杯芳烃在与常用的酚类抗氧剂分子结构相似的前提下，拥有更好的热稳定性，可以在苛刻的工作环境中对燃料起到抗氧化作用。本实验合成了具有油溶性的C-十一烷基间苯二酚杯[4]芳烃(C11-C[4]R)，考察其在高密度碳氢燃料JP-10中的抗氧化性能，并与商用抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(L-1010)和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(L-1076)等的抗氧化效果进行对比。高压差示扫描量热仪(PDSC)评价结果显示，四种抗氧化剂的效果排序为：C11-C [4] R > BHT > L-1010 > L-1076。还采用静态釜加速氧化法研究了JP-10的氧化反应历程，提出了C11-C[4]R在JP-10中的抗氧化机理。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60408-6
摘要:
Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理，基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附，并提出副产物N2O、NO2辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明，双核铜氧物种是Cu基催化剂的重要活性中心。催化分解NO过程中，副产物NO2在双核铜氧物种上的分解需要的活化能最高（为171.39 kJ/mol），N2O分解需要86.92 kJ/mol的活化能垒，表明NO2在活性位的分解难于N2O的分解。N2、O2的解析分别吸收28.43、100.78 kJ/mol的热量，限速步骤为O2的脱附。NO既作为反应物，同时又是催化过程中Cu-ZSM-5催化剂活性中心实现氧化还原循环的关键还原剂。
Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理，基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附，并提出副产物N2O、NO2辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明，双核铜氧物种是Cu基催化剂的重要活性中心。催化分解NO过程中，副产物NO2在双核铜氧物种上的分解需要的活化能最高（为171.39 kJ/mol），N2O分解需要86.92 kJ/mol的活化能垒，表明NO2在活性位的分解难于N2O的分解。N2、O2的解析分别吸收28.43、100.78 kJ/mol的热量，限速步骤为O2的脱附。NO既作为反应物，同时又是催化过程中Cu-ZSM-5催化剂活性中心实现氧化还原循环的关键还原剂。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60410-4
摘要:
Formic acid (FA) is a sustainable liquid organic hydrogen carrier and the catalyst for hydrogen production from FA has received significant attention. However, the development of efficient non-noble metal catalysts still remains challenges. In this work, we provide a technologically rather simple and environmental-friendly strategy to synthesize Co2P catalyst for dehydrogenation of FA by pyrolyzing soybean powder and cobalt salt. The K-containing solid bases in catalyst could act as Lewis acid sites for the HCOO− intermediate adsorption while the self-doped N could act as Lewis base sites to enhance the H+ adsorption. The P contained in soybean could combine with Co to form Co2P for H−C bond cleavage of HCOO−. At a Co(NO3)2·6H2O/soybean mass ratio of 1∶15, the as prepared Co2P catalyst demonstrated a gas production rate of 237.47 mL/(g·h) and a good stability. This study provides a novel strategy to develop non-noble metal heterogeneous catalysts for FA dehydrogenation.
Formic acid (FA) is a sustainable liquid organic hydrogen carrier and the catalyst for hydrogen production from FA has received significant attention. However, the development of efficient non-noble metal catalysts still remains challenges. In this work, we provide a technologically rather simple and environmental-friendly strategy to synthesize Co2P catalyst for dehydrogenation of FA by pyrolyzing soybean powder and cobalt salt. The K-containing solid bases in catalyst could act as Lewis acid sites for the HCOO− intermediate adsorption while the self-doped N could act as Lewis base sites to enhance the H+ adsorption. The P contained in soybean could combine with Co to form Co2P for H−C bond cleavage of HCOO−. At a Co(NO3)2·6H2O/soybean mass ratio of 1∶15, the as prepared Co2P catalyst demonstrated a gas production rate of 237.47 mL/(g·h) and a good stability. This study provides a novel strategy to develop non-noble metal heterogeneous catalysts for FA dehydrogenation.
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60433-0
摘要:
低碳烯烃是重要的化工原料，乙烯更是作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，使用CO2催化加氢制备低碳烯烃是实现CO2高值化利用的重要途径。在众多催化剂中，InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂因其高低碳烯烃选择性和高稳定性展现出潜在的研究和应用前景。本工作研究了不同制备方法对InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂CO2加氢制备低碳烯烃的影响，结果表明，共沉淀法制备的催化剂具有最高的催化活性，溶胶凝胶-沉积法制备的催化剂具有最高的低碳烯烃选择性，并结合多种表征手段揭示了InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂内在构效关系。
低碳烯烃是重要的化工原料，乙烯更是作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，使用CO2催化加氢制备低碳烯烃是实现CO2高值化利用的重要途径。在众多催化剂中，InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂因其高低碳烯烃选择性和高稳定性展现出潜在的研究和应用前景。本工作研究了不同制备方法对InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂CO2加氢制备低碳烯烃的影响，结果表明，共沉淀法制备的催化剂具有最高的催化活性，溶胶凝胶-沉积法制备的催化剂具有最高的低碳烯烃选择性，并结合多种表征手段揭示了InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂内在构效关系。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60412-8
摘要:
本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能，并对性能最优的Mn2O3开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明，适当延长反应时间有利于提高 C2H4 选择性； C/O=1 是Mn2O3的理想尺寸。基于以上结果分析了Mn2O3 CL-OCM界面反应路径和晶格氧传递问题，以揭示反应机理。CH3 *气相二聚化生成C2H6的是CL-OCM最主要的碳偶联路径。除此之外，还存在两条碳偶联路径，均由CH2 *引发。CH3 *与OH*表面结合生成甲醇是CL-OCM副反应的先决步骤，抑制甲醇生成是提高CL-OCM反应C2选择性的关键。晶格氧存在转化，表面晶格氧是甲烷活化的活性氧。晶格氧数量差异及体相晶格氧迁移阻力差异是导致CH4转化率和C2选择性不同的主要原因。该研究为CL-OCM催化剂-载氧体的机理探究提供新的方法。
本研究采用分子动力学模拟的方法计算八种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能，并对性能最优的Mn2O3开展反应时间和颗粒尺寸的研究。结果表明，适当延长反应时间有利于提高 C2H4 选择性； C/O=1 是Mn2O3的理想尺寸。基于以上结果分析了Mn2O3 CL-OCM界面反应路径和晶格氧传递问题，以揭示反应机理。CH3 *气相二聚化生成C2H6的是CL-OCM最主要的碳偶联路径。除此之外，还存在两条碳偶联路径，均由CH2 *引发。CH3 *与OH*表面结合生成甲醇是CL-OCM副反应的先决步骤，抑制甲醇生成是提高CL-OCM反应C2选择性的关键。晶格氧存在转化，表面晶格氧是甲烷活化的活性氧。晶格氧数量差异及体相晶格氧迁移阻力差异是导致CH4转化率和C2选择性不同的主要原因。该研究为CL-OCM催化剂-载氧体的机理探究提供新的方法。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023082
摘要:
生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键，实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳，考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的影响。结果表明，稻壳的水热分解符合表面化学反应过程控制的未反应收缩核模型，预处理在180 ℃下能脱除稻壳95%的碱及碱土金属、92%的半纤维素和59%的木质素，极大保留了纤维素组分，这使得稻壳热解产物中以左旋葡聚糖为主的脱水糖的相对含量从9.9%提高至48.2%。
生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键，实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳，考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的影响。结果表明，稻壳的水热分解符合表面化学反应过程控制的未反应收缩核模型，预处理在180 ℃下能脱除稻壳95%的碱及碱土金属、92%的半纤维素和59%的木质素，极大保留了纤维素组分，这使得稻壳热解产物中以左旋葡聚糖为主的脱水糖的相对含量从9.9%提高至48.2%。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60437-8
摘要:
本工作采用纳米纤维素(CNC)为载体，与BiOCl在室温搅拌下制备了复合光催化剂BiOCl@CNC。XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等系列表征表明，CNC中大量羟基可以与BiOCl通过氢键紧密结合，并在材料中构造丰富的氧空位，从而显著提升其可见光催化性能。以可见光下催化苄胺C−N偶联为目标反应评估BiOCl@CNC的性能并对机理进行研究。首先对反应条件进行优化，得最优条件为1.0 mmol苄胺作为底物，20 mg BiOCl@CNC作催化剂，以30 W 白色LED灯为光源，在CH3CN中氧气氛围下室温反应20 h。底物扩展实验表明，BiOCl@CNC对含有不同取代基的反应物均表现出良好的适应性，且具有优异的稳定性。通过自由基捕获实验表明，电子在氧空位的辅助下产生超氧自由基，并与胺阳离子自由基中间体形成最终产物。这一工作不仅丰富了Bi基复合半导体的应用，也为N-苄烯丁胺的合成提供了新思路。
本工作采用纳米纤维素(CNC)为载体，与BiOCl在室温搅拌下制备了复合光催化剂BiOCl@CNC。XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等系列表征表明，CNC中大量羟基可以与BiOCl通过氢键紧密结合，并在材料中构造丰富的氧空位，从而显著提升其可见光催化性能。以可见光下催化苄胺C−N偶联为目标反应评估BiOCl@CNC的性能并对机理进行研究。首先对反应条件进行优化，得最优条件为1.0 mmol苄胺作为底物，20 mg BiOCl@CNC作催化剂，以30 W 白色LED灯为光源，在CH3CN中氧气氛围下室温反应20 h。底物扩展实验表明，BiOCl@CNC对含有不同取代基的反应物均表现出良好的适应性，且具有优异的稳定性。通过自由基捕获实验表明，电子在氧空位的辅助下产生超氧自由基，并与胺阳离子自由基中间体形成最终产物。这一工作不仅丰富了Bi基复合半导体的应用，也为N-苄烯丁胺的合成提供了新思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024013
摘要:
基于高能球磨和固相焙烧的方法，采用杂质元素（Na、Fe、Si和S）含量不等的四种拟薄水铝石和氢氧化铜制备了Cu-Al尖晶石固溶体催化剂，通过ICP-AES、TG、XRD、H2-TPR和BET表征了催化剂的物化性质，并考察了对逆水煤气变换反应的催化性能。结果表明，拟薄水铝石中的杂质元素对于Cu-Al尖晶石催化剂的物相性质、还原性能、织构性质和催化性能有显著的影响，Si有助于合成高比表面积的催化剂，但不利于Cu-Al尖晶石生成，导致催化活性低；含有少量Na和Fe的尖晶石的催化活性较低；S物种经高温焙烧后分解，对催化活性没有影响；基于杂质元素含量最低的拟薄水铝石合成的催化剂中难还原尖晶石含量最高，表现出最高的逆水煤气变换催化活性。此外，基于活性最优样品的CO2-TPD-MS和In-situ DRIFTS分析表明，Al上形成的双齿甲酸盐是Cu-Al尖晶石固溶体催化CO2加氢生成CO的主要中间产物，其含量与催化活性随反应时间的变化规律一致。
基于高能球磨和固相焙烧的方法，采用杂质元素（Na、Fe、Si和S）含量不等的四种拟薄水铝石和氢氧化铜制备了Cu-Al尖晶石固溶体催化剂，通过ICP-AES、TG、XRD、H2-TPR和BET表征了催化剂的物化性质，并考察了对逆水煤气变换反应的催化性能。结果表明，拟薄水铝石中的杂质元素对于Cu-Al尖晶石催化剂的物相性质、还原性能、织构性质和催化性能有显著的影响，Si有助于合成高比表面积的催化剂，但不利于Cu-Al尖晶石生成，导致催化活性低；含有少量Na和Fe的尖晶石的催化活性较低；S物种经高温焙烧后分解，对催化活性没有影响；基于杂质元素含量最低的拟薄水铝石合成的催化剂中难还原尖晶石含量最高，表现出最高的逆水煤气变换催化活性。此外，基于活性最优样品的CO2-TPD-MS和In-situ DRIFTS分析表明，Al上形成的双齿甲酸盐是Cu-Al尖晶石固溶体催化CO2加氢生成CO的主要中间产物，其含量与催化活性随反应时间的变化规律一致。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60432-9
摘要:
通过原位合成法在小晶粒Y分子筛合成的过程中，引入Ni源合成了一系列不同Ni掺入量的小晶粒Y-xNi分子筛，将活性金属Ni预浸渍到Y分子筛的骨架中。将Y-xNi分子筛和ASA混合作为载体并采用等体积浸渍法负载Ni、W制备Cat-xNi系列加氢裂化催化剂。以正十六烷为反应物，探究其加氢裂化反应性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段分析了Ni的掺入对Y分子筛及催化剂理化性质的影响。结果表明，Ni主要取代Al引入Y分子筛骨架。在Y分子筛中适量掺入Ni会提高Y分子筛的相对结晶度以及Brønsted酸和Lewis酸位点的数量，但过量的Ni掺入不利于Y分子筛的结晶。Ni掺入削弱了金属与载体间的相互作用，提高了活性金属的硫化度及NiWS活性相的堆积数及分散度，调节了催化剂上金属中心与酸中心的匹配。催化性能评价表明，Ni改性有利于提高中间馏分产物(C8−C12)的选择性及收率。即同时增加Brønsted酸中心与NiWS活性中心数量、提高了金属中心与酸中心之间的协同作用，在提高转化率的同时避免过度裂化，提高中间馏分产物的收率。在360 ℃反应温度下，催化剂Cat-0.2Ni具有较高的n-C16转化率和C8−C12产物收率，n-C16转化率较Cat-0Ni提高了10.2个百分点，C8−C12产物收率为65.4%。采用原位合成法将活性金属Ni预浸渍在Y分子筛上可以有效调节裂化活性中心与加氢活性中心之间的平衡而提高催化活性和中间馏分产物的收率。
通过原位合成法在小晶粒Y分子筛合成的过程中，引入Ni源合成了一系列不同Ni掺入量的小晶粒Y-xNi分子筛，将活性金属Ni预浸渍到Y分子筛的骨架中。将Y-xNi分子筛和ASA混合作为载体并采用等体积浸渍法负载Ni、W制备Cat-xNi系列加氢裂化催化剂。以正十六烷为反应物，探究其加氢裂化反应性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段分析了Ni的掺入对Y分子筛及催化剂理化性质的影响。结果表明，Ni主要取代Al引入Y分子筛骨架。在Y分子筛中适量掺入Ni会提高Y分子筛的相对结晶度以及Brønsted酸和Lewis酸位点的数量，但过量的Ni掺入不利于Y分子筛的结晶。Ni掺入削弱了金属与载体间的相互作用，提高了活性金属的硫化度及NiWS活性相的堆积数及分散度，调节了催化剂上金属中心与酸中心的匹配。催化性能评价表明，Ni改性有利于提高中间馏分产物(C8−C12)的选择性及收率。即同时增加Brønsted酸中心与NiWS活性中心数量、提高了金属中心与酸中心之间的协同作用，在提高转化率的同时避免过度裂化，提高中间馏分产物的收率。在360 ℃反应温度下，催化剂Cat-0.2Ni具有较高的n-C16转化率和C8−C12产物收率，n-C16转化率较Cat-0Ni提高了10.2个百分点，C8−C12产物收率为65.4%。采用原位合成法将活性金属Ni预浸渍在Y分子筛上可以有效调节裂化活性中心与加氢活性中心之间的平衡而提高催化活性和中间馏分产物的收率。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024015
摘要:
论文制备了系列含Fe、Mn的有机凝胶前驱体，在氩气氛围下通过高温热处理，凝胶中铁物种被有机物原位分解进行还原和碳化，制备出了θ-Fe3C含量不同的费托合成催化剂。采用XRD、N2吸附、Raman、CO-TPD、CO2-TPD、XPS和TEM等手段对催化剂的结构组成、表面性质以及活性物种的电子价态进行了系统的表征和分析。实验结果表明，热处理后获得的催化剂含石墨碳、θ-Fe3C、Fe0和(FeO)0.497(MnO)0.503物相，费托反应后催化剂的结构保持稳定，物相种类不发生变化。系统地考察了反应条件对催化性能的影响，FeMn10催化剂具有较优的催化性能，CO转化率为57.3%，低碳烯烃（C2-C4）选择性为37.1%，其中θ-Fe3C物相作为催化活性位点，催化剂的活性和低碳烯烃的选择性与θ-Fe3C的含量具有正相关性。
论文制备了系列含Fe、Mn的有机凝胶前驱体，在氩气氛围下通过高温热处理，凝胶中铁物种被有机物原位分解进行还原和碳化，制备出了θ-Fe3C含量不同的费托合成催化剂。采用XRD、N2吸附、Raman、CO-TPD、CO2-TPD、XPS和TEM等手段对催化剂的结构组成、表面性质以及活性物种的电子价态进行了系统的表征和分析。实验结果表明，热处理后获得的催化剂含石墨碳、θ-Fe3C、Fe0和(FeO)0.497(MnO)0.503物相，费托反应后催化剂的结构保持稳定，物相种类不发生变化。系统地考察了反应条件对催化性能的影响，FeMn10催化剂具有较优的催化性能，CO转化率为57.3%，低碳烯烃（C2-C4）选择性为37.1%，其中θ-Fe3C物相作为催化活性位点，催化剂的活性和低碳烯烃的选择性与θ-Fe3C的含量具有正相关性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023089
摘要:
HZSM-5(Si/Al=30)为载体，用等体积浸渍法合成了系列不同Zn负载量的双功能Zn/ZSM-5催化剂，考察了Zn负载量在乙烯芳构化过程中的催化性能。用X射线粉末衍射（XRD）、N2吸附-脱附和吡啶吸附红外光谱（Py-FTIR）方法考察了催化剂的结构和酸性，用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、紫外可见光谱（UV-vis DRS）、X射线吸收精细结构（XAFS）技术解析了Zn物种的结构及其流失行为。结果表明，Zn含量对其在HZSM-5上的存在状态及催化乙烯芳构化反应性能均有明显的影响，具有较多活性六配位ZnOH+物种的1.5%-Zn(IM)/Z5催化剂表现出较高的芳烃选择性和催化剂稳定性，且表现出较低的Zn流失速率。
HZSM-5(Si/Al=30)为载体，用等体积浸渍法合成了系列不同Zn负载量的双功能Zn/ZSM-5催化剂，考察了Zn负载量在乙烯芳构化过程中的催化性能。用X射线粉末衍射（XRD）、N2吸附-脱附和吡啶吸附红外光谱（Py-FTIR）方法考察了催化剂的结构和酸性，用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、紫外可见光谱（UV-vis DRS）、X射线吸收精细结构（XAFS）技术解析了Zn物种的结构及其流失行为。结果表明，Zn含量对其在HZSM-5上的存在状态及催化乙烯芳构化反应性能均有明显的影响，具有较多活性六配位ZnOH+物种的1.5%-Zn(IM)/Z5催化剂表现出较高的芳烃选择性和催化剂稳定性，且表现出较低的Zn流失速率。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60438-X
摘要:
CO2加氢制甲醇反应中Cu/ZnO/Al2O3催化剂的失活是限制其应用的主要原因之一，实验通过向Cu/ZnO/Al2O3催化剂中添加不同含量的La，合成了一系列La改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂，以提高其对 CO2加氢制甲醇反应的催化稳定性。在温度200 ℃，压力3 MPa，空速12000 mL/(g·h)条件下进行的100 h短期稳定性测试中，未改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂在100 h内活性衰减明显，添加La后催化剂稳定性逐渐得到提高，当La添加量为5% 时活性最佳（CO2转化率4%，甲醇选择性85%），并且该催化剂在1000 h长期稳定性测试中表现出较高的稳定性（在190−220 h失活 17% 后保持稳定）。通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）表征发现，加入5% La提高了Cu/ZnO/Al2O3催化剂中Cu、ZnO的分散度，抑制了催化剂中Cu的烧结；同时稳定了Cu0/+，延缓了催化剂中Cu的氧化，从而提高了催化剂的稳定性。
CO2加氢制甲醇反应中Cu/ZnO/Al2O3催化剂的失活是限制其应用的主要原因之一，实验通过向Cu/ZnO/Al2O3催化剂中添加不同含量的La，合成了一系列La改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂，以提高其对 CO2加氢制甲醇反应的催化稳定性。在温度200 ℃，压力3 MPa，空速12000 mL/(g·h)条件下进行的100 h短期稳定性测试中，未改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂在100 h内活性衰减明显，添加La后催化剂稳定性逐渐得到提高，当La添加量为5% 时活性最佳（CO2转化率4%，甲醇选择性85%），并且该催化剂在1000 h长期稳定性测试中表现出较高的稳定性（在190−220 h失活 17% 后保持稳定）。通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）表征发现，加入5% La提高了Cu/ZnO/Al2O3催化剂中Cu、ZnO的分散度，抑制了催化剂中Cu的烧结；同时稳定了Cu0/+，延缓了催化剂中Cu的氧化，从而提高了催化剂的稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024006
摘要:
本工作中利用过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性制备V/OAC、Fe/OAC、Mn/OAC、Cu/OAC炭基催化剂，并通过催化活性测试和物理吸附、FT-IR、XPS、NH3-TPD、H2-TPR、EPR等表征手段探究改性炭基催化剂的低温SCR性能增强机制。结果表明，过硫酸铵氧化可向活性炭载体表面引入大量酸性含氧官能团，促进过渡金属氧化物中的氧空位形成，从而提升炭基催化剂的表面酸度和氧化还原性能，进而提升了炭基催化剂低温NH3-SCR性能。本工作发现，过硫酸铵氧化可诱导过渡金属元素（V、Fe、Mn、Cu）的低价态形成。因此，过硫酸铵氧化改性后，活性组分中低价态金属利于NH3-SCR反应的V/OAC、Fe/OAC催化剂性能提升显著，VOx/OAC和FeOx/OAC催化剂在100 ℃下的NO转化率分别从18.2%提升到34.8%和从34.2%提升到55.6%；而活性组分中高价态金属有利NH3-SCR反应的Mn/OAC和Cu/OAC催化剂性能提升有限，100 ℃下的NO转化率仅从61.4%提升到70.4%和61.3%提升到69.7%。本工作总结了过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂表面金属价态的调控作用，有助于深入认识过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂物化性质的调控规律，为高效炭基脱硝催化剂的开发提供指导和参考。
本工作中利用过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性制备V/OAC、Fe/OAC、Mn/OAC、Cu/OAC炭基催化剂，并通过催化活性测试和物理吸附、FT-IR、XPS、NH3-TPD、H2-TPR、EPR等表征手段探究改性炭基催化剂的低温SCR性能增强机制。结果表明，过硫酸铵氧化可向活性炭载体表面引入大量酸性含氧官能团，促进过渡金属氧化物中的氧空位形成，从而提升炭基催化剂的表面酸度和氧化还原性能，进而提升了炭基催化剂低温NH3-SCR性能。本工作发现，过硫酸铵氧化可诱导过渡金属元素（V、Fe、Mn、Cu）的低价态形成。因此，过硫酸铵氧化改性后，活性组分中低价态金属利于NH3-SCR反应的V/OAC、Fe/OAC催化剂性能提升显著，VOx/OAC和FeOx/OAC催化剂在100 ℃下的NO转化率分别从18.2%提升到34.8%和从34.2%提升到55.6%；而活性组分中高价态金属有利NH3-SCR反应的Mn/OAC和Cu/OAC催化剂性能提升有限，100 ℃下的NO转化率仅从61.4%提升到70.4%和61.3%提升到69.7%。本工作总结了过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂表面金属价态的调控作用，有助于深入认识过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂物化性质的调控规律，为高效炭基脱硝催化剂的开发提供指导和参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024008
摘要:
本实验详细研究了浸出剂种类、浓度、反应时间、温度和液固比等对脱碳气化渣中钙浸出率的影响，并讨论了CO2流量、温度、碳酸化时间对碳酸化效率和生成的沉淀碳酸钙（PCC）晶型结构的影响规律。结果表明，在2 mol/L 盐酸、液固比为20 mL/g、反应温度为50 ℃、反应时间为90 min的浸出条件下，钙浸出率最高，为98.79%。在碳酸化阶段，CO2流量主要影响碳酸化效率，通过优化碳酸化反应条件，最高碳酸化效率可达99.59%。而反应温度和时间则会对碳酸钙晶型和形貌产生显著影响，降低反应温度和缩短反应时间更有利于球霰石型碳酸钙的生成。
本实验详细研究了浸出剂种类、浓度、反应时间、温度和液固比等对脱碳气化渣中钙浸出率的影响，并讨论了CO2流量、温度、碳酸化时间对碳酸化效率和生成的沉淀碳酸钙（PCC）晶型结构的影响规律。结果表明，在2 mol/L 盐酸、液固比为20 mL/g、反应温度为50 ℃、反应时间为90 min的浸出条件下，钙浸出率最高，为98.79%。在碳酸化阶段，CO2流量主要影响碳酸化效率，通过优化碳酸化反应条件，最高碳酸化效率可达99.59%。而反应温度和时间则会对碳酸钙晶型和形貌产生显著影响，降低反应温度和缩短反应时间更有利于球霰石型碳酸钙的生成。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(23)60409-8
摘要:
电厂烟气主要成分为N2、CO2和部分O2，将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO2封存，并替代注氮气防治遗煤自燃，但是烟气中的O2是造成遗煤自燃的因素之一。因此，亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O2。本研究采用共沉淀法，通过调变载体和负载量可控制备了铜基催化剂和系列xCuO/CeO2催化剂，利用BET、XRD、ICP、TEM、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征，并建立催化剂结构与催化电厂烟气脱氧性能之间的构效关系。结果表明，CeO2的加入提高了CuO的分散性、增加了催化剂的氧空位，提高了催化剂的活性和还原氧化性能，Cu-Ce界面结构的协同效应促进了还原氧化过程，表现出良好的活性和循环稳定性。30CuO/CeO2由于其CuO颗粒尺寸最小、分散性最高、氧空位浓度最高，表现出较优的催化电厂烟气脱氧性能。本研究为开发低成本可循环使用、高活性和高稳定性的脱氧催化剂提供了参考。
电厂烟气主要成分为N2、CO2和部分O2，将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO2封存，并替代注氮气防治遗煤自燃，但是烟气中的O2是造成遗煤自燃的因素之一。因此，亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O2。本研究采用共沉淀法，通过调变载体和负载量可控制备了铜基催化剂和系列xCuO/CeO2催化剂，利用BET、XRD、ICP、TEM、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征，并建立催化剂结构与催化电厂烟气脱氧性能之间的构效关系。结果表明，CeO2的加入提高了CuO的分散性、增加了催化剂的氧空位，提高了催化剂的活性和还原氧化性能，Cu-Ce界面结构的协同效应促进了还原氧化过程，表现出良好的活性和循环稳定性。30CuO/CeO2由于其CuO颗粒尺寸最小、分散性最高、氧空位浓度最高，表现出较优的催化电厂烟气脱氧性能。本研究为开发低成本可循环使用、高活性和高稳定性的脱氧催化剂提供了参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.1016/S1872-5813(24)60436-6
摘要:
氨硼烷（NH3BH3，AB）是一种理想的制氢原料，具有较高的储氢能力。本研究在氮气气氛下高温碳化Ni/Cu-ZIF前驱体制备了一种含氮炭材料（Ni0.6Cu0.4O/NC）催化剂，并采用多种表征方法对所制备催化剂的微观结构以及组成成分进行了研究。此外，通过控制变量法探究了催化剂的催化性能以及变化规律。研究结果表明，Ni0.6Cu0.4O/NC催化AB水解制氢的活化能（Ea）为56.8 kJ/mol，TOF值高达1572.2 h−1。该催化剂催化AB水解制氢速率对于AB自身浓度可近似看作零级反应，而相对于催化剂的用量可近似看作一级反应。催化剂经过10次循环后仍然保持良好的催化活性，表明其具有良好的稳定性。
氨硼烷（NH3BH3，AB）是一种理想的制氢原料，具有较高的储氢能力。本研究在氮气气氛下高温碳化Ni/Cu-ZIF前驱体制备了一种含氮炭材料（Ni0.6Cu0.4O/NC）催化剂，并采用多种表征方法对所制备催化剂的微观结构以及组成成分进行了研究。此外，通过控制变量法探究了催化剂的催化性能以及变化规律。研究结果表明，Ni0.6Cu0.4O/NC催化AB水解制氢的活化能（Ea）为56.8 kJ/mol，TOF值高达1572.2 h−1。该催化剂催化AB水解制氢速率对于AB自身浓度可近似看作零级反应，而相对于催化剂的用量可近似看作一级反应。催化剂经过10次循环后仍然保持良好的催化活性，表明其具有良好的稳定性。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024019
摘要:
加氢脱硫技术对实现劣质油品清洁化、低碳化与多元化高效利用至关重要，其关键是高性能催化剂的开发，核心之一是适宜催化剂载体材料的创新。分别总结了向Al2O3及TiO2中引入第二组元后作为加氢脱硫催化剂载体的进展情况。第二组元氧化物的引入克服了Al2O3载体酸类型单一及商用催化剂金属与载体间相互作用过强等缺点，同时保持了较大的比表面积；第二组元氧化物能够有效提升TiO2载体材料的热稳定性及比表面积的同时调节了载体材料表面酸性等。究其原因在于第二组元的引入可显著改变Al2O3或TiO2表面羟基环境，进而促进了活性金属前驱体在载体表面的锚定和分散，有利于更多NiMo(W)S活性相的形成，提升了催化剂的加氢脱硫性能。
加氢脱硫技术对实现劣质油品清洁化、低碳化与多元化高效利用至关重要，其关键是高性能催化剂的开发，核心之一是适宜催化剂载体材料的创新。分别总结了向Al2O3及TiO2中引入第二组元后作为加氢脱硫催化剂载体的进展情况。第二组元氧化物的引入克服了Al2O3载体酸类型单一及商用催化剂金属与载体间相互作用过强等缺点，同时保持了较大的比表面积；第二组元氧化物能够有效提升TiO2载体材料的热稳定性及比表面积的同时调节了载体材料表面酸性等。究其原因在于第二组元的引入可显著改变Al2O3或TiO2表面羟基环境，进而促进了活性金属前驱体在载体表面的锚定和分散，有利于更多NiMo(W)S活性相的形成，提升了催化剂的加氢脱硫性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2023090
摘要:
热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式，但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状，主要综述了典型生物质热失重行为，探讨了生物质热解气中含氮化合物的生成机理，分析了含氮化合物的分布状况和控制的研究进展。同时，指出了含氮化合物控制在实际应用中面临的困难挑战，进一步展望了含氮化合物控制工艺优化及经济性分析的重点研究方向，为生物质热解气净化提供理论依据和技术支持。
热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式，但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状，主要综述了典型生物质热失重行为，探讨了生物质热解气中含氮化合物的生成机理，分析了含氮化合物的分布状况和控制的研究进展。同时，指出了含氮化合物控制在实际应用中面临的困难挑战，进一步展望了含氮化合物控制工艺优化及经济性分析的重点研究方向，为生物质热解气净化提供理论依据和技术支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2024009
摘要:
开发和利用可再生生物质资源是实现二氧化碳减排的有效途径。而生物质结构复杂，整体反应性和利用率较低。木质素是自然界中唯一具有高能量密度的可再生芳香族聚合物，其转化和利用在全球范围内引起了广泛关注。然而，木质素结构的复杂性、连接方式的不确定性、侧链连接的稳定性以及反应片段不可避免的再缩合，使得将木质素解聚成生物燃料或芳香化学品成为一项艰巨的挑战。催化氢解技术可将木质素转化为高选择性、高收率的酚类单体。但是木质素催化解聚过程中化学键的定向剪切，产物与结构之间的转化机理仍不清晰。本工作针对木质素的催化氢解生产高值化学品的最新研究进展，重点总结了木质素的催化氢解过程中催化剂及其高值化学品产物间的耦合关联，着重讨论了不同催化剂体系对木质素解聚产物过程机理的影响，尤其对于金属基催化剂，综述了贵金属基催化剂、过渡基金属催化剂、水滑石催化剂和金属有机框架催化剂对于产物分布影响的最新进展，并进一步总结了不同催化剂存在的问题和转化机制；同时木质素加氢催化裂解过程中溶剂是促进木质素溶解、加速传热传质、促进反应物和催化剂在反应器中均匀分散的关键。本工作并对木质素液化的主要溶剂，例如水、醇类和新型溶剂体系对木质素的解聚效应进行综述。最后，就领域所面临的机遇和挑战进行了总结和展望，为木质素高效定向转化与高值化利用提供了理论参考。
开发和利用可再生生物质资源是实现二氧化碳减排的有效途径。而生物质结构复杂，整体反应性和利用率较低。木质素是自然界中唯一具有高能量密度的可再生芳香族聚合物，其转化和利用在全球范围内引起了广泛关注。然而，木质素结构的复杂性、连接方式的不确定性、侧链连接的稳定性以及反应片段不可避免的再缩合，使得将木质素解聚成生物燃料或芳香化学品成为一项艰巨的挑战。催化氢解技术可将木质素转化为高选择性、高收率的酚类单体。但是木质素催化解聚过程中化学键的定向剪切，产物与结构之间的转化机理仍不清晰。本工作针对木质素的催化氢解生产高值化学品的最新研究进展，重点总结了木质素的催化氢解过程中催化剂及其高值化学品产物间的耦合关联，着重讨论了不同催化剂体系对木质素解聚产物过程机理的影响，尤其对于金属基催化剂，综述了贵金属基催化剂、过渡基金属催化剂、水滑石催化剂和金属有机框架催化剂对于产物分布影响的最新进展，并进一步总结了不同催化剂存在的问题和转化机制；同时木质素加氢催化裂解过程中溶剂是促进木质素溶解、加速传热传质、促进反应物和催化剂在反应器中均匀分散的关键。本工作并对木质素液化的主要溶剂，例如水、醇类和新型溶剂体系对木质素的解聚效应进行综述。最后，就领域所面临的机遇和挑战进行了总结和展望，为木质素高效定向转化与高值化利用提供了理论参考。
