期刊信息
主  编:谢在库
执行主编:
杨为民 阳永荣
副  主 编:
吴德荣 周兴贵
     胡晓萍(常务)
 
2024年 40卷 1期
刊出日期:2024-02-25

研究论文
综述
 

      研究论文
姜 涛,汪 欢,雷乐成,杨 彬
碳纳米管表面等离子体改性活化过一硫酸盐性能研究
2024 Vol. 40 (1): 1-9
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将简单高效的等离子体刻蚀方法应用于碳纳米管(CNTs)的表面改性,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等对改性后的催化剂进行表征分析,结果表明经刻蚀得到的CNTs缺陷程度和氧含量均有较大提升。研究发现改性后的CNTs催化剂可有效提升过一硫酸盐(PMS)活化性能,在降解水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的性能研究中反应速率为未改性CNTs的3.2倍,30 min内2,4-DCP去除率可达到97%,同时在实际水体和放大实验中也展现出良好的性能。淬灭实验和电子顺磁共振实验结果表明体系中主要的活性物质为单线态氧(1O2)。本研究提供了一种简单制备高性能非金属活化PMS催化剂的方法,并在水体中有机污染物的去除中展现出良好的应用前景。
李晨露,王亚男,徐 松,李忠玉
MoO3-x负载蜂窝状氮化碳的制备及其光热协同催化CO2还原性能研究
2024 Vol. 40 (1): 10-18
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在传统光催化CO2反应中引入热能是提高转化效率的新方法。通过一锅法将含氧空位缺陷的MoO3(MoO3-x)均匀负载在蜂窝状氮化碳(NCN)表面,成功制备出不同比例的MNCN复合催化剂。通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱、傅立叶红外变换等手段对复合材料进行表征;在全光谱照射下,复合样品MNCN-1.0光热催化CO2表现出优秀的性能,CO和CH4的产率分别达到25.35 μmol/(g·h)和1.80 μmol/(g·h)。这是由于MoO3-x独特的性质使其在全光谱反应中提高反应温度,促进温度场与光场的协同作用,提高了光催化的反应效率。
祁传磊,李圣平,曹玉亭,刘银东,陈 卓,于志敏,王路海,王 叶,林润丹,马新龙
沥青基活性炭-MnO复合材料的可控制备及其在非对称超级电容器中的应用
2024 Vol. 40 (1): 19-27
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本研究提供一种适用于超级电容器的沥青基活性炭-MnO复合材料。以石油沥青为碳源,乙酸锰为锰源,通过压片成型和一步活化法的结合,制备得到了MnO负载沥青基活性炭复合材料(PAC@MnO)。PAC@MnO具有高比表面积且孔道主要由微-介多级孔构成。作为电容器电极材料,在三电极体系下,研究了不同MnO负载量对PAC@MnO-x电极性能的影响,其中PAC@MnO-0.3电极在0.5 A/g电流密度下比电容高达344.5 F/g,在高电流密度为20.0 A/g下,仍具有190 F/g的比电容,表现出优异的倍率性能。将PAC@MnO-0.3与PAC@MnO-0组装成水系非对称超级电容器,在5.0 A/g电流密度下循环3 000圈后,其容量保持率高达87.24%,表现出优异的循环稳定性。MnO纳米粒子与PAC的均匀复合不仅显著提升了MnO的导电性,同时抑制了其在充放电过程中的体积膨胀,使PAC@MnO呈现出优异的电化学特性。此外,PAC丰富的多级孔结构为电解液离子的存储提供了大量的活性位点,并为电解液离子的快速传输提供通道。
徐伟斌,韩亚彤,司玉玺,成有为,王丽军
磺化炭催化苯甲酸二甘醇酯化反应制备二甘醇二苯甲酸酯
2024 Vol. 40 (1): 28-34
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从精对苯二甲酸(PTA)氧化残渣回收苯甲酸(BA)制备环保增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB),用于替代邻苯二甲酸酯类增塑剂的研究具有重要意义。本工作通过磺化将—SO3H基团负载到活性炭(AC)表面,成功制备了磺化炭(SAC)催化剂。并以BA和二甘醇(DEG)为原料,SAC为催化剂,考察了催化剂浓度、反应温度、酸醇物质的量比[n(BA):n(DEG)]、带水剂甲苯用量对直接酯化合成DEDB的影响。结果表明:原料n(BA):n(DEG)为2.2、催化剂与原料BA的质量比为2%、带水剂甲苯与原料BA的质量比为14%、反应温度为210 ℃为最佳反应工艺条件,此条件下BA的转化率为90.1%,DEDB的收率为82.6%。
李士玲,颜 俏,贾向坤,宁 静,葛 鹏
CuO/ZnO/Al2O3不锈钢纤维毡结构整体催化剂的甲醇水蒸气重整制氢性能
2024 Vol. 40 (1): 35-40
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以切削法制备的商用多孔不锈钢纤维毡为催化剂载体,采用浸渍法制备CuO/ZnO/Al2O3结构整体催化剂,研究其对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。采用扫描电镜(SEM)对多孔不锈钢纤维毡结构整体催化剂进行微观形貌分析。通过改变反应空速和反应温度,考察结构整体反应器与固定床反应器的制氢性能。结果表明:相比于固定床反应器,填充不锈钢纤维毡结构整体催化剂的反应器可强化反应过程的传质和传热,在反应温度为280 ℃时,氢气流量为0.55 mol/h,甲醇转化率为95.07%;不锈钢纤维毡结构整体催化剂可降低甲醇水蒸气重整制氢的反应温度,减少反应系统的能量消耗。
唐奕晨,潘一丹,程谦旺,孟繁锐
K2CO3催化热解棉秆及其含钾半焦产物对焦油的催化降解
2024 Vol. 40 (1): 41-48
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生物质热解过程中产生的焦油对设备和环境造成严重危害,探究K2CO3催化棉秆热解生成焦油的影响机制以及含钾半焦对焦油的催化降解作用,对实现生物质能源高效利用具有重要意义。本工作在600 ℃条件下,采用卧式固定床催化热解实验装置研究棉秆的催化热解特性。结果表明:添加K2CO3能抑制焦油产生,K2CO3添加量为7.5%(质量分数)时,焦油产率由未添加K2CO3时的43%降至33%,且焦油中芳香烃含量增大。基于密度泛函理论的半纤维素模型化合物4-O-甲基葡萄糖醛酸的分子热解计算结果表明,钾活化了4-O-甲基葡萄糖醛酸侧链基团,使—OH更易于脱除。进一步以甲苯作为焦油的模型化合物,开展棉秆半焦异相降解甲苯实验研究,发现添加K2CO3使热解半焦的比表面积增大、半焦表面吸附位点增多,增强了甲苯的降解缩合反应。可见,添加K2CO3能在热解初始阶段减少焦油产生,同时回收含钾半焦作为催化剂能够强化焦油降解,为提高棉秆资源利用率提供了新思路。
焦彦君,汪昌国,曹 添,陈小强
长链烷基脲类消泡剂的合成及性能研究
2024 Vol. 40 (1): 49-57
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开发无硅型消泡剂是未来消泡剂领域的发展方向之一。本工作将十八烷基异氰酸酯分别与油胺、1,6-己二胺和三(2-氨基乙基)胺反应合成了三种长链烷基脲,并以烷基脲为消泡活性物、矿物油为载体、Span-Tween为乳化剂制备了三种脲类消泡剂。用核磁共振氢谱(1H NMR)和红外光谱(FT-IR)对产物进行结构表征。通过显微观察手段研究了疏水粒子在油基消泡剂中的消泡过程和机理,并通过单因素实验探究了各组成及用量对消泡剂性能的影响。结果表明:当选用低黏度白油,脲消泡活性物占消泡剂质量分数为4%,Span-Tween复合乳化剂亲水亲油平衡(HLB)值为8、用量占消泡剂质量分数为5%时,制得的脲类消泡剂在涂料应用中有着比同类市售产品更优异的消泡性能。
李茂苗,赵 萌,施宇震,邓嘉瑞,李 俊
无挡板CSTR内部流场及颗粒分布的CFD模拟研究
2024 Vol. 40 (1): 58-65
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为探究无挡板连续搅拌式反应釜(CSTR)内部流场分布及颗粒运动情况,采用计算流体力学(CFD),在欧拉-拉格朗日模型的基础上对三种搅拌釜工况进行了研究分析。同时,探讨了粒径为100,300和500 μm的颗粒在各个工况下的混合情况。研究表明:在时间为0~100 s时,初始搅拌釜内颗粒的平均速度相较于初始时增加了39.22%,达到了1.479 7 m/s,搅拌釜内的流场平均速度为1.737 2 m/s,颗粒的平均速度与流场速度呈现相近的趋势;搅拌桨位于罐内中间位置时,颗粒分布最为均匀;采用双层搅拌桨时,颗粒速度得到了显著的提升,最大颗粒速度可达到4.238 3 m/s。
潘凡达,沈 凯,樊 虎,李 旭,胡世豪,蒋明洋,金 浩,邹剑峰
基于Rocky DEM的松散润叶筒内抄板作用的模拟与优化
2024 Vol. 40 (1): 66-76
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为深入研究松散润叶筒内叶片在抄板上的掉落过程,提升叶片的耐加工性,利用三维建模软件建立松散润叶筒三维模型,通过Rocky 2021 R2离散元仿真软件创建薄片柔性叶片进行数值模拟,对叶片在松散润叶筒内抄板上的运动进行可视化计算。根据抄板上叶片的持料量百分比曲线和落料速率曲线,将叶片的掉落过程分为两个阶段。结果表明:片状颗粒的受力区别于刚性球体间的点对点接触受力,叶片形状不可忽略;松散润叶筒转速为15 r/min时,叶片在筒体底部分布较少,筒体上半部分分布较多;抄板安装角度为80°时,板上持料量增多,抄板倾角较合理,增温增湿效果最优;松散润叶筒倾角对叶片在抄板上掉落的轴向速度影响显著。通过仿真得出叶片在抄板上掉落过程的优化参数,有助于松散润叶过程调控,指导实际工业生产。
      综述
张朝兆,江 玲,顾雪萍,冯连芳,张才亮
热塑性聚酰胺弹性体合成研究进展
2024 Vol. 40 (1): 77-86
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热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)是一种由聚酰胺为硬段和聚醚或聚酯等为软段构成的多嵌段共聚物,具有密度低、热稳定性好和耐磨性优等优异性能。TPAE的硬段和软段主要通过它们之间不同类型的端基反应连接,包括羧基与羟基、羧基与氨基、异氰酸酯基与羧基、酰氯与氨基、异氰酸酯基与氨基等官能团之间的缩合反应。本文综述了TPAE合成的研究进展,系统介绍了缩聚反应法、聚加成反应法、原位聚合反应法及其它合成TPAE的方法的反应机理与特点,并分析讨论了它们的优缺点。
吴常周,吴忆彤,王锦峣,刘晓玲,崇明本,程党国,陈丰秋
碳酸亚乙烯酯合成研究进展
2024 Vol. 40 (1): 87-96
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碳酸亚乙烯酯(VC)作为一种重要的锂电池电解液添加剂,可以改善电池的高低温性能、降低电池的内阻、改善电池的循环性能等,其合成工艺一直是众多学者关注的焦点。本文着重对VC的合成路线和合成工艺进行综述,包括传统的两步法合成路线,即碳酸乙烯酯(EC)经过氯取代反应生成氯代碳酸乙烯酯(CEC),再经脱氯反应得到VC,以及由EC直接一步脱氢法合成VC的路线。同时,对目前VC的合成工艺进行了归纳总结,分类讨论了不同方法的特点,并对未来的发展趋势进行了展望。传统的两步法路线尽管存在环境和安全问题,但仍然是目前工业化合成VC的主要方法,而一步法合成路线仍需要对催化剂的开发、反应过程和机理等进行深入研究。
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