检索结果-内蒙古大学图书馆

化工进展 2025年第4期44卷 2036-2044页

作者：王淑媛尹玲玲高志华黄伟太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

采用共沉淀法成功制备了不同比例[Cu(EDTA)]^(2-)插层ZnAl类水滑石前体,经焙烧后形成混合金属氧化物催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外变换(FTIR)、N_(2)物理吸脱附、透射电子显微镜(TEM)、N_(2)O滴定测试、电感耦合等离子体... 详细信息

采用共沉淀法成功制备了不同比例[Cu(EDTA)]^(2-)插层ZnAl类水滑石前体,经焙烧后形成混合金属氧化物催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外变换(FTIR)、N_(2)物理吸脱附、透射电子显微镜(TEM)、N_(2)O滴定测试、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂结构进行表征分析,并考察了其催化CO加氢制取低碳醇的性能。结果表明,较小的Cu O颗粒可以增加氧空位数量,提高Cu分散度和Cu比表面积,增强对反应物的活化,进而提高催化活性。相较于其他比例的催化剂,HT-Cu_(0.5)(EDTA)催化剂中类水滑石层板的限域作用最强,导致CuO颗粒尺寸最小,Cu分散度最高,暴露的Cu比表面积最大且更易还原为Cu^(0),Cu物种与层板上的Zn O相互作用较强,氧空位相对含量最多,有利于促进反应物的吸附和活化,其总醇的时空收率高达1448.9mg ROH/(g Cu·h),表现出最优的催化性能。

关键词：类水滑石插层离子催化剂合成气低碳醇

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煤矸石基高强度泡沫陶瓷的制备与性能

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2959-2968页

作者：孟凡会戴露霏姚隆帆汪洋洋李忠太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原030024

以煤矸石为主要原料,硅藻土粉、滑石粉及发泡剂SiC为辅料制备出高强度泡沫陶瓷,研究了煤矸石掺入量(质量分数)、SiC添加量(质量分数)和混合原料粒度对制备的泡沫陶瓷性能的影响。当煤矸石掺入量增加时,混合原料的硅铝质量比逐渐减小,样... 详细信息

以煤矸石为主要原料,硅藻土粉、滑石粉及发泡剂SiC为辅料制备出高强度泡沫陶瓷,研究了煤矸石掺入量(质量分数)、SiC添加量(质量分数)和混合原料粒度对制备的泡沫陶瓷性能的影响。当煤矸石掺入量增加时,混合原料的硅铝质量比逐渐减小,样品抗压强度先增大后减小,煤矸石掺入量为70%(质量分数)时,制备出的样品具有均匀的孔结构;增加SiC加入量使得烧结过程中发泡产生的气体增多,样品抗压强度及表观密度随气孔率的增大而减小,SiC加入量为0.6%时,制备的泡沫陶瓷的性能最佳;样品平均孔径和开孔率随着混合原料的粒度的减小而降低,此时较小的孔径和均匀孔结构提高了泡沫陶瓷抗压强度,混合原料体积平均粒径为5.4μm时,总气孔率为80.6%,此时抗压强度达到6.1 MPa。本工作中煤矸石利用率高,制备的高气孔率高强度泡沫陶瓷为煤基固废的综合利用提供了借鉴与指导。

关键词：泡沫陶瓷煤矸石抗压强度孔结构碳化硅发泡剂颗粒粒径

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煤气化渣提炭分质用于橡胶补强填充料

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化工进展 2025年第3期44卷 1749-1757页

作者：王奇张乾杨凯高晨明孙岳鹏黄伟太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

煤气化渣中炭灰分离是实现其分质利用的重要前提。本研究利用筛分、气流分级及化学酸洗/煅烧获得了不同类型的富炭和富灰产物,对产品中的炭灰特性进行分析,并探讨其作为填料对橡胶的补强填充性能影响。结果表明,不同方法所得的富炭或富... 详细信息

煤气化渣中炭灰分离是实现其分质利用的重要前提。本研究利用筛分、气流分级及化学酸洗/煅烧获得了不同类型的富炭和富灰产物,对产品中的炭灰特性进行分析,并探讨其作为填料对橡胶的补强填充性能影响。结果表明,不同方法所得的富炭或富灰产物性质不同,筛分可实现气化渣中的炭-灰一定程度的分离;气流分级则可得到粒径较小且比表面积较大的富炭颗粒;酸洗/煅烧可制备纯度较高的炭和灰。煤气化渣中残炭较大的比表面积为其与橡胶结合提供了丰富的接触位点,起到了类似炭黑的补强效果,其炭骨架内附着的微珠颗粒能够减少对硫化促进剂和硫化剂的吸附,缩短硫化时间。气化渣中硫酸钙可以促进活性硫的生成和转移,提高胶料的交联密度。相较不添加填料的橡胶复合材料,气化渣填充橡胶可显著提高橡胶复合材料的力学性能。其中,气流分级所得的富炭渣的补强填充性能最好,其制备的橡胶复合材料拉伸强度提高到13.92MPa,300%定伸应力为3.75MPa,均优于其他类型富炭或富灰原料。本研究提高了对煤气化渣中炭灰特性的了解,有助于煤气化渣基橡胶补强填料制备技术的研发。

关键词：煤气化渣炭灰分离筛分气流分级橡胶填料

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光热驱动褐煤固定床气化过程热质传递规律

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化工进展 2025年第4期44卷 2008-2019页

作者：袁梦丽宋云彩李文英冯杰太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

光热热源可解决中低价煤气化过程中元素利用率低等问题,但由于热源属性和传热方式改变,反应特性与传统煤气化过程不同,为消纳CO_(2)引入的混合气化剂会对反应器内的温度场产生影响。为研究上述问题,本文利用多场耦合软件Comsol Multiphy... 详细信息

光热热源可解决中低价煤气化过程中元素利用率低等问题,但由于热源属性和传热方式改变,反应特性与传统煤气化过程不同,为消纳CO_(2)引入的混合气化剂会对反应器内的温度场产生影响。为研究上述问题,本文利用多场耦合软件Comsol Multiphysics,构建了光热热源的褐煤固定床气化反应器,研究了不同导热特性的气化介质水蒸气、二氧化碳、不同比例混合气化剂下反应器内温度分布和产物组成以及反应器内热质传递行为变化。结果表明,随着气化剂中CO_(2)添加比例由0增大至100%,由于CO_(2)加入带来了流体黏度、密度不断增大,使得流体间黏滞力增强,动量传递减少;气/固相间对流换热系数从26.3W/(m^(2)·K)降至22.7W/(m^(2)·K)。相较于水蒸气气化,CO_(2)的加入使得颗粒气化温度有所降低,煤气化反应速率下降,但CO_(2)浓度的增加又提高了半焦CO_(2)还原反应的速率,煤焦颗粒完全气化的综合时间没有明显改变。此外,光热储蓄热介质加热的方式使得反应器床层温度曲线整体呈“漏斗状”,导致炉内中心位置颗粒气化时间延长了70min,且在掺混CO_(2)后,传热效率的降低使得温升曲线出现明显的“滞后”效应。通过改变CO_(2)在气化剂中的添加比例发现,当CO_(2)添加比例增至40%(体积分数)时,气化炉表现出消纳外源CO_(2)的行为,其CO_(2)消纳量达0.013g/g;且随着气化温度的增加,CO_(2)气化反应速率升高,CO_(2)的消纳量增加,有效合成气产量增加,但H2/CO下降。

关键词：煤气化气化介质传热温度分布反应速率

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合成液中水含量调控Ge-ZSM-5膜的乙二醇脱水性能

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化工进展 2025年第2期44卷 982-990页

作者：杨璐魏海琴袁浩博高志华黄伟王晓东太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

采用原位水热晶化法在两种氧化铝载体上制备Ge-ZSM-5膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)及X射线衍射(XRD)对膜进行表征。考察合成液中水含量对膜的微结构及膜对乙二醇溶液渗透汽化分离性能的影响。结果表明,水含量较少时,... 详细信息

采用原位水热晶化法在两种氧化铝载体上制备Ge-ZSM-5膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)及X射线衍射(XRD)对膜进行表征。考察合成液中水含量对膜的微结构及膜对乙二醇溶液渗透汽化分离性能的影响。结果表明,水含量较少时,膜表面为分子筛晶体;增加水含量,膜表面晶体逐渐被无定形物质覆盖,最终无定形物质可形成连续层,此时膜的分离性能最好;水含量较高时,膜层不连续。合成液中水含量增加,膜中铝含量升高,而锗含量降低,膜的分离性能逐渐优化。在更易于溶出铝元素的载体上,膜中铝元素含量较高,分离性能更好。在分离性能最好的Ge-ZSM-5膜上,30℃时,对于水质量分数为1%~35%的乙二醇溶液,其水渗透通量为35.7~116.7g/(m^(2)·h),分离因子为1138.5~46.5,该膜对高浓度乙二醇溶液脱水具有应用潜力。

关键词：分子筛膜渗透汽化乙二醇溶液脱水

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COF-LZU1在醋酸缓冲溶液中的合成及固定化酶研究

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高等学校化学学报 2025年第2期46卷 86-94页

作者：刘孟徐毅杨帆周全任晶任瑞鹏吕永康太原理工大学化学与化工学院省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原030024

在醋酸缓冲溶液中于室温合成了COF-LZU1,并用于固定化漆酶和辣根过氧化物酶.通过优化反应浓度、时间、缓冲溶液pH值、温度、洗涤溶剂和干燥方式等条件,在pH=4.5的醋酸缓冲溶液中,于室温下搅拌30 min,合成了具有高结晶度的COF-LZU1,其比... 详细信息

在醋酸缓冲溶液中于室温合成了COF-LZU1,并用于固定化漆酶和辣根过氧化物酶.通过优化反应浓度、时间、缓冲溶液pH值、温度、洗涤溶剂和干燥方式等条件,在pH=4.5的醋酸缓冲溶液中,于室温下搅拌30 min,合成了具有高结晶度的COF-LZU1,其比表面积高达501 m^(2)/g,且具有较高的热稳定性(480℃).在最优反应条件下,以COF-LZU1为载体,采用原位包埋法对漆酶和辣根过氧化物酶进行固定化,并对其性质进行了研究.实验结果表明,固定化酶的活性高达84.26%和73.66%(相对于游离酶活性),且在循环使用10次后,其相对活性仍保持约80%.通过多个结合位点,COF-LZU1可有效稳定酶的活性构象,使其不易发生结构变形,提高了酶的热稳定性、pH稳定性和重复使用性等.醋酸缓冲溶液是生化实验中常用的缓冲溶液,本研究中其既作为溶剂又作为催化剂,与现有合成方法相比,该方法更有利于提高生物分子的稳定性,并有望为固定化酶提供新的解决方案.

关键词： COF-LZU1 醋酸缓冲溶液室温固定化酶

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水煤浆煤气化粗渣水流分级提炭分质

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化工进展 2024年第3期43卷 1576-1583页

作者：高增林张乾高晨明杨凯高志华黄伟太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的关键。本文以榆林地区气化粗渣为原料,利用自研的水流分级装置,研究了粗渣直接水流分级与先湿法筛分再水流分级组合的提炭分质特性。结果表明:水流分级能够高效实现粗渣中的炭灰分... 详细信息

煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的关键。本文以榆林地区气化粗渣为原料,利用自研的水流分级装置,研究了粗渣直接水流分级与先湿法筛分再水流分级组合的提炭分质特性。结果表明:水流分级能够高效实现粗渣中的炭灰分离,通过调整水流速和叶轮转速,所得浮渣烧失量最高可达43.16%,尾渣烧失量则低至6.63%。先湿法筛分再水流分级组合能够进一步提高粗渣中炭的回收,尤其是对于0.5~0.18mm粒级样品,其烧失量可提高至70.05%,该方法相对于直接水流分级其可燃体回收率和综合效率均显著提高。对粗渣及水流分级所得样品微观结构分析发现,残炭颗粒多呈不规则形状,表面粗糙且孔隙发达,灰颗粒则主要为大小不一的熔融球体和不规则的表面光滑且致密的颗粒。密度测定结果表明,分级样品的残炭含量越高,其密度越小。

关键词：煤气化渣粗渣水流分级筛分残炭密度

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炼焦煤成焦机理再认识:“衍构成焦机理”的提出

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2826-2839页

作者：崔贝贝王美君常丽萍谢克昌太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演... 详细信息

深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演化机制并提出了“衍构成焦机理”,其核心观点是:煤的焦化本质是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应;成焦过程中的一切宏观特性都取决于煤基体的瞬态空间结构,即“结构决定性质”;炼焦过程中传热传质条件的动态变化将影响煤的热转化行为进而影响成焦特性和焦炭质量,即“环境影响行为”。基于煤分子结构特性及热解过程中共价键的断裂和重建规律,重点分析了炼焦煤的流动性、膨胀性及其演化机制,探究了煤分子空间结构重排与焦炭强度的内在联系。流动性源于煤中弱共价键的断裂,终于芳香碎片的交联缩聚。在流动过程中,煤热解碎片以分子链段的形式向孔穴相继跃迁并封闭孔隙,形成了包含塑性层和部分煤层及半焦层的低透气带,限制了挥发分的释放从而产生了膨胀压力;同时,碳基质结构发生重排,取向性增加,sp^(2)杂化和sp^(3)杂化形式的碳原子的空间排布方式决定了焦炭的强度。加热速率的合理调控将明显改善焦炭强度并实现焦化过程节能降耗。“衍构成焦机理”是对传统煤成焦机理的补充和延伸,以期为现代煤焦化工业精细化发展提供理论指导和技术支撑。

关键词：成焦机理分子结构转变成焦特性传热传质条件焦炭质量

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碱性位和缺陷对MgAl-LDHs催化芴与CO_(2)直接羧基化反应的影响

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燃料化学学报(中英文) 2025年第4期53卷 472-480页

作者：郝洪波高卿叶翠平穆建丽李文英太原理工大学环境与生态学院山西晋中030600 太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

将CO_(2)转化为高附加值的化学品,对于缓解CO_(2)造成的环境污染和减少对化石能源的依赖至关重要。而以CO_(2)为羧基源直接合成羧酸是其资源化利用的重要途径。为了实现CO_(2)在温和条件下的高效转化,实验考察了无水K_(2)CO_(3)、K_(2)C... 详细信息

将CO_(2)转化为高附加值的化学品,对于缓解CO_(2)造成的环境污染和减少对化石能源的依赖至关重要。而以CO_(2)为羧基源直接合成羧酸是其资源化利用的重要途径。为了实现CO_(2)在温和条件下的高效转化,实验考察了无水K_(2)CO_(3)、K_(2)CO_(3)/LDHs、K_(2)CO_(3)+LDHs/LDO等固体碱对CO_(2)直接羧基化合成9-芴甲酸(9-FCA)的影响,结合XPS、XRD、CO_(2)-TPD及FT-IR等探讨了其催化活性存在差异的原因。结果表明,仅使用K_(2)CO_(3)时,9-芴甲酸的产率为64.61%。再生过程中K_(2)CO_(3)从γ-K_(2)CO_(3)相转变为低活性的β-K_(2)CO_(3)相,碱性位点减少,碱量降低,导致催化活性下降。负载K_(2)CO_(3)会影响LDHs碱性中心的数量和碱强度,Mg_(2)Al-LDH-C-40%和Mg_(3)Al-LDH-H-40%对应的9-芴甲酸产率分别为66.15%和44.45%。焙烧后Mg_(2)Al-LDO-500尖晶石相(MgAl_(2)O_(4))增加,羟基(-OH)减少、结晶度降低、中等强度碱性位点和氧空位(Ov)增加,添加量为K_(2)CO_(3)的7%时,9-芴甲酸的产率提升至78.36%。

关键词：碱性位缺陷 MgAl-LDHs/LDO CO_(2) 羧基化反应

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中空纳米纤维内部生长金属有机框架柔性复合膜的制备与表征

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复合材料学报 2025年第3期42卷 1622-1632页

作者：郑凯周全杨帆任瑞鹏吕永康太原理工大学化学与化工学院省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原030024

基于金属有机框架(MOFs)的柔性复合膜材料在气体分离、污染物吸附、药物可控释放等领域具有重要的作用。利用同轴静电纺丝技术,在聚偏氟乙烯(PVDF)的高分子溶液中添加有机配体2-甲基咪唑(2-mI)作为外壳纺丝液,在甘油中添加锌离子作为内... 详细信息

基于金属有机框架(MOFs)的柔性复合膜材料在气体分离、污染物吸附、药物可控释放等领域具有重要的作用。利用同轴静电纺丝技术,在聚偏氟乙烯(PVDF)的高分子溶液中添加有机配体2-甲基咪唑(2-mI)作为外壳纺丝液,在甘油中添加锌离子作为内芯纺丝液,制备得到的核壳结构纳米纤维进行水热反应。在内芯甘油溶解形成中空结构的同时,锌离子向外扩散接触到外壳高分子层内表面的有机配体,在中空纳米纤维(HNFs)内部原位生成了MOF晶体ZIF-8,得到了ZIF-8@HNFs柔性复合膜材料。同时研究了金属盐与有机配体的不同比例、水热生长时间和温度对中空纳米纤维内部生长ZIF-8的影响。最佳金属盐与有机配体的摩尔比为1∶40,65℃水热生长4 h。采用XRD、SEM、FTIR、TGA和氮气吸附-脱附实验等对ZIF-8@HNFs柔性复合膜的结构和性能进行了表征。结果表明:ZIF-8原位生长在中空纳米纤维内部,负载量为3.351wt%,ZIF-8@HNFs复合材料的比表面积为38.189 m^(2)/g、孔体积为0.204 cm^(3)/g、孔径分布在4.678 nm和7.573 nm,并且可以耐受200℃高温、多次弯折和纯水、碱液的浸泡4 h依旧保持结构的稳定性。而ZIF-8本身在酸性条件下会发生解离的特性,使得ZIF-8@HNFs柔性复合膜材料在污染物吸附-解吸、药物可控释放等领域具有潜在的应用价值。

关键词：同轴静电纺丝中空纳米纤维金属有机框架 ZIF-8 原位生长

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