现代化工

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王在花, 杨英, 孙钰琳

现代化工. 2024, 44(8): 1-6,11. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.001

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以2023年数据为基础,对国内聚氨酯硬泡原料市场供需、主要生产企业、代表产品性能指标等进行了分析;综述了聚氨酯硬泡原料异氰酸酯和聚醚多元醇的生产工艺和催化体系研发进展;详细分析了聚氨酯硬泡在化学建材领域的应用,对其未来发展趋势进行了研判并提出发展建议。

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肥料产品绿色智能设计思路

冯瑞, 鲁振亚, 马航, 商立鹏, 危常州, 周凌翔

现代化工. 2024, 44(8): 7-11. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.002

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肥料是支撑农业绿色发展转型的重要载体。我国化肥行业存在能源消耗高、绿色清洁技术少、肥料与农业需求脱节等问题。针对现有问题,根据张福锁院士提出的"绿色智能肥料"新理念,从肥料绿色化、智能化设计角度提出一种产品设计思路,对创制在资源属性、能源属性和环境属性方面实现养分资源充分利用的绿色智能肥料产品进行探索性讨论。

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中国天然气管网融合可再生燃气技术路径研究

吴荣, 曹权, 肖思, 王洪建, 王思琪, 童心

现代化工. 2024, 44(8): 12-15. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.003

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为进一步降低我国天然气行业碳排放,开展了天然气管网融合可再生燃气技术路径研究。结合我国天然气发展现状与可再生燃气资源禀赋,利用天然气掺氢技术与沼气提纯生物天然气入网技术,可提高我国天然气管网中可再生能源的比例。研究表明,天然气掺氢技术具备大规模推广应用的技术可行性,现阶段通过评估后掺氢体积比可达到10%。沼气提纯后获得的生物天然气可满足进入天然气管网的要求。充分利用我国潜在的可再生燃气资源,预计2030年可实现碳减排约71 Mt/a。研究结果可为我国天然气绿色低碳转型提供技术参考。

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电解海水制氢发展现状与展望

赵特, 朱文君, 詹宏伟, 吕烈华, 孔艳强, 杨立军

现代化工. 2024, 44(8): 16-21. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.004

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从直接电解与间接电解海水2种技术路线分析了已有先进材料与工艺技术,并从电解海水反应机制、衰减机理、调控策略等方面进行了综述,最后对电解海水耦合可再生能源的发展前景进行了展望。

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木质素纳米颗粒的制备及其复合薄膜在食品包装中的应用研究进展

陈炳洁, 刘汝宽, 肖志红, 李昌珠, 易有金

现代化工. 2024, 44(8): 22-26,31. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.005

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详细介绍了木质素功能化纳米颗粒的自组装法、界面聚合/交联法、机械法、生物酶解法等制备方法,重点讨论了木质素与淀粉、壳聚糖、果胶、聚乳酸等高分子材料复合制备的复合薄膜在食品包装方面的研究进展,同时也展望了木质素纳米复合薄膜的应用前景。

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环境中微塑料检测和降解研究进展

郝正卿, 贾亚婷, 侯彬, 郭学涛, 赵世冲, 卢静

现代化工. 2024, 44(8): 27-31. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.006

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为了更好地识别和量化微塑料,根据不同分析手段的特点对微塑料检测和分析方法进行了分类和汇总;对当前微塑料的降解方法特别是对微生物降解这一环境友好方法进行了归纳总结,以期为微塑料的降解寻求更加有效的途径。

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微通道电解技术在化工领域应用的研究进展

范凯锋, 张珂, 李晓玲, 常丽萍, 鲍卫仁

现代化工. 2024, 44(8): 32-37,43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.007

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对近年来微通道电解技术在化工领域的应用进行了系统性综述,着重评述了微通道电解技术在微流体输送、电化学反应、电化学检测领域的应用及研究现状,最后从反应器性能、流动特性、化学动力学等角度提出了当前面临的问题以及未来的发展方向。

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碳量子点调节植物光合固碳研究进展

付宇佳, 徐辉, 邱凤奇, 薛振华

现代化工. 2024, 44(8): 38-43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.008

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系统阐述了碳量子点(CDs)调节光合作用的机理及其促进碳水化合物积累的应用,分别从CDs调控光合作用增加叶绿素含量、加速电子传递、提高Rubisco酶活性3个方面进行了总结。CDs的应用可促进植物叶绿素的合成并提高植物对光能的捕获能力,加速光合电子的传递速率,进而加快光合作用中光能向活跃的化学能转化;同时可以增加光合作用暗反应中Rubisco酶活性促进碳水化合物的积累。概括了CDs调控光合作用促进植物生长的研究进展,为今后CDs在生物固碳领域的应用提供理论依据。

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MOFs衍生的碳基电催化剂的研究进展

宋瑞利, 范丽丹, 苗现华, 成建群

现代化工. 2024, 44(8): 44-47,53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.009

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综述了最近几年金属有机骨架(MOFs)衍生的杂原子掺杂多孔碳基复合材料的氧还原反应(ORR)电催化剂的研究现状。MOFs衍生的多孔碳材料具有非常多的优异性能,包括低成本、高比表面积、高导电性和丰富的孔隙率,这些都有利于电子或质子的传输,因此,有望取代贵金属ORR电催化剂。

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甲苯催化氧化的研究进展

彭秀德, 徐怀钰, 何德东, 罗永明, 曹小华

现代化工. 2024, 44(8): 48-53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.010

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以贵金属、过渡金属、钙钛矿、尖晶石和MOFs基催化剂为例,综述了不同类型的催化剂在甲苯催化氧化领域中取得的研究进展,并对其催化氧化甲苯的反应路径和机理进行了总结。最后提出了甲苯催化氧化所存在的技术难点,并对该方法未来发展方向进行了展望。

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二氧化钛反蛋白石膜的制备和性能调控研究进展

杨莹, 冯熙云, 袁再贵, 陈悦

现代化工. 2024, 44(8): 54-59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.011

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介绍了二氧化钛反蛋白石膜的结构特征和性能机理,总结了二氧化钛反蛋白石膜的制备方法,重点分析对比了不同应用场景下膜的性能调控思路和方法,并对二氧化钛反蛋白石膜的改进和应用发展趋势进行了展望。

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SMFC用于湖泊底泥处理及影响因素的研究进展

陈利争, 李小亚, 付时翔, 钟焕, 王志鑫

现代化工. 2024, 44(8): 60-63,68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.012

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介绍了沉积物微生物燃料电池(SMFC)的运行机理,阐述了SMFC用于湖泊底泥污染物(有机质、氮磷、重金属及有机污染物等)去除过程机理及效果,分析了影响SMFC系统处理效能及产电性能的重要因素(电极材料及距离、微生物种类及丰度、pH及DO等),以期更好地将SMFC应用于实际工程。

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生物炭活化过硫酸盐工艺去除抗生素研究进展

杨梦鑫, 王亚静, 刘文佳, 岳琳, 胡广志, 李贵霞, 刘艳芳

现代化工. 2024, 44(8): 64-68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.013

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详细阐述了生物炭的酸碱改性、原子掺杂和金属负载对活化过硫酸盐的影响,总结了生物炭及其改性衍生物活化过硫酸盐去除抗生素的活性位点和机理,并分析了pH和共存离子对过硫酸盐活化去除抗生素的影响。

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金属催化醇胺N-烷基化反应的研究进展

刘丽强, 南军, 王梓诚, 王昊龙, 蔡巷, 段兴宇

现代化工. 2024, 44(8): 69-74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.014

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综述了近年来醇胺N-烷基化反应的最新研究进展,介绍了各种单金属及复合金属催化体系的反应特点,并对部分新型催化体系的预期机理进行了讨论,指出了该领域亟待解决的瓶颈以及未来发展方向。

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细胞表面显示技术在纤维素乙醇制备中的应用及挑战

刘登

现代化工. 2024, 44(8): 75-79,85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.015

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简单介绍了细胞表面显示技术的设计原理,归纳了细胞表面显示技术在纤维素乙醇生产中的技术优势和应用价值,重点讨论了细胞表面显示技术在纤维素乙醇制备中存在的技术障碍。最后,总结了细胞表面显示技术在纤维素乙醇生产中的实用意义,提出了面临的问题并展望了其应用前景。

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电催化硝酸盐合成氨催化剂研究进展

黄风林, 李楠楠, 刘锦阳, 刘程发, 刘璐

现代化工. 2024, 44(8): 80-85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.016

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总结了电催化硝酸盐合成氨工艺的反应机理,通过掺杂合适的杂原子、不同金属复合、金属与非金属材料杂化等方式来提高催化剂活性并抑制析氢反应。综述了近几年金属基催化剂、碳基催化剂的合成方法和性能表现,以期为研制高催化活性的环境友好型硝酸盐电化学合成氨催化剂提供参考。

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硫修饰瓜子壳衍生碳材料增强电催化合成氨性能研究

王金, 王碧霞, 单铃, 郑建明, 刘斌, 王爽

现代化工. 2024, 44(8): 86-92. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.017

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以生物质废弃物瓜子壳为碳源、Na₂S₂O₃为硫源,利用一步低温浸渍法合成硫修饰的瓜子壳衍生碳材料,引入硫同时实现了硫修饰和硫掺杂,增强了合成氨催化剂的催化性能。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、热重分析仪等手段对催化剂的形貌结构、物理化学性质进行表征,利用硫的疏水性抑制HER竞争反应。结果表明,掺杂的硫原子创造了丰富的电化学活性位点,增强了电催化合成氨性能。催化剂在常温、常压条件下获得了11.46 μg_NH₃/(mg_cat.·h)的氨产率,且催化性能稳定。

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缓释作用对三价锰-焦磷酸盐/亚硫酸盐体系氧化效能的影响

朱羽廷, 乔俊莲

现代化工. 2024, 44(8): 93-96,103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.018

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利用过渡金属活化亚硫酸盐[HSO^-₃/SO^2-₃,S(Ⅳ)]生成SO^-₄·可实现对水中有机污染物的去除。S(Ⅳ)不仅能够生成SO^-₄·,同时也能消耗SO^-₄·。选用缓释型亚硫酸钙(CaSO₃)固态粉末替代溶解态亚硫酸钠(Na₂SO₃)溶液,通过缓慢释放S(Ⅳ)削弱S(Ⅳ)对SO^-₄·的竞争消耗。结果表明,Mn(Ⅲ)-PP/CaSO₃体系在氧化容量、pH适用范围等方面优于Mn(Ⅲ)-PP/Na₂SO₃体系。在pH 8.0条件下,Mn(Ⅲ)-PP/CaSO₃体系对有机污染物的去除率是Mn(Ⅲ)-PP/Na₂SO₃体系的1.73~2.47倍。

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没食子酸强化Fenton体系对水中DEET降解的研究

李明慧, 王丹丹, 陈晓蕾, 阎登科, 李海松

现代化工. 2024, 44(8): 97-103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.019

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针对Fenton反应过程中生成的Fe³⁺的还原速率相对于Fe²⁺和H₂O₂的反应速率较慢限制了其降解效率的问题,以N,N-二乙基-间甲苯酰胺(DEET)为目标污染物,比较了3种络合剂对Fenton反应的促进效应。结果表明,在DEET浓度为200 μmol/L、H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为20∶1、初始Fe²⁺浓度为50 μmol/L、没食子酸(GA)/Fe²⁺摩尔比为1∶1以及pH=7.0的条件下,DEET的去除效率在20 min内达到75.3%。与传统的Fenton体系相比,DEET的降解效率提高了63.8%。HO·是加速DEET降解和矿化的主要活性氧物质。GA促进了Fe³⁺的还原和H₂O₂的分解,从而促进了额外自由基的生成,加速了Fe²⁺/H₂O₂体系对DEET的降解。

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Zn/ETS-10催化CO₂和甘油高选择性生成碳酸甘油酯的研究

蒋夫花, 高张玺, 陈佳瑶, 于露, 向梅, 吴泽颖

现代化工. 2024, 44(8): 104-109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.020

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采用优化工艺合成了高结晶度的ETS-10沸石,进一步通过湿法浸渍将系列过渡金属负载于ETS-10沸石上制得系列催化剂。考察了系列催化剂对甘油羰基化反应的催化性能。结果表明,Zn/ETS-10可催化该反应并高选择性地生成碳酸甘油酯。在优化的工艺条件和Zn/ETS-10催化作用下,甘油转化率可达34.55%,碳酸甘油酯的选择性高达56.34%。此外,Zn/ETS-10经过8次反应循环后仍保持较高的催化活性和显著的稳定性。

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花生壳基硬碳孔结构调控及储钠性能研究

左宇程, 吉闫, 张京涛, 邹飞杨, 葛志清, 陈召勇

现代化工. 2024, 44(8): 110-114,120. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.021

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以花生壳为原料,采用固相熔融扩散碳化法调控花生壳基衍生硬碳的孔结构制得改性的花生壳衍生硬碳负极材料;通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、全自动比表面及孔隙度分析仪对其进行表征分析,并对组装的钠离子半电池进行恒电流电化学充放电测试、循环伏安测试(CV)以及电化学阻抗测试。结果表明,在30 mA/g的电流密度下,材料的可逆容量达到350 mAh/g,在300 mA/g的电流密度下仍能稳定保持335 mAh/g的可逆容量,并且能在高倍率充放电下具有优异的倍率性能。

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磷化铁/生物碳复合材料活化亚硫酸盐降解橙黄Ⅱ的研究

高子航, 蔡明锦, 王雅博

现代化工. 2024, 44(8): 115-120. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.022

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水污染严重影响生态环境和人类健康,染料废水是其中的典型代表。利用酵母细胞作磷源和碳源,通过共沉淀-缺氧热解制备了磷化铁/生物碳复合材料,并将其作为高级氧化反应的催化剂,活化亚硫酸盐降解水体污染物橙黄Ⅱ。材料表征结果表明,磷化铁的主要组成成分为Fe₂P和Fe₃P。在较优的催化条件下,经120 min吸附和催化联合处理,模拟废水中10 mg/L的橙黄Ⅱ可以被完全去除。催化反应机理分析表明,磷化铁/生物碳复合材料通过活化亚硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基,进而实现了橙黄Ⅱ的氧化降解。

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碳修饰Co/ZrO₂催化剂的构筑及在逆水煤气反应中的应用

樊成, 常飞祥, 俞择修, 熊彦茹, 钱伟赛, 王泽哲, 魏勤洪

现代化工. 2024, 44(8): 121-127,134. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.023

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通过浸渍法和高温碳化法制备的氮掺杂碳表面修饰的Co/ZrO₂催化剂在逆水煤气变换反应(RWGS)中表现出对CO的高选择性。利用多种表征手段对催化剂的结构和电性质进行分析,并探讨了氮掺杂碳的引入对催化剂比表面积、表面碱性和CO选择性的影响。结果表明,Co/ZrO₂@NC-3h 700催化剂在对H₂吸附解离的同时,保证了充分的CO₂吸附,有效地减少了副产物CH₄的产生。在600℃苛刻温度条件下,经过24 h活性测试,Co/ZrO₂@NC-3h 700催化剂的CO₂转化率和CO选择性分别维持在35%和94%,产物CO选择性高于Co/ZrO₂。

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氯化胆碱-尿素中电沉积制备Co-Fe-Ce/NF电极及其析氢性能研究

翟佳鑫, 陈必清, 景欣欣, 袁美玲

现代化工. 2024, 44(8): 128-134. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.024

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为了制备在碱性环境中具备低过电位、高效稳定的电极,在不同的沉积电位下于氯化胆碱-尿素(ChCl-urea)中电沉积制备出5种Co-Fe-Ce/NF电极。通过SEM、EDX、XPS对电极表面形貌、元素质量分数及分布和元素化学状态进行表征,并结合线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗技术(EIS)和循环伏安法(CV)进行电化学性能测试。结果表明,在-1.20 V的沉积电位下制备的Co-Fe-Ce/NF-2电极表现出优异的析氢催化性能,具备更快的析氢反应动力学过程。对电极进行加速耐久性(ADT)与计时电流法(I-t)测试,结果表明Co-Fe-Ce/NF-2电极在碱性环境中稳定性良好。

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HPMo/SiO₂/Ni催化剂的合成及催化氧化脱硫研究

孙方力, 闫锋, 吴田甜, 刘宇新

现代化工. 2024, 44(8): 135-139. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.025

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合成了一种介孔二氧化硅负载磷钼酸(HPMo/SiO₂)并掺杂金属镍的固体催化剂,利用XRD、FT-IR和BET对其进行表征。在对模拟汽油的催化氧化脱硫过程中,考察了催化剂质量、反应时间、反应温度以及Ni负载量、萃取时间、氧硫摩尔比等因素对脱硫性能的影响。结果表明,当金属负载量为30%、反应时间为70 min、反应温度为60℃、催化剂质量为0.2 g、氧硫摩尔比为1∶10、萃取时间为10 min时,脱硫率可达到90%以上。该催化剂具有良好的循环使用能力,回收利用4次后,脱硫率仍能达到85%以上。

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CeO₂-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃的制备及其对高浓度有机废水的臭氧催化降解研究

朱开金, 冯中营, 韩强, 谭俊华, 吴佳娜

现代化工. 2024, 44(8): 140-145,151. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.026

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为有效降解高浓度造纸废水有机物,通过电化学沉积法分别在磷酸盐中性缓冲溶液和纯水中制得CeO₂-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃和CeO₂-LaCoO₃/Al₂O₃。通过对CeO₂-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃、CeO₂-LaCoO₃/Al₂O₃以及LaCoO₃/Al₂O₃进行XRD、SEM、析氧过电位和电阻抗等物性表征发现,CeO₂-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃具有更强催化氧化性及稳定性。对高浓度造纸废水臭氧催化氧化降解3 h后,CeO₂-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃对废水COD的降解率为76.5%,而相同条件下CeO₂-LaCoO₃/Al₂O₃和LaCoO₃/Al₂O₃的化学需氧量(COD)降解率分别为68.5%和63.5%。

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无金属酸性条件下催化合成β-溴代烯基硫醚的工艺优化研究

冯雨薇, 粟晖, 栾天, 黄晓程, 梁月清, 姚志湘

现代化工. 2024, 44(8): 146-151. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.027

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在氢溴酸与硝酸的混酸催化体系下,以二苯基乙炔和对甲苯二硫醚为原料合成β-溴代烯基硫醚。利用拉曼光谱结合空间角转换法建立了反应体系中β-溴代烯基硫醚含量的无损快速分析方法。通过设计响应面优化实验,考察混酸摩尔比、原料摩尔比、反应温度对β-溴代烯基硫醚产率的影响。结果表明,β-溴代烯基硫醚合成的优化工艺条件为:n(氢溴酸)∶n(硝酸)=10∶0.5、n(二苯基乙炔)∶n(对甲苯二硫醚)=2∶1.1、反应温度为40℃、反应时间为4 h,此时β-溴代烯基硫醚产率为90.52%。

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Ce-Cu协同作用对Ce-CB/Al₂O₃催化剂催化甲醛乙炔化性能的影响

孙伟, 崔丽凤

现代化工. 2024, 44(8): 152-157,162. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.028

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采用共沉淀法制备了具有不同Ce质量分数掺杂改性的CuO-Bi₂O₃/Al₂O₃催化剂,通过XRD、BET、H₂-TPR、SEM、XPS等手段研究了Ce助剂对催化剂结构及其甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,Ce和Cu的双金属协同作用不仅提高了CuO在催化剂中载体表面的分散度,还促进了CuO的还原活化过程,使得催化剂中的CuO高效转变为乙炔亚铜活性物种,并在反应过程中保持较高的分散度与稳定性。Ce掺杂改性的催化剂表现出更高的催化活性,在Ce₅-CB/Al₂O₃催化剂催化甲醛乙炔化反应中,实现了93.7%的甲醛转化率以及98.1%的1,4-丁炔二醇选择性,且催化剂经历6次循环后催化活性未见明显降低。

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导热油基Cu-SiO₂复合纳米流体中温集热特性研究

吉祝昊, 周璐, 朱杰伟, 张宇航, 马红和

现代化工. 2024, 44(8): 158-162. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.029

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通过一步化学合成法制备了稳定的导热油基铜纳米流体,再向其中添加一定比例的二氧化硅纳米粒子制备出Cu-SiO₂复合纳米流体。利用分光光度计测试了所制备纳米流体的透射率随波长的变化情况,并通过闷晒实验对纳米流体的光热转换效应进行研究。结果表明,添加二氧化硅后的Cu-SiO₂复合纳米流体的透射率大幅下降;Cu-SiO₂复合纳米流体随着总质量分数的提高光热转换效应增强,并存在最佳总质量分数0.6%;光照30 min后可升温至200℃,集热性能提升效果显著。复合纳米流体光热转换效果最佳质量比为m(Cu)∶m(SiO₂)=4∶2。

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氧配位提升二氧化碳还原铁基电催化剂性能研究

陈志强, 赵楠楠, 蒋榕培, 孙海云, 刘梦然, 方涛

现代化工. 2024, 44(8): 163-168,174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.030

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采用快速焙烧结合可控诱导的策略,通过诱导铁基前驱体中的铁物种与碳载体中的氧元素生成配位键,进而达到有效提升二氧化碳还原铁基电催化剂性能的目的。X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,快速焙烧结合可控诱导的策略可有效诱导Fe—O键的生成,进而有效调控铁基电催化剂的电子性能。性能测试结果表明,在氧配位修饰的铁基电催化剂的作用下,在410 mV (-0.56~-0.97 V)的宽电位范围内,一氧化碳的法拉第效率可持续保持接近100%的高水平。

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金属掺杂石墨相氮化碳复合膜的制备及其光催化性能研究

何潇潇, 郑文镳, 熊贝月, 刘乙容, 王佳, 俞培焰, 高仁金, 王莉玮

现代化工. 2024, 44(8): 169-174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.031

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通过简单的高温工艺合成了金属掺杂(Cu、Mg、Al、Ca)g-C₃N₄,再将一维材料纳米纤维素(CNF-C)插入二维材料 g-C₃N₄中,采用真空辅助抽滤法制备得到光催化复合膜,通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis DRS对所制备的g-C₃N₄/CNF-C复合膜的微观结构、化学组成和理化性质进行表征。结果表明,金属掺杂光催化剂的可见光催化活性得到改善,有利于污染物降解,减少了带隙,延长了可见光吸收;掺杂Cu的g-C₃N₄制备的复合膜对罗丹明B染料的降解表现出最高的光催化性能,7 h降解率达42.6%;掺杂Mg的g-C₃N₄的复合膜水通量约为未掺杂g-C₃N₄的3倍,达到了918.63 L/(h·m²·bar)。

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双金属氮化物Ni₃FeN的制备及其析氧性能研究

晁锐, 杨阳, 贾妍, 李继凯, 张登娥

现代化工. 2024, 44(8): 175-179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.032

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利用化学气相沉积法在氨气(NH₃)氛围下合成了镍铁双金属氮化物(Ni₃FeN)纳米颗粒,Ni₃FeN在碱性介质中的析氧反应(OER)表现出良好的催化活性。Ni₃FeN在电流密度为10 mA/cm²时的过电势为287 mV,相较于Ni₃N性能提升了 173 mV,塔菲尔斜率为60 mV/dec,催化剂在8 h的稳定性测试中仅衰减2.4%。电化学性能测试结果表明,Ni₃FeN具有良好的活性和稳定性,与单金属氮化物相比,双金属氮化物催化剂的本征活性得到了提升。

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三维电极对化工废水中2,6-二甲基吡啶处理的研究

俞佳成, 王琴, 秦文彬, 张宇峰

现代化工. 2024, 44(8): 180-184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.033

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利用Al₂O₃颗粒负载金属制得Fe-Al₂O₃、Cu-Al₂O₃、Fe/Cu-Al₂O₃、La/Fe/Cu-Al₂O₃粒子电极,通过构建的三维电极电化学体系处理2,6-二甲基吡啶(LUT)废水。考察了反应条件和粒子电极负载不同金属及负载金属质量比对LUT去除效果的影响。结果表明,去除LUT的最佳反应条件为:电流密度为24 mA/cm²、粒子电极质量为11 g、电解质质量为1.3 g、pH=7;各因素对去除LUT效果的影响大小依次为:电解质投加质量>电流密度>粒子电极投加质量>pH。上述条件下Fe-Al₂O₃和 Cu-Al₂O₃作粒子电极时的LUT去除率分别为96.0%和97.0%;m(Fe)∶m(Cu)=1∶4制成Fe/Cu-Al₂O₃电极时LUT去除率可达98.5%;m(La)∶m(Fe/Cu)(1∶4)=1∶10制成La/Fe/Cu-Al₂O₃电极时LUT去除率可达99.2%。

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预氧化处理椰壳制备微孔活性炭及性能研究

彭锦程, 梁晓怿

现代化工. 2024, 44(8): 185-190. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.034

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以印尼椰壳为原料,通过预氧化、碳化、活化成功制备了比表面积和微孔含量高的椰壳活性炭,预氧化有利于椰壳活性炭比表面积尤其是微孔比表面积的提高。重点考察了预氧化温度对所制备椰壳活性炭收率、密度、表面官能团、孔结构参数的影响。结果表明,预氧化过程中,由于发生了脱水、羟基氧化、脱羧等反应,O/C、羰基、羧基、酯基等含氧官能团的强度均随温度升高而先增强后减弱,在预氧化温度为280℃时达到最大。所制备椰壳活性炭比表面积、孔容、微孔率等随温度升高先升高后下降,在330℃制备的椰壳活性炭各项孔结构参数最优。

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液相脉冲放电辅助提取千金藤素的工艺研究

王毓, 周鑫彪, 向兵

现代化工. 2024, 44(8): 191-195,202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.035

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利用液相脉冲放电技术提取金线吊乌龟中千金藤素并优化了工艺流程,以千金藤素的产量为响应指标,通过响应面法优化了放电电压、提取时间和液固比3种因素。结果表明,放电电压为5.5 kV、提取时间为4.2 min、液固比为52 mL/g时千金藤素的最大产量为(13.07±0.52) mg/g,与传统热浸提取产量[(6.3±0.103) mg/g]相比大幅提高;同时液相脉冲放电法的能量消耗为225 kJ/kg,低于传统热浸提取所耗能量(2041.2 kJ/kg)。

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Ru/Al₂O₃催化剂上双酚A加氢反应动力学研究

李志诚, 钱俊峰, 孙中华, 吴中, 陈群

现代化工. 2024, 44(8): 196-202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.036

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采用等体积浸渍法制备了Ru/Al₂O₃催化剂,在间歇式反应釜中研究了双酚A的加氢反应动力学。根据Langmuir-Hinshelwood反应机理建立了双酚A加氢反应的动力学模型,并确定第一步加氢是决定反应速率的控制步骤。结果表明,通过计算得到双酚A与中间体4-(2-(4-羟基环己基)丙-2-基)苯酚的两步加氢反应所需活化能分别为66.46 kJ/mol和68.07 kJ/mol,动力学模型与实验数据之间存在良好的相关性。

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两步法连续高效合成依达拉奉工艺研究

周闯, 刘涛, 严生虎, 张跃, 陈代祥

现代化工. 2024, 44(8): 203-208. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.037

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通过1,3-二羰基化合物或类似物与取代肼合成依达拉奉建立了一种高效的两步流动连续合成工艺;对连续合成的反应温度、停留时间、溶剂用量、环化用碱量等影响产品品质和收率的因素进行优化,确定工业化连续合成依达拉奉最佳工艺条件。结果表明,两步连续法与一步间歇法相比反应所需时间缩短近93%,产品收率提高17%;连续工艺能有效降低生产成本,避免因原料暴露空气而导致产品颜色过深,获得的产品无需纯化、脱色、再结晶即可得到高质量的依达拉奉。

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热泵技术在二氯甲烷和甲醇分离中的应用研究

杨祉聪, 龚凌诸, 王多, 王大为, 郑志功, 史荣会

现代化工. 2024, 44(8): 209-213. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.038

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针对传统变压精馏技术(PSD)在分离二氯甲烷(DCM)-甲醇(MeOH)混合物时的高能耗问题,提出了一种基于热泵辅助的变压精馏(PPSD)优化工艺,并深入探讨了热泵配置的技术可行性和经济效益。通过组合曲线和经济性分析,对比了热泵方案的节能和经济效果。结果显示,与传统PSD工艺相比,热泵辅助的PPSD工艺能够降低29.96%的能耗,减少40.45%的年度总成本(TAC),同时能降低44.23%的CO₂排放量,充分展现了热泵辅助变压精馏工艺的优越性。

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基于燃气电站的燃料电池配置双储能结构的混合动力系统性能分析

于志勇, 边家瑜, 余金, 史晓超, 李博, 陈衡

现代化工. 2024, 44(8): 214-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.039

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为提升能源利用效率并减少碳排放,提出了一种基于燃气电站的氢、热、电联产的混合动力系统。通过热力学分析和经济性分析对系统进行评估,研究结果显示该系统的能量效率和 GFDA3 效率分别可达到74.60%和64.47%,高于现有研究中的燃料电池-燃气轮机系统。各子系统中燃料电池对混合动力系统总能量输出功率的贡献最大(88.59%), GFDA3 损失也最大,占总 GFDA3 损失的51.74%,电解水与压缩空气储能系统的相对 GFDA3 损失较小。压缩空气储能控制机组调峰范围在85%~115%,设计工况下电解水单元的产氢速率为0.41 kmol/h,双储能系统的配置增强了机组的调峰能力。此外,该系统具有0.08~0.10 t/GJ的低碳排放,表明对环境影响较小。考虑贴现率等因素,该项目的投资成本在3.66 a内可以收回(含建设周期1 a),计算得净现值为110.690万美元。因此,拟提议方案在经济性方面也表现出一定的优势。

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新型压力驱动高倍膜浓缩技术在废水零排放处理中的应用研究

徐峰, 徐应星, 何灿

现代化工. 2024, 44(8): 221-223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.040

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采用高倍膜浓缩技术对燃煤电厂脱硫废水零排放系统反渗透浓水进行深度浓缩处理中试试验研究。通过168 h连续运行测试,验证了高倍膜浓缩技术在6~7 MPa的运行压力下将浓盐水浓缩至100 g/L以上的可行性。现场连续运行测试结果表明,高倍膜浓缩工艺具有浓缩极限高、操作压力低、系统运行稳定的特点,可用于废水零排放反渗透浓水的减量化处理。

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超滤系统在高难废水处理中的应用及污染控制

林兴

现代化工. 2024, 44(8): 224-227. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.041

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某焦化废水处理站处理规模为150 m³/d,废水成分复杂、色度高,含有大量难降解及有毒有害物质,如酚类、苯系物等。针对工艺出水水质不稳定的问题,以超滤系统为核心,对原有废水处理工艺进行了工艺升级。结果表明,超滤膜系统可作为回用工艺中反渗透系统的预处理工艺稳定运行,出水SS稳定低于5 mg/L,出水浊度稳定低于0.5 NTU。在设计水量下,通过周期性的维护性清洗,系统运行稳定。当处理量超过设计水量连续运行时,膜污染加剧,跨膜压差急剧上升至-55 kPa,周期性维护性清洗丧失作用。取膜丝切片在扫描电子显微镜(SEM)下观察,发现中空纤维膜表面形成了连续致密的污染层,过流孔道完全被覆盖,表明膜丝已严重污染。采用预酸洗-碱洗-酸洗的混合清洗方式,跨膜压差恢复至初始运行状态。项目的改造及运行维护为超滤系统在高难废水处理中的应用以及膜污染的控制提供参考。

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甲醇制烯烃水洗塔含油污水净化处理新技术开发

闫庆亮, 许锐, 黄令漫

现代化工. 2024, 44(8): 228-231. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.042

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为了解决甲醇制烯烃装置含油水处理难题,开发了甲醇制烯烃含油水综合处理技术。该技术针对装置各股含油水的特性分别处理,采用固定床过滤技术和序列式除油技术,建立了200 t/h急冷水除固单元和50 t/h含油水除油单元。该技术应用后将急冷水悬浮物脱除至50 mg/L以内,减少急冷水外排量91.5%;含油水处理后石油类降至2~5 mg/L,可作为气化磨煤用水,提高了甲醇制烯烃的综合用水能力,节能减排。

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铽-金属有机骨架对色氨酸的荧光识别与检测

尚可霞, 王国云, 邵元萍, 张文超, 何文涛

现代化工. 2024, 44(8): 232-237. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.043

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采用水热法制备了铽-金属有机骨架(Tb-MOF),并用于常见氨基酸的识别和检测。探究了pH、有机溶剂、干扰氨基酸对Tb-MOF荧光强度的影响。结果表明,该固态Tb-MOF作为荧光传感器可在水溶液中稳定存在,具有优良的pH稳定性、溶剂稳定性和发光稳定性。荧光传感测试结果表明,在所研究的13种常见氨基酸中,色氨酸能使Tb-MOF的荧光信号发生荧光猝灭且猝灭效果最佳,猝灭百分数达79.0%,比荧光猝灭效果次之的甲硫氨酸(猝灭百分数为48.0%)高出30%以上。色氨酸的荧光猝灭系数K_sv=4.73×103 M^-1。Tb-MOF对色氨酸的检出限为0.100 8 μmoL/L,可抵御多种氨基酸的干扰。Tb-MOF可以通过肉眼实现色氨酸的有效识别,且对色氨酸的检测具有低的检测限和良好的抗干扰能力。

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新型H₂S的荧光探针制备及其在水样中的应用

李登超, 韩秋敏, 邱忠洋, 夏军, 毛瑞峰

现代化工. 2024, 44(8): 238-243. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.044

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以2-(3,5,5-三甲基环己-2-烯-1-基)丙二腈(TCM)和4-羟基苯甲醛为原料合成TCM-OH作为荧光团,以7-硝基-1,2,3-苯并二唑胺(NBD)作为识别单元,设计并合成了一种新型的近红外荧光探针(TCM-NBD),用于检测水样中的H₂S。考察了不同pH对探针响应H₂S的影响、探针对H₂S浓度和时间响应、探针的选择性和灵敏度,并推测可能的响应机理。结果显示,探针TCM-NBD对H₂S可以实现快速响应(<10 min);在0~25 μmol/L范围内,吸光度和荧光强度与H₂S浓度之间均呈良好的线性关系,相关性分别为0.994 7和0.992 6,检测限分别为0.28、0.84 μmol/L。该探针抗干扰性强,灵敏度高,可以成功应用于环境水样中的H₂S测定。

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煤基混合碳五的精准分析及综合利用

张雅欣

现代化工. 2024, 44(8): 244-248. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.08.045

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建立了煤基混合碳五烃类组分的气相色谱分析方法,对影响分离的色谱条件进行优化,采用质谱结合文献的方式定性各组分,并采用标样对部分组分进行了验证。在此基础上采用面积归一化法进行了定量分析,形成了煤基混合碳五全组分精准分析方法。借鉴裂解碳五的综合利用技术,针对煤基混合碳五的特点,对其馏分的综合利用进行了探讨。

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2024年, 第44卷, 第8期　刊出日期：2024-08-20

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