为改善固态碳点聚集诱导荧光淬灭效应,利用碳点与基质共生,通过结晶基质对碳点的分散作用,高效且稳定地阻断聚集诱导光淬灭现象的发生,制备了发光性能优异的固态碳点。鉴于该碳点的乙醇溶液随着水含量的增加,碳点荧光颜色发生变化,这种变化呈现为发射峰线性红移,并利用该碳点制备了检测试纸,为该荧光碳点应用于工业生产等领域中乙醇溶剂水含量的检测提供了思路。

为解决酸碱气体泄漏检测仪器大、检测时间长、成本高、难以快速察觉等问题,开发了一种能够快速响应酸性或碱性气体的聚丙烯酰胺水凝胶检测器,该检测器具有优异的保水性和良好的重复利用性。通过将水凝胶检测器与3D打印技术及监测报警技术相结合,设计出能够快速识别酸性/碱性气体,迅速变色并触发报警功能的便携式酸碱气体检测器。

以某400万t/a煤制油装置为研究对象,在变换、净化、费托合成、加氢精制、裂化、油品精制、尾气制氢等主要流程中开展先进过程控制技术研究,针对系统氢碳比、变换反应器、费托反应器、精制裂化等核心单元及工艺指标控制,采用多变量控制、跨域控制、大系统协调控制等控制方法及策略,进一步提升了装置的自动化智能化水平,大大减少了手动操作,被控变量的标准偏差可以降低30%以上,实现关键指标的“卡边操作”,在保证产品质量的情况下降低能耗、提高收率,达到了预期控制效果,装置运行稳定性及经济性方面均取得了较大的提升。

明确国内某炼厂以CDTECH为代表的选择性加氢脱硫工艺和以S Zorb为代表的吸附脱硫工艺在2套催化裂化汽油脱硫装置应用过程中的优劣。从工艺原理及流程、原料及产品性质、物料平衡、能耗及技术经济性等方面进行了对比分析,明确2种催化裂化汽油脱硫工艺的适应性。通过对比分析可知,CDTECH工艺流程充分考虑催化裂化汽油中硫化物及烯烃的分布特点,催化蒸馏技术具有较高转化率及选择性的优势,但存在流程复杂、产品收率略低、能耗高等不利影响。基于催化蒸馏技术的高效能优势,CDTECH工艺的汽油产品品质(低烯烃、高醚化物)、辛烷值损失及利润均较S Zorb工艺优,具有较好的应用性。

针对一种利用LNG接收站中LNG冷能以及产物气冷量回收的富氧空气制造系统构建流程模拟。模拟结果指出该系统能够有效地制造氧气摩尔分数30%的富氧空气。旋风分离器气液分离效率越高,所获得的富氧空气中氧气摩尔分数越高。提高贫氧空气分流比例能够有效提升富氧空气制造产量,但会降低富氧空气中氧气含量。计算得到本系统富氧空气制造能耗约为85 kWh/t,处于适中水平。但本系统动设备较少且拉瓦尔喷管、旋风分离器结构简单制造成本较低,使得系统易于集成并联放大。

为了降低催化裂化装置CO₂的排放,开发了催化裂化氧再生烟气循环捕集CO₂技术(Oxy-Reg):采用烟气再循环方式,利用空分装置分离出来的氧气,与循环烟气混合后一起进入再生器内烧焦,另一部分再生烟气去CO₂回收系统利用,从而实现CO₂的捕集。中试试验结果表明,要实现CO₂高浓度的捕集,合理控制O₂流量和烟气循环比例是关键。基于此开发了烟气循环控制系统,可以合理调节O₂流量和再生烟气循环比例,实现再生烟气中CO₂体积分数富集至95%以上。

针对清洁高效能源转化技术需求,提出了一种以叠式双联流化床为反应装置,通过钙循环技术路线,将生物质燃料转换为氢气和甲醇的负碳排放系统。该系统由生物质气化系统、变压吸附(PSA)系统、甲醇合成系统和电解水系统组成。采用Aspen Plus对系统进行了热力学建模,基于建模结果进行了参数分析。结果表明,通过调整气化炉的运行模式和控制钙载体的加入量,可直接调制出氢碳比为2.1的合成气用于甲醇合成,且叠式床的设计能够明显降低合成气中的焦油含量。此外,该系统通过与电解水制氢工艺耦合,通过电解为再生炉提供氧气,生成的二氧化碳与电解氢合成甲醇,可形成互补型的绿色甲醇合成新模式,说明该新型钙循环生物质气化系统是一种清洁、高效、经济的能源转换技术。

设计、合成了一类磷原子上含间位和对位取代芳基的不对称PNP配体Ph₂PN(ⁱPr)Ar₂,并将其用于铬催化的乙烯选择性聚合反应中。结果表明,在60℃和4 MPa乙烯压力下,经MMAO-3A助催化剂活化后,配体L¹(Ph₂PN(ⁱPr)PAr₂,Ar=m-CH₃C₆H₄)表现出较经典PNP配体[(Ph₂P)₂N-ⁱPr]更好的催化性能,催化活性较高为1 370 kg/(gCr·h)、1-辛烯选择性为68.9%及1-己烯和1-辛烯综合选择性为85.0%。此外,还考察了磷原子上间位取代苯基的电子效应对这类配体催化性能的影响。

为改善压敏胶的防水粘附性能,采用甲基丙烯酰氯(MAC)与左旋多巴(L-DOPA)反应制备含有儿茶酚基团的可聚合单体DMAA,将其与丙烯酸异辛酯和丙烯酸共聚得到丙烯酸酯压敏胶。通过改变压敏胶在水中的浸泡时间和粘贴时间,研究了压敏胶在潮湿表面的粘贴性能,并与市售样品进行对比。结果表明,儿茶酚单体的引入明显提高压敏胶在潮湿表面的粘附能力和粘贴稳定性,并且胶膜与基材之间的粘贴时间越长粘附力越强,儿茶酚单体质量分数为2%的压敏胶经过24 h水中浸泡并在水下粘贴24 h后,剥离强度可达30 N/25 mm以上,性能普遍高于市售压敏胶样品。

研究了葫芦藓提取物(HLX)在1 mol/L盐酸中对X70钢的缓蚀能力。结果表明,HLX作为一种混合型植物缓蚀剂,能有效减缓X70钢在盐酸中阴阳极的腐蚀速率;缓蚀效率随HLX质量浓度提高而增加,随溶液温度上升而降低;当温度为 293 K、HLX质量浓度为0.8 g/L时,缓蚀效率可达93.12%。等温吸附研究表明,HLX分子可以自发地吸附在X70钢表面,且符合Langmuir吸附等温式。此外量子化学研究结果表明,HLX分子上的杂原子能与金属表面形成配位键而产生稳定的吸附。

为改善铁在电催化水分解过程中导电性差的问题,通过顺序电沉积策略制备铜铁复合双功能电催化剂,并探究电沉积顺序对导电性和催化性能的影响。利用电化学沉积法在泡沫镍基底(NF)上制备了5种不同的催化剂(Fe/NF、Cu/NF、Cu/Fe/NF、Fe/Cu/NF和(Fe+Cu)/NF),并进行形貌和性能分析。SEM表征结果表明,沉积的铁纳米片层具有高度有序的3D开放网络结构,可为后续铜沉积提供稳定的附着点。电化学测试结果表明,与Fe/Cu/NF和(Fe+Cu)/NF相比,Cu/Fe/NF具有更好的电催化活性和稳定性。在二电极测试中,Cu/Fe/NF可在1.65 V的低电压下进行碱性全水解,表现出优异的双功能催化效果。

以丙烯酸异辛酯(2-EHA)和丙烯酸(AA)为单体共聚体系、安息香双甲醚(BDK)及三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)为光引发剂,分别在中压汞灯及UV-LED辐照下使单体发生光引发自由基聚合。考察了引发剂、光照能量及光强对光聚合单体转化率的影响。在此基础上,向单体中添加丙烯酸酯类光敏低聚物及多官能团交联单体,进一步探究混合体系聚合反应的转化率及凝胶率的变化规律。制备了在汞灯下光照固化的UV光聚合丙烯酸酯胶,并分析组分变量所产生的力学性能差异。结果表明,对于光聚合,引发剂质量分数(相对于单体质量)存在最佳值,但过量可使转化率下降;在同辐射剂量下,低光强长时间照射可使转化率更高;添加低聚物后,高单体比例下的转化率较高但凝胶率较低。

针对一元铁基氧化物本征OER活性差及铁基硫化物制备方法效率不高的问题,通过微波加热硫化法制备了具有不同金属活性中心的过渡金属硫-氧复合化合物(记为MOS_Ⅰ-MW,M=Fe、Co、Ni)和不同硫化程度的FeOS_Ⅰ-MW、FeOS_Ⅱ-MW和FeO-MW共5例样品。电化学性能测试结果表明,FeOS_Ⅰ-MW表现出该系列样品中最佳的OER性能,在50 mA/cm²的电流密度下过电势仅为294 mV,Tafel斜率为41.7 mV/dec,R_ct为1.146 Ω,且在50 mA/cm²的电流密度下能稳定工作长达12 h。经过XRD、XPS、SEM、TEM等表征分析得出,随着硫化程度增强,材料结晶度更趋于非晶态、纳米结构更丰富、Fe-S间电子调制作用更强烈,从而导致FeOS_Ⅰ-MW电极的OER性能增强。

通过调控Nafion和PVDF组成比例制备PVDF复合粘结剂(10% PVN),并用于组装FeMOF-10% PVN锌空电池。通过锌空电池长时间充放电循环电化学测试,研究复合粘结剂对电池长期运行微观结构及性能的影响。结果表明,经过170 h长时间充放电循环,10% PVN复合粘结剂可以显著抑制Fe-MOF催化层脱落和团聚,较好地保持催化剂粒子原有的形貌和结构。170 h充放电循环后,FeMOF-10% PVN电池的峰功率密度衰减率仅为7.6%,不到FeMOF-N组装电池衰减率(74.0%)的1/9。因此,10% PVN复合粘结剂可以有效提升Fe-MOF锌空电池催化层长期运行稳定性。

采用厌氧膜生物反应器(AnMBR)进行含硒废水处理,考察水力停留时间(HRT)对反应器处理效能和膜污染特征的影响及其作用机制。结果表明,该反应器在处理15.8 mg Se/L亚硒酸盐时的最佳水力停留时间为36 h,稳定后去除率可达99%以上。SEM-EDS及XRD分析结果表明,还原产物硒单质呈球状或棒状,微观结构呈不易被生物利用的六角形。微生物分析结果表明,反应后的主要优势菌为Acinetobacter、Brevundimonas、Rhizobium及Acidovorax,参与亚硒酸盐还原的主要功能酶包括DMSO还原酶、富马酸还原酶、亚硫酸盐还原酶、硝酸盐还原酶及谷胱甘肽还原酶。

传统涂层因材料单一、综合防护性能较差,将聚醚胺D230、D400、D2000以不同比例固化E51来改善其韧性,作为环氧树脂底层。通过PTMG650与PTMG2000混合来调控聚氨酯微相分离结构,再将有机硅引入改进聚氨酯的力学、防水等性能,将其作为中间层。二者与聚脲外层制备出一种具有优良耐磨、防腐、抗冲击的复合涂层。结果表明,m(D230)∶m(D2000)=2∶1固化的E51涂层的附着力为1级,伸长率有较明显提升,抗冲击强度达100 cm。m(PTMG2000)∶m(PTMG6500)=1∶2制备的聚氨酯综合性能最佳,将羟基硅氧烷(PDMS)引入聚氨酯中发现,PU/Si-10%拉伸强度为34.07 MPa,伸长率从318.78%增加到343.74%,50%热分解温度较PU-650从363.26℃提升至417.97℃,静态水接触较PU-2000从80.23°升至100.02°,吸水率从2.28%降到1.132%。复合涂层附着力可达1级,远高于ISO 2409—2007要求的3级,冲击强度可达100 cm,远高于GB/T 1732—2020的要求。经过有机硅改性后,阻抗从6.647×10⁷ Ω·cm²升至7.212×10⁷ Ω·cm²,30 min磨损量从8.17 mg降低到7.54 mg,防护性能优良。

以硝酸铈和磷酸氢二铵为原料,通过调控水热合成温度制备了3种不同晶粒尺寸的CePO₄纳米棒(CePO₄-100、CePO₄-150和CePO₄-200),利用溶胶-固载法负载AuPd合金,将制备的AuPd/CePO₄催化剂应用于苯甲醇无溶剂催化氧化性能研究。结果表明,CePO₄的晶粒尺寸对AuPd/CePO₄的苯甲醇催化氧化性能产生显著影响,且AuPd/CePO₄催化剂表现出较好的循环稳定性。同时,利用XRD、TEM、XPS和ICP-AES等手段对催化剂结构进行表征分析,发现载体上合适的晶粒尺寸和规整的形貌有利于在其表面形成较为丰富的活性氧物种,并使负载的AuPd颗粒尺寸更小,是AuPd/CePO₄-150取得优异催化性能的关键。

以废弃聚氨酯(PU)为原料,经浓硫酸加热碳化处理不仅可以得到聚氨酯降解产物四氢呋喃(约40%),还能回收功能化碳材料( {\mathrm{C}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}}-PU)。通过XRD、SEM、FT-IR和XPS等手段对其形貌及结构进行表征。结果表明, {\mathrm{C}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}}-PU主要以无定形形貌存在,其表面存在丰富的磺酸基(—SO₃H)、羧基等酸性基团和胺类等碱性基团。 {\mathrm{C}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}}-PU能够高效催化果糖脱水制备5-乙氧基甲基糠醛(EMF)。当 {\mathrm{C}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\mathrm{H}}-PU催化剂质量为50 mg、V_乙醇∶V_DMSO=7∶3为反应溶剂、1 MPa N₂气氛、反应温度为130℃、反应时间为2 h时,果糖转化率为100%,EMF收率最高为81.2%。此外,经4次反应循环后,目标产物EMF的收率仅轻微下降,催化剂展现出了较好的稳定性。

本文探究了初始pH、温度、尿素浓度等因素对巴氏生孢八叠球菌固定重金属Cd²⁺、Pb²⁺和Cr³⁺的影响,并解析了巴氏生孢八叠球菌固定重金属的方式。结果表明,在培养时间为48 h、培养温度为30℃、初始培养基pH为8.0、尿素浓度为1 mol/L的条件下,巴氏生孢八叠球菌对Cd²⁺、Pb²⁺和Cr³⁺三种重金属的固定效果均最佳。尿素和巴氏生孢八叠球菌的生长代谢均会使环境pH升高,分别导致了0.08%~8.95%和1.03%~10.42%的重金属离子发生碱性沉淀。微生物诱导的碳酸钙沉淀(MICP)为最主要固定方式,其固定率最高达到60.79%(Cd²⁺)、61.92%(Pb²⁺)和23.07%(Cr³⁺)。

为提升钒钨钛(V₂O₅-WO₃-TiO₂)催化剂抵御碱土金属中毒耐受性、拓宽反应温度窗口,采用等体积浸渍法制备了一系列Ce(SO₄)₂-V₂O₅-WO₃-TiO₂(简称Ce-V-W-Ti)催化剂,考察了Ce(SO₄)₂添加量对催化剂脱硝性能的影响,并通过N₂吸附-脱附、XRD、XPS、NH₃-TPD对催化剂进行表征分析,使用密度泛函理论计算进一步探究了催化剂抵御碱土金属中毒机理。结果表明,Ce(SO₄)₂的掺杂提高了表面化学吸附氧的比例,促进了V⁴⁺/V⁵⁺、Ce³⁺/Ce⁴⁺间的氧化还原过程,增加了催化剂表面的弱酸位点和强酸位点。Ce₁V₁W₈/90Ti改性效果最佳,在200~400℃的脱硝性能均明显优于V₁W₈/91Ti,在300℃、n(CaO)/n(V₂O₅)=3的反应条件下,NO_x脱除率由46.07%增至63.71%,在350℃、含有SO₂的气氛中,NO_x脱除率始终保持97%以上。

为改善传统电芬顿氧化技术对污染物降解效率有限和添加的可溶性二价铁(Fe²⁺)导致二次污染等问题,通过水热-煅烧法构建出还原石墨烯/铁基MOF修饰的泡沫镍(rGO/MIL-88A/NF)电芬顿阴极。通过仪器分析与电化学测试确定了rGO/MIL-88A/NF的物化性能与电化学活性。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究rGO/MIL-88A/NF阴极对RhB的降解性能,以及不同电位与pH条件对体系降解RhB的影响。结合淬灭实验与XPS分析,探究rGO/MIL-88A/NF降解污染物的运行机理。结果表明,rGO/MIL-88A/NF无需外界投加H₂O₂与Fe²⁺,为高效降解污染物的新型电芬顿阴极开发提供研究基础与思路。

通过水热合成与高温碳化两步法制备了碳表面修饰的Co/MgAlO催化剂,并研究了其在硝基苯加氢反应中的催化性能。结果表明,Co/MgAlO@C_X催化剂在加氢反应中表现出对硝基苯的高转化率和对苯胺的高选择性。通过多种表征技术分析催化剂的结构,探讨了碳引入对催化剂比表面积及催化性能的影响。研究发现,Co/MgAlO@C_X催化剂外层石墨烯壳层与金属Co之间形成了强的电子相互作用,即莫特-肖特基效应,显著提升了催化剂的催化活性。在80℃、1 MPa H₂的反应条件下,Co/MgAlO@C₂-800催化剂在2 h内的转化率达到88.6%,显著高于其他对比催化剂。

为改善石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光响应范围窄、光生电子-空穴复合率高等缺点,增强其光催化性能,以三聚氰胺为前驱体制备了g-C₃N₄,并将其与不同质量分数的氯化铵混合,在空气气氛中热处理制备缺陷态g-C₃N₄。结合XRD、IR、EPR、UV-Vis DRS、EIS和光电流等多种表征手段分析催化剂的结构和性质。结果表明,在氯化铵与三聚氰胺质量比为12.5的条件下得到的催化剂具有最佳的光催化活性,在75 min内去除了100%的盐酸四环素(20.0 mg/L),而且经过5次降解循环后效率没有明显变化。活性物种捕获实验表明,降解过程中·$\mathrm{O}_2^{-}$和h⁺是活性物种。

利用漆酶对木质素进行改性,以改性木质素为原料制备高性能木质素酚醛树脂胶黏剂。研究了漆酶改性对木质素官能团及分子质量的影响,进一步优化漆酶改性的工艺参数。结果表明,以漆酶Lac15改性的木质素替代苯酚与甲醛反应制备漆酶改性木质素基酚醛树脂胶黏剂(LLPF),苯酚替代率达70%。经漆酶改性的木质素分子质量降低18.9%,甲氧基质量分数下降24.46%,酚羟基质量分数略微下降,整体反应活性提高。在相同工艺条件下制备的LLPF胶黏剂干、湿态胶合强度可达2.11、1.82 MPa,与木质素酚醛树脂(LPF)相比分别提高了42.5%和40.0%。

采用液相沉淀法成功制备了具有高比表面积(243.5 m²/g)的水合氧化铈纳米吸附剂(HCO),研究了HCO对酸性废水中Pb²⁺的去除特性。结果表明,HCO以纳米颗粒和纳米团簇(20~50 nm)的形态存在,且在3~7的pH区间内表现出优异的化学稳定性;HCO在pH为5~6的条件下对Pb²⁺的去除性能最佳,通过静电吸引和内配位络合的综合作用,在高浓度的共存离子体系中实现Pb²⁺的选择性吸附。HCO对Pb²⁺的吸附动力学研究结果表明,该过程与准二级动力学模型相吻合,且在180 min内达到吸附平衡。酸性NaNO₃溶液能够有效再生吸附饱和的HCO,且再生后HCO的吸附效率未见明显衰减,具备长期循环利用的潜力,是酸性废水深度除铅的理想吸附材料。

高效电催化剂是提高锂空气电池(LOBs)存储容量和电化学稳定性的关键。为了制备高活性电催化剂,将钴氮掺杂碳骨架(CoNC)浸渍在(NH₄)₂MoS₄溶液中,通过离心和煅烧在CoNC表面包覆二硫化钼纳米片。该复合材料具有介孔结构和丰富的活性位点(Co、Co₉S₈、Co—N、Mo—N键),超薄二硫化钼纳米片的包覆可以提高CoNC骨架的稳定性,Mo组分在煅烧过程中诱导CoNC的非晶碳向石墨碳转变,以提高复合材料的导电性。结果表明,该复合材料是O₂还原和析出反应(ORR/OER)良好的电催化剂,用其作正极催化剂时,锂空气电池表现出很高的比容量(18 162 mA·h/g)和循环稳定性(304次)。

以铁砷渣为铁源、电石渣为中和剂,建立了一种臭葱石沉淀与氢氧化物中和沉淀的协同处理技术,用于同时处理有色冶金废渣(砷钙渣和铁砷渣)与乙炔电石渣。结果表明,控制pH为0.6、Fe/As摩尔比为1.2、反应温度为140℃、反应时间为 10 h条件下,通过臭葱石沉淀法可实现As的高效去除;利用电石渣中和至pH 9.0,在实现高效去除重金属离子的同时进一步提高了As的去除率,最终As、Cd、Cu、Pb和Zn的去除率均超过99%,固相产物的环境稳定性也满足国家监管限值要求。

采用单因素法考察环境因子对石油烃降解率的影响,以石油烃降解率为响应值,利用响应面法(RSM)和遗传算法优化反向传播(GA-BP)神经网络和石油烃降解条件,并对优化结果进行对比。结果表明,目标菌株BM-1为蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides),经GA-BP神经网络优化后的最优降解条件为:温度为35.10℃、pH为7.96、菌液接种量为5.17%、初始原油质量分数为1.02%,该条件下石油烃降解率的试验值可达(63.15±0.73)%,而GA-BP神经网络的预测值为63.4926%,预测值与试验值之间相对误差仅0.54%,模型整体拟合度较高(R=0.976 06),说明应用GA-BP神经网络优化石油烃降解条件合理可行。

为提取富钾板岩中的可溶性钾,将富钾板岩进行碱熔活化、酸化等反应,在提取钾元素的同时将其中的硅、铝元素运用溶胶-凝胶法制备出硅、铝氧化物的湿凝胶,通过超临界干燥法得到SiO₂气凝胶材料和SiO₂-Al₂O₃复合气凝胶材料。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、接触角测量仪以及N₂吸脱附(BET)对制得的气凝胶材料进行表征测试。结果表明,SiO₂气凝胶粉末与SiO₂-Al₂O₃复合气凝胶粉末均具有连续网状的疏松多孔结构;SiO₂气凝胶及SiO₂-Al₂O₃复合气凝胶经过疏水修饰后在空气中与水滴的接触角均高于90°;疏水修饰对于SiO₂气凝胶孔径的影响较小,而经过疏水修饰后的SiO₂-Al₂O₃复合气凝胶的孔径明显减小。

为了制备高通量海绵状结构聚醚砜平板膜,利用浊点滴定法确定聚醚砜(PES)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/一缩二乙二醇(DEG)三元体系浊点相图,通过改变铸膜液邻近比α和膜厚度对PES平板膜结构进行调控。结果表明,随着邻近比α的增大,PES平板膜表面由致密变为多孔结构,膜截面由指状孔结构变为海绵状结构,膜的纯水通量逐渐增大;增大膜厚度,PES平板膜截面结构先保持海绵状结构,后变为指状孔结构。