现代化工

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毕希, 孙仁金, 张涵

现代化工. 2023, 43(10): 1-6. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.001

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中国为了加快"双碳"目标的实现,快速布局氢燃料电池汽车产业的发展,并逐渐成为我国新能源汽车的重要发展方向。从政策和市场供需2个方面梳理中国氢燃料电池汽车的发展现状,分析中国氢燃料电池汽车产业发展的关联要素,站在发展规划、基础设施、技术创新及国际合作4个角度,提出促进中国氢燃料电池汽车产业发展的对策建议。

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“双碳”背景下炼化行业节能减排思路探讨

陈建军

现代化工. 2023, 43(10): 7-12. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.002

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在"双碳"背景下,国内炼化行业面临严峻的节能减排形势。从以下4个方面综述了炼化行业节能减排思路:炼油产品结构调整和工艺技术创新提升石油资源的利用效率、耦合新能源的多能耦合技术实现"绿氢"替代和深度电气化、能量集成和过程强化实现炼厂能量的"梯级利用"以避免高能低用造成的能源浪费、二氧化碳的转化利用减少炼厂二氧化碳排放。结合目前我国炼厂的实际情况和工艺技术的成熟性,对石化行业节能减排方案提出了思考与建议。

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垃圾渗滤液处理专利技术分析

孟杰, 曹梦, 魏桂芹, 刘通广

现代化工. 2023, 43(10): 13-18. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.003

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垃圾渗滤液是一种成分复杂、有机物和氨氮浓度高的环境污染物,其处理工艺的研究工作对保护环境至关重要。从专利的角度出发,对我国垃圾渗滤液处理技术专利的申请态势、专利类型、法律状态、地域分布、技术分布、主要申请人等进行分析,介绍该领域的重要专利技术,旨在为我国垃圾渗滤液处理产业的发展及未来市场需求提供有价值的信息,助力中国垃圾渗滤液处理技术的研发和推广应用。

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合成气直接制乙酸技术专利分析

陈科宇, 吴桂波, 杨哲, 郭泽慧, 付玉娥

现代化工. 2023, 43(10): 19-23. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.004

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分析合成气直接制乙酸技术在全球的专利申请趋势、专利类型、分布情况、法律状态和主要的发明申请人,对相关专利进行了比较分析,并对合成气直接制乙酸技术发展方向进行深入探讨,对相关专利申请策略提出建议。

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生物质改性纤维素水凝胶的研究进展

冯雪贞, 王超, 张海波, 宋湛谦, 商士斌

现代化工. 2023, 43(10): 24-29,35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.005

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综述了由环糊精、海藻酸盐、木质素、甲壳素和明胶改性的纤维素水凝胶;介绍了其在医药、工业(包括吸附和传感)和农业领域中的应用;同时,对其发展趋势进行了总结与展望。

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光电催化及其耦合技术的研究进展

李亚峰, 王志博, 伍健伯

现代化工. 2023, 43(10): 30-35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.006

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介绍了单独光电催化技术在降解污染物中的研究进展,包括降解基本原理以及阳极材料和反应条件对降解效果的影响;阐述了光电催化与其他技术的耦合;分析了存在的问题,并对未来的发展进行了展望。

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石油污染土壤的生物-化学联合修复技术研究进展

邹春景, 傅晓文, 马荣辉, 宋繁永, 李天元, 王加宁

现代化工. 2023, 43(10): 36-40. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.007

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在传统石油污染土壤修复方法的基础上,综述了生物-化学联合修复技术。通过分析各种生物-化学联合修复技术的方法原理、修复效率和影响因素等,讨论了生物-化学联合修复技术的研究和应用现状及其在石油污染土壤修复应用中的问题,并对如何更好地结合化学修复和生物降解处理过程、提高修复效率和改善修复产物提出了展望,对生物-化学联合修复技术在石油污染土壤修复中的应用以及油田污染治理和生态环境恢复具有重要指导意义。

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智能钻井技术应用体系构建及研究进展

李华洋, 邓金根, 谭强, 冯永存, 董保宏, 曹志鹏, 严科

现代化工. 2023, 43(10): 41-45,51. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.008

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基于国内外研究现状和工程实际,构建了智能钻井技术的应用体系,具体包括智能钻井技术的应用场景和应用层次。介绍了井眼轨迹优化控制、机械钻速智能预测和钻井风险智能预警等智能钻井技术的最新研究进展。鉴于现今智能钻井技术研究的不足,提出了10条智能钻井技术的重点攻关方向。最后为促进我国智能钻井技术的进一步发展提出了若干建议。

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金属相MoS₂的制备及其电催化析氢的研究进展

孙心, 刘文辉, 朱开金, 刘佳宜, 郭丙宇

现代化工. 2023, 43(10): 46-51. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.009

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主要介绍了金属相MoS₂(1T-MoS₂)的结构性质及判定方法;综述了迄今为止已开发的1T-MoS₂各种制备技术,阐述了国内外关于1T-MoS₂电催化剂的研究进展及其在电催化水裂解制氢中的应用,总结了1T-MoS₂电催化剂未来的主要发展趋势。

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介质阻挡放电辅助催化CO₂甲烷化的研究

唐守贤, 田地, 李筝, 王正铎, 程久珊, 刘博文, 刘忠伟

现代化工. 2023, 43(10): 52-57. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.010

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重点介绍了近10年来用于介质阻挡放电(DBD)辅助催化CO₂甲烷化的镍基催化剂的研究成果,包括不同等离子体工艺参数下的催化剂活性,同时涉及催化剂的活化方式、载体、助剂等实验条件对催化效果的影响,揭示了介质阻挡放电辅助催化CO₂甲烷化中等离子体与催化剂的协同效应和反应机理。最后针对DBD等离子体辅助催化体系目前所面临的挑战,提出了新的展望。

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微生物法处理含硒废水机理及研究进展

程雨, 刘爽, 张高荣, 张媛媛, 蒋敏敏, 郑君健, 张学洪

现代化工. 2023, 43(10): 58-62. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.011

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综述了含硒废水的主要来源、微生物法处理含硒废水的机理以及近几年国内外微生物除硒反应器的研究进展,总结了微生物对硒的转化机理,分析了硒转化过程的生物酶,系统阐述了各类除硒反应器的优缺点,同时展望了该技术在未来含硒废水处理应用上的关注方向。

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电催化醇分子选择性氧化耦合制氢的研究进展

鄢维, 李渊

现代化工. 2023, 43(10): 63-68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.012

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以醇分子选择性电氧化为例,结合最新研究进展,重点总结了各类电催化剂的性能调控策略,并对电催化醇分子选择性氧化耦合制氢的后续发展方向进行了展望。

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耐热型氧化铈超疏水涂层的研究进展

李雪萍, 袁爱群

现代化工. 2023, 43(10): 69-73. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.013

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概述了超疏水涂层的相关理论,阐述了氧化铈的疏水机理;综述了近年来CeO₂超疏水涂层的制备方法,如喷涂法、水热法、电沉积法、原子层沉积法、激光刻蚀法、热压烧结法等,并概述了不同制备方法各自的优缺点;重点介绍了CeO₂超疏水涂层在自清洁、防腐蚀、油水分离以及防污等领域的应用;最后,展望了其未来发展前景。

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聚氨酯材料醇解法回收及高值化应用进展

付凯, 张琳达, 阎振丽, 赵子高, 陈玮, 陈志勇, 常春

现代化工. 2023, 43(10): 74-78,83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.014

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总结了醇解法回收聚氨酯(PU)材料中醇解剂、催化剂、醇解温度等因素对再生多元醇的影响,并结合近年该领域研究现状,综述了醇解法回收PU材料的新技术及醇解产物的高值化应用,展望了醇解法回收PU发展方向,为废旧PU材料的资源化利用提供参考和启发。

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膜蒸馏处理炼油化工高含盐废水的膜污染及控制研究进展

刘淑永, 王丹, 王庆吉, 李婷, 王毅霖, 邵磊

现代化工. 2023, 43(10): 79-83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.015

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膜蒸馏(MD)以其操作温度及操作压力低、可处理高盐度废水、耦合利用低品味热源等优点,在炼油化工高含盐废水脱盐处理方面有着巨大的技术优势,但膜污染问题一直是膜蒸馏走向工业化应用的障碍。介绍了膜蒸馏在处理炼油化工高含盐废水中所遇到的3种膜污染类型,梳理总结了目前控制膜污染的技术方法。

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渗吸驱油用改性纳米SiO₂研究现状及展望

侯向前, 卢拥军, 方波, 张福祥, 胡广军, 张涛, 苗红生

现代化工. 2023, 43(10): 84-88,93. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.016

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改性纳米SiO₂渗吸驱油技术在实现超低渗油藏提高采收率方面具有优势。从结构分离压力、改变储层润湿性、降低油水界面张力和密度差异角度分析了改性纳米SiO₂的渗吸驱油机理,概述了纳米SiO₂化学改性、半化学/物理吸附改性及原位合成改性的国内外研究现状,展望了改性纳米SiO₂在超低渗油藏提高采收率领域的未来研究重点。

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新型电渗析工艺研究进展

章晨林, 陈子扬, 魏玉梅, 张新妙

现代化工. 2023, 43(10): 89-93. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.017

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从新型膜堆结构方面对新型电渗析工艺的研究开发现状进行了综述,详细介绍了常规电渗析、选择性电渗析、双极膜电渗析、复分解电渗析、离子树脂耦合三隔室电渗析、夹层液膜电渗析、电解电渗析和精馏电渗析的膜堆结构组成与对应的典型应用,并对未来可能的研究重点进行展望。

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PEI分子质量对纳滤膜表面改性效果的影响

刘明侨, 张薛, 王晓慧

现代化工. 2023, 43(10): 94-100. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.018

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通过在商业纳滤膜表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)和2,3-氯丙基三甲基氯化铵(EPTAC)对其进行表面改性,考察了PEI分子质量对改性膜表面特征和过滤性能的影响。结果表明,改性膜的zeta电位较原始膜明显升高,膜表面平均孔径减小。随着PEI分子质量的减小,膜表面孔径降低;采用小分子质量PEI(600 Da)制备的改性膜对Mg²⁺的截留率达到94.9%,Mg²⁺/Na⁺分离因子增至9.8。在32 h的混盐测试中,改性膜能保持较为稳定的水通量和离子截留性能,对重金属离子Mn²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺截留效果及选择性较原始膜有明显提升。以牛血清蛋白为污染物的膜污染测试表明,改性膜较原始商业膜具有更好的抗有机污染性能,缘于改性膜具有更好的亲水性。

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Zn-Al混合氧化物催化尿素醇解合成碳酸乙烯酯的研究

陈小朋, 刘世钰, 沈卫华, 方云进

现代化工. 2023, 43(10): 101-104,110. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.019

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采用共沉淀法制备了Zn-Al类水滑石前体,考察了不同煅烧温度下制备的Zn/Al复合氧化物催化剂对尿素和乙二醇合成碳酸乙烯酯(EC)收率的影响。结果表明,873 K温度下煅烧的催化剂在反应中表现出最高的催化活性,EC收率为91.1%,催化剂重复使用4次活性没有降低。通过TG、XRD对催化剂进行了表征,并采用ICP测定了该复合氧化物中Zn、Al在反应体系中的化学溶解量,考察了溶解情况和收率之间的关系,结果发现适当Al的溶解能够与Zn起到很好的协同作用,从而促进EC的合成。

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硅烷化改性Beta分子筛催化乙酰丙酸酯化合成乙酰丙酸正丁酯的性能研究

卢欣欣, 胡华雷, 吕晓静, 张业新, 张建

现代化工. 2023, 43(10): 105-110. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.020

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以十八烷基三氯硅烷(OTS)为硅烷化试剂,制备了一系列硅烷化改性的Beta分子筛催化剂。通过X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附比表面仪(BET)、热重分析仪(TG)、接触角测量仪等对所制备催化剂的物化性质进行表征,并研究了其催化乙酰丙酸(LA)与正丁醇合成乙酰丙酸正丁酯(BL)的性能。结果表明,硅烷化改性可向Beta分子筛引入硅烷化基团并有效提高催化剂的疏水性,进而促进LA在催化剂上酯化为BL。

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基于螺旋聚异腈的手性荧光材料的制备及光学性能研究

吴永杰, 周星宇, 刘雪艳, 邰珊, 周丽

现代化工. 2023, 43(10): 111-115. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.021

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通过炔-钯(Ⅱ)催化剂引发异腈单体L-1聚合制备得到单一手性的螺旋聚异腈poly-L-1₁₀₀,将poly-L-1₁₀₀与螺吡喃(Sp)、丹酰氯(DNSCl)、萘(Np)等荧光分子的四氢呋喃溶液进行简单的混合,即可将螺旋聚异腈poly-L-1₁₀₀的手性成功转移到荧光分子上,被诱导的荧光分子在高浓度时也未出现荧光淬灭的现象。利用核磁氢谱、凝胶渗透色谱仪、圆二色谱仪和荧光分光光度计等手段对混合溶液进行了表征。结果表明,所制备的手性荧光聚合物在载药、生物标记等领域具有潜在的应用价值。

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聚离子液体催化山梨醇脱水制异山梨醇的研究

王志向, 王璐, 郑长亮, 王新承, 宋永吉, 葛明兰, 黄龙

现代化工. 2023, 43(10): 116-120,125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.022

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采用自由基聚合法合成了氨基化聚乙烯基咪唑离子液体,通过铌改性及酸改性的方法制得强酸性聚合离子液体催化剂,通过FT-IR、GPC、XRD及TG等对催化剂理化性质进行表征。将该催化剂用于无溶剂条件下山梨醇催化脱水制异山梨醇的反应,结果表明,在Nb/[VIM]NH₂-3催化剂质量分数为10%、140℃、6 kPa的条件下,异山梨醇收率高达94%,相应山梨醇完全转化。该催化剂循环使用5次后,异山梨醇收率仍在90%以上。氨改性能够有效提高酸化强度,而铌酸根的存在则能够稳定H⁺离子,提高活性组分的分散性,从而提高了催化剂性能。

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全固态磷酸氢根离子选择性电极的制备及性能研究

刘畅, 陈玉石, 邸雪梅, 胡杰, 鲍彦舟, 颜家保

现代化工. 2023, 43(10): 121-125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.023

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以玻碳电极为基底电极、循环伏安法电聚合聚苯胺(PANI)为固态接触层、合成的壳聚糖-蒙脱石复合材料为离子载体、聚氯乙烯(PVC)为敏感基膜,制备了一个新型全固态磷酸氢根离子选择性电极,并考察了该电极的电化学性能;利用SEM和XRD研究了蒙脱石、壳聚糖和壳聚糖-蒙脱石的表观形貌与结构。结果表明,PANI固态接触层增强了离子选择性膜和电子导体间的离子-电子导电能力,提高了电极的稳定性。该电极在1×10^-1~1×10^-6 mol/L的磷酸氢二钠溶液中呈现良好的能斯特响应,响应斜率为33.09 mV/dec,响应时间在50 s以内,具有优异的重现性和抗干扰能力,电极使用寿命超过2个月。

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Fe(Ⅱ)/CDs/CN复合材料催化降解含酚工业废水的动力学与机理研究

孙建芳, 其布日, 徐淼鑫, 褚栋良, 杨淼

现代化工. 2023, 43(10): 126-131,138. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.024

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采用热聚合-浸渍法合成Fe(Ⅱ)/CDs/CN催化剂催化降解含酚废水。利用XRD、BET、XPS等对催化剂进行表征,并研究了苯酚降解的最佳条件。结果表明,Fe(Ⅱ)/CDs/CN催化剂不仅对苯酚溶液具有不错的催化降解性能,而且在实际工业废水中也能很好地催化降解苯酚。该催化剂在处理工业含酚废水领域有一定的应用前景。

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新型金属有机骨架负载Cu催化剂的SCR-CO脱硝特性研究

黄嘉玮, 汪朱峰, 罗冰冰, 苏亚欣

现代化工. 2023, 43(10): 132-138. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.025

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采用水热合成法制备金属有机骨架MIL-125(Ti),利用浸渍法负载Cu于MIL-125(Ti)上制成xCu-MIL-125(Ti)催化剂,并在固定床微反应器上评估其催化CO还原NO的性能。结果表明,MIL-125(Ti)的高比表面积及微孔隙促进了Cu的高度分散,使催化剂拥有优异的SCR-CO性能。其中,6.2Cu-MIL-125(Ti)在有氧、325℃条件下的NO转化率为90%,N₂选择性为92%。通过多种表征手段来探究其基础物理化学性质与反应机理。结果表明,催化剂中金属骨架结构与TiO₂结构共存是影响还原效率的主要因素;MIL-125(Ti)是一种微、介孔材料,且具有高比表面积及均匀孔径分布,适合负载与吸附。催化剂的催化性能主要由Cu²⁺还原为Cu⁺、再由Cu⁺还原为Cu⁰的路径决定。

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聚α-烯烃对苯乙烯-马来酸酐共聚物的改性及应用研究

孙蕊, 孙凡淇, 董宴华, 王常春, 丛玉凤, 鲍金奇

现代化工. 2023, 43(10): 139-142. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.026

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利用聚α-烯烃(PAO)对苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)进行接枝改性得到改性产物(SMAP)。考察了SMA与PAO质量比、反应温度和反应时间对接枝率的影响,利用傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱对产物的结构进行表征;并将SMAP作为脱蜡助滤剂应用在某厂轻脱馏分油的脱蜡脱油工艺中。结果表明,当SMA与PAO质量比为2.5:1.0、反应温度为120℃、反应时间为5 h时,所得改性产物的接枝率最高为9.7%。在一段脱蜡两段脱油工艺条件下,当SMAP的加入质量分数为0.5%时,所得脱油蜡熔点由63.9℃提高至74.9℃,含油质量分数由17.3%降低为1.8%。通过偏光显微镜对脱油蜡进行分析发现,助滤剂的加入使石蜡晶体的尺寸增大并改善了其结晶形态。

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锑/多孔碳复合材料的制备及钠离子电池负极储钠性能研究

陈召勇, 李子哗, 林锋, 李涛, 段军飞, 曾光

现代化工. 2023, 43(10): 143-147. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.027

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锑材料自身导电性较差且在充放电过程中存在较大的体积膨胀,导致循环不稳定而限制了其在电极材料中的应用。采用氯化钠作模板,通过羧甲基纤维素钠(CMCNa)与金属锑离子发生螯合反应形成锑和碳复合材料的前驱体,并进一步煅烧而成功制备了纳米锑金属被多孔碳包覆的锑/多孔碳复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行表征分析,证明锑碳成功复合且具有明显的多孔形貌。对组装的钠离子电池进行循环伏安(CV)测试、电化学阻抗(EIS)分析及电化学充放电测试。结果表明,在50 mA/g的电流密度下,电池放电容量达到371 mAh/g;经过100圈循环后,电池仍然可以稳定保持350 mAh/g的放电比容量。

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Al掺杂对Pt/SO^2-₄-(ZrO₂-Al₂O₃)催化异丁烷正构化反应性能的影响研究

张海洪, 辛靖, 宋宇, 曾土城, 范文轩, 王廷海, 王鹏照

现代化工. 2023, 43(10): 148-153. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.028

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采用"共沉淀-浸渍"法制备了一系列不同铝质量分数的Pt/SO^2-₄-(ZrO₂-Al₂O₃)催化剂,并考察了其催化异丁烷正构化反应性能。结果表明,适量铝的加入抑制了热力学上处于亚稳态的四方相ZrO₂向单斜相的转变,提高了催化剂表面的固硫能力,促进了催化剂表面超强酸性位的形成。铝掺杂质量分数为3%的催化剂具有最佳的催化异丁烷正构化反应性能,在250℃时异丁烷转化率和正丁烷选择性分别达45.47%和79.67%。

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微波-超声辅助三七素提取工艺的优化及其抗炎活性研究

李慧婷, 樊远红, 彭效明, 居瑞军, 杨思敏, 管洁, 严晓强

现代化工. 2023, 43(10): 154-159. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.029

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以三七(Panaxnotoginseng)植株为研究对象,分别对其根、茎、叶、花、整株中的三七素质量分数进行分析。通过微波-超声辅助提取工艺提取三七植株中三七素,用响应面优化对工艺进行优化,利用HPLC检测三七素质量分数。结果表明,三七花中的三七素质量分数最高,其次是叶,整株与根的质量分数接近,茎中质量分数最低。最佳提取工艺条件是:超声时间为 25 min、微波温度为80℃、料液比(g/mL)为1:31、超声功率为180 W、微波时间为10 min,该工艺条件下提取的三七素质量分数为30.77 mg/g,将溶液浓缩冻干得到三七素冻干粉质量分数达到46.59 mg/g。用MTT测定提取物对细胞活力的影响以及经LPS刺激后RAW264.7细胞NO释放量。结果显示,三七素提取物在10~200 μg/mL质量浓度范围内可显著抑制NO的释放,具有良好的抗炎活性。

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可拉伸、自修复Janus水凝胶薄膜用于柔性传感器的研究

张凡, 胡钦南, 宋玲玲, 秦海利

现代化工. 2023, 43(10): 160-166,173. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.030

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以银纳米线为无机导电层、水凝胶薄膜为有机柔性层,基于银-硫(Ag-S)配位作用增强Janus水凝胶薄膜导电层与柔性层间的界面作用。同时,为了增强其电学性质,协同银纳米线为导电纳米基元,利用其优异的界面组装能力构筑高导电性Janus水凝胶薄膜。结果表明,动态可逆的Ag-S作用还赋予其在近红外条件下的自修复性能。利用上述获得的Janus水凝胶薄膜应用于柔性传感器,实现实时监测人体的各种运动状态。

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氧化石墨烯-过硫酸盐联合去除水中四溴双酚S的研究

龚云姜, 李玉兰, 王崇均, 李宇涵, 王小平

现代化工. 2023, 43(10): 167-173. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.031

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采用改良的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),探究了GO-过硫酸盐(PS)联合去除水中四溴双酚S(TBBPS)的效果。结果表明,制得的GO具有优良的吸附性能和良好的催化活化作用,GO与PS的联合体系可有效去除水中的TBBPS。在反应温度为25℃、m(GO):m(PS)=2:1时,经20 min反应后TBBPS的去除率可达到99.84%;在此基础上,适当地降低GO和PS的投加质量比、提高反应温度可提高TBBPS的去除率。液相氧化还原电位(ORP)和自由基检测结果表明,GO对PS有明显的活化作用,活化过程中会产生硫酸根自由基(SO^-₄·)和羟基自由基(·OH)。

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带有夹层的聚乙烯亚胺(PEI)荷正电纳滤膜的制备研究

孙佳楠, 陈可可, 凌旭峰, 郑晓峰

现代化工. 2023, 43(10): 174-178. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.032

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通过界面聚合制备了带有阳离子聚丙烯酰胺(PAM)夹层的PEI荷正电纳滤膜。当PEI质量分数为0.2%、夹层PAM质量分数为0.15%时,PEI纳滤膜对氯化镁(MgCl₂)的脱盐率为99.1%,水通量为77 LMH。扫描电镜(SEM)检测结果表明,带PAM夹层的纳滤膜表面产生了条纹结构,有效地增加了膜比表面积。Zeta电位测试结果表明,带有PAM夹层的PEI膜在pH 2~10范围内均带正电荷。红外(IR)分析结果表明,部分PAM掺杂在功能分离层中,增强了膜的荷正电性。模拟卤水实验结果表明,带有PAM夹层的PEI荷正电膜在不同的镁锂比条件下均具有优异的提锂性,为盐湖提锂提供了一个有效的膜分离途径。

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高强度、自修复、弹性导电水凝胶纤维的制备及性能研究

武莹莹, 秦海利

现代化工. 2023, 43(10): 179-184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.033

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基于Au-S配位作用,将有机小分子N,N'-双丙烯酰胱胺(BACA)修饰在金颗粒表面并用作多功能复合交联剂,在反应单体、引发剂和催化剂存在下发生原位自由基聚合反应制备Au NPs@PAA纳米复合水凝胶。基于网络结构中动态氢键作用,再协同牵引法策略,使用玻璃棒从上述水凝胶中拉伸出具有可控直径的水凝胶纤维。考察了纳米复合交联剂对纤维聚合物网络结构和机械性能的影响以及纤维的电化学性能。结果表明,纤维显现出均匀、致密的聚合物网络,能够提起比自身重500倍的物体;该纤维在近红外光下显现出高效、快速的焊接行为。通过对纤维表面涂覆银纳米线,协同近红外光辐射,利用Ag-S配位作用将银纳米线(AgNWs)焊接在纤维表面,将纤维应用于穿戴应变传感器,能够实时监测人体的运动状态。

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Zn²⁺掺杂CeO₂/石墨烯纳米复合材料摩擦性能研究

赵胡英, 张丹, 李君华, 钱建华

现代化工. 2023, 43(10): 185-189,194. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.034

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采用水热法合成了Zn²⁺掺杂石墨烯二氧化铈(CeO₂/G)复合纳米材料。通过四球摩擦机对掺杂前后的CeO₂/G复合材料进行摩擦实验,考察了Zn²⁺掺杂对CeO₂/G复合材料摩擦性能的影响。利用X-射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合材料进行磨损表面分析和性能测试。结果表明,Zn²⁺掺杂没有对CeO₂/G复合材料的结构产生影响,但使CeO₂粒子尺寸大小更加均匀,在石墨烯基底上分散情况更好。在载荷为392 N、转速为1 200 r/min下,CeO₂/G材料使润滑油摩擦系数下降48.4%,磨斑直径下降20%;而Zn²⁺掺杂的CeO₂/G材料使润滑油抗磨性能更好,摩擦系数下降60%,磨斑直径下降28%。

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偶氮类染料中间体R4的连续流合成工艺研究

王鹏, 严生虎, 张跃, 刘建武, 沈介发, 刘涛, 马晓明, 辜顺林

现代化工. 2023, 43(10): 190-194. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.035

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以2-氨基-4-硝基苯酚为重氮组分、β-萘酚为偶合组分,利用具有脉冲混合结构的微通道反应器进行连续偶合反应;考察了反应温度、反应时间、盐酸的用量对重氮化反应的影响,以及反应温度、反应时间、反应体系pH对偶合反应的影响。通过实验确定了较优的工艺条件为:2-氨基-4-硝基苯酚与β-萘酚摩尔比为1:1.01、反应温度为20℃、助剂1与β-萘酚的质量比为3:1、反应体系pH为6,该条件下反应的总收率为98.0%。研究结果表明,与间歇法相比,连续流工艺使反应时间缩短了近80%,反应收率提高了近5%,有利于降低原料消耗和工艺过程的能耗,提高生产效率。

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纳米片状ZSM-35分子筛的合成及在正丁烯骨架异构化反应中的催化性能研究

任行涛

现代化工. 2023, 43(10): 195-200,207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.036

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采用水热合成法制备了系列ZSM-35分子筛,考察了有机模板剂种类、OH^-/SiO₂摩尔比、晶化温度和方式、焙烧温度等对ZSM-35分子筛结构和物化性质的影响。通过XRD、SEM、N₂吸附脱附、NH₃-TPD、吡啶-红外和固体核磁等手段对ZSM-35分子筛进行表征分析。以工业醚后碳四为原料,考察了纳米片状ZSM-35催化剂催化正丁烯骨架异构化反应性能。结果表明,当进料空速为2.0 h^-1、反应压力为0.1 MPa、反应温度为310℃时,正丁烯单程转化率为45.99%,异丁烯选择性为88.50%,且催化剂具有良好的稳定性;在反应运行225 h后,依然保持催化活性。所制备的纳米片状ZSM-35催化剂的结构中拥有最多的B酸催化活性中心,促使了正丁烯骨架异构反应的发生。

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硅烷偶联HY分子筛固载离子液体催化剂的制备与性能研究

史亚飞, 王海玥, 王昊楠, 周俏, 郭立颖

现代化工. 2023, 43(10): 201-207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.037

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以3-氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)为偶联剂、HY分子筛为载体、[HeMIM]Cl/(ZnBr₂)₂为催化活性中心,制备出固载离子液体催化剂HY-CPTES-[HeMIM]Cl/(ZnBr₂)₂;利用FT-IR、XRD、TGA和SEM对其进行表征;将其用于催化CO₂与PO的环加成反应。结果表明,在130℃、2.5 MPa、催化剂质量占PO质量的2.0%的条件下,PO的转化率为96.37%,碳酸丙烯酯(PC)选择性和产率分别为97.51%和93.97%;催化剂循环使用5次后仍保持良好的催化性能。

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Ni-B/Al₂O₃非晶态催化剂选择催化加氢顺酐制丁二酸酐的研究

孙嘉锐, 黄春香, 王俊

现代化工. 2023, 43(10): 208-213. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.038

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以NiCl₂·6H₂O为镍源、NaBH₄为还原剂、Al₂O₃为载体,采用化学还原法制备Ni-B/Al₂O₃非晶态催化剂。通过XRD、SEM、XPS和BET对催化剂进行表征。考察了催化剂制备和加氢反应过程中Ni/B摩尔比、干燥温度、催化剂负载量、反应时间和反应温度对催化性能的影响。结果表明,当Ni/B摩尔比为0.16、干燥温度为40℃、催化剂负载质量分数为2.36 g/g、反应时间为1.5 h、反应温度为100℃时,顺酐转化率达到100%,丁二酸酐收率达到99.3%。

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磷石膏制备纳米CaCO₃的碳化工艺条件研究

涂新悦, 杨保俊, 王琦, 王百年, 张如

现代化工. 2023, 43(10): 214-221. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.039

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以工业固废磷石膏、CO₂为原料,采用"相转移-沉淀法"制备纳米CaCO₃并考察其碳化工艺条件。结果表明,适宜的复合晶形控制剂及其配比为2.5% STPP+0.5% PDS;适宜的碳化沉淀反应工艺条件为:复合晶形控制剂添加质量分数为3%、碳化终点pH为12.40、碳化反应温度为15℃、陈化时间为0 min。该条件下所制备的纳米CaCO₃样品为纯相方解石型CaCO₃,样品的平均粒径约30 nm,分散性好且粒度较为均匀。晶形控制剂在纳米CaCO₃形成的作用机制为PDS的模板诱导作用,以及Ca²⁺与晶型控制剂水解产生的磷酸根间鳌合、电离所形成的P₃O^5-₁₀离子在CaCO₃晶核上的选择性吸附等的协同作用,有效抑制了CaCO₃晶粒的生长及其颗粒间团聚,促进了粒径小、粒度均匀、分散性好的纳米CaCO₃的形成。

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与生物质电站和燃料电池耦合的医疗固废等离子汽化负碳排放发电系统的设计研究

卢荻, 陈衡, 刘一帆, 潘佩媛, 徐钢, 刘彤

现代化工. 2023, 43(10): 222-229. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.040

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为了高效环保地处理和利用医疗废物,基于生物质电站,将医疗废物的等离子体汽化、燃料电池发电和碳捕集与封存耦合,实现了低碳排放。医疗废物经等离子体汽化后生成合成气,被清洁后首先应用于燃料电池,并在补燃后带动燃气轮机发电。高温烟气用于加热并过热生物质电站的部分给水。碳捕集单元由高温烟气和生物质发电机组的抽汽加热,同时回收了加压后二氧化碳的热能。基于2.00 kg/s的等离子汽化炉和34 MW的生物质发电站,对所提的设计进行了热力学和经济分析,以考察项目的性能。结果表明,医疗废物发电的能源和 GFDA3 效率可以达到9.62%和33.58%;同时,每年可以固定和封存10.86万t的二氧化碳;项目的投资只需5.06 a即可收回,净现值为72 566.21万元。

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顺北油气田某天然气乙烷回收装置硫分布研究

徐梦瑶, 刘强, 白毅

现代化工. 2023, 43(10): 230-235,240. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.041

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为解决顺北油气田某天然气乙烷回收装置的液化石油气产品含硫量超标问题,利用HYSYS软件建模分析了该装置当前工况下的硫分布及产品质量情况,并探讨了低温分离器温度、脱甲烷塔底温度、脱乙烷塔底温度和液化气塔底温度等关键参数对硫分布的影响规律。结果表明,原料气中的绝大部分有机硫向液化气塔中富集导致了液化气含硫量超标,通过调整参数也始终不能满足规范要求。通过对比常见的液化气脱硫工艺,推荐该油田在乙烷回收装置末端加设纤维液膜脱硫工艺脱除液化气中的超标硫化物,以达到产品规范要求。

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废铜铋催化剂再生工艺系统研究及运行经济性分析

和进伟, 朱宝飞, 全磊, 褚雯霄

现代化工. 2023, 43(10): 236-240. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.042

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设计并建立了一条以高湍流反应塔为核心设备的废铜铋催化剂再生工艺生产线,从工业化的角度研究了废旧铜铋催化剂的再生回收可行性,并且通过工业化运行经验证明了该工艺的可行性。运行情况表明,该系统的再生催化剂回收率为98.9%,再生催化剂与新鲜的催化剂颗粒粒径基本一致,组分含量相似,仍保留79.45%~81.50%的催化活性,在使用特性上具有一般替代性。运行经济性分析表明,系统低负荷时运行成本仍处于较高水平,额定投料量下运行综合效益最高,在该负荷下运行每年预计可为企业综合提升效益约2 255万元。

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煤基甲醇制烯烃水系统处理措施经济性研究

马占亮, 郭晓东, 程敏

现代化工. 2023, 43(10): 241-245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.043

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在煤基甲醇制烯烃装置水系统中加入高温萃取剂、使用分离设备、采用沉降罐与污水池耦合技术改造以及使用沸腾床过滤器等来降低固含量,采用添加阻垢分散剂和柴油助剂、设置悬液除油设施等来降低化学需氧量(COD);探究了上述措施的经济性以及可靠性。研究结果表明,实施上述措施后,急冷水固含量由1 400 mg/L降至1 000 mg/L,急冷水单元设备年检修费用降低23.5%;水洗水固含量降至35 mg/L,净化水固含量降至15 mg/L,水洗水单元和污水汽提单元设备年平均清洗次数降低62.8%,年平均清洗费用降低32.2%。

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用于测定化学需氧量的三维多孔钛复合电化学传感器的制备

刘海涛, 陈玉石, 邸雪梅, 颜家保, 鲍彦舟

现代化工. 2023, 43(10): 246-250,256. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.044

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以三维多孔Ti为基底、Sb₂O₃-SnO₂和α-PbO₂为中间层、β-PbO₂为表面活性层制备了一种用于化学需氧量检测的新型电化学传感器,并考察了该传感器的电化学特性。结果表明,该传感器最优的COD检测条件为:电解电位1.6 V,支持电解质Na₂SO₄浓度0.1 mol/L,pH 5~11。最优检测条件下该传感器在50~600 mg/L COD标准葡萄糖溶液中呈现良好的线性响应性能,检出限为8.37 mg/L(S/N=3)。实验研究了6种不同有机物的ΔI与COD的线性关系,发现有机物种类会影响羟基自由基的消耗速率,进而影响检测标准曲线与检出限。为了减少误差,在测定水样的COD时,应根据水中有机物种类按照相应的比例建立工作曲线。

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基于黄酮醇的新型荧光探针的合成及应用研究

曾碧涛, 钟学芳, 赵志刚, 石治川

现代化工. 2023, 43(10): 251-256. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.10.045

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以末端氯甲酸烯丙酯作为识别位点,3-羟基黄酮衍生物作为荧光团,通过特定的钯触发的裂解过程设计并合成了一种有较大红移的新型Pd²⁺荧光探针(ZRC)。利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针ZRC对Pd²⁺的识别效果,结果表明,探针ZRC在温和条件下对溶液中的Pd²⁺具有快速响应、高选择性和高灵敏度,检测限低至3.2 nmol/L。此外,探针ZRC还成功应用于斑马鱼体和实际液体样品中的Pd²⁺检测。

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2023年, 第43卷, 第10期　刊出日期：2023-10-20

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