现代化工

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刘帅杰

现代化工. 2024, 44(3): 1-4. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.001

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可视化

磷化工企业利用磷矿伴生氟资源生产氟化氢,并深度延伸氟化工产业链,以此推动磷、氟化工产业的协同发展。介绍了磷、氟化工产业协同发展的现状,从技术、资源、政策、市场等方面阐述驱动磷、氟化工产业协同发展的关键因素,生产、业务、产业等层面分析磷、氟化工产业协同发展的效应,并对发展前景进行展望。

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基于专利的固体氧化物燃料电池技术趋势分析

隋依言, 姚辉超, 王秀林, 张雨晴, 卢璐

现代化工. 2024, 44(3): 5-9. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.002

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可视化

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种在高温下将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有能量转化效率高、燃料适应性强且来源广泛、对环境友好等优点。通过分析1990年以来国内外高温固体燃料电池专利情况,从专利申请趋势、专利申请人及专利地域布局等角度,研究了SOFC领域的技术关注重点、应用情况及技术发展趋势。现阶段高温固体燃料电池技术开发已进入快速发展期,国外固体氧化物燃料电池的研发方向主要聚焦于降低成本和提高稳定性,国内则主要集中在突破电堆关键技术、核心部件国产化及示范工程建设。

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专利视角下天然气预处理技术发展路径分析

姚潇, 吴洁, 谢小东

现代化工. 2024, 44(3): 10-15. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.003

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可视化

应用专利信息分析方法,着重从天然气脱酸、脱水、脱重烃3个重点技术分支介绍了该领域的技术发展态势和技术研发路径。研究结果表明,天然气预处理技术的发展经历了萌芽期、缓慢增长期和快速增长期3个阶段,在当前乃至今后一段时期内专利申请趋势将继续保持增长;溶液吸收技术和脱酸装置集成化发展是天然气脱酸预处理方向的热点技术;干燥剂配方的改良和脱水系统的优化是天然气脱水预处理方向的发展重点;涡流分离装置是天然气脱重烃预处理专利技术的热门方向。

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超临界CO₂强化页岩气开采技术研究现状及展望

杨国栋, 黄冕, 刘思雨, 马鑫, 王子未

现代化工. 2024, 44(3): 16-20. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.004

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可视化

介绍了页岩的储层特征,从页岩不同尺度渗流机理、CO₂/CH₄竞争吸附原理及CO₂-水-页岩相互作用机理着手,分析了超临界CO₂在强化页岩气开采技术中的作用与优势,最后指出了超临界CO₂强化页岩气开采技术在技术经济性、设备研发以及环境风险等方面面临的挑战。

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纳米限域催化膜在高级氧化领域的研究进展

王晓科, 陈家斌, 姚广磊, 郝泽伟, 张亚雷, 周雪飞

现代化工. 2024, 44(3): 21-25. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.005

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可视化

详细阐述了纳米限域催化膜的主要特征,全面总结了空间限域效应下催化膜强化降解污染物的作用机制;同时,综合归纳了当前纳米限域催化膜的构建策略及其在不同体系中的应用;最后,对纳米限域催化膜未来的研究方向进行了展望。

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生物质平台分子制备γ-戊内酯的研究进展

周亚利, 徐京, 张中泽, 刘宗辉, 薛冰

现代化工. 2024, 44(3): 26-30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.006

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可视化

综述了近年来以生物质平台分子乙酰丙酸(酯)和糠醛为原料制取γ-戊内酯的研究工作。详细讨论了各种类型的催化剂对反应性能的影响,并对相关催化机理进行了分析和归纳;最后对生物质平台分子催化转化制取γ-戊内酯的发展前景进行了展望。

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MXenes基电容去离子技术电极材料研究进展

任壮, 王黎, 陶强强, 雷晨阳

现代化工. 2024, 44(3): 31-35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.007

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可视化

主要介绍了电容去离子技术(CDI)的相关概念、基本原理,并利用可视化分析对近些年的CDI研究进行了分类总结。着重介绍了MXenes类电极材料在CDI领域的研究与应用,并对各种电极材料进行了比较分析。最后总结了各种电极材料的特点,展望了相关研究在未来CDI领域应用的巨大前景以及面对的困难与挑战。

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用于生产针状焦的优质芳烃原料制备技术研究进展

高迪, 刘倩倩, 宋海涛

现代化工. 2024, 44(3): 36-42. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.008

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可视化

针状焦的生产原料性质直接影响针状焦的品质,由此提出将催化裂化柴油(LCO)中双环芳烃定向转化为三、四环芳烃,以制备针状焦的优质生产原料为目的,推进"油转化"。详细介绍了现有双环芳烃的缩聚技术,对萘的催化缩聚反应机理进行了全面的分析,并对不同萘缩聚催化剂的应用及研究进展进行总结和探讨,包括催化剂性质对催化活性、产物选择性、回收方式的影响。同时,对实现LCO定向转化的工业化应用进行分析,提出未来应深入研究固体超强酸的催化萘缩聚机理,并基于理论指导制备高活性、高选择性的萘缩聚催化剂。

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煤炭超临界水汽化技术研究进展

郭栋, 周臣臣, 葛志伟, 于鹏峰, 胡志勇

现代化工. 2024, 44(3): 43-47. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.009

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可视化

回顾了近年来煤炭超临界水汽化制氢的进展,介绍了制氢反应机理,系统总结了温度、浓度、停留时间和催化剂等因素对煤炭超临界水汽化制氢的影响及煤炭超临界水汽化反应装置的发展现状。针对现存问题对煤炭超临界水汽化制氢的未来前景进行了展望。

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载镧生物炭制备及其在环境修复中的研究进展

黄瑞卿, 熊健, 李伟, 杨崛园, 谢鹏程, 杨博

现代化工. 2024, 44(3): 48-52. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.010

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可视化

总结了镧改性生物炭的常用制备方法,根据实验及实际应用情况着重介绍了浸渍法和共沉淀法并比较不同制备方法的优缺点;从静电作用、离子交换、络合作用等方面阐明了镧改性生物炭对环境污染物的吸附机制;指出了镧改性生物炭材料在实际应用中可能存在的问题和未来发展方向。

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二维层状材料MXene的制备及其在表面涂层的研究进展

刘康兵, 王圣元, 李蒙倩, 姜春敏, 梁爽, 安浩然

现代化工. 2024, 44(3): 53-57. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.011

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可视化

阐述了MXene的组成和分类,详细描述了MXene的制备方法,分析了MXene化学结构对性能的影响,总结了其在传感器、水处理、金属防腐、电磁屏蔽等表面涂层领域的研究现状。最后对MXene材料的制备及其在表面涂层应用中的挑战和发展趋势做出展望,指出MXene的无毒或低毒刻蚀、高效插层剥离以及端基官能团调控等是MXene材料在制备环节未来发展的方向,而提升与其他材料的界面作用力则是MXene在应用领域亟需优化的设计难点。

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光催化降解抗生素及催化剂重复利用的研究进展

刘昊, 吴娜娜

现代化工. 2024, 44(3): 58-61. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.012

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可视化

梳理了抗生素的污染来源,简要介绍了抗生素的危害,阐述了光催化高级氧化工艺的原理。归纳金属和非金属光催化剂对抗生素的降解效果,总结了铋基、银基、钛基和炭材料催化剂对抗生素的降解效率,还讨论了利用基体材料提高光催化剂可重复利用性的方法以及光催化剂的改性方式。

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基于卟啉/酞菁的材料在锂硫电池中的应用

文建鑫, 晁自胜, 金红广, 易文君

现代化工. 2024, 44(3): 62-68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.013

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可视化

综述了酞菁类和卟啉类材料在锂硫电池应用中的最新研究进展,包括基于酞菁或卟啉的碳材料、骨架材料和衍生物,最后指出了该领域未来发展的难点与方向。

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无机水系液流电池中纳米粒子改性石墨毡电极研究

聂昌通, 韩红静, 李永浩, 安梦乾, 徐俊辉, 陈留平

现代化工. 2024, 44(3): 69-73. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.014

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简单介绍了典型液流电池的工作原理及石墨毡本身的结构特征与物化性质,重点阐述了近年来纳米粒子修饰改性电极在液流电池中的应用,对比分析了不同修饰改性工艺及不同类型纳米粒子对电极材料性能的优化效果,并进一步总结了纳米粒子提高电极材料电化学活性机制机理。最后针对电极性能优化研究提出了未来有助于提高电池效率、降低电池成本的发展方向。

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固体储氢材料研究进展及展望

钱鑫, 陈义武, 刘超, 耿龙

现代化工. 2024, 44(3): 74-78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.015

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可视化

围绕物理吸附和化学吸附储氢材料制备及研究技术,总结归纳了碳基材料、有机多孔材料、氢化物材料、金属材料作为储氢材料的研究进展,对比分析了不同材料的储氢容量及优缺点,为固体储氢材料的应用提供了有效的分析数据。最后总结了固态储氢材料目前的技术难点,展望了该材料未来的发展方向。

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电石渣的资源化利用现状

邵岚, 马丽萍, 杨杰, 戴取秀, 谢龙贵, 罗越涛, 曾玲珑

现代化工. 2024, 44(3): 79-83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.016

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阐述了电石渣综合利用的研究状况。传统资源化方式包括制备建筑材料和改善环境,如以电石渣制造水泥、地聚物以及其他建筑材料等;电石渣呈强碱性,可以处理酸性废水、废气,达到以废治废、保护环境的目的。总结了电石渣资源化在化学、冶金和碳捕集方面的新机遇。电石渣不仅是良好的钙基资源,也拥有良好的经济性,电石渣的资源化利用具有重要意义。

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La_yCe_(1-y)Ni_xFe_(1-x)催化剂的制备及其高温荒煤气原位催化减水研究

关珺, 王长鑫, 何德民, 张秋民

现代化工. 2024, 44(3): 84-89. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.017

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采用柠檬酸络合法制备LaNi_xFe_1-xO₃(x分别为0.33、0.5、0.66)和La_1-yCe_yNi_0.66Fe_0.33O₃(y分别为0.1、0.2、0.3、0.4)系列钙钛矿催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N₂物理吸附对催化剂的基本性质进行表征,通过固定床实验装置进行模拟煤气催化实验和荒煤气原位催化实验。催化剂的B位Ni和Fe主要起催化作用,A位的La和Ce主要起稳定晶体结构的作用。结果表明,系列催化剂均可形成稳定的钙钛矿结构,B位Ni质量分数的提高有助于提升CO的转化率和催化剂的积碳速率,并同时降低了催化剂的比表面积和孔体积。A位掺杂Ce能够增加催化剂的晶氧空位,改变催化剂的晶体结构,提高催化剂的比表面积、孔体积、抗硫性能和抗积碳性能。对比原位催化减水效果发现,LaNi_xFe_1-xO₃系列催化剂中 LaNi_0.66Fe_0.33O₃的减水效果较好,热解水产率下降了35%;La_1-yCe_yNi_0.66Fe_0.33O₃系列催化剂中La_0.7Ce_0.3Ni_0.66Fe_0.33O的减水效果最好,热解水产率下降了40%。

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微流控技术辅助制备多孔石墨相氮化碳(g-C₃N₄)块体及其性能研究

马千驰, 徐倩鑫, 周何, 郝彬琦, 常振旗

现代化工. 2024, 44(3): 90-96. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.018

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设计了适用于微流控系统的原位生成酸催化聚乙烯醇/戊二醛凝胶反应体系并用于g-C₃N₄多孔微球粒径与形貌的可控制备,以无机粘结剂和多孔微球为原料实现氚兼容的多孔g-C₃N₄块体的制备。考察了凝胶组成成分、煅烧模式对微球比表面积与机械强度的影响,以及无机黏合剂质量分数、微球粒径对g-C₃N₄块体比表面积与机械强度的影响。结果表明,微球粒径对块体材料性能有显著影响,在相同成型黏合剂质量分数下,微球粒径增加79.5%块体材料的比表面积提高205%,而机械强度仅降低了42%。4.5K低温气体吸附实验结果表明,所制备的g-C₃N₄多孔块体吸附层对氢气和氦气的选择性系数可达13.02。

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醚氧-烷基间隔三离子侧链型PBI碱性膜研究

杨睿祯, 陈婉婷, 王小舟, 崔福军, 贺高红, 吴雪梅

现代化工. 2024, 44(3): 97-102. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.019

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基于侧链接枝改性合成了一系列具有醚氧-烷基-醚氧链段间隔分布的三阳离子侧链型聚苯并咪唑膜(oat-PBI-x)。侧链中两段柔性的含醚链段有助于亲水通道和氢键网络的形成,促进OH^-快速传递,而己烷基间隔段可打破侧链全亲水属性,有效抑制膜过度溶胀。在IEC为1.40 mmol/g时膜的综合性能达到最佳。80℃时电导率为144.4m S/cm,拉伸强度保持在21 MPa,在80℃、1 mol/L KOH溶液中浸泡900h后电导率保留率为91.7%。将其应用于H₂/O₂燃料电池,可在1549 mA/cm²的高电流密度下达到611 mW/cm²的峰值功率密度。

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空心纳米合金NiPdCu催化硝酸盐电还原合成氨的研究

曹欢攀, 许海涛

现代化工. 2024, 44(3): 103-109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.020

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硝酸盐是工业生产和民用生活废水中的重要污染源,电催化还原硝酸盐制备化工原料氨可实现绿色节能减排。以Ni纳米球为模板合成空心纳米合金NiPd_XCu_100-X,利用XRD、TEM、XPS等对催化剂微观形貌、比表面积和化学态进行表征,并将NiPd_XCu_100-X用于电催化硝酸盐还原合成氨反应(NO₃RR)。结果表明,在-0.53 V(vs.RHE)电压下,NiPd₅₀Cu₅₀产NH₃法拉第效率为94.2%,NH₃产率为2 166.8 mg/(h·g_cat)(NH₃产率是NiPd的1.87倍)。NiPd₅₀Cu₅₀优异的电催化硝酸盐还原合成氨活性和稳定性源于金属间协同催化和独特的空心结构。

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碳基乳滴反应器及其在苯甲醛催化反应中的应用

王泽波, 单媛媛, 吕慧慧, 安嘉龙, 高丽丽

现代化工. 2024, 44(3): 110-117. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.021

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以纳米氧化石墨烯薄片(GO)为基础载体、N,N-二乙基乙二胺(ND)为改性剂,基于酰胺化反应合成GOND并作为稳定Pickering乳液的固体颗粒,以其为Pd负载的载体制备Pd/GOND,将其用于苯甲醇选择氧化制备苯甲醛反应。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、Zeta电位、X射线光电子能谱仪(XPS)等对GOND进行表征。结果表明,ND的修饰是乳化剂能够在油/水界面稳定吸附的主要原因,当GO/ND质量比为1/4时,材料在pH>7的环境下仍表现出高乳液稳定性。GOND在低质量浓度下(1mg/mL)即可稳定形成尺寸均匀(140 μm)的Pickering乳液。此外,Pd/GOND乳液催化剂可以有效提高苯甲醇的转化率,Pd/GO和Pd/GOND催化苯甲醇的转化率分别为0和76%。

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吩嗪-芘共聚物电极新材料的制备及储能性能研究

费强, 徐立环, 苏畅

现代化工. 2024, 44(3): 118-123. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.022

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以5,10-二氢吩嗪和1,6-二溴芘为原料,通过Buchwald-Hartwig芳胺化反应合成出新型聚合物聚(吩嗪-芘)(p-PyPZ),将其作为有机锂电池正极材料,研究其电化学和电池性能。通过FT-IR及XPS对新型聚合物材料的结构形貌进行表征,并通过电化学循环伏安(CV)法对其性能进行测试。结果表明,聚合物p-PyPZ具有多重氧化还原特征,在3.590/3.447V处出现芘结构单元对应的氧化还原特征峰,表明新型共聚物中芘结构单元即作为链接单元,同时参与氧化还原过程,使制备的电极材料具有多电子储能特性。作为锂离子电池正极材料,聚合物p-PyPZ表现出优良的循环稳定性。在电流密度为20 mA/g的条件下,其稳定放电比容量达到112.1mAh/g,经过50圈充放电循环后仍能保持在113 mAh/g。在20、50、100、200mA/g和500 mA/g的电流密度下的放电比容量分别稳定在114.7、109.6、103、96.6 mAh/g和92.1 mAh/g。

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γ-Fe₂O₃空心球/Fe-N-C宽电位窗口选择性电催化还原CO₂为CO的研究

聂邓根, 赵小杰, 胡唯唯, 郭振国

现代化工. 2024, 44(3): 124-129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.023

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Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO₂为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)₃Cl₂(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通过热解得到新颖的Fe-N-C担载γ-Fe₂O₃空心球材料。利用SEM、HR-TEM、XRD、XPS等对催化剂进行表征,并对其电催化还原CO₂的性能进行测试。结果表明,该催化剂在-0.5~-1.1 V(相对于可逆氢电极)宽电位窗口表现出优异的CO选择性(CO的法拉第效率大于97%),且在-0.6 V连续电解2h后电流密度和CO的法拉第效率均基本保持不变,表现出卓越的稳定性。

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CPVA微球表面接枝对羟基苯磺酸钠及其对茶碱的吸附研究

吕振艳, 王吉, 马媛, 门吉英

现代化工. 2024, 44(3): 130-135. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.024

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通过分子设计将2-氯乙基异氰酸酯(CIC)键合至聚乙烯醇微球(CPVA)表面制得CPVA-CIC,再将对羟基苯磺酸钠(HSS)固载于CPVA-CIC上制得功能微球CPVA-HSS。通过红外光谱(FI-TR)、扫描电子显微镜(SEM)及Zeta电位仪对功能微球进行表征,并考察主要因素对接枝微球固载量的影响,探索功能微球CPVA-HSS对茶碱分子的吸附性能及吸附机理。结果表明,通过CIC改性,阴离子单体HSS成功固载于基质CPVA表面,形成功能微球CPVA-HSS。CPVA-HSS对茶碱吸附5h达到平衡,凭借其强的静电相互作用,pH5时在水溶液中吸附容量可达60 mg/g,随着温度的降低吸附量升高,而随介质盐度的增大吸附容量降低。功能微球的重复使用性较好。

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W增强Al/Gd₂O₃双屏蔽复合材料的制备与性能研究

马杰, 张鹏, 樊文浩, 廉旭鹏, 戎婕

现代化工. 2024, 44(3): 136-139. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.025

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为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd₂0₃材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd₂O₃复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd₂O₃复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd₂O₃复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

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两种基于钛酸锂型锂离子筛的性能差异研究

黄江龙, 赵文芳, 莫恒亮, 陈亦力, 彭文娟, 李天玉, 张颖, 王志栋

现代化工. 2024, 44(3): 140-144. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.026

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钛酸锂型锂离子筛(简称钛系锂离子筛)具有吸附容量高、选择性好、寿命长、稳定性高等特点,在盐湖提锂方面具有广阔的应用前景。以二氧化钛与氢氧化锂为原料,通过控制二者的配比和不同高温条件分别固相合成了偏钛酸锂前驱体(β-Li₂TiO₃)和正钛酸锂前驱体(Li₄Ti₅O₁₂)。研究了这2种锂离子筛活化过程的差异性以及在模拟盐湖卤水的吸附条件下吸附选择性和循环稳定性的差异。结果表明,Li₄Ti₅O₁₂较β-Li₂TiO₃活化条件苛刻,所需酸浓度更高;相同含Li⁺水体中,β-H₂TiO₃的饱和吸附容量达到32.1mg/g,而H₄Ti₅O₁₂的饱和吸附容量仅为5.9 mg/g;2种锂离子筛在离子选择性和循环稳定性方面并无明显差异。

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基于阴阳离子染料对的光捕获体系构建及其在光催化CDC反应中的应用研究

胡金辉, 蔡亭伟, 王照朋, 何瑾馨, 赵强强

现代化工. 2024, 44(3): 145-151. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.027

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针对荧光素类染料单独使用中存在光响应范围窄、能量利用率低等问题,利用离子染料之间的静电作用力构建阴阳离子染料对光捕获体系,探究光捕获体系对交叉脱氢偶联(CDC)反应的催化性能及其影响因素。结果表明,染料间阴、阳离子的相互作用可形成稳定的光捕获体系,以阴、阳离子染料玫瑰红(RB)和吖啶橙(AO)为受体和供体构建了光捕获体系"D⁺_AOA^-_RB"(浓度为2×10^-5mol/L),其荧光共振能量转移(FRET)效率可达72%。光捕获体系的荧光共振能量转移(FRET)过程可有效拓宽光响应范围、提高受体光催化性能,"D⁺_AOA^-_RB"体系对CDC反应展现出优异的光催化性能,其光催化反应速率是以RB为催化剂时的1.60倍。

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Ca-Al-LDHs固体碱催化羟甲基化反应制备2-硝基-2-甲基-1-丙醇的研究

贺胜臣, 杨海玉, 王昊, 王平, 楚庆岩

现代化工. 2024, 44(3): 152-159. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.028

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采用共沉淀法制备了一系列Ca-Al-LDHs固体碱催化剂用于非均相催化合成2-硝基-2-甲基-1-丙醇。利用XRD、SEM、XPS、CO₂-TPD、FT-IR、BET等分析手段对Ca-Al-LDHs的结构特性、金属价态、碱性强度与催化性能构效关系进行表征,通过2-硝基丙烷与甲醛羟甲基化反应评价了Ca-Al-LDHs固体碱催化剂的催化性能,并对2-硝基-2-甲基-1-丙醇的制备工艺进行了优化。结果表明,所制备的固体碱催化剂表面存在大量强碱性活性位点,并且存在一种新的晶格结构(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),该结构的存在提高了该催化剂对羟甲基化反应的催化性能;在温度为70℃、反应时间为2h、n(甲醛)∶n(2-硝基丙烷)=2∶1、m(催化剂)∶m(甲醛)=3∶10的反应条件下,2-硝基丙烷的转化率为96.2%,2-硝基-2-甲基-1-丙醇选择性为99%。催化剂重复使用20次后,产品收率仍能达到60%以上。

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CoFe-LDHs/VMT催化剂高效电解尿素性能探究

孙源, 董方林, 田维亮, 胡群洋, 唐风琴

现代化工. 2024, 44(3): 160-167. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.029

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尿素辅助电解水是一种节能的制氢策略,但其应用受到阳极尿素氧化反应(UOR)和阴极析氢反应(HER)动力学缓慢的限制。以水热法合成的CoFe-LDHs/VMT(VMT为蛭石简写)催化剂作为UOR的高活性催化剂,通过XRD和XPS对催化剂进行表征。结果表明,VMT与CoFe-LDHs存在相互作用;CoFe-LDHs/VMT催化剂作为HER-UOR体系中的双功能电催化剂为实现节能制氢提供了新的途径。

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(NH₄)₂S₂O₈/AC氧化改性电极材料的制备及性能表征

吴沁如, 李海红, 张腾

现代化工. 2024, 44(3): 168-174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.030

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以煤质活性炭(AC)为研究对象,通过(NH₄)₂S₂O₈氧化改性提高其电吸附性能。将活性炭材料制备成电极并在电容去离子技术(EST)下进行实验,对改性前后活性炭的表面形貌、表面官能团、孔结构变化进行对比分析。结果表明,活性炭经过1.5 mol/L的(NH₄)₂S₂O₈改性后比电容最大;改性后的活性炭电极比电容增大,改性后相比改性前孔容、平均孔径均下降;改性后的材料表面光滑、杂质较少、孔隙结构发达、含氧官能团增多;利用单因素和Box-Behnken响应面法得到改性后材料制备的最佳工艺为:1.59g的AC在54.22℃下氧化改性4.93h,电极比电容为259.850 F/g,改性后电极的CV曲线证明由于其含有赝电容从而使电化学性能得到提高。

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Bi₂Sn₂O₇/CeO₂Z型异质结光催化剂在可见光下降解有机污染物性能研究

王妮都, 汪业勇, 王逸菲, 沈正千, 黄江华, 竺柏康, 杨淑清

现代化工. 2024, 44(3): 175-181. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.031

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利用水热法将Bi₂Sn₂O₇纳米颗粒负载到CeO₂微球上制备Z型异质结光催化剂并用于光催化降解水污染物。结果表明,在光照下60min时,优化的Bi₂Sn₂O₇/CeO₂(BSC-5)对盐酸四环素的降解效率达到88.4%(反应速率常数k=0.0334 min^-1),是CeO₂的8.25倍和Bi₂Sn₂O₇的4.71倍。Z型异质结可以形成更多暴露的活性中心,具有更好的光电子-空穴对分离效率、优异的氧化还原能力以及有效产生超氧自由基(·O^-₂)和羟基自由基(·OH)。此外,Bi₂Sn₂O₇/CeO₂在光催化降解实验中表现出良好的稳定性,经过5次循环后降解效率保持在85%以上。同时,在实验研究的基础上阐明了Bi₂Sn₂O₇/CeO₂光催化剂的光催化机理。

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La掺杂对(In_0.5Nb_0.5)_0.10Ti_0.90O₂陶瓷微观结构和介电性能的影响

张翠玲, 陈建宾

现代化工. 2024, 44(3): 182-187. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.032

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In和Nb共掺杂TiO₂(INTO)陶瓷在100kHz以下的巨大介电常数源于内部势垒层电容效应。根据这种电容效应,通过增加晶界对介电性能的贡献来降低其低频介电损耗。因此,将La掺杂到INTO陶瓷中,通过细化晶粒并增加晶界数量来降低陶瓷制备过程中的能耗。结果表明,La掺杂减小了INTO陶瓷的晶粒尺寸,增加了陶瓷中晶界的数量,并且陶瓷中析出 LaNbTiO₆二次相,在陶瓷晶粒之间形成高阻态的相界,降低陶瓷的低频介电损耗,优化了陶瓷介电常数的频率稳定性。

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丙基唑啉改性微晶纤维素增强增韧聚乳酸的研究

王碟, 单玉华, 蔡志祥, 刘玮, 胡林玲, 刘平

现代化工. 2024, 44(3): 188-193. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.033

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利用丙基唑啉(POZ)对微晶纤维素(MCC)进行化学改性得到酰胺化微晶纤维素(AD-MCC),AD-MCC与聚乳酸(PLA)通过熔融共混法制备AD-MCC/PLA复合材料。利用FT-IR、SEM、XRD、TG、万能试验机等研究了AD-MCC的制备条件,并考察了AD-MCC添加质量分数对AD-MCC/PLA的性能影响。结果表明,在甲醇钠催化下120℃反应8h,可得到POZ接枝率为31.47%的AD-MCC;AD-MCC提高了MCC与PLA的相容性,使PLA力学性能显著提高;添加2.5% AD-MCC可使PLA复合材料的拉伸强度提高26%,断裂伸长率提高61%,冲击强度提高57%。

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苯并噻唑型功能化离子液体催化酮酚缩合反应的研究

鲁鑫鑫, 于丽梅, 闫磊, 魏佳伦, 高占先

现代化工. 2024, 44(3): 194-199. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.034

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以N-(3-磺酸基丙基)苯并噻唑、N-(3-磺酸基丙基)-2-巯基苯并噻唑为阳离子和硫酸氢根、对甲苯磺酸根为阴离子合成了4种功能化离子液体(ILs)。利用IR、¹HNMR和MS对ILs进行结构表征;利用Hammett法和Ellman法对功能化离子液体的酸度和有效巯基含量等催化性能指标进行表征。同时,评价了该系列功能化离子液体在苯酚分别与环己酮、苯乙酮缩合反应中的催化效果,其中以阳离子结构中含有—SH、阴离子为对甲苯磺酸根的功能化离子液体对不同的酮底物均表现出良好的催化效果。考察反应温度对ILs催化酮酚缩合反应的影响,探究脂肪酮和芳酮的反应活性差异,结果表明,环己酮反应活性明显高于苯乙酮,且酚酮缩合反应是具有动力学和热力学控制特征的反应。基于实验结果分析了ILs催化酮酚缩合反应的可能机理。

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不同载体镍基催化剂对1,4-丁炔二醇加氢性能的影响

李蕊, 杜建坤, 陆江银

现代化工. 2024, 44(3): 200-205. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.035

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采用等体积浸渍法将Ni分别负载在USY、ZSM-5、SBA-15、Al₂O₃和SiO₂ 5种载体上制备Ni质量分数为17%的负载型镍基催化剂,以1,4-丁炔二醇(BYD)加氢制1,4-丁二醇(BDO)为探针反应考察其催化性能。通过X射线衍射、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原及NH₃程序升温脱附对催化剂进行表征。结果表明,在不同载体的催化剂作用下,BYD的转化率均可达到99%以上,但BDO的选择性却有很大差异;其他条件相同时,Ni/SBA-15催化剂反应5 h时BDO的选择性达到83.1%,1,4-丁烯二醇(BED)的选择性为16.6%,且2-羟基四氢呋喃(HTHF)的选择性很低,这与Ni/SBA-15具有较大的比表面积和平均孔径、较弱的酸性和良好的活性金属组分镍分散性有关。进而筛选出在低温低压条件下BYD一步加氢制备BDO的镍基催化剂Ni/SBA-15。

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基于ITO的Co-ZnO电极的制备及对邻苯二酚的检测评价

马寅, 杨意, 吴青华, 缪楚宇, 武莹, 李宇春

现代化工. 2024, 44(3): 206-211. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.036

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采用分布电沉积法在ITO导电玻璃表面制备Co-ZnO电极传感器,并将其用于邻苯二酚的分析检测。利用SEM、EDS和XRD对制备的Co-ZnO电极进行表面形貌、元素组成和晶体结构分析,并利用循环伏安法和计时电流法对其进行电化学分析。结果表明,Co-ZnO电极对邻苯二酚具有非常明显的电催化活性,通过测试分析得到其线性范围为0.01~10 mmol/L、灵敏度为1 429.67 mA/(mM·cm²)、检出限为0.87μmol/L。通过干扰试验可知,Co-ZnO电极对其有良好的选择性,且电极的重现性良好。

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绿色环保阻垢剂Ly-CCQDs的合成及性能研究

李辉, 孙征楠, 荆国林

现代化工. 2024, 44(3): 212-217. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.037

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以无水柠檬酸、L-赖氨酸为主要原料,通过熔融缩聚法合成了一种纯柠檬酸(CCQDs)衍生物Ly-CCQDs,通过红外光谱分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行表征,在40~80℃条件下对Ly-CCQDs进行了阻垢静态测试。结果表明,在极少量Ly-CCQDs加入的条件下,阻硫酸钙和碳酸钙垢的阻垢率均可达到100%,与单一的无水柠檬酸相比有明显的改善。通过SEM对Ly-CCQDs的阻垢机制进行研究发现,随着Ly-CCQDs加入量的增大,碳酸钙垢的晶型逐渐由方解石向尺寸更小的霰石结构发展,证明Ly-CCQDs对钙垢生长有显著的抑制作用。

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HSRO^®技术在脱硫废水零排放中的设计及应用

王海棠, 罗纯仁, 陈成, 程子洪, 曹志国, 方杰, 钟振成

现代化工. 2024, 44(3): 218-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.038

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介绍了HSRO^®(高盐反渗透)的技术特点。内蒙古境内某火力发电厂脱硫废水零排放一期项目工程工艺流程膜浓缩工段成功设计并应用了HSRO装置,该装置运行稳定可靠,整体回收率高于90%,最终反渗透产水可作为生产用水直接回用。该技术不仅在脱硫废水领域成功得到了工程验证,也为高矿化度矿井水、煤化工浓盐水等浓盐水领域工艺选择提供了参考。

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汽油降苯增产芳烃的工艺优化研究

杨涛

现代化工. 2024, 44(3): 221-224. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.039

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针对某公司S-Zorb装置脱硫后汽油中间馏分含有高达40%以上的C₆~C₈芳烃组分且苯含量高的现状,提出对汽油进行精密切割,切割出中间馏分进而达到降苯增产芳烃的目的。对汽油精密切割的3种工艺方案进行模拟计算和分析对比,包括设备投资、能耗和运行成本等,最终确定了"分馏塔带汽提塔"的工艺流程技术。分馏塔带汽提塔的工艺具有设备投资小、能耗低、流程简单、运行成本低的优势。

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反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺研究

窦欣宇, 刘沙, 姚洪, 王红星

现代化工. 2024, 44(3): 225-229. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.040

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以反应精馏隔壁塔替换传统的反应精馏塔,形成了新型双向反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺,并通过灵敏度分析和遗传算法对工艺流程进行了优化,优化后的反应精馏隔壁塔工艺与传统反应精馏工艺相比年度总费用减少10.15%,CO₂排放速率降低31.75%,乳酸收率提升4.68%。

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甲醇制烯烃装置再生立管存在的问题及解决措施

赵亚伟, 苟荣恒, 潘海涛

现代化工. 2024, 44(3): 230-234. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.041

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甲醇制烯烃(MTO)装置催化剂循环回路的下行流动部分是再生立管,操作复杂性在于立管内催化剂的流态受多种因素影响。某0.60 Mt/a MTO装置投产运行7年,期间一直存在再生立管催化剂输送下料不畅的问题,反再两器运行参数波动幅度宽,工艺工况复杂多变,无法实现100%自控率,操作人员劳动强度大,产品收率降低,能耗、剂耗增加。根据现有调节措施和临时故障处理方法,只能通过调整再生立管松动风来维持短暂立管正常下料。从再生立管上下串联设备影响、再生立管整体设计、介质流化状态、工艺操作等方面出发,对再生立管生产运行瓶颈产生的原因进行分析,确定影响再生立管高效运行的症结所在。根据问题的剖析提出改进建议,为再生立管后续升级改造提供合理的理论支持和指导判断。

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最大规模浅冷油吸收法C₁/C₂分离技术工业应用实践

魏文, 田海波, 王大为, 张灵

现代化工. 2024, 44(3): 235-239. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.042

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某公司采用浅冷油吸收法干气回收专利技术新建了一套C₁/C₂分离装置,以正丁烷为吸收剂吸收干气中的碳二馏分,再以重石脑油为吸收剂回收燃料气中夹带的碳四馏分,得到富乙烷气、轻烃和粗氢气分别送入乙烯装置、液化气分离装置和PSA装置。该分离装置规模达到了1.6 Mt/a,可以实现将20 Mt/a炼化一体化项目中炼油装置的干气全部加工。装置投产运行1年后进行了标定,结果显示,乙烷回收率和纯度分别达到了92.7%和93.7%,产品分布良好,综合能耗达标,表明该技术的选择成熟可靠,值得推广应用。

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气相-液相色谱联合分析偏三甲苯氧化产物

马子涛, 唐明远, 柯伯留, 汪沛能, 王琪, 崔鹏

现代化工. 2024, 44(3): 240-245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.043

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针对偏三甲苯氧化过程中产物复杂、分析困难的问题,开展了气相色谱-液相色谱联合分析方法研究。使用岛津GC-2014C气相色谱仪,采用SE-54色谱柱(0.32mm×30m,薄膜厚度0.25μm),氢火焰离子化检测器,定量分析其中低沸点产物(偏三甲苯、醇、醛以及甲基羧酸产物等);使用安捷伦Aglient-1200液相色谱仪,采用C₁₈色谱柱(5 mm×250 mm,粒度5μm),以甲醇-水为二元流动相,分析高沸点产物(均苯四甲酸、偏苯三甲酸及苯二甲酸等)。通过标准曲线方法获得相对摩尔校正因子,并以4-甲基邻苯二甲酸(在气相色谱和液相色谱均出峰)作为桥梁物质将2种分析方法关联,实现产物的定量分析。准确度实验表明分析误差均小于1.0%。

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基于声化学微试剂快速检测方法研究

李文, 高亚松, 马永跃, 陈银银, 温昕

现代化工. 2024, 44(3): 246-251. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.03.044

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针对高锰酸盐检测存在试剂用量大,检测周期长等问题,基于超声液体声化反应机理,应用超声辅助消解技术和顺序注射分析技术(SIA),提出了一种高锰酸盐微试剂快速检测方法。基于超声辅助高锰酸盐溶液消解原理,设计消解池结构,采用最小二乘法建立高锰酸盐回归模型。结果表明,超声辅助消解法曲线相关性优于光谱法。基于高锰酸盐指数检测仪行业标准,量程漂移与零点漂移在±5%以下,系统重复性误差为2.51%以内。实验表明,该方法具有一定的应用价值。

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2024年, 第44卷, 第3期　刊出日期：2024-03-20

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