采用金属铝改性分子筛SBA-15,并将改性后的分子筛Al-SBA-15与复合离子液体[BMIM][Zn2Br5]反应制备固载化离子液体催化剂Al-SBA-15-[BMIM][Zn2Br5]。利用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪和电镜扫描仪对该催化剂的结构、热性能及表观形貌进行测试,并研究其催化环氧丙烷与二氧化碳合成碳酸丙烯酯的性能。结果表明,制备的固载化催化剂Al-SBA-15-[BMIM][Zn2Br5]是目标产物,实现了离子液体的相态转变,并在温和的条件下高效地完成了催化过程,该催化剂活性高、选择性好。当催化温度为90℃、压力为2.0 MPa、催化剂质量分数为2.5%时,环氧丙烷转化率和产物选择性分别为93.9%和97.4%。
以三氧化钼、二水合草酸为原料,通过简单的溶剂热法制备了MoO3-x锂离子电池负极材料。采用XRD、TG、SEM、HR-TEM等方法对MoO3-x样品的化学组成、结构与形貌进行了表征,并对MoO3-x进行电化学性能测试。结果表明,该材料呈现花状结构,形貌均一,具有氧缺陷结构。MoO3-x作为负极材料应用于锂离子电池时展示出极好的电化学性能:在电流密度为2 A/g的条件下,该材料的首圈充/放电比容量分别达到978.6 mAh/g和1 760 mAh/g。具有良好的循环稳定性;在5 A/g的条件下进行测试时,稳定循环1 000圈后,可逆放电比容量仍旧保持在490 mAh/g。
采用双极性高压介质阻挡放电协同钙钛矿型催化剂对NOx进行处理,研究了介质阻挡放电协同不同焙烧温度下La0.7Sr0.3Ni0.2Mn0.5Fe0.3O3催化剂及A位不同Ag掺杂量的La0.7-xAgxSr0.3Ni0.2Mn0.5Fe0.3O3催化剂在不同反应条件下对去除NOx的影响,并利用XRD、SEM分析各种催化剂性能。结果表明,焙烧温度为650℃的La0.7Sr0.3Ni0.5Mn0.2Fe0.3O3催化剂的效果最佳;A位掺杂Ag对催化剂进行改性,NO转化率和NOx去除率随着Ag质量分数的增大而降低,两者均在添加量为0.1时达到最大,分别为96.62%和85%。
采用二次生长法在多孔α-Al2O3支撑体表面制备Sn-silicalite-2分子筛膜。通过XRD和FT-IR分析证明Sn原子进入MEL分子筛骨架,通过扫描电镜(SEM)表征膜结构。考察了Sn含量、进料温度和进料质量分数对渗透汽化性能的影响。结果表明,合成液中Sn/Si摩尔比为0.03时,Sn-silicalite-2分子筛膜具有最高的有机物选择性,并且随着进料温度的升高和进料质量分数的降低,渗透通量和分离因子均增大。在料液温度为70℃、进料质量分数为5%的条件下,合成液中Sn/Si摩尔比为0.03的Sn-silicalite-2分子筛膜分离乙醇/水、乙酸/水和DMF/水溶液的渗透通量分别为1.28、1.13、0.99 kg/(m2·h),分离因子分别为6.3、12.7和5.6。
传统的石墨负极已经不能满足锂离子电池对高能量密度的需求。采用电化学插层-剥离法得到的石墨烯对铁氧化物负极进行包覆改性,石墨烯表面被部分氧化,拥有类似于氧化石墨烯的功能性,可以和Fe3+通过静电吸附完成表面自组装;而且其表面缺陷少、导电性良好,是制备这类复合材料极佳的备选材料;同时,探讨了不同制备条件对石墨烯堆叠效应的影响。结果表明,冷冻干燥可以一定程度上抑制石墨烯堆叠现象的发生,从而增强复合材料的电化学性能。该负极材料在1 A/g的大电流密度下经过350次长循环后仍能保持603 mAh/g的比容量,远高于现在的石墨负极(372 mAh/g),具有优异的循环稳定性。
制备了四苯基卟啉、四(4-甲基苯基)卟啉、四(4-甲氧基苯基)卟啉、四(4-氟苯基)卟啉、四(4-氯苯基)卟啉及其对应的锰卟啉,并对其结构进行了表征。以前述卟啉为催化剂,催化1-丁烯环氧化制备1,2-环氧丁烷。考察了催化剂种类、催化剂浓度、丁烯用量、共还原剂用量、溶剂用量、转速、反应时间、反应温度、反应压力对反应结果的影响。结果表明,以四(4-氟苯基)锰卟啉为催化剂,在催化剂浓度为8×10-6 mol/L、丁烯用量为1.9 L、丙烯醛用量为3 mL、溶剂用量为200 mL、转速为500 r/min、反应压力为1.6 MPa、反应温度为103℃、反应时间为60 min的条件下,1-丁烯转化率为96.39%,1,2-环氧丁烷收率为95.04%,选择性为98.61%。
采用湿化学法制备了氢氧化铜悬浮剂,以粒径D50为评价依据,通过单一因素分析法优化了氢氧化铜的制备条件。结果表明,最佳制备反应条件为硫酸铜与氢氧化钠的体积比为4∶1,转速为1 300 r/min,硫酸铜溶液的滴加速度为8 mL/min,直至化学计量点,继续搅拌20 min。当助剂(以CuSO4计) PVP、明胶和SDBS的质量分数分别为0.7%、0.5%和1.1%时,氢氧化铜悬浮剂的热贮前后D50和跨距分别为3.12 μm、3.03和10.09 μm、4.88。SEM分析结果表明,样品呈现分散均匀的棉絮状,粒径为1~4 μm。该悬浮液的抑菌性能突出。
以电石(CaC2)为碳源,通过氧化法合成炭材料(CM),并用氢氧化钾(KOH)进一步活化,制得具有微观细孔结构的活化炭材料(ACM)。利用XRD、Raman、FT-IR测试了CM的结构。利用FESEM、BET、循环伏安法(CV)和恒流充放电(GCD)探究了活化对炭材料结构、形貌和电容性能的影响。结果表明,氧化法制得的CM具有一定程度的石墨化,同时表面发生了部分氧化。活化后炭材料表面呈疏松状,比表面积和总孔容均变大,当活化炭碱比(RCM/KOH)为0.5时,比表面积为1 114.3 m2/g,总孔容达到0.35 cm3/g。炭碱比活化的炭材料ACM0.5电极在0.64 mol/L的K2SO4电解质溶液中,电流密度为0.5 A/g时,比电容达165.47 F/g,可作为超级电容器的电极材料。
以醋酸钠、乙酰丙酮钒为原料,四甘醇/乙二醇为溶剂、燃料和碳源,Ni2P为镍源,采用多元醇快速热解合成法制备Na3V2(PO4)3-Ni2P/C (NVP-NP/C)复合材料。FT-IR、XRD、和DSL对NVP-NP/C的组成和微观结构进行表征。结果表明,多元醇的快速热解有效地促进了NVP-NP的成核并抑制其继续生长,同时多元醇的完全燃烧消除制备过程引入的杂质并在产品表面形成了均匀碳包覆层。NVP-NP/C产品呈球形,直径约为50 nm,颗粒间呈轻微的聚集,聚集体平均粒径为121.6 nm,分布均匀,碳质量分数为8.77%。高结晶度形貌规整的Na3V2(PO4)3-Ni2P纳米复合材料可以改善钠离子扩散能力,而多元醇热解碳所形成的包覆层可有效提高复合材料的导电性。
以硝酸钴和钛酸四丁酯为金属前驱体,采用"一锅法"制备了Co-SBA-15-(180)、Ti-SBA-15-(36)和Co-Ti-SBA-15-(30)-(5)催化剂,并用于催化烯烃环氧化反应中。采用N2吸附脱附、X-射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和X-射线能谱技术对催化剂进行表征。结果表明,在反应温度为80℃、1,2-二氯乙烷用量为10 mL、催化剂质量为100 mg、环己烯物质的量为10 mmol、叔丁基过氧化氢物质的量为10 mmol、反应时间为8 h的条件下,Co-Ti-SBA-15-(30)-(5)双金属催化剂对环己烯进行环氧化的转化率和选择性分别达到了92.70%和94.67%,明显高于Co-SBA-15-(180)和Ti-SBA-15-(36)单金属催化剂。
催化剂的表面结构对于调控其催化活性具有重要的作用。采用高温煅烧的方法诱导锐钛相纳米TiO2发生金红石相转变,对其光催化活性和金红石相含量分析发现,仅少量的金红石相生成可显著提高纳米TiO2光催化活性,同时明显改变催化体系中不同自由基的相对含量。·OH的生成浓度仅有稍微增加,而O2·-的浓度从0.233 μM/h迅速增加到0.501 μM/h,说明煅烧过程诱导纳米TiO2的表面结构发生显著改变,金红石相TiO2优先在纳米TiO2颗粒表面区域生成。通过与模型金红石相/锐钛相纳米TiO2表面异质结构对比,进一步验证了表面晶相异质结构可显著提高纳米TiO2催化活性。
采用共沉淀法制备了甲基丙烯醛(Methacrolein,MAL)选择氧化为甲基丙烯酸(Methacrylic acid,MAA)的杂多酸盐催化剂,借助于TG/DSC、XRD、FT-IR等分析手段对不同焙烧温度下催化剂的物理化学性质进行了表征,结合固定床活性评价结果,系统考察了焙烧温度对催化剂性能的影响。结果表明,焙烧温度会影响催化剂的晶型结构、表面酸性和颗粒形貌等,进而影响催化剂的催化性能。评价结果显示,450℃焙烧制备的催化剂具有最好的催化活性,在反应温度为290℃、空速为1 050 h-1的条件下,其转化率和选择性分别可达81.15%、80.76%。
以均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇-400和纳米二氧化钛(TiO2)为添加剂,水为凝胶剂,通过浸没沉淀相转化和化学亚胺化制备聚酰亚胺/纳米二氧化钛(PI/TiO2)杂化超滤膜。考察了添加剂用量对PI/TiO2杂化超滤膜纯水通量、截留率、耐溶剂性能的影响。红外光谱(FT-IR)分析结果表明,所制备的膜为聚酰亚胺膜且纳米TiO2粒子成功引入到膜中;扫描电镜(SEM)分析结果表明,添加剂用量调节了膜表层的致密性和支撑层的连通性。PEG-400、纳米TiO2质量分数分别为10%、0.2%时,PI/TiO2膜的纯水通量达到120.28 L/(m2·h),卵清蛋白的截留率达到97.31%。在11种有机溶剂中浸泡15 d后,PI/TiO2杂化膜仍具有良好的耐溶剂性能。
为了在降低旋风分离器压降的同时维持较高的分离效率,设计了一种新型旋风分离器。采用弧形导流板分隔进气的入口结构、渐扩型排气的出口结构、加长型的筒体和锥体的结构,有锥顶过渡段的灰斗结构,并匹配了合理的尺寸。为了验证新型分离器的性能,将新型结构的旋风分离器与基准PV型分离器进行了并联对比实验。以空气为实验介质,实验粉料为滑石粉,在入口气速为14.2~21.2 m/s、入口含尘浓度为0.01 kg/m3时,同时测量了新型分离器与PV型分离器的效率和压降。对比实验结果表明,相对于基准PV型分离器,新型旋风分离器的平均压降降低了21.91%,且分离效率基本保持不变。
采用无水三氯化铝与多卤代烷组成的配合物催化体系,研究了以C14、C16、C18、C20~C24、C20~C28直链α-烯烃和混合二甲苯为原料合成系列长链烷基二甲苯的同分异构体或同系物,采用正交试验方法研究各个因素对反应的影响,确定较佳反应条件为:反应温度(滴加烯烃时的体系温度)40℃,反应时间60 min,催化剂用量占体系总质量的1/100,混合二甲苯/烯烃物质的量之比为4.0。在此条件下,利用30 L反应器进行了放大实验,烯烃的转化率达到100%,长链烷基二甲苯的收率达到92.95%~98.71%,长链烷基二甲苯的选择性达99%以上,工业放大生产了15 000余吨产品。
介绍了加氢裂化装置加工高氯原料常见的产物热回收工艺方案。以某石化加氢裂化装置为例,对热高低分和冷高低分2种流程进行模拟计算,对比分析模拟结果发现,冷高低分流程和热高低分流程均能满足高氯原料加工需求,前者需要在NH4Cl结盐温度以上设置间歇注水口,后者则需要在NH4Cl结盐温度以上设置热高分器及间歇注水口。从能耗角度考虑,最优工况下热高低分流程较冷高低分流程加热炉负荷低11.0%;与热高低分流程相比,冷高低分流程含硫液化气、干气收率较高,并且冷高分气氢纯度高,外甩高分气、外补新氢量均低于热高分流程;从注水洗盐效果来说,冷高低分流程注水量比热高低分流程多42.6%,循环氢系统酸性气浓度较低,但脱硫塔顶气酸性气浓度较高,相应需要增加防腐蚀措施。综合考虑认为热高低分流程更具有优势。
针对苯胺分子兼有苯环和胺基的结构特点,通过骨架与侧链协同修饰,设计并合成了2种不同侧链修饰的多锚点醛基荧光探针(4A2BNDF和4A2CzDF)。研究发现,侧链不同时探针的发光波长和HOMO能级位置不同;当苯胺浓度从0增加至2×10-3 mol/L时,4A2BNDF和4A2CzDF 2种探针荧光分别猝灭69%和47%,检测限分别可达9.3、68 μmol/L,且前者具有更优异的选择性。核磁数据表明,二者皆通过化学反应检测苯胺;量化计算表明,传感性能差异的原因在于侧链与苯胺间作用力大小不同。侧链与主链协同修饰检测被分析物的策略对有机荧光探针的设计有指导意义。
采用超声波、索氏、微波方式提取塑料制品中多溴二苯醚(PBDEs),经固相萃取柱净化,采用多反应监测方式(MRM)模式,建立了气相色谱三重四级杆串联质谱法(GC-MS/MS)同时测定塑料制品中15种PBDEs分析方法。结果表明,15种PBDEs的质量浓度在0.01~1.0 μg/mL范围内与质谱响应值呈良好的线性关系,相关系数均大于0.999 6;检出限在0.5~3.0 μg/kg,定量限在1.7~10.0 μg/kg;加标回收率在94.2%~100.5%,RSD为0.2%~5.0%。该法准确度高、精密度好,可为塑料制品中PBDEs测定提供分析方法。
建立了高效准确分析饮用水中痕量抗生素的固相萃取/液相色谱串联质谱法分析供水厂中磺胺嘧啶、磺胺甲GFDA1唑、诺氟沙星、恩诺沙星、土霉素、头孢噻肟钠、罗红霉素7种抗生素残留的方法。通过优化固相萃取最终确定的样品前处理条件为:固相萃取小柱类型为Waters公司的Oasis HLB (500 mg,6 cc);过样体积1 000 mL;上样流速10 mL/min;水样pH 4;洗脱剂类型为甲醇;洗脱剂用量9 mL。运用三重四级杆质谱检测器,在多反应选择监测离子模式(MRM)下进行目标物的分析检测,采用含0.1%甲酸的水作为流动相无机相A、乙腈作为流动相有机相B进行梯度洗脱。7种抗生素在0.5~200 ng/L的范围内有较好的线性关系,最低检出限为0.1~1.2 ng/L,平均加标回收率为68%~112%,相对标准偏差1.6%~10.7%。该方法的回收率和精密度良好,重现性佳且用时短,可满足实际水样中痕量抗生素的检测。