通过简单的水热法和KOH活化法制备了一种吸附性能和催化性能优良的材料Co-CNTs-KOH,并对其进行表征分析;考察了Co-CNTs-KOH投加量、BPA初始质量浓度、PMS投加量、pH和离子强度等因素对降解BPA效果的影响。结果表明,所制备的催化剂Co-CNTs-KOH为表面粗糙、疏松多孔的不规则形状,具有较高的结晶度和密集分布的介孔结构;在催化剂质量浓度为20 mg/L、BPA初始质量浓度为20 mg/L、PMS浓度为0.5 mmol/L、弱酸条件下,BPA的降解效果最佳,降解率高达93.5%;通过自由基猝灭反应得出结论,SO4-·和OH·自由基是该体系主要的活性氧化物质。
以月桂酸-硬脂酸二元低共熔脂肪酸(LA-SA)为相变材料、膨胀珍珠岩(EP)和膨胀石墨(EG)为负载材料,采用真空吸附法制备LA-SA/EG和LA-SA/EP复合相变材料。通过FT-IR、ESEM、DSC和小室试验等对复合相变材料的化学组成、微观结构、热物性和调温性能等进行分析。结果表明,LA-SA与负载材料复合基本不改变相变材料的储放能性能;由于EG空间网络孔隙体积大,微孔和表面吸附力比EP大,故其比EP负载LA-SA能力强,EG和EP的最佳LA-SA负载率分别为90%和40%。小室试验结果表明,复合相变材料LA-SA/EG、LA-SA/EP不仅可以降低小室内最高气温,还能延迟小室内达到最高气温的时间,有效调节室内热环境;由于LA-SA/EG材料导热系数和相变潜热高,故其调温效果比LA-SA/EP更好,对建筑的节能减碳作用更显著。
以2-甲基-6-丙酰基萘为原料,在Co-Mn-Br催化体系中液相氧化制备2,6-萘二甲酸,考察了催化剂质量分数、助催化剂比例、反应温度、反应压力、原料与溶剂质量比、反应时间、空气流量等因素对反应的影响。利用HPLC、IR、Č1HNMR、pH计对产物进行定性分析。得出制备2,6-萘二甲酸的适宜反应条件为:温度为190℃、时间为45 min、m(Co)∶m(Mn)∶m(Br)=1∶2∶5、m(MPN)∶m(HAc)=1∶15、压力为2.0 MPa、空气流量为1.4 L/min。在此条件下,2,6-萘二甲酸收率和纯度分别为83.47%和91.94%,可达到减少重结晶等提纯步骤、简化工艺流程、降低氧化反应原料成本。
传统的化学动力疗法(Chemodynamic therapy,CDT)往往依靠内源性H2O2产生·OH来对抗细菌,但是产生的·OH难以达到对细菌的彻底清除。此外,细菌内部遭受活性氧攻击时会产生大量的还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH),抑制活性氧(ROS)对细菌的杀伤作用,增加清除细菌的难度。因此,设计并开发了一种由氧化石墨烯(Graphene oxide)/二氧化锰(MnO2)组成的生物异质结(Biological heterojunction,Bio-HJs)平台。在近红外光照射下,Bio-HJs不仅具有光热效应,还能催化H2O2与Mn2+氧化生成高致死性活性氧;同时,生成的Mn4+离子可以大量消耗细菌内的谷胱甘肽,破坏其防御系统。细菌实验进一步证实,制得的Bio-HJs具有强大的抗菌能力,可以有效根治细菌感染。
以CeO2为载体、Cu物种为主要活性位点,采用浸渍法制备了一系列WO3改性Cu/CeO2催化剂。研究了WO3质量分数对乙二胺(EDA)选择性催化氧化(SCO)性能的影响,并通过XRD、XPS、H2-TPR、NH3-TPD等方法对催化剂的物理化学性质进行了分析表征。结果表明,WO3改性的Cu/CeO2催化剂的N2选择性大幅提高,其中Cu/5W/CeO2在337℃时对EDA实现了100%的转化率,该温度条件下NOx的浓度大幅降低,同时具有较好的活性和选择性。表征结果表明,WO3的引入显著提高了催化剂的酸性位点数量,促进了对反应副产物NOx的催化还原,提高了反应的N2选择性。
为了降低光生载流子的复合、提高光催化性能,采用水热晶化法制备了纳米薄片状In2O3与花球状ZnIn2S4异质结催化剂,并应用于光催化降解有机染料罗丹明B。结果表明,相比于纯In2O3和ZnIn2S4催化剂,In2O3/ZnIn2S4催化剂的活性有较大程度的提升;In2O3和ZnIn2S4质量比为1∶1的催化剂具有最好的光催化降解效果,光催化降解135 min时罗丹明B的降解率达到90.0%;其光催化反应的速率常数是纯ZnIn2S4的1.9倍,且符合拟一级动力学。In2O3/ZnIn2S4优异的光催化活性归因于In2O3和ZnIn2S4之间形成了异质结,加速了光生载流子迁移与分离。
以商用CeO2为载体,采用过量浸渍法浸渍(NH4)2S2O8溶液,用射频等离子体以辉光放电形式辅助制备了S2O82-/CeO2-RF固体超强酸催化剂。利用XRD、SEM、BET、FT-IR、Py-IR等对催化剂的孔结构、键结合方式、微观形貌、酸量及酸性质等进行了表征。通过色氨酸与甲醇的酯化反应评价了S2O82-/CeO2-RF固体超强酸催化剂的活性。结果表明,与传统600℃焙烧法相比,射频辉光放电等离子体辅助制备的催化剂比表面积大、颗粒分散、酸量高、反应速率快。在反应温度为150℃、反应压力为1 MPa的条件下,S2O82-/CeO2-RF催化剂上色氨酸甲酯的产率为82%,并且在1.5 h后反应趋近平衡。
基于绿色甲醇离网生产、电网连接生产、双向联产3种模式,提出并系统性地研究了该工艺的灵活运行及电力供应策略,构建了相应的电力调度数学模型并应用基于人工神经网络的代理模型优化方法进行甲醇生产成本的优化。利用内蒙古通辽的风光数据,以3种生产模式对应的灵活运行策略为基础,评估了绿色甲醇生产的经济技术潜力。研究表明,离网方案受风光波动影响较大,甲醇成本高且能量利用率低;与电网双向连接的甲醇与电力联产方案能够降低24.6%的甲醇生产成本,提升整体能量利用效率至50%并同时保持高可再生能源渗透率。利用调度模型分析了中间氢气存储与甲醇产率对甲醇生产成本、可再生能源渗透率以及能量利用率的关系,以期提供不同要求及目标下甲醇生产的优化运行策略。
为了提高系统的能量利用效率,提出了一种由医疗垃圾汽化(MSG)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、超临界二氧化碳循环(S-CO2)和有机朗肯循环(ORC)组成的新型电力系统方案。医疗垃圾汽化产生的合成气与甲烷混合后进入SOFC子系统,为SOFC系统提供能量;经过SOFC系统后排放的尾气依然具有很高的温度,经过后燃室的充分燃烧,释放剩余未反应物质的化学能,进一步提高排烟温度;之后利用S-CO2和ORC组合成的底循环系统对系统余热进行充分利用,以提高系统的整体性能。充分考虑系统热力学方面的关键参数以及系统的经济效益。结果表明,耦合的系统可以实现36.72 MW的电力输出,能量效率为66.34%,GFDA3效率为64.07%。SOFC的GFDA3损最大,占总GFDA3损的21.64%。只需4.15年就能收回耦合系统的建设投资,在20年的使用寿命中获得1 772.38万美元的净现值。
分析了某套连续液相柴油加氢装置反应器压降升高的原因以及带来的不利影响,探索了在停开反应循环泵且不改变加工焦化汽油、焦化柴油原料的情况下继续维持装置高负荷生产超低硫柴油的可行性。通过多次技术攻关和调整摸索,开发出了一种连续液相柴油加氢装置反应器反向吹扫新技术,通过利用装置现有流程,实现了对上流式反应器进行反向冲洗和吹扫,有效解决了反应器压降高的问题,使装置运行周期提高了2年左右。在1个生产周期内,该技术可以反复多次使用,每次反向吹扫可以降低反应器压降0.2 MPa以上,显著改善了装置运行工况,装置运行周期可延长4个月以上,避免了装置提前停工并更换催化剂。反应器反向吹扫技术简单、高效,可推广至使用上流式反应器的多种加工工艺,可有效解决常规滴流床反应器压降容易升高且不得不停工处理的固有技术难题,具有较好的推广价值和应用前景。