机械强度是固体催化剂发挥其性能的重要前提,成型工艺能够为固相催化剂提供适宜形状、大小及优良机械强度。在众多成型方法中,挤出成型技术凭借其显著的生产效率优势、良好的工艺连续性以及广泛的应用适应性,成为工业化生产中最具竞争力的成型方式,在催化材料制备及陶瓷工业中得到规模化应用。挤出成型过程中,催化剂强度受到成型条件和热处理过程众多因素的影响。对挤出成型过程的催化剂挤出成型机理、挤出条件和热处理过程进行概述,介绍粉体粒度、混捏时间和方式、水粉比、胶溶剂、助挤剂、粘结剂、干燥过程和焙烧过程对催化剂强度的影响以及调控措施,对于制备稳定可控的高强度催化剂以及延长工业催化剂运转周期具有重要意义。

白炭黑作为功能性材料在传统的橡胶、涂料、牙膏、农药等领域,电子材料、新能源、环保材料等新兴应用领域都有着广阔的应用前景。白炭黑原料来源广泛,农作物及工业废弃物等作为主要经济性硅源,使得白炭黑的生产不仅原料价格低廉,还具有高附加值的经济效益。目前白炭黑行业下游消费结构中轮胎占比较大,高分散白炭黑的应用经济性价值较高,硅胶行业作为下游行业之一具备很强的市场潜力。综述了6种白炭黑的制备方法(气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、微乳液法白炭黑、溶胶-凝胶法白炭黑、稻壳谷物提取法白炭黑、非金属矿提取法白炭黑),系统分析了白炭黑的制备工艺与研究现状,重点探讨了白炭黑的绿色制造工艺,以期为解决现存工业污染物提供理论指导。

在当前全球 “限塑令”的实施和绿色环保的推动下,1,4-丁二醇(BDO)作为一种重要的天然可降解原料,将会迎来前所未有的市场需求和发展机遇。此外,BDO作为一种重要的有机化工原料,广泛应用于医药、纺织、电子材料以及工程塑料等多个领域。综述国内外BDO的主要制备方法及其高附加值下游产品的发展,探讨目前BDO制备工艺中存在的关键问题,对每种工艺流程的优缺点进行了比较和剖析。最后,对我国BDO未来的发展进行了展望。

目前,传统商业SCR催化剂在火电脱硝行业中的应用相对成熟,但在玻璃、水泥、钢铁、垃圾焚烧等非电行业中,脱硝催化剂运行寿命普遍较短。这是因为非电行业工况条件特殊且烟气中含有较多的SO₂、H₂O、重金属、碱(土)金属、重金属盐以及灰分等,催化剂容易中毒失活。研究表明,通过利用催化剂中毒、失活机制和废旧催化剂有效再生手段,可增加低温催化剂的使用寿命。系统综述了低温催化剂的中毒机理和失活原因,同时总结了催化剂抗中毒和失活催化剂资源化利用的方法和措施。

在现代化工中,酯类加氢反应占据着举足轻重的地位,是合成多种高附加值化学品的关键步骤,尤其在煤制乙醇、乙二醇的工艺路线中,乙酸甲酯和草酸二甲酯加氢是该工艺的核心步骤。铜基催化剂由于价格低廉、选择性高等优势而广泛应用于酯加氢工业中,但由于Cu的Tammann温度较低,铜基催化剂纳米颗粒(NPs)极易团聚而导致活性降低。在工业生产中为保证时空产率,需要提高反应温度,进而加速铜基催化剂失活。通过掺杂助剂、开发形貌限域等方法能够一定程度上阻碍Cu NPs高温聚集以保持催化剂的活性并提高使用寿命。阐述铜基催化剂的作用机制和酯类加氢反应的影响因素,综述铜基催化剂催化酯类加氢的研究进展,并介绍其在典型的酯类加氢工业中的应用。

非CO₂类温室气体氢氟烃(HFCs)的温室效应潜能(GWP)是CO₂的数百到数万倍,迫切需要采用有效的减排措施来减少温室气体HFCs的排放。HFCs中含有宝贵的氟资源,直接采用消除法则无法最大限度地回收和利用氟资源。采用气固相催化法通过脱HF将HFCs转变为GWP值较低且具有较高附加值的含氟烯烃(HFOs),是目前最具前景的处理方式。在HFCs转化为HFOs的过程中,催化剂的开发无疑是核心关键和难点。当前研究聚焦于非金属催化剂、Cr基催化剂、Mg基催化剂以及Al基催化剂。非金属催化剂以活性炭基材料为主,虽成本低廉但稳定性不足;Cr基催化剂表现出优异的脱氟活性,但其酸性过强;Mg基催化剂展现出高选择性,但合成工艺复杂;Al基催化剂凭借其酸性可调、环境友好及综合性能平衡的优势,成为研究热点。未来需进一步优化催化剂酸性强度与孔结构设计,开发兼具高活性、长寿命及抗积炭能力的催化体系,切实推动HFCs排放的有效控制和资源化利用。

以晶种-模板剂水热法合成Beta分子筛,并用稀土金属Ce和过渡金属Cr浸渍改性,考察其催化合成乙酰丙酸乙酯(EL)的性能。结果表明,改性样品的总酸量明显增加,在n_酸∶n_醇=2∶3、温度150 ℃、催化剂添加量为乙酰丙酸质量的6%、搅拌速率200 r·min^-1和反应5 h的条件下,Hβ-7%Ce和Hβ-3%Cr的酯化效率优于改性前,EL收率分别为96.93%和97.69%,同时具备良好的再生效果。

氢作为一种零碳、高能量密度的燃料,在替代化石燃料发电及清洁能源利用方面展现出广阔前景。然而,氢气的生产、运输和储存仍存在显著挑战。氨作为一种极具潜力的储氢介质,具有含氢量高、能量密度大以及分解过程无碳排放等显著优势,推动了氨分解制氢技术的深入研究。当前该领域的关键瓶颈在于,如何在较高空速[约30 000 mL/(g_cat·h)]和较低温度(约350 ℃)条件下,利用成本合理的催化剂实现氨的完全转化。本文系统梳理了氨分解领域的实验与理论研究进展,总结了尺寸效应、碱度调控、金属-载体相互作用以及合金化效应四种关键催化剂设计策略,并分别阐释了它们促进反应的作用机制。此外,对近年来各类氨分解反应器的技术特点进行了简要评述,探讨了不同能源输入方式与反应器构型对催化剂性能的影响,以期为后续研究提供一个较为全面的参考框架,推动氨分解制氢技术从理论走向实际应用。

氮氧化物(NO_x)作为大气主要污染物,影响着人类的生活和健康。选择性催化还原(SCR)是当前烟气脱硝的主流技术,脱硝催化剂作为该技术的核心材料有着至关重要的作用。基于不同行业的排烟温度,可分为超低温(≤150 ℃)、低温(≤200 ℃)、中温(200~400 ℃)和高温(≥400 ℃)脱硝催化剂。综述了不同温区下脱硝催化剂的研究现状,介绍了催化剂的材料特点和应用领域,并对脱硝催化剂在不同温区和不同行业中存在的主要问题和面临的挑战进行分析,以期为后续不同温区催化剂的研究和应用提供借鉴。

环氧丙烷作为一种重要的有机化工中间体,在化工、医药和食品等行业中广泛应用。环氧丙烷的合成方法主要有氯醇法、共氧化法、异丙苯氧化法、过氧化氢氧化法、氢气和氧气氧化法、氧气直接氧化法等。但随着化工行业的不断发展,绿色高效低成本化合成环氧丙烷已经成为研究热点。本文主要综述了环氧丙烷的合成方法及其相应合成方法的特点和研究进展,同时也对环氧丙烷的应用前景做了简要概述。未来环氧丙烷的合成研究可能更注重环保性、流程简化性和降本增效性。

丙烷脱氢(PDH)技术是生产丙烯的重要途径,但其催化剂易因积炭失活导致性能衰减。聚焦移动床PDH工艺,通过调控载体孔结构与机械强度,探究其对催化剂性能的影响。采用不同扩孔剂[PET-1000、PET-5000及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)]制备氧化铝基载体(RS-1~RS-4),并通过等体积共浸渍法负载Pt基活性组分,制得系列催化剂(RSC-1~RSC-4)。氮气吸附-脱附与强度测试表明,添加扩孔剂显著增大载体孔径(从10.9 nm增至24.5 nm),且PVP的引入通过增强颗粒结合力,缓解了扩孔导致的强度下降。在600~620 ℃、常压、n(H₂)∶n(C₃H₈)=0.5的条件下评价催化剂性能。结果表明,大孔径载体制备的RSC-3和RSC-4催化剂因优化传质过程,积炭减少,原料转化率与产物选择性衰减速率显著降低,稳定性优于小孔径催化剂(RSC-1)。载体孔径扩大与机械强度的协同调控可有效提升PDH催化剂的抗积炭能力与使用寿命,为工业催化剂设计提供了关键优化方向。未来研究将聚焦助剂协同效应与再生性能的进一步优化。

银催化剂是目前生产环氧乙烷(EO)唯一的工业催化剂,但存在催化剂结构复杂,机理不明确,转化率低,反应物分压低,循环流及产物分离能耗大,CO₂排放量高等问题。单原子催化剂(SACs)凭借高原子利用率、高活性和高选择性以及结构明确,机理清晰,结构与性能可控等突出优点在乙烯环氧化反应中展现出巨大的应用前景。综述该领域SACs设计策略,主要分为单原子热催化剂和单原子电催化剂。阐述该领域催化剂研究进展以及面临的挑战,并基于相关的研究报道,给出了一些解决困境的方法和建议,包括SACs的稳定性改进、规模化制备技术、新型SACs设计以及催化机理的深入探索辅助方法。

金属有机骨架材料(MOFs)因孔隙率高、结构易调控和多功能性,在能源转化及环境催化等领域展现出广阔的应用前景。作为锆基MOFs的典型代表,UiO-66因独特的锆氧簇结构,展现出优异的热稳定性、化学稳定性以及结构可修饰性,近年来在功能型MOFs研究中备受关注。得益于其高度有序的晶体结构和丰富的调控手段,改性后的UiO-66在电催化反应中表现出巨大的应用潜力。系统总结了UiO-66的合成方法、性能优化策略及其在电催化领域的应用进展,指出现阶段UiO-66材料研究面临的挑战以及未来研究聚焦的方向,以推动UiO-66在能源与环境领域的实际应用。

丙烯酸特种酯是丙烯酸或甲基丙烯酸与特定结构的醇类经酯化反应,或通用丙烯酸酯(如甲酯、乙酯、丁酯)与特定结构的醇类经酯交换反应生成的具有特定功能的酯类化合物,广泛应用于涂料、胶粘剂、医用材料、电子材料等高端领域,是精细化工、新材料领域的关键中间体。核心特点是通过醇段的结构设计引入特殊官能团,从而赋予其区别于通用丙烯酸酯的独特性能。综述丙烯酸特种酯的类型及其合成方法,包括直接酯化法、酯交换法、酰氯法;归纳其在涂料、胶粘剂、医用材料、电子材料等高端领域的应用,并对其未来的发展方向进行展望。

全球气候变暖问题日益严重,CO₂浓度升高是主要原因之一。CO₂催化加氢制甲醇是缓解气候变化、促进甲醇经济可持续发展的关键战略。铜基催化剂因其反应性能优异和成本低而备受关注。从CO₂加氢制甲醇的技术路线、催化剂的制备方法、铜基催化剂的组成、反应机理以及工业应用进展等方面进行介绍,并对其未来发展方向进行展望。

稀土储氧材料作为汽车尾气催化剂中的重要组成部分,其性能直接影响着催化剂的效率、耐久性以及贵金属用量等。尤其是目前插电式混合动力汽车与增程式电动汽车市场的迅速扩张,对汽车尾气催化剂中的储氧材料提出了更高的要求。系统梳理了汽车尾气催化剂中铈基储氧材料的作用机理,并总结了近年来铈基储氧材料,包括CeO₂储氧材料、二元固溶体CeO₂-ZrO₂储氧材料、三元固溶体铈基储氧材料和四元或多元固溶体铈基储氧材料的研究进展,并对铈基储氧材料在汽车尾气催化剂中的发展趋势进行了讨论,分析了相关产业未来升级的重点和难点所在。

针对建筑工程外墙工程,以端羟基聚二甲基硅氧烷与氨水为原料,采用Stober法制备改性二氧化硅超疏水涂料,并利用接触角测试仪与黏着力测试仪等,分析其疏水性、自清洁性与耐久性等性能。结果表明:无水乙醇用量为180 mL、氨水用量为10 mL、正硅酸乙酯用量为10 mL以及改性时间为2.5 h,可获得粒径适中的改性二氧化硅颗粒。改性二氧化硅的用量对涂料的疏水性能和自清洁性能具有显著影响,当改性二氧化硅的用量为6%(质量分数)时,涂料展现出最佳的疏水性能和自清洁性能,能够在长时间的水冲击下保持较高的静态接触角和较低的滑动角;当改性剂端羟基聚二甲基硅氧烷与改性二氧化硅的质量比为3∶3时,涂料的疏水化度达到最高值;适量增加硅烷偶联剂的用量,可以显著提升涂料的耐久性能,最佳用量为20%(质量分数)。

电解水技术因受限于析氢和析氧反应的高活化能垒,其大规模应用亟需开发高效能、低成本的双功能电催化剂。采用水热合成法以ZIF-67为模板成功制备了具有核壳结构的CoCu₂S₄@Ni(OH)₂复合材料,并且表现出优异的析氢和析氧催化活性。在1 mol·L^-1 KOH溶液中,仅需98 mV和224 mV的过电位即可为析氢反应和析氧反应提供10 mA·cm^-2的电流密度。在双功能体系下,CoCu₂S₄@Ni(OH)₂‖CoCu₂S₄@Ni(OH)₂电解槽在电流密度为10 mA·cm^-2时电压仅为1.54 V,优于贵金属催化剂(Pt/C‖IrO₂),并且其电流密度在稳定运行70 h后无明显衰减。CoCu₂S₄@Ni(OH)₂优异的电催化性能主要归结于其具有有利于物质传输的核壳结构、良好的导电性及稳定性。

采用液-固相转移催化法,以异辛醇和环氧氯丙烷为原料、季铵盐为催化剂、氢氧化钠为缚酸剂合成异辛基缩水甘油醚,并考察了不同催化剂种类、催化剂添加量、反应温度、投料比及反应时间对产物收率的影响,最终根据正交实验设计确定了最佳醚化工艺参数。结果表明,最优工艺参数为催化剂四丁基溴化铵添加量为8 g、投料比为1∶1.2∶1.5(即1 mol异辛醇、1.2 mol环氧氯丙烷和1.5 mol氢氧化钠)、反应温度为30 ℃、反应时间为7 h,分批投入缚酸剂时,产物异辛基缩水甘油醚平均收率可达87.40%,纯度可达99.08%。

催化燃烧法是目前净化挥发性有机物最有效的方法之一,设计高效催化剂至关重要。对该领域国内外专利申请的概况和主要申请人进行统计分析,详细梳理挥发性有机物催化净化领域主要催化体系的重点专利和各技术体系的演进发展过程,结合该领域技术发展现状,给出挥发性有机物净化催化剂研发方向的合理化建议,以期为后续开发高活性、高稳定性、适用范围广的催化剂及其工业化应用提供借鉴,为专利申请和布局提供有价值的参考。

综述了高碳α-烯烃齐聚所用茂金属催化剂及其催化性能的研究进展和现状,介绍了不同类型α-烯烃单体对催化体系性能的影响和所制备mPAO基础油之间的性能差异。通过对催化体系进行归纳和总结,指出催化剂结构、取代基效应、反应条件、改性优化等对mPAO基础油的分子链结构、产物选择性及产物性能的影响规律。最后对mPAO领域的发展前景进行展望,以期为高性能、差异化mPAO产品的设计和开发提供参考。

通过一步水热反应成功制备MoS₂纳米材料、过渡金属Fe或Mn掺杂的MoS₂微米花电解水制氢催化剂。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料进行形貌、成分及结构表征,并研究其电解水析氢性能。结果表明:Fe或Mn掺杂原子进入MoS₂晶格;在10 mA/cm²的电流密度下,Fe-MoS₂-1∶10的析氢过电位为482 mV、塔菲尔斜率为148 mV/dec,低于纯MoS₂,具有优异的电催化析氢性能。同时,Mn-MoS₂的塔菲尔斜率最小为101 mV/dec,析氢反应速率最快。

催化剂的选择与应用是酯交换反应的核心之一。与金属催化剂相比,非金属催化剂不存在金属离子干扰,而且具有绿色环保、毒性低、结构多样性、可调控性、良好的稳定性等优点。介绍了酯交换反应非金属催化剂近年来的发展,同时系统总结了这些催化剂的制备方法及其具体应用,对固体酸、固体碱、酶以及其他非金属催化剂存在的优点及不足进行论述,提出目前非金属催化剂存在的问题,并对其未来发展方向和工业化应用进行展望。

通过金属Cu、Ni掺杂改性CeO₂-ZrO₂,比较沉积沉淀法、水热法、微波水热法、等体积浸渍法和模板剂法对催化剂结构和性能的影响。结果表明,模板剂法(CTAB-NaOH)合成的催化剂具有固溶体氧化物特性,同时具有较多的氧空位、酸碱活性位点、较大的比表面积及较低的还原势能,在CO₂和甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)中具有极高的活性,在反应温度160 ℃、压力4 MPa、空速 6 h^-1、亲水型SiO₂作为脱水剂的条件下,甲醇转化率达39.1%,DMC收率达38.9%。

采用一锅法固相缩聚工艺成功合成了一种磷-氮-硼多元协同阻燃剂(PMB),并将其引入聚丙烯(PP)复合材料体系。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)对PMB的结构与热稳定性进行了表征。结果表明,PMB在PP基体中展现出优异的阻燃性能,当添加量为20%时,材料达到UL-94 V-0级,极限氧指数(LOI)提升至25.08%。锥形量热测试结果显示,PMB显著降低了峰值热释放速率(pHRR)和总热释放量(THR)。PMB的阻燃机制结合了气相阻燃与凝聚相阻燃,实现了双重阻燃机制的协同效应。PMB新型结构设计为开发高效、环保的无卤阻燃材料提供了新的设计思路。

甲醇水蒸汽重整制氢(MSR)是推动清洁能源发展的重要技术,提高CO₂的选择性是该领域的关键挑战之一。采用等体积浸渍耦合水热晶化的方法,制备了不同铟含量的Pd/xIn₂O₃-CeO₂催化剂用于甲醇水蒸汽重整反应。通过铟的添加,实现了98%的甲醇转化率和100%的CO₂选择性。结合XRD、Raman、EPR、XPS、STEM和AC-STEM等多种表征技术,探究了催化剂的物理化学性质。同时,采用原位漫反射红外光谱技术揭示了反应中间物种的演变过程,并提出了潜在的反应路径。研究结果为设计高性能的甲醇水蒸汽重整催化剂提供了新策略。

开发长寿命、低成本的电解液是实现无人机用锌-空气电池商业化的关键挑战之一。通过物理混合法制备一种亲水硅油/醋酸锌混合电解液,工艺简单且原材料成本较传统6 mol/L KOH体系降低约30%。采用1 mol/L醋酸锌与亲水硅油混合电解液体系的锌-空气电池在0.2 mA/cm²下循环寿命达400 h,分别为1 mol/L醋酸锌水溶液(290 h)和6 mol/L KOH电解液(140 h)的1.38和2.86倍。混合电解液兼具醋酸锌电解液的高导电性与亲水硅油抑制电解液挥发的特性,显著延长锌-空气电池寿命。混合电解液体系锌-空气电池具有低内阻(25 Ω)和高功率密度(44.3 mW/cm²),接近6 mol/L KOH溶液体系(15 Ω,47.2 mW/cm²)。该锌-空气电池与锂离子电池的混合动力系统推重比提升至33 mN/g(较单一锂电池提高12%),四旋翼无人机续航时间提升20%,功率输出稳定在2.5 W。本研究为锌-空气电池电解液设计提供了长寿命、低成本、高稳定性的新策略,混合电解液体系在长寿命储能及无人机动力领域展现出显著应用潜力。

在农业中过度使用农药来保护作物,使得农药广泛残留于土壤、空气、水、生物的血液和尿液中,对生态系统及人类福祉构成重大威胁。为了应对这一问题,利用半导体光催化的高级氧化工艺(AOP)将污染物降解为更简单化合物成为有前景的方法之一。光催化剂在这一过程中起着至关重要的作用,其中,氧化锌(ZnO)因其卓越的光催化性能、成本效益和环保性而受到广泛关注。重点介绍了利用半导体光催化从环境中消除农业中广泛使用的有机磷农药的研究现状。概述了有机磷农药的来源、分类及其降解方法,并介绍了掺杂ZnO光催化剂的研制情况。特别强调了使用ZnO基复合材料光催化降解有机磷农药时催化剂用量、污染物初始浓度、pH值和反应温度等操作参数对光催化降解过程的影响。

以离子交换树脂法分离石油产品中碱氮化合物。通过对3种不同阳离子交换树脂进行吸附性能测试,得到最佳吸附条件为:采用大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(D001-cc),过柱流量为2 mL·min^-1,25%硫酸改性,碱氮脱除率平均值在93.43%;最佳洗脱条件为:洗脱剂为乙胺-乙醇(体积比为3∶7),流量为1 mL·min^-1,添加量为40 mL,洗脱率平均值在80.9%。

针对火电厂脱硫装置浆液循环泵在气-液-固三相耦合、负荷扰动及浆液物性漂移等条件下难以兼顾节能与精准控制的问题,提出了一种基于随机森林-滑模混合控制(RF-SMC)的变频优化方法。首先构建了吸收塔气-液-固三相流动耦合模型与泵-管路联合动态模型,综合考虑流场、传质与电磁多物理场耦合特性;在此基础上,采用卡尔曼滤波-自适应扰动观测器(KF-ADO)实现模型降阶与参数漂移补偿;随后引入随机森林实时补偿未建模动态,并结合自适应边界层-事件触发(ABLET)机制降低开关频率。仿真结果表明,在75%额定负荷与40%~100%负荷爬坡两类工况下,RF-SMC相较比例-积分-微分控制(PID)、模型预测控制(MPC)与标准滑模控制(SMC),平均跟踪误差分别降低约68%、43%、25%与65%、42%、34%,电机功率损耗分别降低约11%、8%、15%与11%、9%、17%,控制更新频率降至700 Hz,为脱硫循环泵节能运行提供了新思路,也为火电厂厂用电优化提供了有力支持,具有工程推广价值。

苯乙烯-共轭二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)作为重要的热塑性弹性体(TPE),具有广泛的应用市场。将SBS中包含苯环在的不饱和键全加氢制备环状嵌段共聚物(CBC),能进一步提升材料的耐热、抗氧化等性能,进而推动其在高端领域的应用。非均相催化剂由于稳定性高、易分离等优点,在聚合物全加氢反应中备受关注。从SBS聚合物分子的基本物性和反应机理出发,重点阐述近年来非均相催化剂在SBS全加氢反应中的研究成果,并总结了非均相催化反应工艺和溶剂的选择,为开发高效聚合物加氢技术提供参考。

在全球气候变暖的背景下,碳捕集与封存技术(CCUS)作为减少温室气体CO₂ 排放和实现“双碳”目标的关键技术受到了广泛关注。CO₂捕集技术操作成本占整个CCUS成本的70%,是CCUS技术的核心。PCET(质子耦合电子转移)反应机制作为能源转换和环境保护领域至关重要的反应路径,在CO₂捕集技术中展现出巨大的应用潜力。介绍PCET的机理,概述PCET应用于电催化CO₂捕集的最新研究进展,深入分析相关技术的性能优势,并进一步展望未来发展方向,以期为CO₂捕集研究提供理论参考。

采用浸渍法合成一系列的不同磷前驱体以及负载量的纳米片ZSM-5分子筛,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、N₂物理吸附-脱附、NH₃程序升温脱附等表征手段对其晶型、形貌、孔道结构及酸性进行表征,系统研究了磷改性对纳米片ZSM-5水热稳定性和正丁烯耦合甲醇共裂解反应性能的影响。采用不同磷前驱体[(NH₄)₂HPO₄和H₃PO₂]对催化剂进行改性,在800 ℃、100%水蒸汽下处理4 h,发现H₃PO₂改性显著提高了样品的水热稳定性。基于此,进一步考察了H₃PO₂负载量对样品水热稳定性和反应性能的影响。实验结果表明,当H₃PO₂负载量为质量分数0.5%时,催化剂在上述严苛条件下水热处理后,在正丁烯耦合甲醇共裂解反应中仍表现出优异的稳定性和低碳烯烃收率,水热处理后样品的正丁烯初始转化率可达68%,较未改性水热处理后样品提高了近20个百分点;乙烯和丙烯的初始总收率较未改性水热处理后的样品提高了近25个百分点,在反应340 h后乙烯和丙烯的总收率仍可达到40%。

传统粉体光催化剂在应用中面临易团聚,长期稳定性不足,使用后回收困难等问题。相比之下,块体催化剂可以直接应用于固定床或连续流反应器中,易于分离,更符合工业化需求。然而,当前关于块体光催化剂分解水制氢的报道仍然很少且催化剂制备方法复杂,亟需开发出更多的高性能块体光催化剂体系及简单快捷的制备方法。以镍泡沫为催化剂载体,采用一步水热法成功在其上可控制备出Ni₃S₂-ZnIn₂S₄异质结块体光催化剂。镍泡沫不仅作为载体为块体催化剂提供强度支撑,还在反应中作为镍源原位生成Ni₃S₂助催化剂,Ni₃S₂与ZnIn₂S₄形成异质结,显著提升了催化剂的光催化活性以及稳定性。最优的Ni₃S₂-ZnIn₂S₄块状催化剂展现出优异的光催化产氢性能,5 h累计产氢量达到48.6 μmol,为相应粉末光催化剂产氢量的3.4倍,也优于诸多文献报道的高性能块体光催化剂。该方法简单可行,具有良好的兼容性和可扩展性,为制备大规模光催化分解水制氢系统提供了新思路。

为了探究以加热方法解决电站锅炉空气预热器因硫酸氢铵生成而导致的积灰问题的可行性,对沉积有硫酸氢铵的氧化铝、石英砂和煤灰样品,在N₂气氛下,以20 ℃/min升温速率从30 ℃升温到920 ℃,采用同步热分析和傅里叶变换红外光谱联用仪分析加热过程中硫酸氢铵的分解特性。结果表明,沉积于不同物质上的硫酸氢铵分解特性不同,其分解特性与物质种类及成分有关。其中沉积在石英砂中硫酸氢铵的热分解特性与纯硫酸氢铵相近似,主要为硫酸氢铵的受热分解;而沉积在氧化铝和煤灰中的硫酸氢铵的热分解特性与纯硫酸氢铵明显不同,主要为硫酸氢铵与沉积底物反应产生气体及生成的产物分解生成气体导致的质量下降,且生成的产物分解前熔点低于硫酸氢铵,从而加剧堵灰。

针对SAPO-5/SAPO-18共晶分子筛合成过程中存在的拓扑竞争、模板剂依赖及高溶剂消耗等问题,提出一种无溶剂绿色合成策略,系统探讨了晶化时间、晶化温度及前驱体配比对共晶结构形成的影响规律。通过优化原料物质的量配比[Al₂O₃∶P₂O₅∶SiO₂∶DIEA (N,N-二异丙基乙胺)=1.0∶0.73∶0.6∶1.5]及晶化条件(180 ℃,24 h),成功制备出高结晶度的SAPO-5/18共晶分子筛。XRD分析表明,晶化初期以SAPO-18(AEI相)为主,延长晶化时间SAPO-5(AFI相)逐渐成核,形成双相共晶结构。晶化温度提高可促进AFI相生成,而降低硅含量(SiO₂/Al₂O₃=0.4)或模板剂量(DIEA/Al₂O₃=1.0)则显著降低AEI骨架结晶度。通过改变晶化条件可以实现SAPO-5、SAPO-18以及SAPO-5/18共晶分子筛晶型和形貌的有效调控。该无溶剂法为共晶分子筛的绿色合成及工业催化应用提供了新途径。

研究了一种陈化时间短、活性高的导向剂,可以在较短的时间内合成出高结晶度的NaY分子筛。重点考察了陈化时间2~12 h、陈化温度30~45 ℃对导向剂的外观状态、活性的影响,以及优化制备导向剂的加入比例对NaY分子筛晶粒尺寸的影响。结果表明:导向剂陈化时间仅需4 h,NaY分子筛相对结晶度即可达到90%以上;陈化温度为40 ℃,导向剂加入比例为8%时,经SEM表征分析,得到小粒径NaY分子筛,其晶粒尺寸为500~600 nm。

适量掺杂硼元素可显著提升Ni/MgAl₂O₄催化剂在甲烷干重整(DRM)反应中的催化性能,但其反应机理尚不明确。基于密度泛函理论(DFT)计算方法,系统比较了Ni/MgAl₂O₄与Ni-B/MgAl₂O₄体系在DRM反应过程中的机理差异。结果表明,硼的引入显著改变了Ni簇的几何构型与电子结构,增强了B原子p轨道与Ni原子d轨道之间的轨道耦合,进而降低了费米能级附近的d轨道电子密度。这种电子结构调控效应有助于增强CH₄的吸附能力、削弱CO₂的吸附强度,并显著降低两者的解离能垒,从而有效提升催化剂整体的反应活性。本研究可为高效DRM催化剂的合理设计和结构优化提供理论指导。

采用氯化钠(NaCl)辅助策略,通过球磨法制备一系列氧化锰八面体分子筛(OMS-2)催化剂。利用XRD、BET、Raman、XPS、HRTEM、SEM、H₂-TPR等表征手段,系统探讨NaCl助剂的添加量对OMS-2样品比表面积、孔结构和氧空位含量的调控作用。臭氧分解性能测试结果表明,适量NaCl辅助球磨合成的OMS-2样品在臭氧分解活性和稳定性方面明显优于未添加NaCl的样品,而过量NaCl则导致催化性能下降。NaCl助剂诱导生成大量表面氧空位,不仅有效促进臭氧分解,而且抑制水分子竞争吸附造成的催化剂毒化作用。最优催化剂OMS-2-10在30 ℃、600 L·(g·h)^-1的干气条件下,70 h保持89.1%的臭氧转化率;湿气(相对湿度RH为50%)条件下,6 h保持77.8%的臭氧转化率。这种基于机械化学法的催化剂制备策略,为提升臭氧分解催化剂性能提供了新的思路和理论指导。