教学课程资源库 更多>>

关键词： 氧化硅   二氧化钛   膜层包覆   致密性   反应动力学  

摘要： 目的研究以液相沉淀法制备硅包膜钛白粉(SiO_(2)@TiO_(2))及氧化硅在TiO_(2)粒子表面的沉积成膜过程动力学,从而指导钛白粉表面改性工艺的优化。方法以硅酸钠为包膜剂在TiO_(2)表面包覆氧化硅膜层,通过比表面积、Zeta电位、SEM和酸溶率分析,研究包膜温度、包膜pH、熟化时间等工艺条件对SiO_(2)@TiO_(2)膜层结构的影响。采用动力学模型对氧化硅在TiO_(2)粒子表面的反应成膜过程进行计算拟合。结果在包膜温度368 K、包膜pH=9.0以及反应熟化时间180 min时,获得的SiO_(2)@TiO_(2)氧化硅膜层致密性好,酸溶率稳定在14%的较低水平,比表面积保持在10.58 m^(2)/g,等电点维持在2.34。氧化硅在TiO_(2)粒子表面的成核点形成阶段的活化能为16.31 kJ/mol,生长成膜阶段的活化能为25.80 kJ/mol。结论提高反应温度、在弱碱性条件下、延长熟化时间可使制备的SiO_(2)@TiO_(2)膜层致密性提高;SiO_(2)@TiO_(2)的比表面积、等电点与反映SiO_(2)@TiO_(2)膜层致密程度的酸溶率具有高度的相关性;氧化硅膜层在TiO_(2)表面的包覆过程分为成核点形成以及氧化硅沉积成膜两个阶段,均符合三级反应动力学特征。

关键词： 煤焦   催化加氢气化   加压流化床   反应动力学   随机孔模型  

摘要： 为了建立加压流化床Co-Ca催化煤焦加氢气化反应动力学，在小型加压流化床中，研究了Co-Ca催化煤焦加氢气化过程中煤焦颗粒密度和孔隙结构随碳转化率的变化规律，发现随反应进行煤焦颗粒密度减小，孔隙总比表面积与反应速率线性相关，表明Co-Ca催化煤焦加氢气化反应符合随机孔模型的特征。通过调控反应温度（650 ℃ ～ 850 ℃）、氢分压（0.6 MPa ～ 3 MPa）和Co负载量（1% ～ 5%），获得了煤焦中碳转化率的变化规律。采用扩展随机孔模型，引入经验参数c和p对实验数据进行分析，得到煤焦催化加氢气化反应的活化能为122.7 kJ/mol，反应级数为1.54。模型预测的反应速率值与实验值之间的平均偏差为4.81%。

关键词： 焦炭塔   生焦模型   计算流体力学   有限元分析   流程模拟   反应动力学  

摘要： 综述焦炭塔的生焦模型、焦炭塔的模拟方法(包括计算流体力学、有限元分析、流程模拟)以及石油焦化过程的反应动力学研究进展,指出验证反应动力学模型的普适性,发展动态混合模拟方法,开发石油焦化工艺模型是焦炭塔建模与数值计算的发展方向。

关键词： 乙烯焦油   氧化反应机理   反应动力学   碳质前驱体   锂离子电池  

摘要： 为了得到优质的碳质前驱体,研究了乙烯焦油在空气中的氧化反应机理及其反应动力学,并制备出高软化点沥青应用于锂离子电池负极石墨材料的包覆改性。根据热重曲线将乙烯焦油的氧化过程分成350−550、550−700和700−900 K三个阶段,并采用质谱和红外技术对不同反应温度下的尾气成份进行在线分析以揭示乙烯焦油在空气中的氧化反应机理。根据不同反应温度下乙烯焦油与氧气的热失重曲线,整个反应过程被分为4个阶段,进一步利用Coats-Redfern等转化率法分析17种常用反应动力学模型与实验数据的拟合度,筛选出最适宜表达乙烯焦油与氧气的反应动力学模型。结果表明:(1)在乙烯焦油的氧化过程中,芳香化合物的支链先与氧气反应生成醇类、醛类小分子化合物和含有过氧自由基的芳香化合物,然后含有过氧自由基的芳香化合物进行热缩聚反应形成分子量更大的芳香族化合物;(2)可采用四级反应模型描述乙烯焦油的前3阶段反应动力学,活化能分别为47.33、18.69和9.00 kJ·mol^(−1);可采用三维扩散模型描述第4阶段的反应动力学,其活化能为88.37 kJ·mol^(−1)。(3)经所制沥青包覆改性后,石墨负极循环300圈后的容量保持率由51.54%增长为79.07%。

关键词： 锂离子电池   钾离子电池   电极材料   Sb基材料   反应动力学  

摘要： 近年来,随着可再生能源和电动设备的广泛应用,储能技术的发展变得至关重要。目前,锂离子电池(LIBs)由于具有较高的能量密度而备受关注,但是又因原料成本过高限制了其在未来市场中的应用。在地壳和海洋中,钾元素的天然丰度及其低的氧化还原电位使得钾离子电池(PIBs)成为了LIBs的潜在替代品。然而,由于K+的半径较大,PIBs通常表现出缓慢的反应动力学。目前,PIBs的电极材料研究仍处于初步阶段。其中,Sb基材料(如Sb、Sb 2S 3、Sb 2Se 3)具有较高的理论储钾容量,成为了当前研究的热点。本文从材料制备、结构优化和性能提升的角度,阐述了Sb基材料在PIBs中的重要进展。在此基础上,本文探讨了Sb基材料面临的挑战和未来的发展方向,并提出了改进建议,以期为Sb基材料的技术进步提供新的思路。

关键词： 合成氨   化学链   催化剂   反应动力学   过渡金属   金属氮化物  

摘要： 氨不仅是氮肥生产的主要原料,也是可再生能源储存与转化过程中的能源载体之一。因此,开发温和条件下的合成氨技术是近年来重要的研究课题。化学链合成氨技术通过载氮体的传递作用,将合成氨反应解耦为固氮与释氨等多步反应,具有操作简便、反应温和、能耗低等优点。载氮体作为化学链合成氨的关键,起到传递能量及氮物种的作用,目前,载氮体固氮效率低,极大地限制了化学链合成氨技术的发展。基于此,本工作对化学链合成氨中载氮体的设计与应用研究进行综述。首先,对载氮体的设计理论进行了归纳与总结;其次,介绍了载氮体的研究现状,重点对如何提高载氮体的产氨速率以及如何提升晶格氮利用率等问题进行了综述;最后,对化学链合成氨技术所面临的机遇与挑战进行了研究,为今后载氮体的设计与开发提供了参考依据。

关键词： 微藻   水热碳化   催化剂   碳点   水热炭   反应动力学  

摘要： 微藻水热碳化技术具有无需干燥高含水率微藻、反应溶剂绿色无污染、反应条件相对温和等优势,可用于制备碳点和水热炭等功能化碳材料,受到广泛研究关注。然而,目前微藻水热碳化制备的碳材料存在质量产率较低、性能较差的问题,需通过添加适宜的催化剂以提高碳材料的产率与品质。因此,研究了H_(2)SO_(4)、CH_(3)COOH、NaOH、Na_(2)CO_(3)等催化剂对蛋白核小球藻水热碳化制备碳点与水热炭的影响规律,并采用集总参数法建立了水热碳化过程中多相产物的生成反应动力学模型。研究结果表明,4种催化剂均能提高微藻碳点质量产率,其中NaOH可使碳点产率提高约73.3%。添加酸性催化剂使碳点尺寸变小,碳点平均粒径最小仅为1 nm;而在碱性条件下获得的碳点尺寸变化不明显,粒径主要集中在3.0~4.0 nm之间。在230℃和100 min条件下,CH_(3)COOH作为水热催化剂制备的微藻碳点的荧光量子产率最高可达7.88%,并在340 nm的吸收波长激发下发射出波长为420 nm的最强发射荧光。元素分析表明,4种催化剂均降低碳点中的N元素含量,且均能提高水热炭的高位热值。催化剂对水热炭高位热值的提高效果由强到弱为H_(2)SO_(4)>CH_(3)COOH>NaOH>Na_(2)CO_(3)。热重分析发现,在水热碳化过程中,微藻碳水化合物的水解转化比蛋白质更快;添加CH_(3)COOH可以促进蛋白质水解转化,而碱性催化剂不利于碳水化合物的水解转化,这4种催化剂对微藻脂质降解过程的影响均不明显。动力学分析发现,水热碳化过程中主要反应包括碳点聚合生成水热炭、微藻生物油的析出以及微藻降解生成其他相产物。碳点主要是通过其他相产物中的小分子聚合和微藻大分子裂解直接生成;在230℃、CH_(3)COOH催化条件下,微藻碳点较难发生水解,且微藻生物油水解后难以发生逆向反应。

关键词： 丁腈橡胶废水   气浮   超声波   反应动力学  

摘要： 采用气浮/超声波耦合体系处理丁腈橡胶废水,考察了PAM/PAC投加比例、初始pH值、超声波功率,超声时间对废水COD降解效果的影响。结果表明,在初始pH值为7、PAM/PAC的添加比例为3∶100、超声功率为150W,超声气浮为40min时,达到最佳条件,COD去除率为22.5%。从反应动力学研究表明,气浮和超声波技术有良好的协同作用。

关键词： 棕榈酰基甲基牛磺酸钠   直接法   催化剂   2-氯苯硼酸   反应动力学  

摘要： N-酰基氨基酸型表面活性剂具有优良的表面活性、安全性和生物降解性,广泛应用于日化、医药和食品等领域。以棕榈酸和N-甲基牛磺酸钠为原料经直接法合成棕榈酰基甲基牛磺酸钠,对比分析了金属氧化物、金属氯化物和硼酸系催化剂对棕榈酰基甲基牛磺酸钠合成反应的影响,筛选出适宜的催化剂,并进行反应动力学研究。结果表明,2-氯苯硼酸可有效催化棕榈酰基甲基牛磺酸钠的合成反应,当2-氯苯硼酸质量为棕榈酸质量的4%时,棕榈酰基甲基牛磺酸钠的收率达到97.5%,选择性达到98.4%。在棕榈酸过量的情况下,反应活化能为68.0 kJ/mol,指前因子为1.6×10^(10 )h^(−1)。

关键词： 铁水包   浸入式喷吹   多相流行为   反应动力学  

摘要： 为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气-固-液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10^(-6),铁水中硫质量分数脱至100×10^(-6)时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。