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CaFeO催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响

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煤炭学报 2024年

作者：刘国阳周安宁刘倩王俊哲陕西煤业新型能源科技股份有限公司西安科技大学化学与化工学院

半焦与CO2的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO2气化反应性，本文采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca2Fe2O5催化剂，用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca2Fe2O5催化剂的... 详细信息

半焦与CO2的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO2气化反应性，本文采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca2Fe2O5催化剂，用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca2Fe2O5催化剂的形貌和结构，采用热重分析实验研究Ca2Fe2O5催化剂对半焦燃料的CO2气化反应催化活性；在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上，研究了添加Ca2Fe2O5催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明，随着催化剂焙烧温度的提高，Ca2Fe2O5催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低，750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1 μm，在半焦的CO2气化反应中催化作用最好；相较于CaO和Fe2O3，Ca2Fe2O5催化剂结构中吸附氧浓度更高，在半焦的CO2气化反应中表现出更为优异的催化活性；Ca2Fe2O5催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性，其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明，当半焦中添加10%的Ca2Fe2O5催化剂时，电池的峰值功率密度从15.3mW/cm2增大到23.7mW/cm2；EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素，降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。研究结果对于半焦燃料基DC-SOFC电池的开发具有较高理论与实际价值。

关键词：直接碳固体氧化物燃料电池钙钛矿催化剂 C-CO 气化反应

水泥与碱激发材料协同固化氯盐渍土的机理研究

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建筑材料学报 2024年

作者：苏文轩宁宝宽刘剑平刘国阳钟明洋沈阳工业大学建筑与土木工程学院

研究了水泥与碱激发矿渣/粉煤灰（AASF）复合掺比和龄期对固化氯盐渍土力学性能的影响及其固化机理．结果表明：当水泥与AASF按照最佳掺比为11：9时，固化氯盐渍土各龄期的抗压强度均高于水泥单一固化强度的50%左右；水泥与AASF的反应... 详细信息

研究了水泥与碱激发矿渣/粉煤灰（AASF）复合掺比和龄期对固化氯盐渍土力学性能的影响及其固化机理．结果表明：当水泥与AASF按照最佳掺比为11：9时，固化氯盐渍土各龄期的抗压强度均高于水泥单一固化强度的50%左右；水泥与AASF的反应可以相互协同，所生成的C-A-S-H和N-A-S-H凝胶对游离Cl-产生持续物理吸附，有效减轻了Cl-对水泥水化的抑制作用，同时，水泥的水化进一步促进了AASF的反应速率和程度；该方法相比纯水泥固化土的胶凝性产物量明显增多，硬化体结构更加致密．

关键词：流态固化土水泥碱激发矿渣/粉煤灰氯盐渍土力学性能微观机理

碳点及其复合物在光催化还原CO_(2)领域中的应用

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化学进展 2024年第4期36卷 575-585页

作者：党永强黄瑞冯香钰刘国阳朱由余张亚婷西安科技大学化学与化工学院西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安710021

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加,导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题,利用太阳光催化将CO_(2)还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂,其中碳点是一... 详细信息

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加,导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题,利用太阳光催化将CO_(2)还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂,其中碳点是一种尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料,具有独特的上转换发光性质,可促进电子转移,合成方法友好且安全,广泛地应用在光催化还原CO_(2)领域。本文从光催化还原CO_(2)机理着手,在光吸收效率、载流子分离效率、CO_(2)吸附能力和多重作用四个方面,详细综述了碳点及碳点复合材料在光催化还原CO_(2)中的作用机制及性能评价,归纳了碳点在光催化还原CO_(2)领域的优势,分析了其中存在的挑战和解决问题的可能途径,展望了未来发展前景,为促进碳点基光催化剂的发展提供新思路。

关键词：碳点碳点复合材料光催化二氧化碳还原光催化还原CO_(2)机理

碳点及其复合物在光催化还原CO领域中的应用

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化学进展 2024年

作者：党永强黄瑞冯香钰刘国阳朱由余张亚婷自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安科技大学化学与化工学院

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一... 详细信息

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一种尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料，具有独特的上转换发光性质，可促进电子转移，合成方法友好且安全，广泛地应用在光催化还原CO2领域。本文从光催化还原CO2机理着手，在光吸收效率、载流子分离效率、CO2吸附能力和多重作用四个方面，详细综述了碳点及碳点复合材料在光催化还原CO2中的作用机制及性能评价，归纳了碳点在光催化还原CO2领域的优势，分析了其中存在的挑战和解决问题的可能途径，展望了未来发展前景，为促进碳点基光催化剂的发展提供新思路。

关键词：碳点碳点复合材料光催化二氧化碳还原光催化还原CO 机理

神府烟煤及其煤岩组分制备氧化石墨烯的组成、结构演变

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洁净煤技术 2024年第2期30卷 175-185页

作者：刘国阳严心娥李可可李君张亚婷贾嘉朱由余党永强段瑛锋西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 西安交通工程学院土木工程学院陕西西安710300 北京低碳清洁能源研究院北京102211

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异,探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律,是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰质... 详细信息

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异,探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律,是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰质组,并将富集煤岩组分通过高温石墨化得到石墨化碳,以石墨化碳为前驱体通过改良的Hummers氧化法制备煤基氧化石墨烯。利用元素分析、红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜等研究煤及其煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的组成和结构演变规律。结果表明炭化处理使煤有机大分子结构向无定形碳结构转变,高温石墨化使煤有机大分子结构向石墨碳结构转变;惰质组呈片状结构且分子结构中芳香结构单元较多导致石墨化碳微晶尺寸较大,高温石墨化处理后其拉曼光谱的(A_(D1)/A_(G))值为0.382,镜质组高温石墨化处理后的(A_(D1)/A_(G))值为0.686,原煤高温石墨化处理后的(A_(D1)/A_(G))值为0.864;利用富惰质组得到的石墨化碳制备氧化石墨烯厚度尺寸约5 nm;而镜质组的石墨化碳中石墨微晶结构较小,得到的氧化石墨烯尺寸较小,且氧化石墨烯平均厚度超过10 nm;原煤中由于石墨化过程形成棒状结构,较难形成有序片层结构,氧化剥离也难以得到氧化石墨烯。

关键词：煤炭煤岩组分石墨化氧化石墨烯

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基于三维非连续变形分析的巨石崩塌运动研究

岩土力学 2022年第1期43卷 246-256页

作者：刘国阳孟海怡宁宝宽李石宝沈阳工业大学建筑与土木工程学院辽宁沈阳110870 西藏大学理学院西藏拉萨850000

巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析(three-dimensional discontinuous deformation a... 详细信息

巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析(three-dimensional discontinuous deformation analysis,简称3D-DDA)方法研究巨石崩塌失稳及运动全过程的特征与现象。分别建立该边坡未滑坡、浅层滑坡后和深层滑坡后3种坡形的巨石崩塌3D-DDA数值模型。采用滚石运动横向偏移经验模型,验证3D-DDA巨石运动模拟的准确性。在此基础上,分析巨石崩塌失稳机制及破坏后沿3种不同坡形边坡的运动轨迹和动能演进等运动特征。结果表明,3D-DDA能够有效模拟巨石崩塌失稳、运动发展、剧烈冲击碰撞直至最终静止等整个动力学过程。巨石崩塌表现为滑动→倾倒-滑动→倾倒→翻转-下落的失稳模式转换;巨石运动表现为碰撞、弹跳、飞跃、滚动、滑动等多种运动形式以及横向偏移、侧向偏转等三维空间运动特征,经过道路并与高架桥发生碰撞,引发巨石灾害。不同坡面几何特征下的巨石运动偏移量、弹跳高度、运动至坡底碰撞时间、最终稳定时间等均随着未滑坡、浅层滑坡后、深层滑坡后3种坡形变化而减小。通过3D-DDA巨石崩塌运动分析,预测巨石运动全过程、影响范围、冲击能量、停积位置等,可为巨石防灾减灾对策或措施制定提供依据。

关键词：边坡巨石崩塌失稳运动特征 3D-DDA 冲击碰撞

煤基石墨烯促进TiO_(2)光催化降解有机物

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新型炭材料（中英文） 2022年第6期37卷 1172-1182页

作者：刘国阳李可可贾嘉张亚婷西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116

石墨烯协同TiO_(2)光催化降解有机物是一种很有前景的解决水体污染问题的方法。本文以低成本煤炭作为石墨烯碳源,成功地制备了TiO_(2)-石墨烯复合催化剂。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等研究了TiO_(2)-... 详细信息

石墨烯协同TiO_(2)光催化降解有机物是一种很有前景的解决水体污染问题的方法。本文以低成本煤炭作为石墨烯碳源,成功地制备了TiO_(2)-石墨烯复合催化剂。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等研究了TiO_(2)-石墨烯复合催化剂的微观结构和形貌。煤基石墨烯的引入促进了TiO_(2)光催化降解有机物的反应。特别是在水热还原法制备的TiO_(2)-石墨烯催化剂中,TiO_(2)堆积在石墨烯片层结构上形成层状结构。由于石墨烯的引入,复合催化剂表现出良好的导电性和光电响应特性,并展示出较高的光催化活性。

关键词：煤基石墨烯水热法光催化降解 TiO_(2)

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土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机设计与试验

农业机械学报 2022年第2期53卷 128-138页

作者：郑侃刘国阳国立伟程健夏俊芳李宇飞华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

为实现长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种需求,本研究结合区域小麦种植农艺特点,设计一种土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机。通过对表土盖种装置结构与抛土运动学分析,设计耕抛刀辊结构参数,得到覆盖种带运动学条件;通过对沟土匀摊装... 详细信息

为实现长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种需求,本研究结合区域小麦种植农艺特点,设计一种土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机。通过对表土盖种装置结构与抛土运动学分析,设计耕抛刀辊结构参数,得到覆盖种带运动学条件;通过对沟土匀摊装置结构及螺旋叶片作用下土壤受力与速度分析,设计沟土匀摊装置结构参数,明确影响播种深度与其稳定性关键因素为终止螺旋极径、螺距、螺旋叶片转速。以播种深度合格率与播种深度稳定性系数为评价指标,运用离散元仿真结合中心组合正交试验,建立播种深度合格率与播种深度稳定性系数回归方程,确定较优参数组合为终止螺旋极径119 mm、螺距140 mm、螺旋叶片转速98 r/min,此时,播种深度合格率为86.38%、播种深度稳定性系数为78.84%。在稻茬离田与稻茬还田两种模式下田间试验表明,机具作业运行稳定,厢沟质量满足小麦后期生长排水需求,镇压辊滑移率良好,试验过程未出现稻茬、秸秆缠绕堵塞现象;两种模式下播种深度合格率分别为83.12%、80.67%;播种深度稳定性系数分别为74.78%、72.25%,满足长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种标准和农艺要求。

关键词：小麦播种机少耕土壤分流宽苗带

煤基石墨烯系列材料的可控制备及其在CO还原过程中应用的研究进展

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洁净煤技术 2022年

作者：张亚婷严心娥刘国阳李可可贾嘉西安科技大学化学与化工学院西安交通工程学院土木工程学院

石墨烯作为一种结构、性能独特的二维碳材料在CO还原转化过程中展现出良好的应用前景，寻找石墨烯丰富的碳源和可控的制备方法是实现其大规模应用的基础。煤炭作为一种富碳矿物资源，以其作为碳源制备石墨烯材料是煤炭清洁、高值化利用...

石墨烯作为一种结构、性能独特的二维碳材料在CO还原转化过程中展现出良好的应用前景，寻找石墨烯丰富的碳源和可控的制备方法是实现其大规模应用的基础。煤炭作为一种富碳矿物资源，以其作为碳源制备石墨烯材料是煤炭清洁、高值化利用的新方向。综述了以煤炭及其衍生物作为碳源制备煤基石墨烯系列材料的进展，包括零维石墨烯碳量子点、二维石墨烯以及三维石墨烯；总结了不同方法在煤基石墨烯材料可控制备中的应用；分析了煤基石墨烯在CO光催化、电催化以及光电催化转化过程中作用。最后，针对煤基石墨烯组成和结构的调控，以及CO还原催化剂的结构设计进行了展望。

关键词：