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高硫煤基多孔碳材料的可控制备及其用于锂硫电池

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洁净煤技术 2024年第6期30卷 128-141页

作者：廖明月雷智平贾同鑫李亚洲李占库颜井冲水恒福闫洪雷任士彪王知彩康士刚安徽工业大学化学与化工学院煤洁净转化与高值化利用省重点实验室安徽马鞍山243002

高性能、低成本的多孔碳材料是理想的锂硫电池硫宿主材料,但利用廉价的原料实现其规模化制备仍面临巨大挑战。以资源丰富的高硫煤为原料,采用氧化镁和氢氧化钾作为模板剂和活性剂,制备了煤基多孔碳材料,并研究了其作为锂硫电池硫宿主材... 详细信息

高性能、低成本的多孔碳材料是理想的锂硫电池硫宿主材料,但利用廉价的原料实现其规模化制备仍面临巨大挑战。以资源丰富的高硫煤为原料,采用氧化镁和氢氧化钾作为模板剂和活性剂,制备了煤基多孔碳材料,并研究了其作为锂硫电池硫宿主材料的构效关系。研究发现,煤基碳材料制备过程中,模板剂MgO作用下产生介孔(占比74%);活性剂KOH主要导致微孔(占72%)生成;MgO和KOH共同作用制备的碳材料PCMgO+KOH比表面积大(1616 m^(2)/g)、孔容高(1.02 m^(3)/g)、孔结构丰富(介孔54%、微孔46%)。电化学性能测试结果表明,S@PCMgO+KOH具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性,在1 C充放电倍率循环500圈后容量仍能保留553.2 mAh/g,容量保持率达65.5%,每个循环的衰减率低至0.069%;在2 C下,循环500圈后容量为484.0 mAh/g,容量保持率为63%,每圈衰减率仅0.075%,具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性。PCMgO+KOH优异的电化学性能主要来自其较小的欧姆电阻和电荷转移电阻、快速的多硫化物氧化还原反应动力学及对多硫化锂优异的束缚能力。本研究为价廉性高的锂硫电池硫宿主材料的制备提供了可选择的路线。

关键词：锂硫电池高硫煤模板剂活性剂煤基多孔碳:介孔结构微孔结构

SO42-/ZrO2催化氯化苄与苯烷基化反应的气相色谱-质谱法分析

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分析化学 2006年第2期34卷 219-222页

作者：王知彩安徽工业大学应用化学系马鞍山243002

采用气相色谱-质谱法(GC/MS)对SO42-/ZrO2固体超强酸催化氯化苄与苯烷基化反应产物的组成与结构进行了分析,并对SO42-/ZrO2催化的选择性进行了初步探讨。结果表明:SO42-/ZrO2固体超强酸对氯化苄与苯的烷基化反应具有良好的催化活性,反... 详细信息

采用气相色谱-质谱法(GC/MS)对SO42-/ZrO2固体超强酸催化氯化苄与苯烷基化反应产物的组成与结构进行了分析,并对SO42-/ZrO2催化的选择性进行了初步探讨。结果表明:SO42-/ZrO2固体超强酸对氯化苄与苯的烷基化反应具有良好的催化活性,反应产物主要为二苯甲烷、苄基二苯甲烷与氯甲基二苯甲烷等7种苄基化物。SO42-/ZrO2固体超强酸催化的产物选择性与经典Lew is酸催化特征基本一致。

关键词： SO24-/ZrO2固体超强酸、烷基化、氯化苄、气相色谱-质谱解析

SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂催化甲苯与氯化苄的苄基化反应

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石油化工 2005年第10期34卷 954-958页

作者：王知彩孙正俊安徽工业大学化学化工学院安徽马鞍山243002

利用甲苯与氯化苄的苄基化反应,研究了反应温度、反应时间、甲苯与氯化苄的摩尔比、催化剂用量、搅拌转速及催化剂的焙烧温度对SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂催化性能的影响,并通过色谱-质谱联用仪对苄基化产物的结构与组成进行分析。实... 详细信息

利用甲苯与氯化苄的苄基化反应,研究了反应温度、反应时间、甲苯与氯化苄的摩尔比、催化剂用量、搅拌转速及催化剂的焙烧温度对SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂催化性能的影响,并通过色谱-质谱联用仪对苄基化产物的结构与组成进行分析。实验结果表明,SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂对苯与氯化苄的苄基化反应具有良好的催化活性,适宜的反应条件为:反应温度120℃、反应时间4h、甲苯与氯化苄的摩尔比8、催化剂用量0.3g/mL、搅拌转速1 000r/m in、催化剂的焙烧温度650℃。在优化条件下,氯化苄的转化率可达到81.6%,产物的质量组成为57.7%的4-甲基二苯甲烷和42.3%的2-甲基二苯甲烷。

关键词：苄基化硫酸根/氧化锆固体超强酸催化剂甲苯氯化苄

SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2固体酸催化剂的制备条件对苯与1-十二烯烷基化反应的影响

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石油化工 2006年第5期35卷 483-487页

作者：王知彩张红玲安徽工业大学化学与化工学院应用化学系安徽马鞍山243002

利用沉淀-浸渍法制备了SO42-/ZrO2-T iO2固体酸催化剂(简称SO42-/ZrO2-T iO2催化剂),考察了SO42-/ZrO2-T iO2催化剂的制备条件对苯与1-十二烯烷基化反应的影响,并通过红外光谱、X射线衍射及BET比表面积测定对SO42-/ZrO2-T iO2催化剂结... 详细信息

利用沉淀-浸渍法制备了SO42-/ZrO2-T iO2固体酸催化剂(简称SO42-/ZrO2-T iO2催化剂),考察了SO42-/ZrO2-T iO2催化剂的制备条件对苯与1-十二烯烷基化反应的影响,并通过红外光谱、X射线衍射及BET比表面积测定对SO42-/ZrO2-T iO2催化剂结构进行了初步表征。实验结果表明,SO42-/ZrO2-T iO2催化剂具有良好的催化活性;适当的T iO2含量、焙烧温度、焙烧时间和浸渍液硫酸溶液的浓度能提高SO42-/ZrO2-T iO2催化剂的中强酸中心含量,有利于提高直链十二烷基苯(LAB)和2-十二烷基苯(2-LAB)的选择性。优化的SO42-/ZrO2-T iO2催化剂制备条件为:n(Zr)∶n(T i)=1.50、焙烧温度500℃、焙烧时间3.0h、硫酸溶液的浓度2.0m ol/L、室温陈化。在此条件下,1-十二烯的转化率达到99.5%,LAB及2-LAB选择性分别为92.2%和89.3%。

关键词： SO4^2-/ZrO2-TiO2 固体酸催化剂烷基化 1-十二烯十二烷基苯

高碱煤与煤矸石掺烧SO_(2)和NO减排及结渣抑制研究

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化工学报 2022年第12期73卷 5581-5591页

作者：黄顺进张丽颜井冲王志刚雷智平李占库任世彪王知彩水恒福安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243002 德州学院化学与化学工程学院山东德州253023

结渣和沾污是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时,源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦须实现减量化处理和资源化利用。基于此,通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用,同时考察... 详细信息

结渣和沾污是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时,源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦须实现减量化处理和资源化利用。基于此,通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用,同时考察掺烧过程中污染气体(SO_(2)和NO)的释放及减排行为。结果表明,高碱煤与煤矸石静态的掺烧反应服从三维扩散模型,在一定比例下掺烧反应活化能低于单一燃料燃烧的活化能。掺烧过程中焦炭和CO可还原NO,同时灰分中过渡金属组分可促进NO原位减排,而SO_(2)的减排效果很大程度上取决于两燃料的掺烧比例及其灰分组成。掺烧过程中碱金属有效固留于灰渣中,从而降低煤灰沾污和结渣倾向,而碱土金属(Ca,Mg等)可同时与灰分组成中的硅铝及气相中SO_(2)发生竞争反应。此外,通过改变掺烧煤矸石矿物组成可调节灰渣组成及熔融温度。本研究结果可为通过掺烧高碱煤与煤矸石来缓解锅炉沾污和结渣难题提供科学参考。

关键词：结渣和沾污高碱煤煤矸石 SO_(2)和NO减排灰熔融温度

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高温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

燃料化学学报 2022年第5期50卷 530-537页

作者：程锦远李占库闫洪雷雷智平颜井冲任世彪王知彩康士刚水恒福安徽工业大学化学与化工学院煤清洁转化与高值化利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243032

以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对... 详细信息

以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对酚醛泡沫的表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行表征。结果表明,煤焦油酚醛泡沫的压缩强度有所降低,但是泡沫的韧性提高,其粉化率下降。同时煤焦油酚醛泡沫具有良好的热稳定性,当替代率为10%−15%时,极限氧指数最高为36.1%,导热系数最低为0.034 W/(m·K)。这说明,高温煤焦油能够部分替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为高温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。

关键词：高温煤焦油酚醛树脂酚醛泡沫增韧

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低温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

燃料化学学报（中英文） 2023年第6期51卷 748-756页

作者：程锦远李占库闫洪雷雷智平颜井冲任世彪王知彩康士刚水恒福安徽工业大学化工学院煤清洁转化与高值化利用省重点实验室安徽马鞍山243002

本研究以低温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚制备煤焦油基酚醛泡沫(CPF),对CPFs的化学结构、表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行了表征。结果表明,CPFs与常规酚醛泡沫的化学结构相似。与常规酚醛泡沫相比,... 详细信息

本研究以低温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚制备煤焦油基酚醛泡沫(CPF),对CPFs的化学结构、表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行了表征。结果表明,CPFs与常规酚醛泡沫的化学结构相似。与常规酚醛泡沫相比,30%CPF和40%CPF的压缩强度分别增加了18.3%和55.9%;且由于脂肪结构如烷基酚的引入,使得泡沫的韧性显著提高,其粉化率分别下降了22.9%和50.8%。此外,CPFs在低温下的热稳定性增加。尽管CPFs的极限氧指数下降,导热系数增加,但依然保持较好的阻燃和隔热性能。这说明低温煤焦油能够高比例地替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为低温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。

关键词：低温煤焦油酚醛泡沫韧性表征

锡林郭勒褐煤在超临界水和不同气氛下的液化性能

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煤炭转化 2022年第1期45卷 43-49页

作者：张恺王知彩雷智平任世彪康士刚颜井冲李占库水恒福安徽工业大学化学与化工学院煤洁净转化与高值化利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243002

研究了锡林郭勒褐煤在超临界水和N_(2)气氛下,以及K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂分别作用下的液化性能,并与其在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下的液化性能进行比较。结果表明:锡林郭勒褐煤在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下具有较高的液... 详细信息

研究了锡林郭勒褐煤在超临界水和N_(2)气氛下,以及K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂分别作用下的液化性能,并与其在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下的液化性能进行比较。结果表明:锡林郭勒褐煤在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下具有较高的液化活性,在420℃、无催化剂条件下褐煤的液化转化率和油水气收率分别为76.8%和51.0%;而在相同温度、添加5%甲酸的超临界水和N_(2)气氛下,褐煤的液化转化率和油水气收率分别降为32.0%和29.2%,且褐煤液化主要转化为附加值高的油气部分。K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂对锡林郭勒褐煤在超临界水中液化都具有较好的催化活性,按催化活性由高到低排序为K_(2)CO_(3),FeS+S,KOH;420℃时K_(2)CO_(3)对锡林郭勒褐煤具有最好的催化效果,褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为46.5%和42.2%。气氛对锡林郭勒褐煤在超临界水中的液化性能具有较大的影响,在CO气氛下锡林郭勒褐煤的液化活性最高,420℃时褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为52.2%和44.4%。这是由于在CO气氛下能够发生水煤气变换反应,可以为液化过程提供原位活性H,从而促进了油气收率和液化转化率的提高。

关键词：褐煤超临界水催化剂 N_(2)气氛液化

SO_4^(2-)改性TiO_2催化降解茜素红水溶液

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中国环境科学 2003年第5期23卷 535-538页

作者：王知彩李小君王平安徽工业大学化工与环境学院安徽马鞍山243002 湘潭钢铁集团有限公司科技开发中心湖南湘潭411100

基于SO42-对TiO2超强酸化改性制备了SO42-/TiO2催化剂,以茜素红为目标物试验研究了该催化剂的催化降解性能,并考察了降解条件等因素对脱色率的影响.结果表明,SO42-/TiO2具有较强催化降解性能及一定的光催化活性,降解过程中SO42-流失是... 详细信息

基于SO42-对TiO2超强酸化改性制备了SO42-/TiO2催化剂,以茜素红为目标物试验研究了该催化剂的催化降解性能,并考察了降解条件等因素对脱色率的影响.结果表明,SO42-/TiO2具有较强催化降解性能及一定的光催化活性,降解过程中SO42-流失是催化剂失活的主要原因.在pH=7,催化剂加入量为2.5g/L,起始浓度为140mg/L,太阳光等优化工艺条件下降解效果最好,脱色率达到92%.

关键词： SO4^2-/TiO2 催化降解改性茜素红溶液