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钾掺杂的锐钛矿TiO_(2)催化丙酸酮基化反应

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高校化学工程学报 2024年第3期38卷 459-467页

作者：黄胶王华韩金玉祝新利天津大学化工学院天津300072

酮基化反应是转化生物质衍生羧酸的有效途径之一。为了提高酮基化反应活性和选择性,使用等体积浸渍法制备了不同钾(K)掺杂量的TiO_(2)催化剂,并探究其催化丙酸酮基化反应性能。通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等... 详细信息

酮基化反应是转化生物质衍生羧酸的有效途径之一。为了提高酮基化反应活性和选择性,使用等体积浸渍法制备了不同钾(K)掺杂量的TiO_(2)催化剂,并探究其催化丙酸酮基化反应性能。通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等方法对催化剂的物化性质进行表征。结果表明,TiO_(2)、0.05K(掺杂K的质量分数为5%)催化剂的本征反应速率分别为549.2μmol·g^(-1)·min^(-1)、2 686.2μmol·g^(-1)·min^(-1),K的掺杂显著提高了反应活性,并且在丙酸完全转化时,0.05K催化剂的3-戊酮选择性(99.9%)高于TiO_(2)催化剂(96.2%)。根据X射线光电子能谱的表征,TiO_(2)和钾氧化物之间存在明显的相互作用,促进了表面氧空位的生成从而提高反应活性。

关键词：酮基化 TiO_(2) 钾丙酸 3-戊酮

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火星上的气固流态化模拟实验

化工进展 2024年第8期43卷 4203-4209页

作者：马永丽李沐阳马子皓王浩然王茂隆费瑶寒张露滨刘明言天津大学化工学院天津300350 化学工程联合国家重点实验室(天津大学) 天津300350

为了了解火星上的气固流态化行为,本文应用计算颗粒流体力学方法对不同重力条件下的气固流化床反应器中的流态化现象进行了数值模拟研究。分析了火星环境条件下气固流化床内的流体速度分布特性,探索了床层压力波动特性与环境重力和表观... 详细信息

为了了解火星上的气固流态化行为,本文应用计算颗粒流体力学方法对不同重力条件下的气固流化床反应器中的流态化现象进行了数值模拟研究。分析了火星环境条件下气固流化床内的流体速度分布特性,探索了床层压力波动特性与环境重力和表观气速等因素间的关系。结果表明,在火星环境条件下,提高表观气速可以促进气固流态化的形成和充分发展;但是较高的表观气速会使流化床内的气固流场紊乱程度增加,不利于维持稳定的气固流态化状态。研究结果对于未来在火星上开展物质和能源等就地生产用气固流态化单元操作具有一定的指导意义。

关键词：流化床流态化数值模拟气固火星

共价有机框架膜阳离子基团密度调控实现快速阴离子传导

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科学通报 2024年第9期69卷 1111-1113页

作者：孔彦吕博晖吴洪姜忠义天津大学化工学院天津300072

离子交换膜是目前众多电化学应用的核心部件,如燃料电池、电解槽、电化学氢气压缩机等[1].其中,离子传导率是离子交换膜的核心性能指标,决定了相关电化学装置的输出功率、能量转化效率等关键指标.因此,开发高离子传导率的离子交换膜对... 详细信息

离子交换膜是目前众多电化学应用的核心部件,如燃料电池、电解槽、电化学氢气压缩机等[1].其中,离子传导率是离子交换膜的核心性能指标,决定了相关电化学装置的输出功率、能量转化效率等关键指标.因此,开发高离子传导率的离子交换膜对于高性能电化学的应用至关重要.根据导电离子种类,离子交换膜主要分为质子交换膜和阴离子交换膜.

关键词：质子交换膜离子交换膜燃料电池离子传导率能量转化效率电化学装置氢气压缩机阳离子基团

CO_(2)响应型β-环糊精材料用于稠油降黏

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精细化工 2024年第4期41卷 895-901,919页

作者：孙彩霞马浩于福策夏淑倩天津大学化工学院天津300350

制备了一种环境友好型马来酸酐改性β-环糊精(MAH-β-CD),温和条件下将其与聚醚胺(JD230)通过静电作用合成了具有CO_(2)响应性的表面活性剂(MJD230)。MJD230能与稠油形成稳定的水包油乳液,进而有效降低溶液的表面张力。在CO_(2)调控下,M... 详细信息

制备了一种环境友好型马来酸酐改性β-环糊精(MAH-β-CD),温和条件下将其与聚醚胺(JD230)通过静电作用合成了具有CO_(2)响应性的表面活性剂(MJD230)。MJD230能与稠油形成稳定的水包油乳液,进而有效降低溶液的表面张力。在CO_(2)调控下,MJD230可重复用于稠油的乳化降黏和破乳。利用FTIR对MJD230结构进行了表征。通过观察降黏率和乳液粒径优化MJD230的合成条件,同时对降黏效果和乳液的稳定性进行了考察。将在反应温度为60℃,反应时间为60min,MAH-β-CD与JD230物质的量比为2∶1条件下制备的MJD230配成质量分数为0.5%的MJD230水溶液,其与稠油按照体积比为3∶7乳化后,稠油降黏率可达99.19%。反应体系pH和电导率的可逆变化证明了MJD230溶液对CO_(2)的响应性,这为表面活性剂驱油和CO_(2)捕集相结合提高稠油采收率提供了可行的途径。

关键词：静电作用表面张力 CO_(2)响应型表面活性剂稠油降黏破乳油田化学品

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微液滴强化传质与化学反应的研究进展

中国科学：化学 2024年第1期54卷 133-146页

作者：陈昊杨星宇扆豪哲费滢洁付涛涛朱春英马友光天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072

气–液/液–液两相体系广泛存在于多种化工过程中,如精馏、吸收、萃取、多相反应等.传统宏观的两相接触方式存在接触面积小、传质效率低、反应速率慢等问题,而微液滴具有比表面积大、生成频率高、液滴系统相对独立等诸多优点,可极大强... 详细信息

气–液/液–液两相体系广泛存在于多种化工过程中,如精馏、吸收、萃取、多相反应等.传统宏观的两相接触方式存在接触面积小、传质效率低、反应速率慢等问题,而微液滴具有比表面积大、生成频率高、液滴系统相对独立等诸多优点,可极大强化相间传质和化学反应.将微液滴作为传质和反应的媒介,能够有效改善两相宏观接触的局限,已被广泛应用于各类化工单元操作中.本文综述了近年来关于微液滴强化相间传质与多相化学反应的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.

关键词：微液滴萃取吸收化学反应过程强化

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液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 215-231页

作者：李文鹏刘晴杨志荣高展鹏王景涛周鸣亮张金利郑州大学化工学院同济大学土木工程学院天津大学化工学院

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯... 详细信息

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展，重点探讨了电化学插层法、溶剂插层法、高温膨胀法和微波膨胀法等液相剥离的前处理方法原理以及对石墨烯剥离效果的影响；分析了水基溶剂、有机溶剂和混合溶剂等剥离溶剂的优缺点与选取原则；对比了超声、高剪切和微通道等过程强化设备的剥离原理和优缺点；简述了离心分离的后处理方法以及分离效果；最后对液相剥离法宏量制备石墨烯的发展趋势进行了展望：通过结合人工智能等方法进行多目标优化，开发无残留的功能化插层剂并匹配温和快速的膨胀方法，寻找低毒、低沸点、高分散的溶剂体系，精确调控液相剥离设备作用机理，设计连续化梯级离心设备，实现液相剥离制备石墨烯的连续化、规模化、低成本快速制备。

关键词：石墨烯液相剥离二维纳米材料高剪切微通道高效制备

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化工过程中的电子传递、质子传递和分子传递

化工学报 2024年第3期75卷 1052-1064页

作者：李诗浩吴振华赵展烽吴洪杨冬石家福姜忠义天津大学化工学院天津300072 天津大学环境科学与工程学院天津300072

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”(双碳)目标的相继提出与推进,化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论,以反应动力学为核心,以动量传递... 详细信息

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”(双碳)目标的相继提出与推进,化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论,以反应动力学为核心,以动量传递、热量传递与质量传递为基础,揭示了物质、能量传递与化学反应的协同强化规律,对化工领域的发展具有重要和深远意义。近年来,由于光能、电能等清洁能源以及绿色生物制造、光电化学工程等新学科引入化工反应过程中,以电子传递、质子传递和分子传递为代表的三类传递现象得到了广泛关注和大量研究,为“三传一反”理论注入了新的活力。在此背景下,尝试将电子传递、质子传递和分子传递三类现象进行分析和介绍,针对不同化学反应的特点,初步总结了通过电子传递、质子传递和分子传递过程的单独或协同强化,以实现传递过程与化学反应过程的高度匹配,进而实现化学反应效率的显著提升。

关键词：电子传递质子传递分子传递化工过程化学反应生物催化太阳能

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超声辅助脱除水中的微气泡

化学工业与工程 2024年第04期41卷 131-137页

作者：马永丽沈世龙陈纪雷徐云龙王童欣魏心宇王倩倩刘明言天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室(天津大学)

利用气泡发生仪产生微气泡水，模拟含气泡的回灌地热水。通过浊度、电导率、溶氧量等参数测量和表征自来水、微气泡水和超声处理水的微气泡含量。通过对模拟微气泡水等样品中微气泡在超声消泡前后的含量等表征和分析，研究了超声处理对... 详细信息

利用气泡发生仪产生微气泡水，模拟含气泡的回灌地热水。通过浊度、电导率、溶氧量等参数测量和表征自来水、微气泡水和超声处理水的微气泡含量。通过对模拟微气泡水等样品中微气泡在超声消泡前后的含量等表征和分析，研究了超声处理对样本水体中微气泡含量的影响。结果表明，超声处理时由于超声空化作用，有助于加快微气泡成长、聚并；超声作用过程也是能量传递过程，通过提供能量降低水中气体含量，促进了微气泡的脱除。研究对于超声微气泡脱除技术用于地热水高效回灌奠定了基础。

关键词：微气泡超声波空化作用脱除地热水

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液液两相同轴流液桥断裂过程研究

化学工业与工程 2024年第4期41卷 160-168页

作者：焦博亚郭凯刘辉刘春江郑龙云张雅楠天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室(天津大学)

液液两相流中分散相在形成主液滴时会产生液桥，液桥断裂后在表面张力的作用下收缩为卫星液滴。卫星液滴的体积通常为主液滴体积的几千分之一，因此卫星液滴的出现会导致液滴的单一分散性变差。通过高速相机记录液桥形成及断裂过程，采... 详细信息

液液两相流中分散相在形成主液滴时会产生液桥，液桥断裂后在表面张力的作用下收缩为卫星液滴。卫星液滴的体积通常为主液滴体积的几千分之一，因此卫星液滴的出现会导致液滴的单一分散性变差。通过高速相机记录液桥形成及断裂过程，采用CFD方法计算液滴形成过程中速度场的变化。结果发现当两相黏度比越大时，液桥受到的剪切力越大，液桥的最大长度越小；分散相流量增大也会导致液桥受到的剪切力增大，液桥的最大长度减小。

关键词：液液两相同轴流液桥高速摄像 CFD