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生物质壳聚糖基复合材料在CO_(2)分离捕获和资源化利用中的应用

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1153-1165页

作者：冯颖于汉哲张宏李可心董鑫张建伟沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

二氧化碳过度排放导致的全球变暖、海平面上升和气候恶化等生态环境问题日益显著,亟需探寻新型处理技术和生物质材料来缓解这一问题。本文综述了生物质壳聚糖在二氧化碳分离、捕获和资源化利用领域的研究进展;详细阐述了壳聚糖膜对CO_(2... 详细信息

二氧化碳过度排放导致的全球变暖、海平面上升和气候恶化等生态环境问题日益显著,亟需探寻新型处理技术和生物质材料来缓解这一问题。本文综述了生物质壳聚糖在二氧化碳分离、捕获和资源化利用领域的研究进展;详细阐述了壳聚糖膜对CO_(2)的分离机制及提高膜分离性能的方法;归纳了增强壳聚糖基活性炭对CO_(2)捕获性能的方法;对利用壳聚糖基催化剂将CO_(2)转化为碳酸酯、甲烷和烯烃等增值品的相关研究进行了总结。最后,对生物质壳聚糖在未来助力“双碳”战略目标实现过程中的发展趋势进行了展望。

关键词：碳达峰碳中和生物质壳聚糖二氧化碳分离捕获资源化利用

可见光介导的三氟甲基的选择性C-F键断裂及其在偕二氟类化合物合成中的应用

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有机化学 2024年第1期44卷 85-110页

作者：金玉坤任保轶梁福顺沈阳化工大学理学院沈阳110142 辽宁大学化学院沈阳110036

偕二氟类化合物独特的性质使其在医药、材料领域受到广泛关注.将廉价、易得的三氟甲基转化为偕二氟基团,在有机合成中具有重要意义,但是选择性断裂C—F键面临巨大的挑战,因为三氟甲基中C—F键断裂的解离能远高于产物偕二氟基团中C—F键... 详细信息

偕二氟类化合物独特的性质使其在医药、材料领域受到广泛关注.将廉价、易得的三氟甲基转化为偕二氟基团,在有机合成中具有重要意义,但是选择性断裂C—F键面临巨大的挑战,因为三氟甲基中C—F键断裂的解离能远高于产物偕二氟基团中C—F键解离能,即难以控制C—F键的选择性断裂,极易发生过度脱氟.相对于传统热反应,在可见光促进下,利用光催化剂敏化底物,创造一条经过激发态的新反应途径,可以更加高效、高选择性地实现C—F断裂.对近三年来利用可见光催化三氟甲基的选择性C-F键断裂制备偕二氟类化合物的研究进展进行了分析和总结,并对其前景进行了展望.

关键词：光催化自由基 C—F键断裂偕二氟化合物合成

NHC-Ag修饰的钐配合物催化CO_(2)与端炔的羧化反应

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精细化工 2024年第4期41卷 865-871页

作者：李金融王文玉王晓娟由立新熊刚孙亚光沈阳化工大学理学院辽宁沈阳110142

将1,3-二(4-羧基苯甲基)-苯并咪唑氯化物(H_(2)BCBI)与Sm(NO_(3))3•6H_(2)O在水热条件下进行反应,得到了二维配位聚合物[Sm(BCBI)(NO_(3))2•H_(2)O]n(Sm-BCBI),将其与乙酸银(AgOAc)作用引入氮杂环卡宾(NHC)-Ag(Ⅰ)催化位点,制备了氮杂环卡宾-银功能化的钐配合物[NHC-Ag(Ⅰ)@Sm-BCBI]。通过单晶X射线衍射仪、PXRD、TGA、XPS、电感耦合等离子发射光谱仪、SEM和EDS对Sm-BCBI和NHC-Ag(Ⅰ)@Sm-BCBI进行了表征,考察了NHC-Ag(Ⅰ)@Sm-BCBI催化CO_(2)(0.1MPa)与苯乙炔(1.0mmol)羧化反应的最佳条件,考察了底物的拓展性。结果表明,Sm-BCBI为二维层状结构;NHC-Ag(Ⅰ)@Sm-BCBI具有良好的热稳定性,且其中的银以+1价形式存在。在反应温度为50℃、以Cs2CO_(3)(1.5 mmol)为碱、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,NHC-Ag(Ⅰ)@Sm-BCB用量70 mg、反应时间为16h的最佳条件下,苯丙炔酸分离产率可达80%。催化剂易回收,循环使用5次后,苯丙炔酸分离产率仍能达到57%。

关键词：氮杂环卡宾-银催化 CO_(2) 端炔羧化反应

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静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

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纺织学报 2024年第5期45卷 218-227页

作者：冯颖于汉哲张宏李可心马标董鑫张建伟沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳... 详细信息

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

关键词：壳聚糖基纳米纤维静电纺技术重金属染料吸附剂废水处理

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双组分层撞击流反应器流场时空演化数值模拟

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 217-228页

作者：张建伟刘名扬董鑫冯颖沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为了研究双组分层撞击流反应器流场时空演化规律,利用大涡模拟方法进行数值模拟。结合第三代涡识别方法在空间尺度上,对轴向面、周向环面和径向面的速度场、涡量场进行分析;在时间尺度上,揭示速度场、涡量场和涡当地旋转轴的演化规律。... 详细信息

为了研究双组分层撞击流反应器流场时空演化规律,利用大涡模拟方法进行数值模拟。结合第三代涡识别方法在空间尺度上,对轴向面、周向环面和径向面的速度场、涡量场进行分析;在时间尺度上,揭示速度场、涡量场和涡当地旋转轴的演化规律。结果表明:轴向面和径向面的涡强度呈多峰分布,周向环面涡强度的变化分为增强-稳定-增强3阶段。以XOY面作为研究参考,在两层喷嘴间依据涡发生位置的变化和多尺度涡的碰撞、破碎情况,涡发生期分为6个阶段,涡演化周期分为12个阶段,可据此预测反应器内部流型变化和流场所处阶段。

关键词：撞击流湍流流场数值模拟时空演化流体力学

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新型鸟喙式涡流发生器强化传热数值模拟

太阳能学报 2024年第6期45卷 264-271页

作者：牛壮郝敏王玉鑫张佳亮沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

将仿生鸟喙式结构引入涡流发生器中,结合Fluent软件在Re=6000~26800范围内对其换热能力j、流动阻力f与综合热性能C_(PEC)变化规律进行研究。结果表明:鸟喙式涡流发生器是一种高换热低流阻的高效换热元件,在Re=13000时C_(PEC)较传统矩形... 详细信息

将仿生鸟喙式结构引入涡流发生器中,结合Fluent软件在Re=6000~26800范围内对其换热能力j、流动阻力f与综合热性能C_(PEC)变化规律进行研究。结果表明:鸟喙式涡流发生器是一种高换热低流阻的高效换热元件,在Re=13000时C_(PEC)较传统矩形翼提高62.35%。此外其综合热性能随着迎流攻角α的增大先增大后减小,在α=30°时达到最大,较空通道提高26.83%。增大斜截角度β是降低流动阻力的一种有效方式,β=24°的结构较无截角结构流阻f降低47.03%。

关键词：数值模拟换热性能导热系数涡流发生器综合热性能

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回转窑中回收炉气与煤粉混合燃烧的数值模拟

材料导报 2024年第16期38卷 154-159页

作者：赵楠刘鹏王林林书行李昊阳沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程... 详细信息

针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程进行数值研究,分析了在气固两相燃料不同配比的工况下回转窑内温度场、流场、燃烧特性以及NO_(x)的变化规律。结果表明:掺入气体燃料有助于提高煤粉燃烧速率,改善窑内温度分布,降低NO_(x)排放量,火焰更加容易控制,呈现“棒槌形”。随着气体燃料的比例不断增加,高温区范围增大,焙烧区长度由9.16 m增加至14.17 m,炉窑出口处NO_(x)的含量由634 mg/m^(3)降低至29.8 mg/m^(3)。

关键词：回转窑-矿热炉工艺(RKEF) 多相流混合燃烧数值模拟

Cu/ZnO催化剂的金属载体相互作用及其对糠醛加氢制糠醇反应性能的影响

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燃料化学学报（中英文） 2024年第8期52卷 1045-1056页

作者：于欣瑞张金玉杨海兴种思颖刘蝈蝈张雅静王康军沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142

采用共沉淀法制备了系列Cu/Zn比不同的Cu/ZnO催化剂,研究了Cu/Zn比与金属载体强相互作用(SMSI)的关系及其对糠醛气相加氢制糠醇催化反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM和XPS等表征结果显示,Cu/ZnO催化剂中的金属载体强相互作用改... 详细信息

采用共沉淀法制备了系列Cu/Zn比不同的Cu/ZnO催化剂,研究了Cu/Zn比与金属载体强相互作用(SMSI)的关系及其对糠醛气相加氢制糠醇催化反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM和XPS等表征结果显示,Cu/ZnO催化剂中的金属载体强相互作用改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒具有不同程度的几何修饰,影响了Cu表面的电子状态。不同Cu/Zn比的Cu/ZnO催化剂的SMSI作用顺序为:20Cu/ZnO>40Cu/ZnO>60Cu/ZnO>80Cu/ZnO。在同一反应条件下,20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h,而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h,表明适当的SMSI作用有利于提升Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性,而过强的SMSI作用会抑制其催化活性。

关键词： Cu/ZnO催化剂金属载体强相互作用几何修饰作用糠醛加氢糠醇

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Ni/SiO_(2)催化剂催化2-甲基呋喃加氢性能

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精细化工 2024年第5期41卷 1060-1066,1075页

作者：方姿予张炜王金鼎种思颖张雅静王康军沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142

以硝酸镍为镍源、酸/碱性硅溶胶为硅源,采用共沉淀法制备了2种Ni/SiO_(2)催化剂。采用固定床反应器,评价Ni/SiO_(2)催化剂对于2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能。通过XRD、N_(2)等温吸附-脱附、H_(2)-TPR... 详细信息

以硝酸镍为镍源、酸/碱性硅溶胶为硅源,采用共沉淀法制备了2种Ni/SiO_(2)催化剂。采用固定床反应器,评价Ni/SiO_(2)催化剂对于2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能。通过XRD、N_(2)等温吸附-脱附、H_(2)-TPR、NH3-TPD、XPS、FTIR和TEM对催化剂进行了表征。考察了硅溶胶的酸碱性对Ni/SiO_(2)催化剂结构及性能的影响。结果表明,以酸性硅溶胶为硅源制备的Ni/SiO_(2)催化剂以弱酸中心酸量为主且存在中强酸中心,比表面积、平均孔径大,因而该催化剂加氢活性和2-MTHF的选择性较高。Ni/SiO_(2)催化剂稳定性良好,在最优反应条件〔温度90℃、H_(2)压力2 MPa、质量空速4.4 g 2-MF/(g催化剂·h)、H_(2)与2-MF物质的量之比为4∶1〕下进行催化剂稳定性测试(200 h),2-MF的转化率达到99.8%,2-MTHF的选择性均保持在97.5%左右。

关键词： 2-甲基四氢呋喃 2-甲基呋喃共沉淀法 Ni/SiO_(2) 酸碱性催化技术