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溶剂效应对Pt/MIL-100(Fe)催化肉桂醛选择性加氢性能的影响

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 78-87页

作者：蔡佳霓刘颖雅孙志超王瑶王安杰大连理工大学精细化工国家重点实验室大连116024 大连理工大学化工学院大连116024

采用绿色环保的方法制备了MIL-100(Fe),通过双溶剂浸渍法将Pt纳米颗粒限域在MIL-100(Fe)的孔笼内部,经过盐酸质子化和甲醛还原制备出具有加氢中心及Lewis酸中心的双功能催化剂Pt/MIL-100(Fe).以肉桂醛选择性加氢为探针反应评价其催化性... 详细信息

采用绿色环保的方法制备了MIL-100(Fe),通过双溶剂浸渍法将Pt纳米颗粒限域在MIL-100(Fe)的孔笼内部,经过盐酸质子化和甲醛还原制备出具有加氢中心及Lewis酸中心的双功能催化剂Pt/MIL-100(Fe).以肉桂醛选择性加氢为探针反应评价其催化性能,在60℃和1 MPa的最优条件下反应2 h,肉桂醛转化率为88.3%,肉桂醇选择性为84.9%.通过比较Cr,Al和Fe 3种金属中心的Pt/MIL-100催化肉桂醛加氢制肉桂醇及糠醛加氢制糠醇的反应性能发现,Fe中心有利于C=O加氢.重点研究了反应体系中水含量对肉桂醛选择性加氢反应的影响.表征和静态吸附实验结果表明,除去Pt/MIL-100(Fe)孔笼中的游离水有利于肉桂醛在孔道内直接富集,肉桂醛转化率提高;除去金属Fe簇上的络合水有利于肉桂醛C=O基团的吸附,肉桂醇选择性提高.在最优条件下,Pt/MIL-100(Fe)经过5次循环后,催化性能基本不变;X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及低温氮气吸附结果表明反应后催化剂结构仍保持稳定.

关键词：肉桂醛选择性加氢 MIL-100(Fe) Pt 肉桂醇

Co物种调控增强Co/SSZ-39催化剂的低温CH_(4)-SCR活性

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高等学校化学学报 2024年第8期45卷 89-96页

作者：安素峰汪鹏王宽岭王学海李宝忠郭新闻中石化(大连)石油化工研究院有限公司大连116045 大连理工大学化工学院大连116024

以小孔SSZ-39分子筛为载体,采用浸渍法和离子交换法制备了不同钴(Co)含量的Co/SSZ-39催化剂,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附和氢气程序升温还原等技术对Co/SSZ-39催化剂进行表征测试,对比了不同制备方法和不同Co负载... 详细信息

以小孔SSZ-39分子筛为载体,采用浸渍法和离子交换法制备了不同钴(Co)含量的Co/SSZ-39催化剂,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附和氢气程序升温还原等技术对Co/SSZ-39催化剂进行表征测试,对比了不同制备方法和不同Co负载量催化剂对CH_(4)选择催化还原NO反应(CH_(4)-SCR)性能的影响.结果表明,采用离子交换法经单次离心洗涤,可以调控分子筛上Co物种的类别,制备的Co-SSZ-39-S催化剂同时富含离子态Co位点和高分散的活性CoOx物种,可以促进CH_(4)低温适度活化,提高低温条件下CH_(4)选择性还原NOx的性能.将制备的催化剂应用于CH_(4)-SCR反应,在较低反应温度(400℃),NO/CH_(4)摩尔比为1∶1时,NO转化率可达68%,CH_(4)转化率可达82%;NO/CH_(4)摩尔比为1∶2时,NO转化率为76%,CH_(4)转化率为81%,且转化率在50 h内保持稳定.该催化剂可实现NOx和CH_(4)的协同去除.

关键词： CH_(4)-SCR Co/SSZ-39 甲烷低温活化离子交换法

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基于卷积神经网络的偶联反应催化剂及速率常数预测方法

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过程工程学报 2024年第7期24卷 833-842页

作者：杨婷董亚超都健大连理工大学化工学院辽宁大连116086

交叉偶联反应是现代有机合成中碳-碳键生成最有效的方法之一,有效地对催化剂进行筛选、优化对于提高药物、精细化学品的研发效率有重要作用。针对Suzuki-Miyaura及Buchwald-Hartwig交叉偶联反应建立了基于有机反应数据库的卷积神经网络... 详细信息

交叉偶联反应是现代有机合成中碳-碳键生成最有效的方法之一,有效地对催化剂进行筛选、优化对于提高药物、精细化学品的研发效率有重要作用。针对Suzuki-Miyaura及Buchwald-Hartwig交叉偶联反应建立了基于有机反应数据库的卷积神经网络模型及相关方法,用于适宜反应的催化剂(含配体)预测和速率常数预测,同时基于随机森林算法建立对比模型。结果表明,基于卷积神经网络的催化剂预测模型在Suzuki-Miyaura交叉偶联反应数据集中前三准确率达85%,在Buchwald-Hartwig交叉偶联反应数据集中前三准确率达92%,能够正确推荐反应催化剂。获得模型推荐的催化剂后,基于催化剂的结构特征使用ECFP4分子指纹及K-Means算法对反应进行聚类分析,在此基础上进行反应速率常数预测。将催化剂文本生成随机数字标签,与反应物、产物的ECFP4分子指纹进行拼接,形成描述整个反应的反应指纹作为模型的输入。为划分为3个聚类的数据集与原数据集分别建立速率常数预测模型并进行对比。结果表明,在两类交叉偶联反应数据集上使用聚类方法的速率常数预测模型性能有显著提高。基于卷积神经网络的交叉偶联反应催化剂及速率常数预测方法有望应用于其他有机合成反应,并进一步将形成的模型用于反应条件控制及优化。

关键词：交叉偶联反应催化剂及配体预测反应速率常数预测卷积神经网络

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低品质蒸汽的气波增压性能

化学工程 2024年第3期52卷 1-5,18页

作者：张璐伟代玉强俞宁张德聪大连理工大学化工学院辽宁大连116024

在WEN(功交换网络)中,常规的速度式和容积式功交换设备尺寸大、转速高,同时带液运行受限。功交换气波机是一种运用运动激波增压和膨胀波降温降压来实现高压流股与低压流股之间体积功直接交换的设备,具有结构简单、过程效率高和带液性能... 详细信息

在WEN(功交换网络)中,常规的速度式和容积式功交换设备尺寸大、转速高,同时带液运行受限。功交换气波机是一种运用运动激波增压和膨胀波降温降压来实现高压流股与低压流股之间体积功直接交换的设备,具有结构简单、过程效率高和带液性能优良的优势,将其用作功交换网络的核心装备具有推广意义。文中利用气体动力学理论和计算流体力学手段,首先分析功交换机的工作原理和性能优势,之后对其进行性能研究。研究表明:功交换气波机在带液运行时具有良好的增压和降温特性,在低膨胀比下的等熵效率较高,引射率和低压入口流量随膨胀比的增大而增大,随增压比的增大而减小。定量分析气波换功技术在增压和引射方面的性能,对建立基于气动过程、精度更高的功交换气热力学模型具有重要意义。

关键词：功交换激波增压水蒸气冷凝

原位封装法制备Ni@ZSM-5催化剂及其在苯与甲醇烷基化反应中的性能

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石油学报(石油加工) 2024年

作者：闫秘张嘉兴周阿娟白雄伟赵玉张安峰郭新闻大连理工大学化工学院催化化学与工程系精细化工国家重点实验室

使用原位封装法将金属Ni封装进ZSM-5纳米晶体中，通过调节金属含量成功制备了一系列封装NiO质量分数分别为0.2%、1.0%和4.0%的Ni@ZSM-5催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2物理吸附-脱附（BET）、氨气... 详细信息

使用原位封装法将金属Ni封装进ZSM-5纳米晶体中，通过调节金属含量成功制备了一系列封装NiO质量分数分别为0.2%、1.0%和4.0%的Ni@ZSM-5催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2物理吸附-脱附（BET）、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对封装金属Ni后的催化剂进行表征，并详细考察金属Ni封装量的变化对苯与甲醇烷基化反应性能的影响。结果表明：金属Ni含量对催化剂粒径及形貌影响不大，总孔体积略有下降，比表面积、微孔体积、酸量上差别不大；金属Ni含量对催化剂稳定性有显著影响。在反应温度为460 ℃、压力0.1 MPa下，发现封装质量分数1.0%NiO时，苯的转化率可达到66%，约比ZSM-5提高10%，副产物乙苯初始选择性大幅度下降至仅0.25%，催化剂寿命为180 h。

关键词：原位封装法 Ni@ZSM-5 苯与甲醇烷基化稳定性乙苯

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机器学习方法预测含硼材料能隙

化学学报 2024年第4期82卷 387-395页

作者：李珺卿宋千禧刘子义王东琪大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁省碳资源催化转化重点实验室化学学院化工学院大连116024

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研... 详细信息

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研究范式转变的需求,通过特征选择、网格搜索优化以及特征重要性分析,探索了多种重要的机器学习算法在含硼材料能隙预测中的应用.结果表明,采用随机森林算法的能隙预测模型决定系数(R^(2))可达0.84,并发现含硼材料的总磁化强度(total magnetization)特征与能隙存在显著的负相关关系,即材料的总磁化强度越小,其能隙越大.本工作表明机器学习方法可用于定向设计具有特定能隙的含硼材料.同时,结果也表明,作为一种集成学习模型,随机森林具有较好的学习能力与稳定的预测性能,可以应用到其它类型材料体系的能隙以及其它材料属性的预测,加速材料性能的设计与优化过程,对新型功能材料的快速筛选与高性能预测具有重要的科学意义.

关键词：含硼材料能隙总磁化强度机器学习

甲烷固体氧化物燃料电池的多物理场耦合积碳模型

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洁净煤技术 2024年第5期30卷 144-154页

作者：肖瑶刘志军魏炜许晓飞刘凤霞大连理工大学化工学院流体与粉体工程研究设计所辽宁大连116024

烃类燃料的直接使用造成固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳并导致性能下降的严峻问题,开展积碳原因分析并采取减少积碳形成的措施是加快固体氧化物燃料电池商业化的重要课题。提出三维瞬态多物理场耦合积碳模型,通过仿真模型计算,研究... 详细信息

烃类燃料的直接使用造成固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳并导致性能下降的严峻问题,开展积碳原因分析并采取减少积碳形成的措施是加快固体氧化物燃料电池商业化的重要课题。提出三维瞬态多物理场耦合积碳模型,通过仿真模型计算,研究不同条件、不同参数对固体氧化物燃料电池性能的影响,以评估电池的长期性能。在电池工作电压和积碳速率方面,计算结果与已有试验结果吻合较好。结果表明,随着积碳含量增加,阳极电极材料的孔隙率将减小,催化剂活性降低。当预重整程度降低、入口速度增加、操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增大,积碳量均呈上升趋势。通常来说,积碳的增加会造成电池性能下降,如预重整程度的降低及入口速度的增加符合这一趋势。操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增加虽然也会造成积碳量增加、电性能衰减严重,但电池性能呈上升趋势。研究表明,这一现象与甲烷裂解反应关系密切。

关键词：固体氧化物燃料电池积碳孔隙率数值模拟

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缠绕管式固定床反应器压降模拟与实验研究

化学工程 2024年第8期52卷 49-54页

作者：牛硕磊代玉强张伟健徐琴琴大连理工大学化工学院辽宁大连116000

针对装填不同形状颗粒的缠绕管式固定床反应器,建立颗粒床层的物理模型,通过CFD-DEM(计算流体力学-离散元法)耦合模拟的方法,探究颗粒形状和缠绕管结构参数对床层空隙率、流体分布的影响,利用缠绕管式固定床反应器实验台对高雷诺数单相... 详细信息

针对装填不同形状颗粒的缠绕管式固定床反应器,建立颗粒床层的物理模型,通过CFD-DEM(计算流体力学-离散元法)耦合模拟的方法,探究颗粒形状和缠绕管结构参数对床层空隙率、流体分布的影响,利用缠绕管式固定床反应器实验台对高雷诺数单相流动状态下的压降进行精确测量。结果表明:缠绕管螺距、层间距越小,床层空隙率越大,管径的变化对空隙率几乎没有影响。球形颗粒床层的流场分布差异较大,圆柱、棱柱颗粒床层流体分布均匀性依次改善。球形颗粒的CFD-DEM耦合模拟结果与实验结果吻合较好,但是非球形颗粒的模拟结果与实验结果存在一定误差。对多种压降预测公式进行对比,最后根据实验结果对常用的Ergun公式、Nemec-Levec公式进行常系数项修正来准确预测压降,研究结果可为缠绕管式固定床反应器设计和压降预测提供参考。

关键词：缠绕管式固定床反应器填充床空隙率数值模拟压降

苹果酸辅助NH_(2)-MIL-125(Ti)合成及其光催化性能研究

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化学反应工程与工艺 2024年第3期40卷 193-201页

作者：刘民马作启郭新闻大连理工大学化工学院催化化学与工程系辽宁大连116024

以苹果酸为添加剂辅助合成了NH_(2)-MIL-125(Ti)光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)等手段对其进行了表征,并以光催化降解罗丹明B(RhB)反应为探针... 详细信息

以苹果酸为添加剂辅助合成了NH_(2)-MIL-125(Ti)光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)等手段对其进行了表征,并以光催化降解罗丹明B(RhB)反应为探针评价其性能。结果表明:少量添加苹果酸使得NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体厚度变薄、尺寸变小;而大量添加时,NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体尺寸变大,同时晶体错位生长,缺陷增加,提高了电子空穴分离效率和界面电荷传输效率,促进样品光降解性能,提升光催化活性,反应120 min后RhB的移除率达到83%。

关键词： NH_(2)-MIL-125(Ti) 添加剂形貌调控染料降解