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溶胶-凝胶法制备高分散Ni-Cu/SiO_(2)促进间甲酚直接脱氧制甲苯

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化工进展 2024年第7期43卷 3824-3833页

作者：王颖杰祝新利天津大学化工学院天津300072

在木质素生物质衍生的酚类化合物加氢脱氧生产芳烃中,Ni基催化剂兼具经济性与活性,然而,在温和条件下会受到C—C氢解的影响。在此,采用溶胶-凝胶法制备了高分散的Ni/SiO_(2)、Cu/SiO_(2)和不同Cu含量的双金属Ni-Cu催化剂,并在350℃和常... 详细信息

在木质素生物质衍生的酚类化合物加氢脱氧生产芳烃中,Ni基催化剂兼具经济性与活性,然而,在温和条件下会受到C—C氢解的影响。在此,采用溶胶-凝胶法制备了高分散的Ni/SiO_(2)、Cu/SiO_(2)和不同Cu含量的双金属Ni-Cu催化剂,并在350℃和常压条件下对其进行间甲酚加氢脱氧性能测试。尽管Ni粒径约为2nm的单金属Ni/SiO_(2)表现出高的活性和甲苯选择性,但C—C氢解生成甲烷和苯的反应仍然显著。对于双金属Ni-Cu催化剂,Ni和Cu相互作用并在还原后形成Ni-Cu合金。在最佳的双金属催化剂(Cu/Ni摩尔比约为3)上,甲苯在所有转化水平上都是主要产物。当间甲酚转化率为97.2%时,甲苯和芳烃的收率分别达到85.0%和91.6%。本征反应速率和活化能分析表明,Cu的引入通过抑制竞争性的C—C氢解反应,促进了直接脱氧生成甲苯。

关键词：催化生物质再生能源间甲酚加氢脱氧 Ni-Cu合金

不同pH铝溶胶对二甲醚羰基化成型丝光沸石催化剂性能的影响

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化工学报 2024年第7期75卷 2533-2543页

作者：王寅初鹏飞刘虎吕静黄守莹王胜平马新宾天津大学化工学院天津300072

由合成气生产二甲醚(DME),然后DME羰基化生产乙酸甲酯(MA),MA加氢生成乙醇是一条转化率和选择性高、反应条件温和、分离能耗低的绿色工艺路线。其中二甲醚羰基化反应作为重要的中间反应已经受到了广大学者的高度关注。本文主要针对DME... 详细信息

由合成气生产二甲醚(DME),然后DME羰基化生产乙酸甲酯(MA),MA加氢生成乙醇是一条转化率和选择性高、反应条件温和、分离能耗低的绿色工艺路线。其中二甲醚羰基化反应作为重要的中间反应已经受到了广大学者的高度关注。本文主要针对DME羰基化制MA反应,使用具有高活性和高稳定性的丝光沸石(MOR)制备成型催化剂,为进一步工业化奠定基础。通过使用不同pH的铝溶胶作黏结剂制备一系列丝光沸石成型催化剂,并与使用拟薄水铝石作黏结剂的成型催化剂进行比较。通过强度测试以及Weibull函数统计分析,探究了黏结剂对成型MOR的强度以及强度可靠性的影响;X射线衍射、N_(2)物理吸附、^(29)Si MAS NMR、吡啶吸附原位红外等表征结合活性评价,探究了黏结剂对MOR的物理结构、酸性以及催化性能的作用。结果表明,铝溶胶的pH对丝光沸石成型催化剂的孔道结构、力学性能和催化性能都有十分重要的影响。铝溶胶的pH在4.9时,成型催化剂介孔比表面积和体积最大(70 m^(2)/g和0.20 cm^(3)/g),机械强度最高(110.7 N/cm),单位分子筛上Brønsted酸量下降幅度最小。因此,单位分子筛上DME转化率和时空收率最高。

关键词：合成气分子筛催化剂黏结剂羰基合成

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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“1+N+X”产教融合协同育人模式在储能专业人才培养中的探索与实践

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储能科学与技术 2024年第6期13卷 2099-2106页

作者：李巾锭樊林浩张寿行李斯奇王惟宇杜青凌国维潘刚焦魁王成山天津大学国家储能技术产教融合创新平台天津大学机械学院天津300350 天津大学海洋学院天津300072 天津大学智算学部天津300072 天津大学自动化学院天津300072

在实现“双碳”目标过程中,我国高度重视先进储能技术创新。在国家政策和产业需求的推动下,储能技术高速发展,导致储能领域规模化发展所需基础人才缺口严峻、高端专业人才严重短缺;教育部在2020年新建储能科学与工程专业,以满足储能领... 详细信息

在实现“双碳”目标过程中,我国高度重视先进储能技术创新。在国家政策和产业需求的推动下,储能技术高速发展,导致储能领域规模化发展所需基础人才缺口严峻、高端专业人才严重短缺;教育部在2020年新建储能科学与工程专业,以满足储能领域“高精尖缺”人才培养需求。而储能科学与工程是一门由动力工程及工程热物理、化学工程与技术、电气工程、材料科学与工程、管理科学与工程等多学科渗透、融合形成的新学科,是典型的交叉学科,学科覆盖面广、知识结构复杂,因此其高端人才培养也面临严峻的挑战。面对以上难题,天津大学基于丰富的新工科教育改革经验,突破现有学科和专业束缚,依托国家储能技术产教融合创新平台实施储能专业人才培养的探索与实践,通过校企联合培养模式改革、共建校企联合实习实践基地、企业导师队伍建设等系列举措构建“1+N+X”产教融合协同育人模式,在天津大学储能专业研究生培养、本科生企业实习、项目制实践教学、高端培训等人才培养环节进行实践与探索,并取得良好效果,对储能领域高端人才培养具有推广价值。

关键词：产教融合人才培养储能

CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下热障涂层的腐蚀行为与机理

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中国表面工程 2024年第1期37卷 75-86页

作者：郭磊张馨木杨硕天津大学材料科学与工程学院天津300072 天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072 天津大学分析测试中心天津300072

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元... 详细信息

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元耦合腐蚀行为鲜有报道。针对Y2O_(3)部分稳定ZrO_(2)(YSZ)热障涂层在CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下的腐蚀行为进行对比研究。通过XRD、SEM等方法对不同条件下腐蚀后的涂层进行表征,并分析热处理温度、腐蚀物种类对腐蚀行为的影响。结果表明:与CMAS相比,CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐会在更低的温度下损伤涂层(1200℃)。当三种腐蚀物均能完全熔化时(1250℃),CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐熔体则由于更大的流动性而大量渗入,腐蚀内部涂层。其中,CMAS+海盐熔体在涂层内的渗透性最强,1250℃热处理4 h后,渗透深度超过400μm。盐类的共存会改变CMAS的性质,增强熔体的渗透能力,增加涂层内部甚至底部失效的倾向。研究结果有助于理解盐类与CMAS耦合时混合熔体对热障涂层的破坏机理及潜在威胁。

关键词：热障涂层 CMAS+海盐 CMAS+NaVO_(3) 耦合腐蚀腐蚀机理

CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)Z型异质结用于光电类芬顿体系下高效降解环丙沙星

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高等学校化学学报 2024年第1期45卷 107-118页

作者：王秋霞韩玉贵赵鹏王爽刘亚茹李轶中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452 天津大学理学院天津300072

针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使... 详细信息

针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱探究了催化剂的晶体结构和化学键、官能团组成;BET表征结果证明,CBWO-60具有较高的比表面积.X射线光电子能谱(XPS)证明Cu^(+)和Cu^(2+)共存,促进了芬顿(Fenton)反应的循环进行,XPS结合能的位移证明了异质结中CuBi_(2)O_(4)和Bi_(2)WO_(6)之间具有强的电子相互作用,而不是物理混合;使用紫外⁃可见漫反射光谱和价带-X射线光电子能谱分析了异质结的能带结构;利用光致发射光谱、电化学阻抗谱和瞬态光电流响应谱探究了催化剂的电荷转移情况.在该系列催化剂中,CBWO-60在光电类芬顿(PEF-like)体系中对环丙沙星(CIP)的降解效率最高,90 min时,降解效率为98.0%.同时,溶液初始pH在2~6范围时,体系始终能够维持有效的CIP去除效率,与传统芬顿体系相比,该体系的pH应用范围得到了有效拓宽.在PEF-like体系中,CBWO-60对喹诺酮类、磺胺类和四环素类抗生素均表现出较强的降解能力,充分证明了CBWO-60的普适性.CBWO-60在连续5次循环实验后,对CIP仍保持87.8%的降解率,并且反应后催化剂的晶体结构没有发生改变.根据高效液相色谱⁃质谱的结果,提出了CIP降解的5种可能途径.

关键词：光电类芬顿体系铋酸铜/钨酸铋 Z型异质结环丙沙星活性氧物种

基于非接触光声成像的碳纤维增强复合材料冲击损伤检测方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 37-45页

作者：丁凯旋陈冀景皮一涵李娇田震天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学佐治亚理工深圳学院深圳518067

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)的损伤机制并对其制造过程进行质量监控,对CFRP的冲击损伤区域进行了高分辨无损检测。构建了全光式非接触光声显微(AONC-PAM)成像系统,利用自主开发的光学吸收结合背向散射的双对比度成像模式,对CFRP... 详细信息

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)的损伤机制并对其制造过程进行质量监控,对CFRP的冲击损伤区域进行了高分辨无损检测。构建了全光式非接触光声显微(AONC-PAM)成像系统,利用自主开发的光学吸收结合背向散射的双对比度成像模式,对CFRP在不同冲击能量下的损伤区域进行高分辨率无损检测。实验结果显示,AONC-PAM系统的空间分辨率为2.9±0.5μm;双对比度成像策略能以2 s/帧的速率同时获得基于光学吸收和表面散射特性的图像及两者叠加的双对比度图像;AONC-PAM系统显示了比通用明场显微镜系统更多的成像细节,包括碳纤维分布和其他微观缺陷如纤维断裂、错位、缺束和褶皱,可检测的微观缺陷尺寸达10~20μm,并实现了损伤区域的精准量化。

关键词：无损检测非接触光声显微镜双对比度成像碳纤维增强复合材料冲击损伤

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电化学脱盐机理及相关研究进展

化工学报 2024年第1期75卷 171-189页

作者：齐元帅彭文朝李阳张凤宝范晓彬天津大学化工学院天津300354 化学工程联合国家重点实验室天津300354

电化学脱盐技术通过可逆的电化学过程实现离子固定化,是一种很有前途的节能水处理技术。有关脱盐机理的研究有助于深入了解离子传输和去除特性,进而为材料和电池的设计提供理论支持。根据电化学基本原理,可以将电化学脱盐机理分为电吸... 详细信息

电化学脱盐技术通过可逆的电化学过程实现离子固定化,是一种很有前途的节能水处理技术。有关脱盐机理的研究有助于深入了解离子传输和去除特性,进而为材料和电池的设计提供理论支持。根据电化学基本原理,可以将电化学脱盐机理分为电吸附机理与电荷转移机理两大类,后者包括氧化还原活性导电聚合物、离子插入(或插层)反应、转化反应以及氧化还原活性电解质。先进表征技术(包括原位X射线技术、原位波谱技术以及其他技术)和计算机建模与仿真(包括分子动力学模拟、密度泛函理论、有限元分析)在机理分析中起到关键作用。

关键词：电化学脱盐机理吸附电荷转移

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基于深度学习复杂环境的偏振成像技术研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 1-18页

作者：胡浩丰黄一钊朱震马千文翟京生李校博天津大学海洋科学与技术学院天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

偏振成像技术通过偏振信息的获取和解译,可以有效抑制复杂环境干扰,提升成像质量,增强目标感知能力,对于复杂环境下的光学成像探测具有独特优势。然而,在散射、低照度等复杂环境下,偏振图像退化机理呈现非线性特征,偏振信息解译方法复... 详细信息

偏振成像技术通过偏振信息的获取和解译,可以有效抑制复杂环境干扰,提升成像质量,增强目标感知能力,对于复杂环境下的光学成像探测具有独特优势。然而,在散射、低照度等复杂环境下,偏振图像退化机理呈现非线性特征,偏振信息解译方法复杂度高。深度学习方法具有强大的特征提取和学习能力,通过学习大规模数据隐藏的映射规律获得偏振信息的复原效果,特别适合偏振成像这种多维度、相互关联的复杂信号处理问题。文中基于偏振成像的基本原理以及复杂环境偏振成像技术的范式,针对散射和噪声这两类典型的成像环境,介绍了深度学习偏振成像技术的研究进展,同时阐述了深度学习赋能复杂环境偏振成像任务的优势,最后对该领域的未来发展方向作以展望。

关键词：偏振成像深度学习图像去散射图像去噪