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基于密度泛函理论的HCN与H/HO气相反应机理研究

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：孙明哲许建良侯秋实代正华王辅臣上海寰球工程有限公司华东理工大学资源与环境工程学院上海市煤气化工程技术研究中心新疆大学化工学院

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本文基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN... 详细信息

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H2/H2O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本文基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H2/H2O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN与H2/H2O的各两种反应路径,结合能垒和热力学分析确定了相对最优路径,并计算了相对最优反应路径的速率常数。结果显示,HCN与H2反应相对最优路径为:3个H2分子在C≡N上分三步进行加成得到产物CH4+NH3;HCN与H2O反应相对最优路径为:H2O分子进攻C原子,O原子和C原子的H先后转移至N原子得到产物CO+NH3。两条相对最优路径在1473 K以上有明显反应速率,分别为9.57×10-4mol/L·s和1.71mol/L·s。研究结果为高温下HCN与H2/H2O反应的工艺和设备开发提供了理论数据支撑。

关键词： HCN 气相反应密度泛函理论热力学动力学

基于氘代二甲基亚砜(DMSO-d_(6))实现吲哚C(2)位选择性甲硫基化与三氘甲硫基化反应

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有机化学 2024年第5期44卷 1576-1583页

作者：张娟王奕森田钰徐晶高文超常宏宏孟凡会杨朋太原理工大学生物医学工程学院太原030024 山西天宏达安医药科技有限公司山西晋中030600 太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原030024 山东师范大学化学化工与材料科学学院济南250014

发展了一种Cu(OAc)_(2)介导吲哚衍生物的C(2)选择性甲硫基化与三氘甲硫基化反应.该转化以二甲基亚砜(DMSO)作为甲硫基来源与溶剂,以中等至良好收率得到C(2)-甲硫基取代吲哚,当选用DMSO-d_(6)作为反应试剂时,也可合成得到C(2)-三氘甲硫... 详细信息

发展了一种Cu(OAc)_(2)介导吲哚衍生物的C(2)选择性甲硫基化与三氘甲硫基化反应.该转化以二甲基亚砜(DMSO)作为甲硫基来源与溶剂,以中等至良好收率得到C(2)-甲硫基取代吲哚,当选用DMSO-d_(6)作为反应试剂时,也可合成得到C(2)-三氘甲硫基取代吲哚.同时,该反应不依赖于高温条件,转化可能涉及自由基途径.

关键词：铜吲哚三氘甲硫基化甲硫基化二甲基亚砜(DMSO)

TiO氧空位含量对AuPd/TiO催化氧化苯甲醇反应性能的影响

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精细化工 2024年

作者：李冬晨郭晓宇王哲史荣会赵炜李晓良福建理工大学生态环境与城市建设学院太原理工大学化学工程与技术学院太原工业学院化学与化工系太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室

以钛酸四丁酯为原料，采用水热法合成3种TiO2载体(TiO2-G、TiO2-E和TiO2-H)，利用溶胶-固载法将活性组分Au、Pd负载在TiO2载体上制备了3种AuPd/TiO2，采用XRD、XPS、N2-BET、EPR、TEM对其进行了表征。考察了TiO2不同氧空位含量对AuPd/T... 详细信息

以钛酸四丁酯为原料，采用水热法合成3种TiO2载体(TiO2-G、TiO2-E和TiO2-H)，利用溶胶-固载法将活性组分Au、Pd负载在TiO2载体上制备了3种AuPd/TiO2，采用XRD、XPS、N2-BET、EPR、TEM对其进行了表征。考察了TiO2不同氧空位含量对AuPd/TiO2催化苯甲醇无溶剂氧化反应性能的影响。结果表明，AuPd/TiO2-G具有最高的氧空位含量(0.198)、最小的AuPd纳米颗粒粒径(1.83 nm)，其在120 ℃下催化氧化苯甲醇的反应中表现出最优异的催化性能，转化频率为70554 h-1，明显优于AuPd/TiO2-H(39512 h-1)和AuPd/TiO2-E(14814 h-1)；AuPd/TiO2-G具有最低反应表观活化能(55.77 kJ/mol)，明显低于AuPd/TiO2-H(72.78 kJ/mol)和AuPd/TiO2-E(82.83 kJ/mol)。较高的载体氧空位含量有利于在催化剂表面形成较小尺寸的AuPd纳米颗粒和较高含量的表面Pd0物种，是AuPd/TiO2-G在苯甲醇氧化反应中取得优异催化活性的关键。

关键词：苯甲醇催化氧化 TiO AuPd纳米颗粒无溶剂氧空位催化技术

β-酸-番茄红素/HP-β-CD复合包合物的制备及稳定性

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食品科学 2022年第6期43卷 17-26页

作者：李万茸田秉仁许丹王杰程建华刘玉梅新疆大学化学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学化工学院煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830046

研磨法制备β-酸-番茄红素/羟丙基-β-环糊精(hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HP-β-CD)复合包合物,采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜及核磁共振等方法对其结构进行表征,评价该复合包合物溶液中β-酸和... 详细信息

研磨法制备β-酸-番茄红素/羟丙基-β-环糊精(hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HP-β-CD)复合包合物,采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜及核磁共振等方法对其结构进行表征,评价该复合包合物溶液中β-酸和番茄红素在光、热和酸碱性环境下的稳定性。结果表明,成功制备β-酸-番茄红素/HP-β-CD复合包合物,且明显改善β-酸和番茄红素的水溶性;其中,β-酸的溶解度可达3.47 mg/mL,番茄红素可达0.53 mg/mL。相较于紫外光照射和自然光条件下,复合包合物溶液避光放置16 d后,其中β-酸和番茄红素的保留率分别在80%和60%以上;而在10~90℃的温度范围内持续保温12 h后,也均可保留70%以上。在酸性条件下,β-酸会结晶析出,因此较低的pH值(pH<5)会对复合包合物中β-酸的稳定性产生明显影响,而酸碱对番茄红素的影响不明显。上述结果表明,β-酸-番茄红素/HP-β-CD复合包合物对改善β-酸和番茄红素的光、热稳定性有积极的影响,该复合包合物更适宜用于中性和偏碱性的食品体系。

关键词： β-酸番茄红素羟丙基-β-环糊精复合包合物稳定性

天然斜发沸石基方沸石及其改性对Pb的吸附性能

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化工进展 2024年

作者：张伊么秋香孙鸣西北大学化工学院国家碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术中心西京学院电子信息学院

本研究首次以天然斜发沸石为原料，在无需额外添加硅铝源的基础上通过水热法制备方沸石（ANA），并采用NaOH和NaCl对ANA进行改性制得OH-ANA和Na-ANA。采用XRD、SEM、FTIR、BET、Zeta电位和ICP-OES对合成沸石进行了表征，并研究了合成沸... 详细信息

本研究首次以天然斜发沸石为原料，在无需额外添加硅铝源的基础上通过水热法制备方沸石（ANA），并采用NaOH和NaCl对ANA进行改性制得OH-ANA和Na-ANA。采用XRD、SEM、FTIR、BET、Zeta电位和ICP-OES对合成沸石进行了表征，并研究了合成沸石对Pb2+的吸附性能。结果表明，改性后的Na-ANA和OH-ANA的比表面积均高于ANA，Na-ANA和OH-ANA对Pb2+最大吸附容量分别为96.00mg/g、125.54mg/g，均大于ANA的71.95mg/g，表明天然斜发沸石基方沸石在经过改性后吸附性能有所提升。ANA、Na-ANA和OH-ANA对Pb2+吸附是一个吸热的自发过程，符合伪二级动力学和Langmuir等温线模型，且吸附速率由外扩散和颗粒内扩散共同控制。材料表征结果显示，ANA、Na-ANA和OH-ANA对Pb2+吸附机理是静电吸引、离子交换和化学络合三者的协同作用。再生循环实验表明，OH-ANA材料具有良好的可再生性能。综上所述，ANA、Na-ANA和OH-ANA在去除重金属离子方面具有一定的应用潜力。

关键词：天然斜发沸石水热法方沸石 Pb 吸附性能

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钨掺杂镍铁水滑石高效电催化析氧反应

物理化学学报 2024年第1期40卷 44-45页

作者：段欣漩 Marshet Getaye Sendeku 张道明周道金徐立军高学庆陈爱兵邝允孙晓明北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029 清华大学深圳研究院海洋氢能研发中心广东深圳518071 中核战略规划研究总院北京100048 新疆工程学院新疆煤矿机电工程技术研究中心乌鲁木齐830023 河北科技大学化学与制药工程学院石家庄050018

电解水对制备可持续和清洁的氢气能源至关重要。电解水的阳极析氧反应设计复杂的4-电子转移过程,所需能耗较高,是电解水的速控步骤。催化剂对于析氧反应的进行具有重要作用。镍铁水滑石是最具潜力的碱性非贵金属析氧反应(OER)催化剂,但... 详细信息

电解水对制备可持续和清洁的氢气能源至关重要。电解水的阳极析氧反应设计复杂的4-电子转移过程,所需能耗较高,是电解水的速控步骤。催化剂对于析氧反应的进行具有重要作用。镍铁水滑石是最具潜力的碱性非贵金属析氧反应(OER)催化剂,但是由于水滑石导电性差、活性位点暴露不充分、对反应中间体吸附较弱等问题,催化活性还需要进一步提高。如何提升催化活性已经被科学家们广泛关注,比如:制造缺陷、掺杂、将水滑石剥离为单层结构和组装为阵列结构等。在本论文中,通过简单的“一锅法”醇解合成了一系列不同量W掺杂NiFe-LDH的样品。XRD结果表明合成的NiFeW-LDH的衍射峰与完美NiFe-LDH标准卡片相同,没有其他的衍射峰,表明W没有单独成相,被成功掺杂进入NiFe-LDH。扫描电镜表明NiFeW-LDH为纳米片(尺寸约为~500 nm)组成的3d立体花状结构,且材料中Ni、Fe和W均匀分布。XPS表明材料中W的价态为6+,与未掺杂的NiFe-LDH相比,Fe向高价态移动,表面吸附的OH增多。在密度泛函理论(DFT)计算中,结果同样表明W6+掺杂有利于H2O和O*中间体的吸附,提高了Fe位点的活性。在1 mol∙L^(−1) KOH中,NiFeW-LDH达到10 mA·cm^(−2)所需过电位是199和237 mV,这比大多数的NiFe基粉末催化剂的性能好。综上,实验和计算表明W掺杂调控催化剂中Fe位点电子结构,优化对反应中间体的吸附,使催化剂具有更高活性。

关键词：析氧反应水滑石钨掺杂电子相互作用电催化

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间苯二酚-甲醛基有机/碳气凝胶对水中碘分子的吸附作用

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山西大学学报(自然科学版) 2024年第2期47卷 416-424页

作者：宋璐娜李永峰郑昱王龙江任宏正于静文山西能源学院能源化学与材料工程系中国辐射防护研究院潞安化工集团有限公司太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室/煤科学与技术教育部和山西省重点实验室

以间苯二酚和甲醛为原料，通过简单的溶胶-凝胶和冷冻干燥法制得了有机气凝胶(RF500)，后经高温碳化得到碳气凝胶(RFC500)。采用不同的仪器技术(红外光谱、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮吸附实验)对材料进行表征，结... 详细信息

以间苯二酚和甲醛为原料，通过简单的溶胶-凝胶和冷冻干燥法制得了有机气凝胶(RF500)，后经高温碳化得到碳气凝胶(RFC500)。采用不同的仪器技术(红外光谱、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮吸附实验)对材料进行表征，结果表明RF500和RFC500呈现不规则形态，属于非晶相；此外，RF500转化为RFC500后，特征官能团消失，大孔含量减少，微孔和介孔增加。评估了RF500和RFC500在两种不同水环境中的I2吸附性能，实验表明具有富电子有机骨架的RF500和具有较大比表面积及丰富介孔的RFC500分别在KI3水溶液和I2饱和水溶液中展示出优异的吸附性能。这些气凝胶可作为核废水中放射性碘分子去除的潜在吸附剂。

关键词：间苯二酚-甲醛树脂有机气凝胶碳气凝胶碘分子水溶液吸附

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羰基硫水解催化剂最新研究进展

应用化工 2024年第2期53卷 386-391,397页

作者：温慧敏裴永彪郭燕鲍卫仁廖俊杰太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024

归纳了不同载体的性质对羰基硫水解催化剂的影响研究现状以及载体孔结构对羰基硫水解转化率的影响。综述了不同活性组分负载的作用及现状,探讨了羰基硫水解转化反应催化机理及机理间的协调作用。着重介绍了水解催化剂的氧中毒、硫中毒... 详细信息

归纳了不同载体的性质对羰基硫水解催化剂的影响研究现状以及载体孔结构对羰基硫水解转化率的影响。综述了不同活性组分负载的作用及现状,探讨了羰基硫水解转化反应催化机理及机理间的协调作用。着重介绍了水解催化剂的氧中毒、硫中毒、氯中毒机理及最新抗中毒研究进展。对羰基硫水解催化剂未来的研究方向进行展望,为后续高效水解催化剂的开发提供理论支撑。

关键词：羰基硫催化水解改性中毒抗氯

FeMnTiO_(x)催化剂协同脱硝脱汞性能研究

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现代化工 2024年第4期44卷 90-96页

作者：王斌宇王兵胡江亮常丽萍王胜王建成太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

通过共沉淀法制备了FeMnTiO_(x)催化剂,通过调变焙烧温度和Fe/Mn摩尔比调控催化剂的表面酸性和氧化还原能力,从而优化协同脱硝脱汞性能。利用X射线衍射、电子显微镜、N_(2)吸附/解吸、氢气程序升温还原、氨气程序升温脱附和X射线光电子... 详细信息

通过共沉淀法制备了FeMnTiO_(x)催化剂,通过调变焙烧温度和Fe/Mn摩尔比调控催化剂的表面酸性和氧化还原能力,从而优化协同脱硝脱汞性能。利用X射线衍射、电子显微镜、N_(2)吸附/解吸、氢气程序升温还原、氨气程序升温脱附和X射线光电子能谱等手段分析催化剂的结构和催化反应机理。结果表明,焙烧温度为400℃、Fe/Mn摩尔比为0.5时,Fe_(0.5)MnTiO_(x)-400催化剂在150~330℃范围内的NO转化率大于90%;在200℃下的Hg^(0)转化率高于90%,脱硝效率达到100%,表现出良好的协同脱硝脱汞性能。

关键词：过渡金属氧化物选择性催化还原氮氧化物脱除元素汞氧化反应机制