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预润湿对Janus陶瓷膜制备及布气性能的影响

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化工进展 2024年第1期43卷 353-363页

作者：裴文艺陈子阳赵萌姜红陈日志南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009

膜分散是制备微气泡的有效手段之一。在膜分散过程中,膜表面润湿性对气泡的分散过程起着关键作用。通过不对称化学修饰法调节膜的润湿性,在亲水改性前引入预润湿处理经疏水改性过的陶瓷膜,制备了具有不对称润湿性的Janus陶瓷膜。研究了... 详细信息

膜分散是制备微气泡的有效手段之一。在膜分散过程中,膜表面润湿性对气泡的分散过程起着关键作用。通过不对称化学修饰法调节膜的润湿性,在亲水改性前引入预润湿处理经疏水改性过的陶瓷膜,制备了具有不对称润湿性的Janus陶瓷膜。研究了不同预润湿剂对Janus陶瓷膜结构、表面性质及化学组成的影响,并研究其在CO_(2)-NaOH体系中的气体分散与传质性能。结果表明,经预润湿处理制备的Janus陶瓷膜的亲水侧的润湿效果和亲水层的均匀程度均受到预润湿剂的表面张力和水溶性的影响。预润湿剂表面张力的减小,有利于Janus陶瓷膜上均匀的亲水层的沉积以及膜表面亲水性的增强。与未润湿处理相比,经乙醇预润湿制备的Janus陶瓷膜分散制备得到的气泡平均尺寸最小且分布最窄,传质效果也最优。

关键词：膜微气泡陶瓷膜润湿性曝气传质

纳米纤维素嵌合型晶胶微球的多微管成形与模拟

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化工学报 2024年第5期75卷 2060-2071页

作者：王文雅张玮楼小玲钟若菲陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色制药技术与装备教育部重点实验室浙江杭州310023 浙江工业大学化学工程学院绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成... 详细信息

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成像和计算流体力学(CFD)模拟方法对不同入口流速(6、8、10 mm·s^(-1))下内嵌不同比例(单体质量的1%、3%、5%)纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴形成过程进行可视化研究,考察了纳米纤维素含量对液滴成形、液滴直径分布、颈缩线长度、液滴下落速度等因素的影响规律。结果表明,内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴经多微管反应器的成形及滴落,会经历拉伸与压缩过程,最后稳定为球状,测得液滴直径和颈缩线长度与纤维素浓度呈正相关,纤维素含量的增加使得单体溶液黏度和表面张力系数增加,从而增大液滴尺寸和颈缩线长度,模拟得到的结果与实验基本一致,液滴直径差异为2.1%~6.3%,颈缩线长度差异为7.2%~11.9%;在对液滴成形的放大模拟中,10 mm·s^(-1)的入口流速下液滴平均直径为3.98 mm,平均颈缩线长为4.14 mm。最终,利用多微管反应器成功制备了纳米纤维素嵌合型晶胶微球,微球有效孔隙率可达80%以上,绝干孔隙率接近90%,是生物分离领域与微生物贴壁生长的理想载体。

关键词：嵌合型晶胶微球纳米纤维素多微管反应器液滴动力学成像数值模拟

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半疏水晶胶微球的悬浮特性及固载乳杆菌合成有机酸

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高校化学工程学报 2024年第2期38卷 253-264页

作者：侯东杰楼小玲蔡礼年陈治宏张玮陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过... 详细信息

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过固载乳杆菌分析半疏水晶胶微球在乳酸和苯乳酸生物合成中的作用。结果表明,数值模拟得到晶胶微球的悬浮特性与高速成像实验结果基本一致,体积分数为3%的晶胶微球均匀悬浮所需最低搅拌转速为55 r·min-1;在晶胶固载乳杆菌发酵联产乳酸和苯乳酸过程中,乳杆菌生物量达10.5 g·L^(-1),相比于无载体发酵提高了84.2%;在第1次补料期间,乳酸的发酵周期大幅缩短至21 h,比无载体发酵周期缩短了50%。

关键词：半疏水晶胶微球搅拌式生物反应器悬浮行为乳杆菌发酵数值模拟

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流化床电石合成过程的反应与气固流动特性

过程工程学报 2024年

作者：王旭苏国辉李婷韩振南付亮亮许光文沈阳化工大学特色资源化工与材料教育部重点实验室广东工业大学工程热化学实验室

电石合成是典型高温固相反应，通过减小原料粒径可显著提高颗粒内和颗粒间的传质传热速率，有望实现该过程的低温化和技术变革。基于此，本工作提出流化床合成固相电石工艺，分别在固定床和喷动流化床反应器中考察了小颗粒原料合成电石... 详细信息

电石合成是典型高温固相反应，通过减小原料粒径可显著提高颗粒内和颗粒间的传质传热速率，有望实现该过程的低温化和技术变革。基于此，本工作提出流化床合成固相电石工艺，分别在固定床和喷动流化床反应器中考察了小颗粒原料合成电石过程的反应和气固流动特性，探究了流化床中颗粒表面反应及形貌变化过程，阐述了流化床合成电石过程中床层失流机制。结果表明，对于147～178μm的焦炭和氧化钙原料，电石合成反应在1500℃时即可发生，在1600℃时反应速率显著增加，1600℃时产物乙炔收率和CaO转化率分别可达101～105 mL/g和25%～26%；当原料C∶Ca摩尔比小于9.6时，焦炭-氧化钙流化床在1500～1600℃出现失流现象，且大量焦炭颗粒黏附于氧化钙颗粒表面；流化床失流是由床内颗粒团聚造成的，团聚物形成途径包括氧化钙颗粒间烧结团聚和焦炭-氧化钙颗粒间黏结，但前者是引发失流的主导因素，提高床内半焦颗粒浓度可避免失流发生。因此，本工作验证了流化床合成固相电石工艺的可行性，为电石生产技术变革提供了技术思路和数据支撑。

关键词：流化床电石小颗粒气固流动特性失流

面向一/二价离子分离的金属有机骨架膜研究进展

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化工学报 2024年第4期75卷 1183-1197页

作者：莫滨宇张雅馨刘国振刘公平金万勤南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室江苏南京211816

膜分离技术因操作简单、效率高、环境友好等特点,被誉为最具发展潜力的分离技术之一。金属有机骨架是一种新兴的分离膜材料,其可调变的孔道微结构、高孔隙率、拓扑结构多样性,使其在一/二价离子分离方面具有良好潜力。回顾了近二十年金... 详细信息

膜分离技术因操作简单、效率高、环境友好等特点,被誉为最具发展潜力的分离技术之一。金属有机骨架是一种新兴的分离膜材料,其可调变的孔道微结构、高孔隙率、拓扑结构多样性,使其在一/二价离子分离方面具有良好潜力。回顾了近二十年金属有机骨架膜在一/二价离子分离的研究进展并深入探讨了其传递机理,此外,也系统总结了金属有机骨架膜的制备方法,探讨了金属有机骨架膜在一/二价离子分离领域面临的挑战及未来研究方向。

关键词：膜分离传递金属有机骨架一/二价离子

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甲醇为氢源的连续化催化转移加氢合成芳胺

无机化学学报 2024年第2期40卷 430-440页

作者：洪学立洪云阳宋素红王千禧严新焕浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地杭州310014

开发了一种温和高效的以甲醇为氢源,以Ru-Fe双金属催化剂催化的硝基芳烃连续化转移加氢方法。采用浸渍法制备Ru-Fe双金属催化剂,通过电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR... 详细信息

开发了一种温和高效的以甲醇为氢源,以Ru-Fe双金属催化剂催化的硝基芳烃连续化转移加氢方法。采用浸渍法制备Ru-Fe双金属催化剂,通过电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)对催化剂进行表征。结果表明催化剂具有较小的粒径和较好的分散性。在Ru-Fe双金属催化剂上,成功实现了硝基芳烃与甲醇在无外加氢源条件下的连续化转移加氢合成芳胺。通过对反应条件的调控,成功得到了一系列产率较高的胺类化合物。特别地,该方法对不饱和基团(醛基、羰基或炔基)取代的硝基芳烃的加氢表现出优异的选择性和转化率。

关键词：甲醇硝基芳烃胺 Ru-Fe 氢转移

Fe-MOF-74前体制备铁-碳/氮复合材料及其活化过硫酸盐性能

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化工学报 2024年第5期75卷 1882-1889页

作者：张林张子怡李勇童少平浙江工业大学化学工程学院浙江杭州310032

利用Fe-MOF-74和g-C_(3)N_(4)前体制备了复合材料铁-碳/氮(记为Fe-MOF-C/N),并研究了其活化过硫酸氢钾(PMS)的性能。XRD、SEM和XPS分析表明,Fe-MOF-C/N呈多孔状结构,主要由物相Fe3N、C0.08Fe1.92和石墨组成。利用Fe-MOF-C/N活化PMS降解双酚A(BPA)结果表明,与前期的Fe-C/N-0.5∶1(由FeC_(2)O_(4)和g-C_(3)N_(4)制备)相比,Fe-MOF-C/N具有更优异的催化性能,相同条件下Fe-MOF-C/N/PMS对BPA的降解率达95.21%(6 min),比Fe-C/N-0.5∶1/PMS高30.4%。优化相应的实验条件后,6 min内BPA的化学需氧量(COD)去除率达59.72%。自由基猝灭实验表明,Fe-MOF-C/N/PMS的活性物种主要是^(1)O_(2)。稳定性实验表明Fe-MOF-C/N稳定性较好,使用5次后,BPA的降解率仅下降9.0%,应用前景良好。

关键词：高级氧化活化过硫酸氢钾降解复合材料金属有机框架

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自模板法制备大孔-微孔等级孔TS-1分子筛及其1-己烯环氧化性能

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石油学报(石油加工) 2024年

作者：时浩峰孙明慧余申刘湛吕佳敏朱绍林陈丽华苏宝连武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室那慕尔大学无机材料化学实验室

针对目前等级孔钛硅分子筛TS-1合成方法存在步骤复杂及成本高等难题，使用二氧化硅纳米球同时作为硅源和大孔模板，结合蒸汽辅助结晶方法，通过“硅源溶解-分子筛结晶”过程形成大孔结构，得到大孔-微孔TS-1分子筛。通过调控二氧化硅纳... 详细信息

针对目前等级孔钛硅分子筛TS-1合成方法存在步骤复杂及成本高等难题，使用二氧化硅纳米球同时作为硅源和大孔模板，结合蒸汽辅助结晶方法，通过“硅源溶解-分子筛结晶”过程形成大孔结构，得到大孔-微孔TS-1分子筛。通过调控二氧化硅纳米球的尺寸，就可以系统调变大孔直径（100～500 nm）。此外，合成的大孔-微孔TS-1分子筛硅/钛摩尔比可调（30、50、100）。HTS-1-200-30分子筛样品在1-己烯催化环氧化反应中，温度343 K、反应时间6 h条件下1-己烯转化率可达41%，高于微孔TS-1分子筛的催化性能。研究所采用的自模板法使用低成本St?ber法制备二氧化硅纳米球，相较于高成本介孔二氧化硅纳米球，降低了等级孔钛硅分子筛的合成成本，适用于工业大规模生产。

关键词：二氧化硅纳米球自模板蒸汽辅助晶化大孔-微孔分子筛 TS-1分子筛 1-己烯环氧化

液态合金/二硫化钼自修复负极材料的制备及其电化学性能

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2024-2031页

作者：朱传晖郭磊胡涛龚兴厚吴崇刚郑譞湖北工业大学材料与化学工程学院绿色轻工材料湖北省重点实验室武汉430068 湖北隆中实验室湖北襄阳441002

二硫化钼在可充电电池等能源存储领域具有广阔的应用前景,然而其电子导电性较差、充放电过程中易粉化和团聚等问题限制了其发展。采用水热法一步合成了液态合金(LM)和二硫化钼(MoS_(2))的复合负极材料(LM@MoS_(2))。通过XRD、SEM等综合... 详细信息

二硫化钼在可充电电池等能源存储领域具有广阔的应用前景,然而其电子导电性较差、充放电过程中易粉化和团聚等问题限制了其发展。采用水热法一步合成了液态合金(LM)和二硫化钼(MoS_(2))的复合负极材料(LM@MoS_(2))。通过XRD、SEM等综合表征方法对复合材料的结构和形态特性进行了研究。结果表明,液态合金通过静电吸附和配位键等方式有效结合于MoS_(2),形成稳定的复合结构。此外,复合材料具有较高的可变形性和化学稳定性,促进了电极材料裂纹表面的修复,减少了内部氧化还原反应,提高了锂离子电池的循环稳定性。当LM与MoS_(2)质量比为2:1时,复合材料表现出最佳性能。在0.1 A·g^(−1)的电流密度下,经过100次循环,复合材料的比容量稳定在656.1 m A·h·g^(−1),容量保持率达74.3%,该研究为锂离子电池电极的裂纹自修复提供了新思路。

关键词：二硫化钼液态合金锂离子电池负极材料自修复