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二氧化碳加氢制甲醇过程碳氢利用率的影响因素与工艺优化分析

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化工进展 2024年第5期43卷 2843-2850页

作者：王东亮李婧玮孟文亮杨勇周怀荣范宗良兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 甘肃省低碳能源化工重点实验室甘肃兰州730050

原料CO_(2)和H_(2)利用率是影响CO_(2)加氢制甲醇过程经济性的重要因素。本文讨论了催化剂类型、温度、压力、空速和H_(2)/CO_(2)进料比等因素对CO_(2)转化率和甲醇选择性的影响以及工艺条件对气液相中碳氢损失的影响,提出了利用汽提方... 详细信息

原料CO_(2)和H_(2)利用率是影响CO_(2)加氢制甲醇过程经济性的重要因素。本文讨论了催化剂类型、温度、压力、空速和H_(2)/CO_(2)进料比等因素对CO_(2)转化率和甲醇选择性的影响以及工艺条件对气液相中碳氢损失的影响,提出了利用汽提方式回收液相中溶解CO_(2)的循环工艺,并分析了弛放量对碳氢利用率与工艺经济性的权衡关系,确定了最佳的弛放率。结果表明:经过汽提之后,液相中溶解的CO_(2)损失已可忽略不计,碳氢损失主要取决于气相弛放;随着弛放气流量的增大,设备投资费用逐渐减小,而单位生产成本先减小后增大;在弛放率为1%的条件下,与传统工艺流程相比,含汽提的CO_(2)加氢制甲醇循环工艺的CO_(2)利用率为98.9%,H_(2)利用率为65.9%,具有较高的原料利用率。本研究为CO_(2)加氢制甲醇高效转换提供了一条可行路径。

关键词：二氧化碳甲醇过程模拟过程分析优化设计

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正极预锂化添加剂用于锂离子电池的研究进展

储能科学与技术 2024年第3期13卷 759-769页

作者：武美玲牛磊李世友赵冬妮兰州理工大学石油化工学院甘肃省低碳能源化工重点实验室甘肃兰州730050

锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次... 详细信息

锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次库仑效率。已有的研究表明,预锂化技术可使电池首次库仑效率得到有效提高。在众多预锂化技术中,正极添加剂预锂化具有工艺简单、价格低廉和安全性高等优点,因此具有较为广阔的应用前景。鉴于此,本综述介绍了三类正极预锂化添加剂:三元富锂化合物、二元锂化合物和基于逆转化反应的纳米复合材料的基本工作原理和限制其发展的关键科学问题,着重归纳了近年来在预锂化添加剂材料性能优化,储能机理研究方面的研究进展和亟待解决的问题,指出了补锂添加剂在补偿首次容量损失方面的重要性,并对该方法的发展进行了展望。本文在总结当前研究进展的基础上,对正极预锂化添加剂未来的研究思路和发展方向进行了展望,提出了进一步研究预锂化添加剂的合成条件和改性策略,在不以容量牺牲为代价的前提下提升补锂添加剂的环境稳定性或开发一种新型的电解液添加剂,解决预锂化添加剂首次循环时残留物或产气对电池长循环性能的影响。这些策略有望进一步推动力离子电池的发展。

关键词：锂离子电池固态电解质界面膜补锂技术正极补锂首次库仑效率

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Ag/SiO催化剂用于甲氧基丙醇氧化反应

精细化工 2024年

作者：赵鹬张玉蓉毛绍祺李宁张栋强赵仕玲甘肃省低碳能源化工重点实验室兰州理工大学石油化工学院

采用等体积浸渍法制备一系列Ag/SiO2催化剂，采用XRD、SEM、TEM、O2-TPD对其进行了表征，评价了其对甲氧基丙醇(MOP)催化氧化性能，考察了Ag理论负载量(以SiO2质量计，下同)对Ag/SiO2催化剂催化性能的影响，并对15%Cu/SiO2(Cu的理论负... 详细信息

采用等体积浸渍法制备一系列Ag/SiO2催化剂，采用XRD、SEM、TEM、O2-TPD对其进行了表征，评价了其对甲氧基丙醇(MOP)催化氧化性能，考察了Ag理论负载量(以SiO2质量计，下同)对Ag/SiO2催化剂催化性能的影响，并对15%Cu/SiO2(Cu的理论负载量为15%，以SiO2质量计)和15%Ag/SiO2的微观形貌和催化性能进行了对比。结果表明，15%Ag/SiO2具有较高的催化活性，在反应温度300 ℃、液时空速1.8 mL/(g·h)、体积空气流量80 mL/min的条件下，MOP转化率为95.05%，目标产物甲氧基丙酮的选择性为85.07%，可稳定运行72 h；15%Ag/SiO2在反应80 h后，积炭率达到13.5%；与15%Cu/SiO2的Cu物种平均粒径(约15.2 nm)相比，15%Ag/SiO2具有更小的Ag物种平均粒径(3.1 nm)，分散性更好；Ag的氧吸附类型和高度分散是MOP在Ag/SiO2催化剂上氧化的重要因素，Ag与SiO2载体的强相互作用和良好的抗积炭能力为催化剂的稳定性提供了有利条件。

关键词：浸渍法银基催化剂纳米粒子二氧化硅甲氧基丙酮吸附

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钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理

精细化工 2024年第2期41卷 257-268,329页

作者：李贵贤李金莲邵婷娜李晗旭田涛董鹏兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 甘肃省低碳能源与化工重点实验室甘肃兰州730050

苯羟基化制苯酚是C—H键向C—O键转化及富有挑战性的课题之一。该文论述了钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理的研究进展。以钒活性中心为主线,着重从自由基、非自由基和双催化活性机理进行了详细介绍,同时分析了双催化活性中心催化... 详细信息

苯羟基化制苯酚是C—H键向C—O键转化及富有挑战性的课题之一。该文论述了钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理的研究进展。以钒活性中心为主线,着重从自由基、非自由基和双催化活性机理进行了详细介绍,同时分析了双催化活性中心催化剂高效催化的本质和重要性。提出此类催化体系及催化机理能够解决苯环上C—H键难活化和苯酚的深度氧化等问题,是经济与安全并存的苯酚合成方法,依托已有的催化反应机理,开发更稳定且高性能的催化剂,以促进烃类有机化合物资源利用的原始创新。

关键词：苯苯酚羟基化反应机理钒基催化剂

基于CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化选择催化的PX生产工艺对比

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第3期64卷 538-544页

作者：杨勇张钊王东亮汶卓宇周怀荣张栋强兰州理工大学石油化工学院兰州730050 甘肃省低碳能源化工重点实验室兰州730050

基于双功能催化剂的CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化直接合成对二甲苯(p-xylene, PX)工艺具有原子经济性、可实现绿氢储存和有效利用CO_(2)等优点,该工艺尚未有完整的流程设计和优化策略等技术经济分析。该研究基于CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化... 详细信息

基于双功能催化剂的CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化直接合成对二甲苯(p-xylene, PX)工艺具有原子经济性、可实现绿氢储存和有效利用CO_(2)等优点,该工艺尚未有完整的流程设计和优化策略等技术经济分析。该研究基于CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化的选择催化结果,选取了高转化率、高二甲苯选择性和高PX选择性等3种甲基化催化剂及其实验结果,进行PX生产工艺流程设计与模拟。结果表明,在获得相同PX产量的基础上,高PX选择性催化剂工艺单位PX产品的原料消耗量仅为其他2种催化剂工艺的72.6%和58.9%;高二甲苯选择性催化剂工艺原料消耗率较高,并且具有最高的能耗,但借助异构化技术可实现最大PX生产潜力,展现了最优经济性。基于双功能催化剂的CO_(2)加氢耦合甲苯甲基化直接合成PX工艺可提高CO_(2)转化率、降低物料循环能耗,进一步提高二甲苯和PX选择性将极大地提升工艺的技术经济性。

关键词：对二甲苯二氧化碳加氢甲苯甲基化流程建模技术经济评价

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富锂锰基材料低首次库仑效率原因及改性策略

精细化工 2024年第6期41卷 1211-1220页

作者：张佳文蔡星鹏周俊飞丁浩张宁霜崔孝玲兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 甘肃省低碳能源化工重点实验室甘肃兰州730050

富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0 详细信息

富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0

关键词：锂离子电池富锂锰基正极材料首次库仑效率改性策略

基于不同储能机制水系锌离子电池正极材料的改性与展望

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精细化工 2024年

作者：燕静璇张宁霜李世友王梦雅李小华兰州理工大学石油化工学院甘肃省低碳能源化工实验室

目前，水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破，但其普遍存在结构稳定性差、溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题，需要进一步的研究和关键性技术的支持。MnO2作为AZIBs正极材料的... 详细信息

目前，水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破，但其普遍存在结构稳定性差、溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题，需要进一步的研究和关键性技术的支持。MnO2作为AZIBs正极材料的储能机理较其他材料复杂且一直存在争议，是限制Zn//MnO2电池应用前景的主要因素。该文总结了最新MnO2基正极材料的特征和储能机制，回顾了MnO2基正极材料的基本问题和对应原因，探讨了最近的研究中的优化策略。最后，基于MnO2在不同储能机制中存在的问题，结合最新研究进展，介绍了一系列推动Zn//MnO2电池商业化的关键性挑战，对AZIBs未来的研究趋势进行了展望。

关键词：水系锌离子电池二氧化锰正极材料储能机制优化策略

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基于脱锂电压的磷酸铁钠电化学性能调控研究

盐湖研究 2024年

作者：李鑫丁浩蔡星鹏牛磊李世友兰州理工大学石油化工学院甘肃省低碳能源化工重点实验室

由于钠资源丰富且成本低廉，钠离子电池（SIBs）有望成为解决可再生能源存储与分配难题的储能器件，开发高性能正极材料是SIBs实现产业化应用的关键。磷酸铁钠（NaFePO4）具有成本低廉和安全性好等优点，受到人们的广泛关注。然而，Na+... 详细信息

由于钠资源丰富且成本低廉，钠离子电池（SIBs）有望成为解决可再生能源存储与分配难题的储能器件，开发高性能正极材料是SIBs实现产业化应用的关键。磷酸铁钠（NaFePO4）具有成本低廉和安全性好等优点，受到人们的广泛关注。然而，Na+半径相对较大，导致其扩散动力学较慢，致使NaFePO4倍率性能较差，限制了其进一步应用。本文通过调控LiFePO4脱锂电压进行电化学嵌钠，成功合成出NaFePO4材料。结果表明，当脱锂电压为4.4 V，通过电化学嵌钠合成出的NaFePO4材料在25℃、0.5 C(1 C=154 mAh g-1)下循环50次后仍然具有78.23 mAh g-1的放电比容量，容量保持率高达96.97%。同时，其在2 C的倍率下仍然具有62.98 mAh g-1的放电比容量。脱锂电压为4.4 V时有效提高了NaFePO4材料的晶格间距，利于Na+的脱嵌，从而在一定程度上提高了NaFePO4材料的倍率性能。钠离子电池正极材料的研究对于缓解锂资源稀缺问题以及提高电池性能都具有重要的意义。

关键词：钠离子电池正极材料 NaFePO 电化学

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适配于富锂锰基正极材料的电解液改性策略

盐湖研究 2024年

作者：朱军龙王诣秾王洁宋林虎崔孝玲李世友甘肃省低碳能源化工重点实验室兰州理工大学石油化工学院

由于富锂锰基正极材料具备高比容量和高工作电压的优势，故其对提高锂离子电池的能量密度具有重要意义。然而，由于高电压下正极与电解液间的正极固体电解质界面（CEI）膜不稳定、电解液体系内部存在多种副反应，故富锂锰基正极材料的... 详细信息

由于富锂锰基正极材料具备高比容量和高工作电压的优势，故其对提高锂离子电池的能量密度具有重要意义。然而，由于高电压下正极与电解液间的正极固体电解质界面（CEI）膜不稳定、电解液体系内部存在多种副反应，故富锂锰基正极材料的容量会随着循环而产生大幅衰减。对相匹配的电解液进行改性是提高富锂锰基正极材料在高电压下的循环性能的有效途径。因此，本文从优选溶剂、加入添加剂和调配高浓度电解液三个方面综述了适合富锂锰基正极材料的电解液改性策略，并对其未来研究前景进行了展望。

关键词：锂离子电池富锂锰基层状氧化物电解液溶剂添加剂高浓度电解液