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单原子与团簇光催化:竞争与协同

高等学校化学学报 2022年第9期43卷 82-94页

作者：林治彭志明贺韦清沈少华西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室国际可再生能源研究中心西安710049

光催化技术被认为是将太阳能转化为可存储化学能的有效策略.通过在半导体光催化剂上负载高度分散的金属活性位点(如单原子、团簇等),能够显著促进光催化过程中物质和电荷的转移,提高光催化反应的效率.光催化过程中真正的活性位点是单原... 详细信息

光催化技术被认为是将太阳能转化为可存储化学能的有效策略.通过在半导体光催化剂上负载高度分散的金属活性位点(如单原子、团簇等),能够显著促进光催化过程中物质和电荷的转移,提高光催化反应的效率.光催化过程中真正的活性位点是单原子还是团簇仍存在较大争议.本文概述了单原子光催化的最新研究进展,在此基础上对单原子和团簇作为活性位点的竞争与协同作用进行了分析与讨论,并探论了用于鉴别单原子和团簇光催化活性位点的可靠方法.最后,对单原子与团簇协同的光催化在水分解和CO_(2)还原等太阳能-化学能转化领域的未来发展进行了展望.

关键词：单原子催化剂团簇光催化

Surface treatment effect on the photocatalytic hydrogen generation of CdS/ZnS core-shell microstructures

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Chinese Journal of Catalysis 2017年第3期38卷 489-497页

作者：苏进展张涛王璐师进文陈玉彬西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室国际可再生能源研究中心陕西西安710049

CdS/ZnS core-shell microparticles were prepared by a simple two-step method combining ultrasonic spray pyrolysis and chemical bath *** core-shell structures showed enhanced photocatalytic properties compared with those of CdS or ZnS spherical ***/ZnS photocatalysts with different amount of ZnS loaded as shells were prepared by adjusting the concentrations of Zn and S precursors during *** optical properties and photocatalytic activity for hydrogen production were investigated and the amount of ZnS loaded as shell was *** annealing and hydrothermal sulfurization treatments were applied to the core-shell structure and both treatments enhanced the material＇s photocatalytic activity and stability by eliminating crystalline defects and surface *** result showed that thermal annealing treatment improved the bulk crystallinity and hydrothermal sulfurization improved the surface *** sample subjected to both treatments showed the highest photocatalytic *** results indicate that CdS/ZnS core-shell microspheres are a simple structure that can be used as efficient *** hydrothermal sulfurization treatment may also be a useful surface treatment for metal sulfide *** simple two-step method provides a promising approach to the large-scale synthesis of core-shell microsphere catalysts.

关键词： Core-shell microstructure Photocatalysis Surface treatment Hydrogen production Low-cost synthesis

非金属掺杂石墨相氮化碳光催化的研究进展与展望

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物理化学学报 2020年第3期36卷 57-70页

作者：王亦清沈少华西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室国际可再生能源研究中心西安710049

自从Fujishima和Honda利用TiO2光阳极和Pt电极成功实现太阳能光电化学分解水之后,光催化被认为是解决环境污染和能源短缺两大问题最有前景的方法之一,因为该技术可以有效的利用太阳能这种地球上最丰富的能源来驱动多种不同的催化反应实... 详细信息

自从Fujishima和Honda利用TiO2光阳极和Pt电极成功实现太阳能光电化学分解水之后,光催化被认为是解决环境污染和能源短缺两大问题最有前景的方法之一,因为该技术可以有效的利用太阳能这种地球上最丰富的能源来驱动多种不同的催化反应实现能源生产和环境净化,比如:水分解、CO2还原、有机污染物降解和有机合成等。除了金属氧化物、金属硫化物和金属氮氧化物等多类金属化合物半导体光催化剂,近几年,石墨相氮化碳(g-C3N4)因其原料来源广泛、无毒、稳定以及相对较窄的带隙(2.7 eV)而具备可见光响应等特点,在光催化领域获得了广泛的重视。然而,gC3N4对太阳光谱中可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合严重,导致其光催化活性处于较低水平。至今,研究人员已经开发出多种提高g-C3N4光催化活性的方法,如元素掺杂、微纳结构和异质结构设计和助催化剂修饰等。元素掺杂被证明是调节g-C3N4独特电子结构和分子结构的有效方法,可以大幅扩展其光响应范围,并促进光生电荷分离。特别地是,非金属元素掺杂以提高g-C3N4的光催化活性已经得到很好的研究。通常用于掺杂g-C3N4的非金属元素是氧(O)、磷(P)、硫(S)、硼(B)、卤素(F、Cl、Br、I)和其他非金属元素(如碳(C)和氮(N)自掺杂),因为这些非金属元素有着易于获取的原材料并可以较为简单的引入g-C3N4骨架结构中。在这篇综述文章中,作者首先介绍了g-C3N4的结构和光学性质,接着简要介绍了光催化剂的g-C3N4的改性;然后详细回顾了非金属掺杂改善g-C3N4光催化活性的进展,同时总结了光催化机理以期更好地理解光催化的本质并指导新型g-C3N4光催化剂的开发。最后,对g-C3N4光催化剂的后续研究进行了展望。

关键词：石墨相氮化碳(g-C3N4) 非金属掺杂光催化能带结构电子结构

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热强化研究进展

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西安交通大学学报 2004年第9期38卷 881-886页

作者：王秋旺西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室

在介绍螺旋折流板管壳式换热器的结构及原理的基础上,对壳程传热强化及阻力特性的研究现状进行了总结,分析了壳侧流体的流动和换热机理,表明螺旋折流板结构是改善壳侧流动换热性能的有效措施.与弓型折流板换热器相比,螺旋折流板换热器... 详细信息

在介绍螺旋折流板管壳式换热器的结构及原理的基础上,对壳程传热强化及阻力特性的研究现状进行了总结,分析了壳侧流体的流动和换热机理,表明螺旋折流板结构是改善壳侧流动换热性能的有效措施.与弓型折流板换热器相比,螺旋折流板换热器的最大特点是单位压降下的壳侧换热系数高.结合具体实例介绍了其在石油化工、能源动力及核能应用等行业中的应用前景.关于螺旋折流板换热器,还有许多问题需要进一步研究,如流动换热的机理以及影响流动换热机理的几何因素、相变情形、介质物性等.

关键词：螺旋折流板管壳式换热器壳程强化

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乙醇氧化基态OH浓度时程吸收光谱诊断

工程热物理学报 2023年第12期44卷 3445-3454页

作者：张鑫许星长曹军黄佐华张英佳西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为了提供宽温度、压力和当量比范围下乙醇燃烧反应动力学模型的微观验证数据,利用反射激波结合紫外吸收光谱诊断技术,分别以OH的A-X(0,0)跃迁中306.6868 nm和306.47 nm为低压和高压诊断中心波长,在1200~1700 K工况下对当量比为0.5和1.0... 详细信息

为了提供宽温度、压力和当量比范围下乙醇燃烧反应动力学模型的微观验证数据,利用反射激波结合紫外吸收光谱诊断技术,分别以OH的A-X(0,0)跃迁中306.6868 nm和306.47 nm为低压和高压诊断中心波长,在1200~1700 K工况下对当量比为0.5和1.0的两种乙醇/氧气/氩气混合气进行了OH浓度时程定量测量,有效拓展了乙醇动力学模型微观验证数据的工况,低压实验拓宽了温度边界;高压实验是国际上率先公开发表的OH浓度时程数据,且具有很好的重复性。结果表明,在所研究工况的下,乙醇氧化过程中OH浓度演化存在温度依赖效应,所选的4个代表性乙醇动力学模型仅能预测OH浓度曲线形态,无法同时预测各阶段OH浓度和浓度爬升时刻。虽然在不确定度范围内调整反应速率常数可有效地改善模型对点火延迟期的预测,但无法兼顾对OH峰值浓度的高精度预测,通过动力学分析对反应群进行分析筛选,给出乙醇动力学模型优化的建议。

关键词：乙醇激波管吸收光谱 OH浓度时程动力学模型

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可压缩效应对超临界流体湍流统计特性的影响

工程热物理学报 2022年第12期43卷 3325-3330页

作者：李方博裴斌斌白博峰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

超临界流体的真实流体效应显著,密度随压力、温度发生剧烈变化,造成流场强烈的可压缩效应。本文采用直接数值模拟方法研究了超临界压力下的槽道湍流,求解低马赫数条件下的可压缩N-S方程。槽道内最大密度比为16,高于现有直接数值模拟研... 详细信息

超临界流体的真实流体效应显著,密度随压力、温度发生剧烈变化,造成流场强烈的可压缩效应。本文采用直接数值模拟方法研究了超临界压力下的槽道湍流,求解低马赫数条件下的可压缩N-S方程。槽道内最大密度比为16,高于现有直接数值模拟研究。分析了超临界流体湍流的统计特性,发现由于Morkovin假设失效,密度脉动改变雷诺应力平衡,流向脉动速度具有较高的偏度及间歇性,流向速度脉动的湍动能谱和二阶结构函数在惯性子区分别具有-1次方、1/3次方标度律,附着涡假设仍然成立。

关键词：可压缩效应超临界流体槽道湍流统计特性

高比例氢气对受限空间旋流钝体火焰结构的影响

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工程热物理学报 2022年第3期43卷 824-829页

作者：毛润泽林文隽安振华张玮杰张猛王金华黄佐华西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

氢是非常有潜力的清洁能源载体,富氢燃料燃烧是降低碳排放的可行方式。燃料掺氢会使火焰结构发生明显改变,进而会影响燃烧过程的排放特性与稳定性。然而,氢气掺混对旋流钝体火焰结构影响机理还不甚明确,高掺氢比下火焰结构特征的研究尚... 详细信息

氢是非常有潜力的清洁能源载体,富氢燃料燃烧是降低碳排放的可行方式。燃料掺氢会使火焰结构发生明显改变,进而会影响燃烧过程的排放特性与稳定性。然而,氢气掺混对旋流钝体火焰结构影响机理还不甚明确,高掺氢比下火焰结构特征的研究尚且不足。本文基于预混CH_(4)/H_(2)旋流钝体火焰,对宽广掺氢比范围内(0%~80%)的火焰多场信息进行了表征。实验中采用OH-PLIF和PIV测量技术获取不同掺氢比下火焰的结构信息与流场信息。结果表明,掺氢后旋流钝体火焰结构逐渐从V型转变为M型,当掺氢比达到80%时,外剪切层火焰根部可以驻定在钝体平面上,而外回流区向外剪切层根部能量与自由基的输运是火焰在外剪切层稳定燃烧的重要原因。

关键词：富氢燃烧旋流钝体结构预混稀燃 PLIF PIV 受限空间火焰

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光煤互补发电系统变工况能势匹配分析

工程热物理学报 2023年第11期44卷 2981-2990页

作者：严卉刘明种道彤张可臻尹俊杰严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

光煤互补发电是应对能源结构多元化转型的有效方案,不同工况下系统多过程能势匹配是提高光煤互补发电系统效率的关键。本文建立了其能势匹配分析模型,研究光煤互补发电系统变工况过程能质传递和能势匹配规律,发现了不同工况下光煤流量... 详细信息

光煤互补发电是应对能源结构多元化转型的有效方案,不同工况下系统多过程能势匹配是提高光煤互补发电系统效率的关键。本文建立了其能势匹配分析模型,研究光煤互补发电系统变工况过程能质传递和能势匹配规律,发现了不同工况下光煤流量分配比增加使太阳能集成子系统?损失增加,光电转换?效率有突降和最大值。100%THA额定光照下光电转换?效率最高为33.11%。因此调节光煤流量分配比是提高系统能势匹配程度的关键,并获得了不同工况下的优化调控策略。

关键词：光煤互补发电系统变工况能势匹配 ?损失

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热网储能动态仿真及热力学分析

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2965-2973页

作者：雷琪安种道彤赵全斌王进仕西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为了提高热电联产机组的运行灵活性,本文搭建了350 MW机组与热网动态模型,研究了热网及热用户的动态特性,获得了不同环境温度、热用户温度边界条件下热网的最大蓄热能力以及热网蓄/放热能力对机组调峰能力的影响。结果表明:热网供回水... 详细信息

为了提高热电联产机组的运行灵活性,本文搭建了350 MW机组与热网动态模型,研究了热网及热用户的动态特性,获得了不同环境温度、热用户温度边界条件下热网的最大蓄热能力以及热网蓄/放热能力对机组调峰能力的影响。结果表明:热网供回水温度、热用户温度均与抽汽流量近似呈线性关系;热网最大蓄热能力随着环境温度的降低增加而减小,当环境温度从0℃降低到-20℃时,最大蓄热能力下降了47.4%;机组调峰能力提升量随环境温度降低略有增加,环境温度从0℃下降至-20℃时,机组调峰能力提升量从6.9 MW增加至9.6 MW;热网热效率随着环境温度与抽汽流量的增加略微提高,但热网的效率较低,并且随着环境温度与抽汽流量的增加明显提高。

关键词：热电联产热网蓄热动态特性