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煤表面含氧官能团吸附氮化物的模拟计算研究

原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 1-7页

作者：孙潇镝唐克王聚财富添洪新辽宁工业大学化学与环境工程学院锦州121001

煤表面六种常见的官能团结构单元包括酚羟基Ph-OH、羧基-COOH、羰基-C=O、醚键-O-、醇羟基R-OH和烷基R,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)从原子层面模拟计算煤表面官能团对苯胺、吡啶、喹啉三种典型氮化物的吸附性能.通过... 详细信息

煤表面六种常见的官能团结构单元包括酚羟基Ph-OH、羧基-COOH、羰基-C=O、醚键-O-、醇羟基R-OH和烷基R,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)从原子层面模拟计算煤表面官能团对苯胺、吡啶、喹啉三种典型氮化物的吸附性能.通过计算分析前线轨道、吸附能及分子间吸附距离等参数,探究三种氮化物在煤表面不同官能团上的吸附机理,结果表明煤表面模型上各官能团对三种氮化物的吸附强弱顺序均为:-COOH>R-OH>Ph-OH>-C=O>-O->R,三种氮化物在煤表面官能团的吸附强弱顺序为:吡啶>喹啉>苯胺.

关键词：煤官能团氮化物模拟吸附

帷幕墙影响下侏罗系砾岩含水层地下水化学时空演化规律

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煤田地质与勘探 2025年第1期53卷 174-183页

作者：陈陆望武明辉侯晓伟胡永胜张苗蔡欣悦殷晓曦施小平合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一,不仅改变地下水动力场,帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场,导致水化学组分发生变化。【方法】以安徽淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象,基于常规水化学组分统计、Piper三线图、... 详细信息

【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一,不仅改变地下水动力场,帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场,导致水化学组分发生变化。【方法】以安徽淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象,基于常规水化学组分统计、Piper三线图、离子组合比例及主成分分析,探讨帷幕墙对该含水层水化学作用的影响,阐明帷幕墙影响下水化学作用时空演化规律。【结果和讨论】结果表明:(1)帷幕墙内外水化学特征差异显著,与帷幕墙外相比,帷幕墙内地下水中Ca2+和Mg2+含量增加;(2)修建帷幕墙后,水化学作用主要为基于方解石(CaCO3)与白云石(CaMg(CO3)2)溶滤溶解的帷幕墙溶蚀作用,并伴随不同程度的黄铁矿氧化、阳离子交替吸附以及脱硫酸作用;(3)受采动影响,帷幕墙内地下水受帷幕墙溶蚀作用影响趋于增强,且与东线帷幕墙相比,北线帷幕墙溶蚀作用相对较弱。研究成果可为帷幕墙监测防护和地下水环境保护提供理论支持。

关键词：侏罗系砾岩含水层帷幕墙溶蚀水化学演化朱仙庄煤矿

双核离子液体固载Zr-SBA-15的制备及其催化大豆油合成生物柴油

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太阳能学报 2025年第1期46卷 215-221页

作者：刘宁王亮翟雨婷尹慧申丹凤唐新德湖南工学院化学与环境工程学院衡阳421002 永州市生态环境局永州425002

利用硅烷偶联剂将双核离子液体嫁接到Zr-SBA-15载体表面,制得双核离子液体改性Zr-SBA-15有机-无机杂化体(ILs-ZrS)催化剂。通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TGA)、小角度X射线衍射分析(XRD)、N_2物理吸附BET、内部组织形貌观察... 详细信息

利用硅烷偶联剂将双核离子液体嫁接到Zr-SBA-15载体表面,制得双核离子液体改性Zr-SBA-15有机-无机杂化体(ILs-ZrS)催化剂。通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TGA)、小角度X射线衍射分析(XRD)、N_2物理吸附BET、内部组织形貌观察(TEM)、表面形貌分析(SEM)等表征方法考察所制备的固体碱性离子液体催化剂的性能。结果表明:当离子液体化合物[CTBM]OH与载体Zr-SBA-15加入量之比为2.0 mmol∶1.0 g,所制备的催化剂ILs-ZrS-2显示出相对优异的催化活性。当ILs-ZrS-2添加量为5%、反应时间为8 h、反应温度为65℃、醇油物质的量之比为20时,生物柴油收率达94.3%。在其重复使用4次后,催化剂仍能保持良好的催化活性。

关键词：生物柴油 Zr-SBA-15 介孔材料酯交换有机-无机杂化体碱性离子液体

锐钛矿相TiO_(2)吸附柴油中典型碱性氮化物的模拟计算

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石油炼制与化工 2025年第1期56卷 66-75页

作者：王聚财唐克孙潇镝富添洪新辽宁工业大学化学与环境工程学院辽宁锦州121001

为了探究锐钛矿相TiO_(2)(a-TiO_(2))对柴油中典型氮化物(吡啶、苯胺、喹啉)及非氮化物的吸附行为和选择性,利用模拟计算方法研究了吡啶、苯胺、喹啉及非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能、Mulliken电荷、电荷... 详细信息

为了探究锐钛矿相TiO_(2)(a-TiO_(2))对柴油中典型氮化物(吡啶、苯胺、喹啉)及非氮化物的吸附行为和选择性,利用模拟计算方法研究了吡啶、苯胺、喹啉及非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能、Mulliken电荷、电荷密度、差分电荷密度和态密度等。结果表明:吡啶、苯胺、喹啉吸附于a-TiO_(2)(101)晶面的吸附能分别为-188.59,-100.99,-201.63 kJ mol,3种氮化物均能稳定吸附于a-TiO_(2)(101)晶面,其吸附稳定性由大到小的顺序为喹啉>吡啶>苯胺;在吸附过程中,氮化物将自身一定量的电荷转移到a-TiO_(2)(101)晶面,形成氮化物→a-TiO_(2)(101)晶面的电荷转移通道;吡啶和喹啉在a-TiO_(2)(101)晶面吸附时形成N—Ti化学键,苯胺的氨基H和a-TiO_(2)(101)晶面的O形成氢键。芳烃、烷烃、环烷烃等非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面的吸附强度相近,均弱于氮化物。a-TiO_(2)对氮化物有较好的吸附脱除效果,能选择性去除柴油中的碱性氮化物。

关键词： TiO_(2) 吸附氮化物柴油模拟计算

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硝酸改性生物炭对四环素的吸附性能研究

化学研究与应用 2025年第1期37卷 137-145页

作者：张慧楠张震斌单凤君王煜昕辽宁工业大学化学与环境工程学院辽宁锦州121001

以花生壳为原料,通过浸渍法制备了硝酸改性生物炭(HBC)。对HBC进行了SEM、FT-IR、XRD、XPS以及BET表征分析,以盐酸四环素(TC)为目标污染物,考察了反应条件对HBC吸附TC的影响,研究了HBC对TC的吸附机理。结果表明:当TC初始浓度为150 mg·L... 详细信息

以花生壳为原料,通过浸渍法制备了硝酸改性生物炭(HBC)。对HBC进行了SEM、FT-IR、XRD、XPS以及BET表征分析,以盐酸四环素(TC)为目标污染物,考察了反应条件对HBC吸附TC的影响,研究了HBC对TC的吸附机理。结果表明:当TC初始浓度为150 mg·L^(-1),反应温度为30℃,HBC投加量1 g·L^(-1),TC溶液初始pH=5时,HBC的吸附容量达到22.73 mg·g^(-1),吸附过程更符合准二级动力学方程和Langmuir模型,并且经过4次循环实验后,HBC的吸附容量仅下降17.1%,证明该材料具有较高的稳定性。因此,HBC在去除TC领域有广泛的应用潜能。

关键词：花生壳生物炭改性四环素吸附

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低灰低硅竹炭的制备及衍生硬炭的电化学性能

化工学报 2025年

作者：张畅解强沙雨桐王炳杰梁鼎成刘金昌中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

竹炭在储能等领域有巨大的应用潜力。然而，无机成分尤其是硅会严重影响其性能。本研究采用KOH浸渍竹材、KOH与竹材共炭化后酸洗的方法脱除硅及其他无机组分，考察KOH浓度、浸渍时间、炭化温度对脱硅脱灰效果的影响；借助ICP-MS等方法... 详细信息

竹炭在储能等领域有巨大的应用潜力。然而，无机成分尤其是硅会严重影响其性能。本研究采用KOH浸渍竹材、KOH与竹材共炭化后酸洗的方法脱除硅及其他无机组分，考察KOH浓度、浸渍时间、炭化温度对脱硅脱灰效果的影响；借助ICP-MS等方法表征脱灰效果、探究脱灰机理。此外，将竹炭制得硬炭，表征电化学性能。结果表明，KOH可有效负载到竹材上，竹材在3 mol·L-1KOH溶液中浸渍4 h、650 ℃下炭化后酸洗，竹炭灰分含量可降低至0.55%、脱灰率达84.76%，Si的含量降低至0.3%、脱硅率达76.19%；低灰竹炭制备硬炭的电化学性能显著优于未脱灰样品；50 mA·g-1的电流密度下首次库伦效率达到70.67%；低灰竹基硬炭经过50 mA·g-1-5 A·g-1电流密度的循环后，在50 mA·g-1下可逆比容量可恢复至365 mAh·g-1。碱浸竹材炭化后酸洗是深度脱灰脱硅的有效途径，低灰竹基硬炭的电化学性能优异。

关键词：生物质竹碱浸-炭化-酸洗脱灰二氧化硅硬炭电化学

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CO2吸附用竹基活性炭制备研究进展

新型炭材料(中英文) 2025年

作者：王炳杰解强沙雨桐刘金昌梁鼎成中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

CO2排放引起的生态环境问题愈发严重，吸附分离被视为CO2捕集的有效途径之一，活性炭是常用的吸附剂。随着制备活性炭的优质原料煤资源日渐枯竭，以我国资源丰富的竹材为原料制备活性炭成为活性炭生产技术开发的当然选项。本文总结孔结... 详细信息

CO2排放引起的生态环境问题愈发严重，吸附分离被视为CO2捕集的有效途径之一，活性炭是常用的吸附剂。随着制备活性炭的优质原料煤资源日渐枯竭，以我国资源丰富的竹材为原料制备活性炭成为活性炭生产技术开发的当然选项。本文总结孔结构、表面化学等影响活性炭CO2吸附性能的研究现状，关联活性炭组成、结构与其CO2吸附性能间的关系；梳理竹基活性炭孔调节与表面改性策略，评述CO2吸附用竹基活性炭的制备与改性方法的研究进展、厘清CO2吸附用竹基活性炭亟需突破的关键技术难题。结果表明：孔结构、表面化学显著影响活性炭CO2吸附性能，孔径分布集中在0.5–0.9 nm、表面存在适量含氧（羟基）及氮官能团（吡啶氮）的活性炭对CO2具有较好的吸附性能。尽管物理活化法制备的竹基活性炭工艺简便且实现规模化生产，但所制备活性炭的窄微孔孔容低、CO2吸附容量小。因此，亟需开发窄微孔分布、高CO2吸附容量的竹基成型活性炭的制备方法。此外，竹材中纤维素、半纤维素、木质素等组份会在成炭过程中影响孔结构发育，竹原生孔道结构及竹细胞结构在炭化和活化过程的演变机制仍缺乏深入研究。运用温和活化剂、筛选适宜的粘结剂，通过预处理调整竹材组成定向制备0.5–0.9 nm窄微孔孔径分布的竹基成型活性炭，或是解决竹基活性炭在CO2吸附领域应用问题的技术途径。

关键词：竹基活性炭 CO 吸附孔调节表面改性成型

虚拟仿真在复杂化工专业实验教学中的探索与实践——以CO中温-低温串联催化转化仿真实验为例

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应用化学 2025年第1期42卷 124-132页

作者：林雄超王彩红任艳娇中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

受场地、操作环境等极端条件制约,复杂工程性创新实验难于线下开展,导致学生对化工专业前沿技术认知缺失,工程实践能力训练短缺。针对此问题,在化工专业实验中开展以实为主、以虚为辅的混合教学模式的探索。虚拟实验可大大降低实验操作... 详细信息

受场地、操作环境等极端条件制约,复杂工程性创新实验难于线下开展,导致学生对化工专业前沿技术认知缺失,工程实践能力训练短缺。针对此问题,在化工专业实验中开展以实为主、以虚为辅的混合教学模式的探索。虚拟实验可大大降低实验操作风险,弥补实验时间和条件的不足,是化工专业实践教学改革和发展的有益探索。仿真实验中的理论学习、习题测验、流程设计、实验操作和报告处理的过程性评价制度涵盖了学生整体学习过程,综合反映学生对知识的掌握程度和综合实践的能力。在CO中温-低温串联催化转化仿真实验教学中,4项课程目标平均达成度分别为0.80、0.91、0.83和0.73,教学效果良好。实践证明,虚拟仿真实验能够从应用实际出发,通过新颖的实验内容设计,更能调动学生参与实验的积极性和主动性,是培养学生解决复杂工程问题能力的有效手段之一。

关键词：专业实验虚实并行催化转化工艺仿真

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AgY分子筛吸附脱除模拟燃料中喹啉的性能及其模拟计算研究

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原子与分子物理学报 2025年 60-66页

作者：崔昊阳洪新田宇唐诗唐克辽宁工业大学化学与环境工程学院辽宁大学金融与贸易学院

采用静态吸附法探究了AgY和NaY分子筛吸附脱除模拟燃料中喹啉的性能.结果表明AgY对喹啉的吸附能力明显优于NaY分子筛,吸附时间对吸附脱氮效果的影响较小,AgY和NaY分子筛较佳的吸附时间分别为10 min和20 min.升高温度有利于喹啉的吸附脱... 详细信息

采用静态吸附法探究了AgY和NaY分子筛吸附脱除模拟燃料中喹啉的性能.结果表明AgY对喹啉的吸附能力明显优于NaY分子筛,吸附时间对吸附脱氮效果的影响较小,AgY和NaY分子筛较佳的吸附时间分别为10 min和20 min.升高温度有利于喹啉的吸附脱除,303 K时喹啉吸附容量和去除率趋于平衡,确定较佳的吸附温度为303 K.模拟计算了分子筛吸附喹啉的吸附能、分子筛活性中心与喹啉分子的距离d（Ag-N）和d（Na-N）,结果表明,AgY对喹啉的吸附能大于NaY分子筛,且d（Ag-N）小于d（Na-N）,这使AgY分子筛的吸附脱氮性能明显提高,实验结果也证明了这一点.等密度分布和径向分布计算结果表明,AgY分子筛的S∏位为主要吸附位点.动力学研究表明AgY分子筛吸附喹啉较符合准二级动力学模型.

关键词：喹啉 AgY分子筛模拟燃料模拟计算