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木质素催化热解产物高值化调控研究进展
1
作者 周安宁 白状伟 +4 位作者 贺新福 张怀青 石智伟 张致 王俊哲 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期1-16,共16页
木质素作为一种重要的可再生有机碳源,其独特的三维交联结构在为其带来丰富的化学潜力时,也为其高效转化和利用带来了难题。催化热解是实现木质素绿色、低碳和高值化利用的有效手段。在木质素催化热解的研究领域,甲烷、合成气、轻质芳... 木质素作为一种重要的可再生有机碳源,其独特的三维交联结构在为其带来丰富的化学潜力时,也为其高效转化和利用带来了难题。催化热解是实现木质素绿色、低碳和高值化利用的有效手段。在木质素催化热解的研究领域,甲烷、合成气、轻质芳烃和高性能多孔碳材料等成为备受瞩目的高值化目标产物。鉴于此,紧密围绕木质素催化热解高值化产物的应用这一核心导向,深入且系统地探讨了多种催化剂在木质素催化热解过程中的关键调控作用。其中,AAEMs催化剂可分为碱金属盐和碱土金属盐2大类,碱金属盐虽使液相产率有所降低,但提升了苯酚等单酚类物质的产率,而碱土金属盐则提高了液相产率,并且对增强苯酚的选择性效果显著。碱金属盐有助于气相产物的生成,并能提高H_(2)的选择性,碱土金属盐虽抑制气相产物生成,却在水煤气转换反应中发挥重要作用。在固相产物方面,碱金属盐相较于碱土金属盐更有助于提升生物质炭的产率,并且能够进一步优化其结构,增强反应活性。金属氧化物催化剂主要分为酸性和碱性2大类,其中,酸性金属氧化物在木质素催化热解过程中,可显著提升液相产物的产率,对苯酚及MAHs展现出较高的选择性,并且有助于CO和CH_(4)的生成,同时对生物质炭的生成起到抑制作用。而碱性金属氧化物虽会抑制液相产物的产生,但能有效促进苯酚的生成,在推动气相产物生成以及优化生物质炭结构方面表现突出。钙钛矿催化剂具有立方相等结构优势,且氧化还原性能优异。通过金属离子掺杂显著增加了氧空位含量,提高了液相产率与苯酚和MAHs的选择性,抑制了脱羧和脱羰基反应,升高了CH_(4)选择性,降低了生物质炭产率,且循环催化热解稳定性良好。分子筛类催化剂催化性能与其酸碱性和表面结构等相关。高酸性且具有适宜孔径的可促进木质素裂解重组,影响三相产物产率与选择性;经金属负载或酸化预处理等可优化其催化性能,提高目标产物的选择性。低成本催化剂如膨润土等也重要,其酸性位点和孔隙结构影响产物选择性,与分子筛联用可大幅提高MAHs选择性,对气相和固相产物也有独特调控效果。在此基础上,进一步提出了实现木质素催化热解产物高值化调控的催化剂优化策略。并对未来发展趋势进行展望,强调应大力加强对具有协同催化作用的新型催化剂及其催化机理的探索,为木质素催化热解产物的高效利用筑牢技术支撑,推动这一领域不断向前发展。 展开更多
关键词 木质素 催化热解 高值化 目标产物 选择性
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Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响
2
作者 刘国阳 周安宁 +1 位作者 刘倩 王俊哲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1647-1656,共10页
半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_... 半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料的CO_(2)气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO_(2)气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO_(2)气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10%的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm^(2)增大到23.7 mW/cm^(2);EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化物燃料电池 钙钛矿 催化剂 C-CO_(2)气化反应
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Mo掺杂La_(0.5)Sr_(0.5)FeO_(3-δ)基阳极材料对DC-SOFC性能的影响
3
作者 刘倩 周安宁 +3 位作者 刘国阳 王俊哲 张致 白状伟 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第10期1931-1941,共11页
采用溶胶-凝胶法合成了系列La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)(LSFM_(x),x=0,0.07,0.11,0.15)材料,为提高该材料与电解质的相容性,进一步采用机械混合法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(L... 采用溶胶-凝胶法合成了系列La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)(LSFM_(x),x=0,0.07,0.11,0.15)材料,为提高该材料与电解质的相容性,进一步采用机械混合法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(LSFM_(x)-GDC)复合材料,并以其为阳极,Ag-GDC为阴极,淖毛湖煤半焦为燃料,研究了Mo掺杂对直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)催化活性及稳定性的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)表征了系列LSFM_(x)材料的相结构,进一步采用XRD、扫描电子显微镜法(SEM)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和X射线光电子光谱法(XPS)研究了系列LSFM_(x)-GDC阳极材料的相组成及对电池的影响机制。与LSF-GDC相比,Mo掺杂提高了阳极材料在还原性气氛下的稳定性,并促进了氧空位的形成,提高了该阳极材料对CO的吸附性能。LSFM_(0.11)-GDC为DC-SOFC阳极时,电池的最大功率密度为83.24 mW/cm^(2),极化电阻为0.97Ω·cm^(2,)放电时长可达5.97 h,与LSF-GDC为阳极的电池相比,功率密度提高了59%,放电时长增加了3倍。研究结果对于DC-SOFC钙钛矿阳极材料的制备与应用有一定的理论意义。 展开更多
关键词 钙钛矿型氧化物 阳极材料 直接碳固体氧化物燃料电池 稳定性 催化活性
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煤气化细渣制备吸附材料研究进展 被引量：9
4
作者 侯志勇 郝亮亮 +2 位作者 沈小瑞 王振平 高伟 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第S02期201-205,共5页
由于当前煤气化技术装备性能及运行水平较差,气化工艺会产生大量的粗渣和细渣,其中气化细渣含碳量较高(50%以上),不能直接用于建筑、道路材料,且无论是浮选还是燃烧脱碳,均面临成本高昂难以产业化的问题。通过对气化灰渣的基本物理化学... 由于当前煤气化技术装备性能及运行水平较差,气化工艺会产生大量的粗渣和细渣,其中气化细渣含碳量较高(50%以上),不能直接用于建筑、道路材料,且无论是浮选还是燃烧脱碳,均面临成本高昂难以产业化的问题。通过对气化灰渣的基本物理化学性质检测分析发现,气化细渣中碳含量高、灰分中硅铝含量高、比表面积大、残炭表面孔隙发达,是制备吸附材料的理想原料,比较了气化灰渣制备类活性炭材料、沸石、分子筛、碳硅复合材料及水处理工艺等利用技术的研究现状和应用前景。 展开更多
关键词 煤气化细渣 吸附材料 综合利用
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宁夏灵新矿不粘煤的孔隙结构特征及其对CO吸附的影响 被引量：4
5
作者 赵奕博 田水承 +1 位作者 黄剑 张铎 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1071-1078,共8页
为研究宁夏灵新矿不粘煤的孔隙结构特征对CO吸附的影响,开展了低温液氮吸附试验和CO吸附试验,分析了不粘煤在不同粒径下的孔隙结构特征,讨论了比表面积和孔容分布对CO吸附的影响;利用FHH模型计算了煤样孔隙的分形维数,建立了分形维数与L... 为研究宁夏灵新矿不粘煤的孔隙结构特征对CO吸附的影响,开展了低温液氮吸附试验和CO吸附试验,分析了不粘煤在不同粒径下的孔隙结构特征,讨论了比表面积和孔容分布对CO吸附的影响;利用FHH模型计算了煤样孔隙的分形维数,建立了分形维数与Langmuir参数V_(L)、P L之间的关系,明确了煤样孔隙分形特征对CO吸附的影响。结果表明:在各类孔隙结构中,微孔数量最多;随着煤样粒径减小,煤样总比表面积和总孔容均增加,煤样总比表面积、总孔容与V L呈正相关;煤样在低、中、高3个压力阶段具有不同的吸附特性和分形特征,煤样对CO吸附受分形维数D_(1)和D_(2)影响,随着D_(1)增大,煤样对CO的吸附能力增强,随着D_(2)增大,煤样对CO的吸附能力逐渐减弱;分形维数D 1与V L呈正相关,与P_(L)呈负相关,分形维数D_(2)与V_(L)和P_(L)之间相关性不明显。研究结果对矿井煤自燃火灾指标性气体的精准监测具有指导意义。 展开更多
关键词 分形维数 CO吸附 液氮吸附 粒径 孔隙结构
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半焦结构对直接碳固体氧化物燃料电池输出性能的影响
6
作者 宋宗兴 周安宁 +1 位作者 刘国阳 王俊哲 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第11期1465-1472,共8页
碳燃料的结构特性是影响直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)输出特性的关键因素。选择生物质和低阶煤热解半焦作为DC-SOFC的燃料,采用红外光谱、拉曼光谱、XRD及氮气等温吸脱附等分析手段,结合半焦的CO_(2)还原活性及电池输出性能分析,... 碳燃料的结构特性是影响直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)输出特性的关键因素。选择生物质和低阶煤热解半焦作为DC-SOFC的燃料,采用红外光谱、拉曼光谱、XRD及氮气等温吸脱附等分析手段,结合半焦的CO_(2)还原活性及电池输出性能分析,研究了半焦组成和本征结构对DC-SOFC性能的影响机制。结果表明,半焦的灰分含量对其CO_(2)反应活性有重要影响,半焦脱灰后CO_(2)反应活性显著降低;脱灰半焦的表观芳香度越低,缺陷芳香环碳与有序芳香环碳的比值越大,半焦的CO_(2)反应活性越高,则半焦燃料DC-SOFC输出性能越好。利用多元函数拟合方法,建立了脱灰半焦燃料CO_(2)反应速率与半焦结构参数(芳香度、芳碳缺陷程度)之间的数学关系式,用于判断半焦CO_(2)反应速率大小及半焦燃料DC-SOFC输出性能的优劣。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化物燃料电池 半焦的组成和结构 CO_(2)反应性 多元函数拟合
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非正式组织视角下煤矿工人不安全行为影响因素识别 被引量：3
7
作者 陈子涵 李磊 +3 位作者 赵奕博 张作作 李睿涵 李浩 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期854-862,共9页
为了探究非正式组织视角下煤矿工人不安全行为的影响因素,修正传统人的因素分析与分类系统模型,以非正式组织环境层和社会网络关系层为切入点,将组织影响、不安全监督、不安全行为作为前提条件,关联程度、依赖关系划分为煤矿工人非正式... 为了探究非正式组织视角下煤矿工人不安全行为的影响因素,修正传统人的因素分析与分类系统模型,以非正式组织环境层和社会网络关系层为切入点,将组织影响、不安全监督、不安全行为作为前提条件,关联程度、依赖关系划分为煤矿工人非正式组织一级致因层;对煤矿工人不安全行为的影响因素进行辨识,运用DEMATEL法确定各个因素在系统中的地位和相互作用影响程度;对系统各个因素的相互影响程度进行有效评估,得到非正式组织视角下煤矿工人不安全行为影响因素,构成非正式组织视角下煤矿工人不安全行为影响因素框架。结果表明:组织氛围中心度是影响煤矿工人不安全行为的最重要的影响因素;未纠正问题原因度是系统中最容易作用、影响其他因素的因素;强连接、弱连接、依赖关系组成的社会网络关系是煤矿工人不安全行为的重要影响因素。通过调节煤矿工人非正式组织环境层、社会网络关系层,实现对煤矿工人不安全行为的科学管控,为企业安全管理体系提供了新的管理思路和管理办法。 展开更多
关键词 非正式组织 煤矿工人 不安全行为 HFACS模型 组织环境 社会网络关系
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矿井低温余热综合利用技术研究与应用 被引量：5
8
作者 徐国强 《中国煤炭》 2022年第10期103-108,共6页
在“双碳”背景下,开展节能降碳技术改造已成为煤炭行业绿色低碳转型的必然选择。以陕西澄合合阳煤炭开发有限责任公司安阳煤矿(以下简称“安阳煤矿”)为工程实例,针对安阳煤矿的实际用热需求,设计了一套基于回风逆流直接换热技术和空... 在“双碳”背景下,开展节能降碳技术改造已成为煤炭行业绿色低碳转型的必然选择。以陕西澄合合阳煤炭开发有限责任公司安阳煤矿(以下简称“安阳煤矿”)为工程实例,针对安阳煤矿的实际用热需求,设计了一套基于回风逆流直接换热技术和空压机余热回收的综合余热利用系统。阐述了逆流直接换热的技术原理以及该技术系统在矿井应用的效果,该系统的应用结果表明,针对当地严寒地区,综合余热利用系统能够正常运行,逆流直接换热技术可满足井筒防冻要求且效果显著;空压机余热回收装置可满足生活热水制取,可有效解决安阳煤矿供暖和企业节能降耗等需求。 展开更多
关键词 低温余热综合利用 井筒防冻 逆流直接换热技术 空压机余热利用
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新疆阿尔泰天德Ⅱ号铁矿床矿物学特征及其指示意义 被引量：1
9
作者 杨国威 杨秀清 +3 位作者 吴佳林 张旭升 韩敏强 王志华 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期759-772,共14页
铁建造(IFs)主要形成于前寒武纪,其不仅记录了丰富的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈状态及演化的信息,而且也是世界上最重要的铁矿资源类型。最新研究发现,中国新疆阿尔泰地区产出有早古生代IFs,文章以天德Ⅱ号铁矿为典型矿床开展了深入... 铁建造(IFs)主要形成于前寒武纪,其不仅记录了丰富的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈状态及演化的信息,而且也是世界上最重要的铁矿资源类型。最新研究发现,中国新疆阿尔泰地区产出有早古生代IFs,文章以天德Ⅱ号铁矿为典型矿床开展了深入的矿物学研究。天德Ⅱ号铁矿呈层状、似层状赋存于变质火山-沉积岩系中,IFs主要组成矿物为磁铁矿和石英,角闪石和石榴子石次之。此外,可见少量斜长石、黑云母、钛铁矿以及金红石等矿物。片岩中矿物组合与IF类似,但磁铁矿含量较低,而硅酸盐矿物含量较高。IFs和片岩中磁铁矿均较为纯净;角闪石属于镁角闪石-镁钙闪石,斜长石主要为中长石;黑云母为镁黑云母;ⅠFs中石榴子石主要属于铁铝榴石-锰铝榴石系列,与前寒武纪IFs矿物组合一致,这些矿物均为变质成因。据此,笔者推测天德Ⅱ号铁矿原始沉积物为无定形二氧化硅、碎屑物质、碳酸盐以及Fe(Ⅲ)-氢氧化物,其经历了角闪岩相变质作用,根据Grt-Bt地质温度计计算其变质温度为592~617℃,依据Hbl-Pl-Qtz地质压力计获得压力为3.06~3.23 kbar。结合前人研究,笔者认为天德Ⅱ号铁矿可能与前寒武纪阿尔戈马型IFs类似,早古生代IFs的出现为该时期出现缺氧、富铁的海洋环境提供了直接证据。 展开更多
关键词 地球化学 铁建造 铁矿 矿物学 海洋环境 新疆
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不同堆积厚度下煤粉自燃预测研究 被引量：1
10
作者 侯志勇 李弯弯 +2 位作者 王振平 王俊哲 杨婷 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第6期967-973,共7页
为研究烟煤煤粉在不同堆积形状、堆积厚度下煤粉自燃现象以及自燃过程中临界温度与煤粉堆积厚度的关系,揭示了煤粉不同堆积形状、厚度下的自燃机理。设计了温度为100~140℃下煤粉的氧化放热实验,探讨了以金属网篮交叉法为主的煤粉自燃... 为研究烟煤煤粉在不同堆积形状、堆积厚度下煤粉自燃现象以及自燃过程中临界温度与煤粉堆积厚度的关系,揭示了煤粉不同堆积形状、厚度下的自燃机理。设计了温度为100~140℃下煤粉的氧化放热实验,探讨了以金属网篮交叉法为主的煤粉自燃厚度计算过程,研究了不同环境温度下的煤粉自燃温度和厚度地变化关系。以Frank-Kamenetskii理论模型和氧化动力学模型为研究基础,推导出煤粉自燃临界厚度公式,结合自主搭建实验台,最大限度地模拟实际环境中煤粉的氧化升温过程。结果表明,在生产过程中收尘器布袋积粉厚度大于20 cm时,容易发生煤粉自燃;煤粉堆放环境温度大于30℃时,不宜采用两层堆放方式。该测试方法简单准确,可靠性高,可为其他温度下的煤粉自燃提供很好的实验手段,也为现场煤粉自燃防治提供理论支撑。 展开更多
关键词 煤粉 自燃 临界温度 金属网篮交叉法 厚度
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