摘要：生物柴油是一种清洁的可再生能源,是应对温室效应、环境污染、能源短缺等问题最有潜力的发展方向之一。第二代生物柴油是油脂与氢气(H_(2))进行加氢转化反应制得的与传统石化柴油组成类似的烃类混合物,除具有绿色环保、十六烷值高、可再生等优点外,还具有低温流动性好、含氧量低、稳定性高、热值高等特点,可与石化柴油无比例限制地混合使用。系统总结了近年来油脂催化加氢转化制备第二代生物柴油方面的研究进展,包括加氢转化机理、催化剂活性相、催化剂载体和加氢转化工艺四个方面,着重介绍高效加氢转化催化剂的设计和开发。此外,还分析了油脂催化加氢转化制备第二代生物柴油领域所面临的机遇和挑战,并对未来的发展方向进行了展望。

摘要：氨是一种无碳富氢的能源载体,体积能量密度高,易液化储存,是理想的储氢介质。以氨直接作为燃料,在低温碱性膜燃料电池中通过氨氧化反应实现化学能到电能的转化,是氨能源高效利用的理想路径之一。然而,低温氨氧化反应动力学缓慢、催化剂价格昂贵、易中毒等问题严重影响氨燃料电池性能,限制其大规模的商业化应用。因此,设计高效、廉价、稳定的催化剂是发展低温氨燃料电池技术的关键。本文首先综述了近些年研究者在氨氧化反应机理方面的探索,在深入理解反应体系的基础上,重点介绍了含贵金属和非贵金属催化剂设计制备及其在氨氧化反应中的进展,并总结了氨氧化催化剂在氨燃料电池中的性能。最后针对氨氧化催化剂目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议,旨在为氨氧化催化剂的设计及低温氨燃料电池技术的发展提供研究思路。

摘要：To stabilize Ru nanoparticles against sintering is an urgent problem in the utilization of Ru-based catalysts for NH3 *** the present study,we used Ru-containing ZSM-5 as seeds to crystallize ZSM-5,and the resulted Ru@ZSM-5 catalyst is highly resistant against Ru *** to the results of diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy(DRIFTS)and transmission electron microscopy(TEM)analyses,the average size of Ru nanoparticles is around 3.6 nm,which is smaller than that of Ru/ZSM-5-IWI prepared by incipient wetness *** NH3 synthesis(N2:H2=1:3)at 400℃and 1 MPa,Ru@ZSM-5 displays a formation rate of 5.84 mmolNH3 gcat^-1 h^-1,which is much higher than that of Ru/ZSM-5-IWI(2.13 mmolNH3 gcat^-1 h^-1).According to the results of TEM,N2-temperatureprogrammed desorption(N2-TPD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and X-ray absorption fine structure(XAFS)studies,it is deduced that the superior performance of Ru@ZSM-5 is attributable to the small particle size and the ample existence of metallic Ru0 *** method of zeolite encapsulation is a feasible way to stabilize Ru nanoparticles for NH3 synthesis.

摘要：Development of the high activity,promoter‐free catalysts for carbonyl sulfide(COS)hydrolysis is important for the efficient utilization of various *** this study,the Cu‐based metal‐organic framework HKUST‐1is synthesized by a simple and mild anodic‐dissolution electrochemical *** physical and chemical properties of the samples are characterized by several techniques,including scanning electron microscopy,X‐ray diffraction,Brunauer‐Emmett‐Teller analysis and X‐ray photoelectron *** results reveal that the synthesis voltage plays a crucial role in controlling the morphology of the resulting HKUST‐*** obtained samples function as novel catalysts for the hydrolysis of COS.A high efficiency,approaching100%,can be achieved for the conversion of COS at150oC over the optimal HKUST‐1synthesized *** is significantly higher than that of the sample prepared by the traditional hydrothermal ***,the effects of the water temperature and the flow velocity on the hydrolysis of COS are also investigated in ***,a possible reaction pathway of COS hydrolysis over HKUST‐1is also *** work represents the first example of MOFs applied to the catalytic hydrolysis of *** results presented in this study can be anticipated to give a feasible impetus to design novel catalysts for removing the sulfur‐containing compounds.

摘要：木质素是木质纤维素的重要组成部分,在木质纤维素中的含量达15%~35%,仅次于纤维素.木质素是一种具有无定形复杂结构的高分子芳香聚合物,由三种苯丙烷类单体芥子醇、松柏醇和p-香豆醇的酶促脱氢聚合产生.离子液体(ILs)作为一种功能化介质具有高沸点、难挥发、可设计性等特质,对木质素具有较好的溶解能力,这对木质素转化过程中的均相化意义重大.因此,离子液体中催化转化木质素为高附加值化学品的研究越来越受关注.本文综述了离子液体作为溶剂和催化剂将木质素或木质素模型化合物有效转化为增值芳香化合物的相关研究,分析并展望了该领域面临的挑战和机遇.

摘要：面向国家绿色低碳战略目标,变革化石资源合成氨技术路线变得尤为迫切,开发可再生能源制“绿氨”将成为合成氨领域未来的重要发展方向.将工业废水中的硝酸根(NO_(3)-)电催化还原为氨(NO_(3)RR),既可有效回收氨,又能消除硝酸根污染影响.然而,NO_(3)RR涉及缓慢的八电子转移过程,含有多种反应中间体,其反应机理复杂不明.此外,水系电解液中存在的析氢竞争反应也为高效NO_(3)RR催化剂的开发设计带来了巨大的挑战.为突破高效催化剂的发展瓶颈,本文通过理论模拟,在低成本的催化剂上设计了高效的NO_(3)RR催化活性位点,并利用简单的制备策略合成了目标催化剂.同时,结合原位表征技术,阐明了NO_(3)RR的反应路径及催化机理.本文通过密度泛函理论(DFT)计算发现,Cu/TiO_(2)催化剂上的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的NO_(3)-还原活性,该结构不仅能够促进反应中间体NOx-的吸附和活化,还能有效抑制竞争析氢反应,从而降低NO_(3)RR的反应能垒.在该结构上,NO_(3)RR的反应路径为:NO_(3)^(*)→NO_(2)^(*)→HONO^(*)→NO^(*)→*NOH→*N→^(*)NH→*NH2→*NH_(3)→NH_(3).基于理论计算结果,分别采用浸渍法和尿素水解法制备了系列富含Cu-O-Ti-O_(v)结构的Cu/TiO_(2)催化剂.氮气等温吸附-脱附曲线、拉曼光谱(Raman)、电子顺磁共振波谱、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱等结果发现,相比于采用浸渍法制备的系列Cu/TiO_(2)催化剂,采用尿素水解法制备的Cu/TiO_(2)(CT-U)催化剂具有更大的比表面积以及更多的Cu-O-Ti-O_(v)位点,说明尿素水解法可提高Cu颗粒在TiO_(2)载体表面的分散度,增强Cu颗粒与TiO_(2)载体之间的相互作用,提高Cu/TiO_(2)催化剂表面的Cu-O-Ti-O_(v)位点含量.将以上制备出的催化剂应用于催化NO_(3)RR中,结果表明,在-1.0 V ***还原电位下,CT-U催化剂上氨产率可达3046.5μg h^(-1) mgcat^(-1),高于大多数文献报道结果.循环稳定性测试结果表明,在Cu/TiO_(2)催化剂上构建Cu-O-Ti-O_(v)位点还能显著抑制电催化反应过程中Cu物种从Cu/TiO_(2)催化剂上溶出,从而显著增强催化剂的稳定性.此外,设计制备了不含氧空位的Cu/TiO_(2),TiO_(2)-x,Cu,Cu_(2)O以及CuO催化剂,并将其用于催化NO_(3)RR.结果发现,上述催化剂上的氨产率皆明显低于CT-U催化剂,说明Cu,Ti以及O_(v)构成的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的催化协同作用,从而显著提升了NO_(3)RR反应活性.最后,通过原位Raman及原位XPS表征检测反应中间体,验证了由DFT模拟出的NO_(3)RR反应路径.综上,通过在Cu/TiO_(2)催化剂上理论指导构建Cu-O-Ti-O_(v)活性位点,实现了NO_(3)RR性能的有效提升.Cu-O-Ti-O_(v)结构中的多位点协同作用不仅促进了NO_(x)-的吸附和活化,而且抑制了电催化过程中Cu物种从催化剂上的溶出,从而提高了催化剂的稳定性.本研究为设计高效稳定的NO_(3)RR催化剂提供了新思路.

摘要：Evaluating the effect of metal surface density on catalytic performance is critical for designing high-activity metal-based *** this study,a series of ceria(CeCO_(2))-supported Ru catalysts(Ru/CeCO_(2))were prepared to analyze the effect of Ru surface density on the catalytic performance of Ru/CeCO_(2) for ammonia *** the Ru/CeCO_(2) catalysts with Ru surface densities lower than 0.68 Ru nm^(-2),the Ru layers were in close contact with CeCO_(2),and electrons were transferred directly from the CeCO_(2) defect sites to the Ru *** such cases,the adsorption of hydrogen species on the Ru sites in the vicinity of 0 atoms was high,leading to a high ammonia synthesis activity and strong hydrogen *** contrast,the preferential aggregation of Ru species into large particles on top of the Ru overlayer resulted in the coexistence of Ru clusters and particles,for catalysts with a Ru surface density higher than 1.4 Ru nm^(-2),for which Ru particles were isolated from the direct electronic influence of CeCO_(2).Consequently,the Ru-Ceth interactions were weak,and hydrogen poisoning can be significantly ***,electron transfer and hydrogen adsorption synergistically affected the synthesis of ammonia over Ru/CeCO_(2) catalysts,and catalyst samples with a Ru surface density lower than 0.31 Ru nm^(-2) or exactly 2.1 Ru nm^(-2) exhibited high catalytic activity for ammonia synthesis.

摘要：天然气、油田伴生气、高炉煤气等化工生产过程中伴生COS气体,不仅会腐蚀管道和毒害催化剂,还会严重污染环境并危害人类健康。COS催化水解反应可在温和条件下高效的将COS脱除,是最具应用前景的COS脱除技术之一。碱金属元素因其具有独特的电子供体性质、表面碱性和静电吸附等特性,常被用作助催化剂以提高Al_(2)O_(3)的COS催化水解性能。近年来,以钾为助剂改性的Al_(2)O_(3)催化剂(K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3))在COS催化水解反应中得到广泛的应用,但由于负载在Al_(2)O_(3)上的K物种的组成复杂,目前研究者对K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3)催化剂上COS水解机理的理解仍存在一定的困惑和争议。本论文通过湿法浸渍法合成出一系列钾盐和钠盐改性的Al_(2)O_(3)催化剂,并利用各类先进的表征技术对这些催化剂进行分析。活性测试表明,以K_(2)CO_(3)、K_(2)C_(2)O_(4)、NaHCO_(3)、Na_(2)CO_(3)和NaC2O4改性Al_(2)O_(3)催化剂均有助于COS的水解。其中K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3)拥有最佳的COS水解性能,连续运行20 h后其COS转化率仍高于~93%,远远优于未改性的Al_(2)O_(3)(~58%)。我们利用原位红外光谱和X射线光电子能谱探明了反应过程中催化剂的化学结构特征,阐明了H_(2)O分子在K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3)上的水解作用机制。原位红外表明COS在K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3)上的水解过程中形成了硫代碳酸氢盐中间产物。X射线光电子能谱表征证明催化剂的失活主要是因为催化剂表面积累了硫酸盐和单质硫。此外,我们还研究了水蒸气含量对COS水解性能的影响,研究发现,由于H_(2)O和COS分子在催化剂表面存在竞争吸附,过量的H_(2)O会引起催化活性的下降。上述研究表明,K_(2)CO_(3)/Al_(2)O_(3)催化剂上COS水解性能的提高主要是形成了HO-Al-O-K界面活性位。更为重要的是,所制备的催化剂都是在模拟工业工况条件下进行的,这为后续的工业应用提供了宝贵理论指导。本工作为理解助剂钾在Al_(2)O_(3)催化剂上COS水解活性的增强提供了新的见解,这为未来设计稳定高效的COS水解催化剂打开了新的发展方向。

摘要：氨作为高效氢能载体具有能量密度高、储运成本低、安全性高及无碳储能等优点,能够有效解决高压氢能储运难题,对开辟特色氢能储运路线和实现“双碳”目标具有重要意义。基于氨比氢更易储运的特性,综述了“氨-氢”绿色能源路线发展现状以及依托该路线的液氨管道输送工艺体系、安全技术、设计标准研究进展。针对目前中国液氨管道安全输送技术及设计运营经验中存在的问题,提出以下建议:(1)结合实验及仿真模拟等方法,开展含杂质液氨基础物性以及不同管道输送工艺相变特征与水力热力特性研究;(2)液氨管道可借鉴已成熟的油气管道建设经验,但在役油气管道若改输液氨需开展全方位适用性评估;(3)基于液氨管道泄漏扩散特性,完善泄漏监测体系,验证并优化防护技术效果;(4)从管材、设备、安全、防腐等多个角度,完善液氨管道建设及运行管理标准。

摘要：【目的】在“双碳”背景下,氨作为无碳富氢的能源载体,体积能量密度高、易液化存储,具有广阔的发展前景。然而复杂的储运环境增加了液氨储罐和管道腐蚀的风险,因此,研究复杂输送环境下液氨腐蚀问题是“氨-氢”能源基础设施制造和安全服役的关键。【方法】通过综述液氨腐蚀的研究进展,探讨了不同环境、不同材料的氨腐蚀行为和应力腐蚀开裂机制。同时,总结了相关氨腐蚀检测方法和具体防护措施,并展望了未来氨腐蚀研究的发展方向。【结果】氧气、碳氧化合物、硫化物及氯化物的混入对氨腐蚀有促进作用,而水杂质对氨腐蚀的影响具有两面性;应力能够引起液氨应力腐蚀开裂,不同材料的应力腐蚀敏感性从大到小依次为铜及其合金、高强钢、碳钢。【结论】基于国内对液氨腐蚀行为机理尚不明确、氨腐蚀防护措施有待完善等问题,提出以下建议:①采用实验研究、仿真模拟等方法,探究多杂质关联作用下不同材质的液氨腐蚀行为和内在腐蚀机理;②需结合液氨管道实际输送环境及材料失效特征,开展管线钢及焊材-液氨临界失效边界检验与腐蚀风险评价;③从液氨储罐及管道的设计、选材、制造、使用等多个角度,结合多种腐蚀防腐措施,形成完善的液氨储运系统腐蚀控制、防护及评价标准体系。