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层状钛酸盐H_2Ti_3O7可控制备及其锂离子吸附性能研究
薛陈;白盛池;李建明;王晓琦;肖琪;锂作为新能源核心战略资源，其高效提取技术开发迫在眉睫。针对传统盐湖提锂动力学局限，通过低温水热法(40～160℃)构筑H_2Ti_3O7型钛基锂离子筛。80℃合成H_2Ti_3O7(HTO80)比表面积达422.0 m2·g-1,在pH=6.5时对Li+吸附容量14.1 m2·g-1,10 min即达平衡容量93.6%,5次循环后容量保持78%。吸附符合准二阶动力学及Langmuir模型，证实通过H+/Li+离子交换实现特异性吸附，且具有较好Li+选择性。该研究为高效盐湖提锂提供了新思路，H_2Ti_3O7在提锂材料中表现出巨大潜力。
γ-Fe_2O3纳米颗粒相变对Y型分子筛性能的影响
秦朋建;刘倩倩;任飞;催化裂化是现代石油炼制的重要技术，其中Y型分子筛因其优异的水热稳定性和催化活性而成为FCC催化剂的核心材料。然而，铁中毒显著影响催化剂性能。以γ-Fe_2O3和α-Fe_2O3为研究对象，结合磁化率测量、XRD、FTIR、NMR和BET等表征手段，系统分析了铁氧化物与分子筛在高温条件下的相互作用机制。研究发现，分子筛通过羟基与γ-Fe_2O3发生相互作用，抑制了γ-Fe_2O3聚集，导致其完全相变温度升高，由600℃左右提高至700℃左右，同时会导致分子筛羟基减少，酸性功能位点受损。α-Fe_2O3显著降低了分子筛的热稳定性，使分子筛崩塌温度降至975℃,加速了孔道坍塌和结晶度损失，导致其比表面积与孔体积大幅下降，影响分子筛性能。
CO2加氢制甲烷的高熵氧化物负载Ni催化剂
肖飞;姜雅楠;邢睿;刘蓉;刘源;白杨;对于CO2加氢制甲烷的Ni基催化剂，氧空位和金属镍的高分散是关键因素。由5种或5种以上金属阳离子构成的高熵氧化物(HEOs)易于形成表面氧空位而且利于所包含离子的高分散。采用柠檬酸络合法制备了(CeZrYLaTi)O2萤石型HEOs担载镍的催化剂，将其用于CO2加氢制甲烷，并系统表征了催化剂。研究结果显示担载于HEOs以及Ce、Zr、Y、La和Ti 5种金属离子构成的混合氧化物上的金属镍分散度高、抗烧结与抗积碳性能好、表面易于形成氧空位，呈现出优良的CO2加氢制甲烷性能。相比于HEOs,由5种金属离子构成的混合氧化物担载镍催化剂具有更高的活性和稳定性，由于其煅烧温度较低，比表面积更高，更利于活化CO2。
锰铁硫化物电催化激活过氧化氢降解阿特拉津
徐亚龙;李阳;范晓彬;夏清;彭文朝;为了降低电芬顿过程中的电能消耗及铁离子浸出量，通过原位还原硫化的方法合成了原位负载在石墨毡(GF)上的高活性电芬顿阴极催化剂Mn-FeS/GF。结果显示，Mn-FeS/GF具有优秀的电催化激活H_2O2降解阿特拉津污染物的活性及稳定性，且金属离子浸出浓度较小。Mn元素的引入使得阴极催化剂在低电压下的电芬顿活性显著提高，这对电芬顿过程的实际应用具有重要意义。
Diels-Alder型形状记忆聚氨酯的制备
李鹏翔;宁皎邑;韩煦;自修复聚氨酯能够实现对微裂缝或缺陷的自行修复，目前大多数Diels-Alder型自修复聚氨酯都会使用双马来酰亚胺(BMI)作为扩链剂和Diels-Alder键的提供者。为了进一步提高材料的自修复效果和力学性能，同时改进了BMI和引入了形状记忆效应。以三氨乙基胺为原料合成了三马来酰亚胺(TMI)取代BMI,并在聚氨酯中引入不同质量分数的TMI作为交联剂，并使用聚己内酯二醇构成聚氨酯的软链段，成功制备了Diels-Alder型形状记忆聚氨酯(DA-SM-PU-x,x=0,1,2,3)。其中DA-SM-PU-3在经过120℃1 h和60℃12 h热处理后，断裂样条可恢复99.1%的应变值。拉伸试验表明，DA-SM-PU-3具有令人满意的拉伸强度(25.1 MPa)和应变值(1 364%),且在应变350%后仍能基本恢复至原样，展现出优异的形状记忆性能。同时TMI的加入并未影响聚氨酯的再加工性能，即使在经历4次回收后DA-SM-PU-3仍能保持95%以上的力学性能。TMI和形状记忆效应的引入同时提高了材料的力学性能和自修复性能。
透明巯基硅油合成工艺及光固化动力学研究
刘珠;林立忠;严方杰;强娜;刘晓非;吴奇;首先采用硫酸与三氟甲烷磺酸(CF_3SO3)负载纳米二氧化钛(TiO2)制备出固体超强酸CF_3SO~-3&SO■/TiO2。然后以八甲基环四硅氧烷(D4)、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷(KH802)和六甲基二硅氧烷(MM)为原料，CF_3SO~-3&SO■/TiO2为催化剂，制备出了收率高于90%的透明巯基硅油(PDMS-SH)。与行业中常用的浓盐酸、浓硫酸和三氟甲烷磺酸催化剂相比，CF_3SO~-3&SO■/TiO2的催化活性更高，可重复利用7次以上。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了PDMS-SH的结构，并测试了其黏度、密度和折射率等性能。结果表明，产物为PDMS-SH,制备的4种PDMS-SH均具有优异透明度、贮存稳定性和光固化速率，可见光透光率可达80%以上，室温贮存6个月黏度无明显增加，且PDMS-SH中巯基与端乙烯基硅油中乙烯基物质的量之比为1.2∶1.0时，可在100 s内快速固化成型，突破紫外线固化硅胶的制备瓶颈，有望为紫外线固化有机硅原料的工业化提供新的制备方法和产业化路径参考。
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可水解的双网络水凝胶的构建与性能研究
黄利平;周际永;孙林;张建华;具有优异力学性能的双网络水凝胶在药物递送、生物医学、组织工程以及油田调剖堵水等方面展现出重要而广泛的应用价值，但是传统的双网络水凝胶无法水解，使其应用受限。针对双网络水凝胶在油田调剖堵水等领域面临的可控水解性需求，设计合成了一种能够快速水解的大分子交联剂——聚乙二醇二甲基丙烯酰氧乙基丁二酸酯(PEGOS),并将其应用于构建和调控双网络水凝胶网络结构，由此制备了一类可水解的双网络水凝胶，系统研究了该凝胶的形貌结构、力学性能和溶胀水解性能。实验结果表明：相比于传统的双网络水凝胶，PEGOS的引入不仅使得水凝胶具有更加均匀的网络结构和优异的力学强度，而且通过PEGOS的快速水解，可以实现双网络水凝胶在特定条件下的可控解体，为多功能水凝胶的制备与结构调控提供了新途径，为拓宽双网络水凝胶的应用领域提供了新思路。
气液分离技术及其设备优化研究进展
郭亚宁;张煜;董艳鹏;李亚婷;Tuladhar Nerisha;朱春英;马友光;付涛涛;气液分离技术广泛应用于化工、能源等领域,其效率直接决定着产品质量及设备安全,从而影响整个工艺安全和生产效益。综述了重力分离、惯性分离、离心分离和过滤分离的分离机理和分离设备的结构优化,介绍了分离过程中液滴之间的相互作用、运动特性和液膜的形成和破碎机制,总结与展望了每种分离技术未来的发展方向。
铁基载氧体用于化学链优先氧化的性能研究
朱宁静;郑浩;姜晓峰;李文彬;曾亮;在全球净零排放战略框架下,质子交换膜燃料电池作为氢电转化的关键装置,其规模化应用高度依赖高纯氢源的稳定供给,需要对富氢气体中的微量CO进行深度脱除。提出化学链优先氧化(CL-PROX)工艺,旨在降低CO优先氧化(CO-PROX)过程的氧气分离成本与操作风险。研究对比了不同载体、Fe_2O3负载量及反应温度对载氧体CL-PROX性能的影响,测试结果表明CeO2为载体,Fe_2O3负载量为10%的载氧体性能最佳,在260℃时,CO的转化率为91.6%,H2回收率为94.6%。H2-TPR结果表明铁铈物种间的相互作用使载氧体的还原性能提升,进一步结合CO-TPR结果,验证了该载氧体优异的CO反应活性。此外,反应前后10Fe/Ce载氧体的XRD和拉曼光谱表征结果表明Fe_2O3为反应的关键活性物种。原位红外光谱则揭示了反应过程中CO在载氧体表面吸附、氧化的动态演变过程,明确了主要中间产物为甲酸盐和碳酸盐物种。
最大叶片式桨叶的搅拌性能研究与优化设计
刘刚;雷霆;王鑫洁;宋钰;刘玉东;在化工生产中,搅拌设备的性能直接影响反应效率和产品质量。针对中低黏度流体,在直径为0.38 m的搅拌釜内,采用计算流体力学(CFD)技术,系统分析了层流与紊流状态下不同结构最大叶片式桨叶的搅拌性能,并与双螺带桨叶进行了对比。研究结果表明,对于中低黏度流体,优化后的M2型最大叶片式桨叶在搅拌效率、流场均匀性和能耗方面均显著优于双螺带桨叶。具体表现为:在层流区(Re=92),M2型桨叶的体平均速度比双螺带桨叶高20.2%;在紊流区(Re=300),其体平均速度高出25.5%,同时能耗降低59.3%。此外,M2型桨叶的死区体积占比接近于零,进一步验证了其高效性。本研究为化工反应器中搅拌桨的选型与优化提供了重要参考。
不同Mn2+配合物电催化氧化As(Ⅲ)性能和机制研究
吴志霞;吴松海;韩煦;针对地下水中有毒有害的As(Ⅲ),设计开发了一套电催化氧化系统,旨在将其有效氧化为毒性相对较低的As(Ⅴ)。系统考察了在不同电解质体系下,柠檬酸钠、草酸钠、EDTA和氮川三乙酸4种配体与Mn(Ⅱ)配位后对As (Ⅲ)电催化氧化过程的影响。结果表明:NaHCO3体系显著提升了As(Ⅲ)的氧化率,30 min内达到96%,远高于Na_2SO4体系在60 min时的49%,反应速率常数kobs由1.09×10-2提高至8.90×10-2 min-1。此外,在电催化氧化As(Ⅲ)过程中产生了H_2O2,且NaHCO3体系中H_2O2生成量(7.42 mg·L-1)明显低于Na_2SO4体系(21.23 mg·L-1)。在NaHCO3/Na_2SO4混合电解质中,配体通过与Mn(Ⅱ)形成配合物显著促进了Mn(Ⅱ)与HCO3~-及H_2O2的结合,从而提高As(Ⅲ)的氧化速率。其中,柠檬酸钠的促进作用最为明显,As(Ⅲ)氧化率从无配体时的59%提升至96%,kobs由1.43×10-2提高至5.55×10-2 min-1,同时H_2O2的生成量达到59.80 mg·L-1。通过紫外光谱分析确认体系中起关键氧化作用的活性物为MnO2~+(HCO3~-)n;拉曼分析进一步证实该物种中存在O—O超氧键。为深入理解Mn配合物在电催化氧化As(Ⅲ)过程中的氧化机制提供了重要的理论依据。
基于苯乙烯聚合的管式反应器热行为研究
蒋强强;郝琳;朱振兴;卫宏远;安全性是化工行业实现可持续发展的必要条件之一。在设计阶段对工艺过程进行热危害分析,是保证安全生产的重要技术径。管式反应器由于持液量小、比换热面积大等特点,在聚合、氧化等强放热反应体系具有较大的应用优势。然而目前的风险评估规范中,缺乏针对管式反应器的热安全评估方法。如何优化反应器的设计,从而保证反应体系安全性,是当前行业亟待解决的问题。使用计算流体力学(CFD)技术模拟的方法分别讨论了夹套温度、流速、停留时间和反应器管径等因素对苯乙烯聚合反应温度场分布、转化率的影响。结合散度判据表明,在实验条件下过高的夹套温度(470 K)和较大的管径(12 mm)会引发反应器内热失控现象,特别是直径为12 mm反应器最大温差可达42.94 K。然而入口速度(0.000 2、0.000 4、0.000 6和0.000 8 m·s-1)和管长(1.2、1.4、1.6和1.8 m)的影响相对较小。为管式反应器的热安全评估和本质安全设计提供了理论依据。
溶胶-凝胶法的基本原理、发展及应用现状
王焆;李晨;徐博;溶胶-凝胶法是一种条件温和的材料制备方法,简述了Sol-Gel法的基本原理和主要步骤,讨论了溶胶-凝胶法在复合材料制备过程中的应用及其发展前景。
可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述
丁信伟,王淑兰,徐国庆就国内外关于危险性气体（包括可燃性及毒性气体）扩散研究中的数值模型与试验情况进行了综述。数值模型包括高斯烟羽模型、高斯烟团模型、Ｂ．Ｍ．模型、ＳＵＴ－ＴＯＮ模型及ＦＥＭ３模型等。试验研究包括８０年代国外进行的一些较大规模试验，如Ｂｕｒｒｏ试验、Ｃｏｙｏｔｅ试验、ＤｅｓｅｒｔＴｏｒｔｏｉｓｅ试验及Ｇｏｌｄｆｉｓｈ试验等。
反渗透膜技术研究和应用进展
许骏;王志;王纪孝;王世昌;反渗透膜技术是20世纪60年代兴起的一门新型分离技术,是目前最为先进的分离技术之一,应用广泛。反渗透是渗透的逆过程,它是以压力差为推动力的膜分离过程。简单介绍了反渗透膜技术产生的背景和发展概况,着重论述了国内外反渗透膜技术的研究现状,介绍了反渗透膜在海水和苦咸水淡化、纯水制备以及医药和化工废水处理等方面的应用,并进一步探讨了反渗透膜技术目前存在的问题和未来发展趋势。
阻垢剂作用机理研究进展
王睿,张岐,丁洁,沈自求本文回顾了阻垢剂的发展历程 ,并对阻垢性能研究与评价方法、阻垢剂对成垢盐沉积抑制作用的研究状况以及阻垢作用机理作了综述 ,在此基础上提出了有待进一步研究的几个问题。
二氧化碳处理技术现状及其发展趋势
李天成,冯霞,李鑫钢本文介绍了二氧化碳处理技术及其综合利用现状 ,并揭示了其在 2 1世纪的发展趋势。作者认为 ,利用生物法分离固定大气中的二氧化碳 ,通过物理法、化学法分离处理燃放气是新世纪解决“温室效应”的主要途径。
溶胶-凝胶法的基本原理、发展及应用现状
王焆;李晨;徐博;溶胶-凝胶法是一种条件温和的材料制备方法,简述了Sol-Gel法的基本原理和主要步骤,讨论了溶胶-凝胶法在复合材料制备过程中的应用及其发展前景。
反渗透膜技术研究和应用进展
许骏;王志;王纪孝;王世昌;反渗透膜技术是20世纪60年代兴起的一门新型分离技术,是目前最为先进的分离技术之一,应用广泛。反渗透是渗透的逆过程,它是以压力差为推动力的膜分离过程。简单介绍了反渗透膜技术产生的背景和发展概况,着重论述了国内外反渗透膜技术的研究现状,介绍了反渗透膜在海水和苦咸水淡化、纯水制备以及医药和化工废水处理等方面的应用,并进一步探讨了反渗透膜技术目前存在的问题和未来发展趋势。
中国海水淡化技术研究现状与展望
冯厚军;谢春刚;分析了国内近年在多级闪蒸、低温多效和反渗透等海水淡化技术方面研究和发展现状,并与世界海水淡化技术先进国家进行了比较,讨论了所存在的问题和差距。此外,结合国内对海水淡化技术需求,提出了中国海水淡化技术未来可能的发展方向和目标。
溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺研究
廖东亮,肖新颜,张会平,万彩霞,陈焕钦以钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛。通过对溶胶-凝胶法中各个主要影响因素的考察,得到制备纳米二氧化钛材料的优化工艺条件为:配制无水乙醇与水的混合液,并调节pH=2～3,缓慢加料;钛醇盐与水的摩尔比为2～4,乙醇与钛醇盐摩尔比为6～8,溶胶体系pH=2～3,水解成胶化温度为25℃～30℃。
锂离子电池硅碳负极材料的应用研究进展
王娟;张香兰;负极材料的结构与性质对锂离子电池的容量和电化学性能有着决定性的作用，硅/碳复合材料因其高比容量而被认为是下一代锂离子电池最有前途的负极材料之一。其优异的锂离子嵌入能力和循环稳定性得到广泛研究与应用探索，但循环过程中巨大的体积膨胀成为其商业化的障碍，硅碳材料的结构与合成方法对解决其体积膨胀问题起着关键的作用。简单说明了硅负极的储锂机理与失效机制，综述了近年来锂离子电池硅碳负极材料的应用研究进展，重点关注硅碳负极材料的结构设计与制备方法，并对硅碳复合材料的未来商业发展前景进行了初步评价。
期刊简介
化学工业与工程
ISSN 1004-9533
CN 12-1102/TQ
主管：天津渤海化工集团有限责任公司
主办：天津市化工学会，天津大学
出版：《化学工业与工程》编辑部
创刊时间：1984
语种：中文
出版周期：双月
出版地：天津市
国内邮发代号：18-156
国外邮发代号：BM3064
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