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关键词:丙烷,选择氧化,丙烯醛
1 丙烷选择氧化制丙烯醛的研究意义
1.1丙烷选择氧化制丙烯醛研究的经济意义。
丙烯醛是重要的石油化工、轻工、医药原料,具有广泛的用途[1,2]。论文参考网。目前,工业上主要采用丙烯为原料通过选择氧化制取丙烯醛。丙烯价格较高,是丙烷的2~3倍,加上丙烯的多种用途,其供应日趋紧张,所以丙烷和丙烯的价格差距还将进一步扩大。因此,以廉价的丙烷代替丙烯为原料通过选择氧化生产丙烯醛可降低丙烯醛的生产成本,具有巨大的潜在经济效益[3,4]。
1.2 丙烷选择氧化制丙烯醛研究的理论意义
丙烷的临氧催化转化包含着重要的催化原理。论文参考网。丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子,其临氧活化涉及到催化剂组成、活性相、催化剂表面性质和催化剂表面氧物种的选择和调变等诸多问题[5]。迄今为止,报道的丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂产率通常较低,其主要原因在于丙烷较惰性,丙烯醛却很活泼,两者最弱化学键键能差值约为54.3 kJ/mol,在反应条件下容易导致较活泼的反应中间体和目的产物乃至烷烃本身的深度氧化。因此,从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等,对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。
2 丙烷选择氧化制丙烯醛反应研究进展
2.1 丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂
丙烷选择氧化合成丙烯醛需要转移六个电子,反应中需要催化剂有合适的活性位、氧化还原性和酸碱性,因此,丙烷选择氧化催化剂一般是多组分的复合氧化物催化剂,一般为V和/或Mo基催化剂。
2.1.1 多组分复合氧化物催化剂
丙烷选择氧化制丙烯醛多组分复合金属氧化物催化剂通常是Mo基和V基氧化物催化剂。这类催化剂的体相组成较复杂,它们在反应中的热稳定性较高。现在此类催化剂研究较多的是AgBiMoVO催化剂。
2.1.2 含P催化剂
磷酸盐类催化剂是广泛用于低碳烷烃(如丙烷、丁烷)及烯烃(如丙烯)的(氨)氧化反应的催化剂。该类催化剂对丙烷氧化有较好的活性和良好的选择性,主要产物为丙烯、丙烯醛和COx等。当通入水蒸汽为稀释剂时,产物分布较广,除了生成丙烯外还生成甲醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酮和丙酸等。
磷酸盐催化剂一般具有较高的丙烷氧化脱氢性能,如果在具有良好反应性能的丙烯选择氧化制丙烯醛和丙烯酸的催化剂中加入一定量的磷酸盐催化剂,如B-P-O催化剂等,作为丙烷选择氧化催化剂,那么有望在丙烷选择氧化反应中获得较高的丙烯酸和丙烯醛选择性。
2.1.3 担载型催化剂
担载型催化剂主要体现载体对催化剂反应性能的影响,如分散反应的活性中心,调变催化剂的酸碱性和氧化还原性等。要在担载型催化剂上获得较高的丙烯醛和丙烯酸选择性以及收率就要协调好催化剂中“脱氢”和“插氧”中心的作用。通过调变载体的性质和改善催化剂的制备方法,可以使催化剂表面的“脱氢”中心和“插氧”中心之间的作用更加协调,并建立合适的表面酸-碱性平衡和使催化剂具有合适的氧化还原性,这样可以提高反应中丙烯醛和丙烯酸的选择性和收率。
2.1.4 两段式催化剂
由于丙烷氧化脱氢制丙烯和丙烯选择氧化制丙烯醛两个反应对目的产物均有较高的选择性,研究者们将丙烷氧化脱氢反应(均相氧化脱氢或表面反应氧化脱氢)利用于丙烷选择氧化反应过程中,希望可以在反应中获得较高的丙烯醛收率。
两段式催化剂存在两种反应过程—丙烷氧化脱氢和丙烯选择氧化制丙烯醛过程相互匹配的问题。协调好第一段反应和第二段反应的反应条件,优化反应器的结构,可以提高整个过程中丙烯醛的选择性。
2.2 丙烷选择氧化制丙烯醛的反应机理
丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子,反应产物较为复杂,致使该反应机理的研究难度较大。在不同的催化剂及不同的反应条件下,该反应机理存在差别。文献中对该反应所提出的反应机理主要有以下三种反应途径:(1)丙烷以丙烯为中间体进一步反应生成丙烯醛;(2)丙烷在催化剂表面活化生成异丙氧基,异丙氧基经丙烯进一步生成丙烯醛;(3)丙烷在催化剂表面活化生成正丙氧基,后者经丙烯或丙醛进一步反应转化为丙烯醛[6]。论文参考网。目前,文献报道的研究反应机理的主要方法是通过考察丙烷氧化反应产物的分布和反应可能的中间体或其探针分子在催化剂上的转化行为。
伊晓东等[7]考察了丙烷选择氧化制丙烯醛反应的可能中间体或其探针分子在MoPO/SiO2催化剂上的反应行为,并进一步采用原位IR光谱技术考察了这些分子在MoPO/SiO2催化剂的吸附和转化,认为异丙氧基是该催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛的主要中间体之一,异丙氧基主要转化为丙烯和丙酮,丙烯进一步转化为丙烯醛。
3 展望
综上所述,丙烷选择氧化制丙烯醛反应是一个颇有发展前景且具挑战性的课题。国内外研究者三十多年来的研究工作取得了一定进展,但许多问题有待进一步探讨和深入研究。从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等,对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。用于该反应的催化剂多数为固相催化剂,因此,采用原位红外光谱技术,考察反应原料、中间体及其探针分子在催化剂上的转化行为,应该是揭示其反应机理的较佳手段,并由此为性能优良的催化剂的设计和研制提供理论依据。
参考文献:
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[7] 伊晓东. MoPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应机理的研究[D]. 厦门大学博士论文, 2004.
论文关键词:铁炭微电解,光催化氧化,有机磷废水
磷是造成水体富营养化的重要原因,对高有机磷废水的处理一直是工业企业环境污染治理的难题。虽然对处理高有机磷的研究一直没有中断过,但目前处理效果好、运行费用低的方法还不多。这是因为磷的排放标准较高(GB8978-1996《污水综合排放标准》中磷的一级排放标准为不超过0.5mg/l),且处理成本较高,一般企业难以承受。
1工程概况
某化工企业主要生产卤代烷基磷酸酯阻燃剂,废水主要来自生产车间的碱洗、酸洗、水洗及部分水冲泵废水。废水呈强酸性,COD、SS、P等较高。针对该废水有机磷含量高的特点,采用铁炭微电解+光催化氧化+生化工艺,经过八个月调试,废水处理系统运行稳定,且达标排放。废水设计参数见表1。
项目
ρ(COD)
(mg·L-1)
ρ(BOD5)
(mg·L-1)
ρ(总磷)
(mg·L-1)
ρ(NH3-N)
(mg·L-1)
pH
进水水质
≤13000
≤3500
≤675
≤121
2~3
出水水质
≤100
≤20
≤0.5
本论文主要对过氧化氢的基本概念、相关的性质、用途、生产现状以及主要的生产方法等进行了简单的概述,接下来,本论文对蒽醌法生产过氧化氢工业生产原理及工艺方法等进行了重点研究,希望本论文的相关研究及分析工作能够为过氧化氢的生产工艺研究提供一定的参考价值及借鉴意义。
关键词:
生产工艺;过氧化氢;蒽醌法;生产原理
1过氧化氢的相关特性及其应用
1.1物理及化学性质
对于过氧化氢来讲,它又被称为双氧水,其化学式为:H2O2,分子量大概为34.0146,它的结构式为:H-O-O-H[1]。通常情况下,它的外观是一种没有颜色的透明液体,也没有毒,但是,它对皮肤是具有一定侵蚀作用的,当不小心使皮肤接触到过氧化氢会产生燃烧感及疼痛感。另外,过氧化氢也是一种强氧化剂,如果其遇到碱、重金属等的时候会发生化学反应,并且产生大量的热量,当与可燃性物质接触的时候就会发生氧化自然现象。
1.2过氧化氢的应用
由于过氧化氢的相关性质非常活泼,因此,其在我国经济建设中得到了广泛的应用。它主要应用到化工、纺织、电子、污水处理、医药、建筑工业、航空航天业、食品和奶制品用于杀菌消毒等诸多领域,另外,它也是非常重要的化工原料。过氧化氢具有多种功能效果,如具有漂白作用、消毒作用、氧化作用等。
2过氧化氢的主要生产方法
过氧化氢的主要生产方法包括:电解法、蒽醌法、空气阴极法、以及氢氧直接合成法、异丙醇法等[2]。电解法。该种方法最早是在1853年由Medinger发现的,当时主要是在电解硫酸的过程中发现了该方法,之后,在不断的实验及实践中进行了多次改进。从最初的过硫酸法逐渐改进成过硫酸钾法,更进一步的,其改进到过硫酸铵法,并且,它成为了上个世纪前半期的过氧化氢的主要生产方法。对于过硫酸铵法来讲,它是以石墨作为阴极,铂作为阳极来进行化学反应的,它的化学方程式为:异丙醇法。该种方法以异丙醇作为原料,并且以过氧化氢作为引发剂,用氧气等来进行液相氧化,从而生成丙酮和过氧化氢[3]。该种方法存在一定的缺点,如投资大,需要消耗大量的异丙醇等,另外,采用该种方法生产出来的过氧化氢是比较难分离的,也很难提纯,因此,在工业等领域对该方法采用的很少。蒽醌法。在1953年的时候,美国杜邦公司首次采用该种方法来生产过氧化氢,并且,到了1980年左右的时候,该种方法已经成为世界上生产过氧化氢的主要生产方法。由于其生产成本非常低,故其向着自动化、大规模化等方向进行发展。该种方法生产过氧化氢的原理过程为:通过将a-烷基蒽醌溶于有机溶剂当中,这样就会制成工作液,然后在催化剂钯触煤的作用下,通氢气之后被还原,使烷基蒽醌变成烷基氢蒽醌,后者再通过氧气进行氧化,在氢蒽醌转化为原来的蒽醌的同时,生产过氧化氢,用水萃取工作液当中的过氧化氢,再经过净化、蒸馏处理,即成为产品,并且,工作液是可以循环使用的,它的化学反应方程式为:
3过氧化氢的生产原理及生产工艺流程
3.1生产工艺原理
就目前来讲,蒽醌法是我国生产过氧化氢的主要方法。它的工艺原理大致为:把烷基蒽醌与有机溶剂通过采取一定的方式配制成工作溶液,在温度为55~65℃的条件下,压力为0.30MPa的情况之下,并且,在有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,然后,再到40~44℃下,通过与氧气进行逆流氧化,最后通过采取萃取、再生、精制与浓缩制来制得过氧化氢水溶液产品。
4结语
通过上文分析可以知道,不管是在工业生产中还是在我们的生活当中,对过氧化氢的使用频率越来越高,并且,它的用途也是非常的广泛。但是,过氧化氢同其它任何产品一样具有价值性,只有通过依靠科技手段来优化和完善过氧化氢的生产工艺过程,这样才能够提高其生产能力以及降低整个生产成本,从而为其创造更多的经济价值。另外,相关的化学工作者或者专家等人也一直在努力研究更优的过氧化氢的生产工艺流程,也在不断努力的研究、探索新型、高效、以及洁净的蒽醌氢化催化剂。
参考文献:
[1]谢秀芳.DCS在双氧水生产装置中的应用[J].福州市:中国工控网,2010,(01):9-14.
关键词:工业催化;项目与案例式教学;课程改革;工程教育
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0128-02
2016年6月19日,我国高票通过《华盛顿协议》工程教育质量第21个成员国,意味着中国工程教育质量得到了国际认可,这是我国工程教育界多年努力的结果[1-3]。针对化学工程与工艺专业工程教育认证标准、卓越工程师教育培养计划的目标,结合《工业催化》这门课程本身具有理论与实践不能很好地结合等特点,改革《工业催化》传统的教学方法,将“项目、案例式教学法”应用于《工业催化》课程教学中。通过实际反应引入知识点,科研案例将起到抛砖引玉的作用,加深学生对知识点的印象及理解。
一、课程的定位和目标
高校开展专业建设和工程教育改革的根本目的是推动专业教育质量和人才培养质量的持续改进与提高。认证标准规定了专业应该满足的培养目标和毕业要求,学生在毕业时应该具备的基本的沟通能力、合作能力、专业知识技能、终生学习的能力及健全的世界观和责任感等能力素质要求。近年来,通过在教学内容、教学方法和教学手段的改革以及教材建设等方面的探索与实践,结合行业实际,培养能够解决复杂工程问题的化工工程师已经成为课程教学的风向标。
《工业催化》课程是为化工相关专业学生开设的选修课,为学生毕业后从事催化化学相关领域的化工设计、催化剂设计与制备、运行管理等工作提供工业催化方面的专业知识。通过掌握有关催化剂设计、化剂制备和工艺、表征与测试等基本理论知识,了解相关研究方法,培养学生分析和解决催化剂制备技术中各种复杂工程问题的能力。通过掌握催化作用的基本规律和基本原理,掌握各类催化剂及其催化作用,具有对现有工业催化过程的改善和新的催化剂研究能力;通过掌握运用催化反应的基础理论和基本知识,具有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
目前学生对专业课的主动学习能力不足,专业课程较难理解,需要大量课外学习时间,而学生很少倾注课外时间钻研专业知识[4-6]。课本知识不能满足学生对新技术、新工业等知识的渴求,工科专业课的性质又使得学生容易出现遗忘的情况,教学效果难以保证。在成绩考核方面,学生普遍认为临时突击能够通过考试甚至有等待教师讲解重点等现象,课外自学时间很少,学习后效果不好,应用本课程的知识解决复杂工程问题则更难。
通过《工业催化》课程教学改革围绕工业生产实际需要,结合国内院校多年来在本课程教学方面积累的经验,从教学定位、教学内容、教学手段等多方面着手,将项目与案例式教学融入课堂,辅以科技论文阅读及写作,培养学生将催化知识与工业生产相结合,使学生能够在自主学习时接触到国际前沿知识,培养学生的科学思想,注重理论与实际紧密结合的求实态度,建立并完善学生专业知识学习体系,促进学生接受新技术、新知识的能力,培养和提高学生利用专业知识对复杂工程问题进行分析、表达以获得有效结论的能力。
二、案例式教学法
工业催化过程经石油、化工以及精细化工近百年的发展,已形成了巨大的生产力,在世界各国的国民经济中起着不可估量的作用。无论是石油工业、化学工业还是精细化学品工业,其发展进程中起着十分重要作用的是催化过程。―个新的催化剂、新的催化过程的出现往往从根本上改变了某一化学加工过程的状况,降低了成本,创造出大量的财富,有力地推动着工业生产的发展。《工业催化》课程作为化工、材料相关专业的选修课程,主要研究各类工业催化剂的设计、制备、分析、测试与使用方法;介绍环境保护催化技术、未来能源催化技术。在实践的基础上,总结催化作用的基本规律,熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点,催化剂制备技术,催化剂表征方法以及工业上催化剂的评价与应用。早在1834年Berzelius就引入了“catalysis”术语,此后催化反应层出不穷,课堂教学中引入案例,加深学生对知识的理解。案例:在讲授“金属催化剂及其催化作用、分子筛催化剂及其催化作用”等内容时,引入与生活密切相关的高辛烷值汽油制备案例。合成气(CO+H2)经费托合成反应可定向制备高辛烷值汽油。费托合成的主要产物为直链烷烃,符合Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,合成产物主要是C1-C50+的直链烷烃组成的复杂混合物,重质烃产物需要二次加工。研究者一般通过二段工艺将长链烷烃经进一步裂解改质和加氢异构获得具有优异燃烧性能的中间馏分油(如高辛烷值汽油)。此反应通常需要二种催化剂,一是常规费托合成用金属催化剂,二是分子筛催化剂。借此引入常规催化剂的主要成分、了解工业催化剂制备工艺路线,催化剂的制备方法;理解溶胶凝胶法、微乳液技术等催化剂制备新技术;掌握沉淀法、浸渍法等制备工业催化剂步骤和影响因素,掌握工业催化剂的运输、贮存与装填,升温与还原,失活与再生、开、停车及钝化等知识点。分子筛是一种结晶硅铝酸盐,具有规则的分子量级上的孔道结构,是石油炼制工业上常见的重油催化裂解和异构化催化剂。通过讲解分子筛催化剂,从分子筛作用着手,分成两方面内容。(1)分子筛的吸附作用,了解固体催化剂表面的内扩散和外扩散,理解多相催化反应步骤,掌握多相催化反应步骤,掌握吸附作用和吸附等温线;掌握Langmuir等温方程的几点假设,以及Langmuir等温方程。(2)分子筛作为固体酸催化剂用于裂解、异构化和择型催化反应中。使学生了解分子筛在石油化工中的重要作用,掌握分子筛吸附作用与多相催化的关系。
三、项目式教学法
成果导向教育是由美国与1994年首先提出来的,经过20余年的发展,使其成美国、加拿大、英国等发达国家教育改革的主流理念[7]。因此,通过科研项目与教学改革融合为成果导向教育提供了良好的前提基础,使课堂上的理论知识应用于在科研、生产实践中。在“工业催化剂的设计”的教学内容中,利用产学合作企业的生产线,在课程适当教学环节结合教师的科研题目以及产学合作企业生产的产品进行项目式教学。如:浙江省自然科学基金项教改项目、浙江省公益技术应用研究计划项目“新型双提升管沼气自热重整制生物质基合成气工艺关键技术研究”等融入课堂教学。在“各类催化剂及其催化作用、工业催化剂的评价与宏观物性的测试”等章节,以省自然科学基金项目中的Fe/SBA-15/H-ZSM-5单晶胶囊催化剂设计为出发点,介绍金属和分子筛在催化剂中的作用,介绍调控费托产物分布的催化剂种类、制备方法和研究进展以及分子筛催化剂在合成生物柴油中的应用。在“工业催化剂设计、工业催化剂的制备和使用”等章节,以浙江省公益技术应用研究计划项目中的沼气自热重整催化剂设计和制备为出发点,介绍催化剂载体和助剂对催化剂性能的影响,介绍制备方法和条件对催化剂性能的影响;在“未来能源及燃料工业用催化技术”章节,介绍生物质基清洁能源的开发等。学生分小组研讨,在查阅文献和总结的基础上,得出沼气重整制备合成气,合成气直接制备柴油的具体催化剂选择和工艺,应用CAD化工软件画出工艺路线图,并在课堂上小组代表进行项目方案的讲解,采用以学生“参与式”的课堂教学,以学生为中心,让学生成为课堂的主体,使学生具有一定的探索知识能力。
四、结语
对《工业催化》课程进行教学改革,使本课程能较好地适应当代本科生工程教育的特点和学科发展趋势,将项目与案例运用到教学中,课程的改革主要围绕以下3个目标来进行:
1.强化工业催化的基础知识,培养学生扎实的专业知识和科研项目案例阅读、查询能力,注重学科交叉渗透和应用发展。
2.使学生掌握先进研究方法与技能、拥有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
3.达到培育具有国际化视野、能力全面、良好创新素养的应用型高级工程技术人才的目的,为提高高等工程教育的质量奠定良好的基础。
参考文献:
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中文题名
(二号宋体)
(中文题名一般不超过20个汉字;题名不得使用非公知公用、同行不熟悉的外来语、缩写词、符号、代号和商品名称。为便于数据库收录,尽可能不出现数学式和化学式。)
作者姓名
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作者单位(包括英文摘要中)
(小五号宋体)
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关键词(5号楷体)
(关键词是便于读者从浩如烟海的书刊、论文中寻找文献,特别适应计算机自动检索的需要。论文应提供关键词3~8个,关键词之间用分号隔开。在审读文献题名、前言、结论、图表,特别是在审读文摘的基础上,选定能反映文献特征内容,通用性比较强的关键词。首先要选项取列入《汉语主题词表》、《mesh》等词表中的规范性词(称叙词或主题词)。对于那些反映新技术、新学科而尚未被主题词表录入的新名词术语,可用非规范的自由词标出,但不能把关键词写成是一句内容"全面"的短语。)
正文(5号宋体)
文稿正文(含图、表)中的物理量和计量单位应符合国家标准或国际标准(gb3100-3102)。对外文字母、单位、符号的大小写、正斜体、上下角标及易混淆的字母应书写清楚。
文稿章节编号采用三级标题.一级标题(小4号黑体)形如1,2,3......;二级标题(5号黑体)形如:1,1.2,1.3......;2.1,2.2,2.3,......;三级标题(5号宋体)形如:1.1.1,1.1.2,1.1.3,......2.1.1,2.1.2,2.1.3,......引言或前言不排序。若论文为基金项目,请在文章首页下角注明基金项目名称和编号。
1.2.7图表要求
文中的图题、表题应有中英文对照(小5号黑体),并随文出现,图要精选,一般不超过6幅,请看具体要求。若图中有坐标,要求用符号注明坐标所表示的量(斜体),单位(正体)。若有图注,靠近放在图下部。照片应选用反差较大、层次分明、无折痕、无污迹的黑白照片,或提供*.tif格式的电子文档(分辨率不低于600线)。作者应自留底图。文中表格一律使用三线表(祥见示例)(不划竖线)。表中参数应标明量和单位(用符号),若单位相同可统一写在表头或表顶线上右侧。若有表注,写在表底线下左侧。表中重复出现的文字,不可用"同前"、"同左"等表示,必须全部重复写出。
参考文献(小5号宋体)
为了反映文稿的科学依据,尊重他人研究成果以及向读者提供有关信息的出处,正文之后一般应列出参考文献。列出的应确实是作者阅读过的、最主要的且发表在正式出版物上的文献;未公开发表的资料或协作成果,应征得有关方面同意,以脚注方式顺序表明.参考文献选用顺序编码制,按在文章中出现的先后顺序编号。每条文献著录项目应齐全.文献的作者、编者、译者不超过3人时全部写出,超过者只写前3人,后加“等”或“etal”,作者之间用“,”隔开.外文作者或编者书写时,一律姓前名后,名用缩写,且省略“.”。由于ei信息部进行收录论文中的参考文献(仅指英文)的录入工作,所以在稿件中参考文献中文期刊论文按中、英两种文字给出(英文参考文献不必给出中文)。
煤化工论文范例欣赏:
煤化工及甲醇生产技术探索
摘要:甲醇是一种有机化工原料,它的用途非常广泛,普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序,在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数,本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点,同时对生产技术进行一个流程上的模拟,更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。
关键词:煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式
中图分类号:Q946文献标识码:A
1煤气化原理
在甲醇生产的流程中,煤气化是第一步,它是一种化学反应,将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下,然后使其发生中和反应,产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等,在加入这些气化剂后,煤炭就会发生一系列化学反应,从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后,经历了干燥、热裂解等热力反应,该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等,这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类,以下是煤气化过程中会出现的化学式:
吸收热量:C-H2OCO+H2C+CO22CO
发散热量:C+O2CO2C+12O2CO
变换反应:CO+H2OCO2+H2
从大体上来说,煤气化反应是化学中的强吸热效应,如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象,重点在于对温度的把握,温度过高会造成气体流失,温度过低则无法产生完整的化学反应,导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值,这样可以使化学反应的速度提高,对甲醇的生产效率起积极作用。
2变换工段
甲醇产品在合成时,一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的,在甲醇生产的流程中,碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行,在此需要注意的是,碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大,水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸气,节约生产成本,这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中,煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气,在催化剂的效果影响到位之后,就可以生成氢与二氧化碳,在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫,此时化学式表现如下:
CO+H2OCO2+H2
这是一个主要反应式,但是在主反应进行的同时,还有一部分副反应也会产生,生成甲醇的副产品,这些化学反应包括:
2CO+2H2CO2+CH
2COC+CO2
CO+3H2CH4+H2O
CO+H2C+H2O
CO2+4H2CH4+2H2O
CO2+2H2C+2H2O
化学反应在化工产业中要求平衡,在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型,这里的化学反应会使煤气化后的温度降低,温度适当降低有利于化学反应的平衡作用,但是如果温度太低,就会导致化学反应时间过长,效率越低,当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时,就会浪费前一道工段的时间和成本,造成浪费。同时,温度还与催化剂的适应性挂钩,如果温度没有调整到位,催化剂的效力就无法发挥到最大值,这就会造成碳氧分离程度不足,必须加大催化剂的剂量,这也会增加生产成本。
3甲醇生产中的注意事项
1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下,如果改变气化压力,就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2MPa以上的范围时,在煤气化工段里基本上不会产生影响,但是如果气压低于2MPa就会使气化炉的气化效果变低。所以,在煤气化工段中,一定要保证气化压力控制在2MPa以上,而且可以视实际情况适当提高,这样可以增加气体数量,提高生产效率。
2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧气流量的增多,直观反映为在煤炭高温加热时,煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加,使气化炉的温度也得以升高,煤炭的气化反应会更加强烈,一氧化碳和氢气的数量会增加不少,但是生成的气化产物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氢气的含量会变少,所以,如果不仔细控制氧煤比例,就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。
4甲醇生产工艺模拟
传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量,而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费,也会造成环境污染。所以,当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术,在这方面,煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中,作为目前提取甲醇的有效方式,煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率,简化其工序。
在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中,然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体,其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等,其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道,而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下,我们还设置了激冷室,位于气化炉下段,激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后,会残留一些灰份物质,这些物质会在气化炉的高温中熔融,熔渣和热量汇聚,合成了气体,然后结合离开气化炉的燃烧室部分,经由反应室,进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右,熔渣会立即固体化,然后生成大量的水蒸气,经水蒸气饱和后带走了灰份,从激冷室的排出口派排
出。
需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤,然后进入模拟的变换炉,这部分水煤气在经过煤气化工段后,自身携带了不少的水蒸气,变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应,在第一部分结束后,另一部分的水煤气也进入变换炉,变换炉这时就会需要新的高温气体,模拟的变换工段里加入了预热装置,提前储存并加热生成高温气体,然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应,然后进入气液分离器进行分离,分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温,再次进入气液分离器进行分离,再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮,最后气体进入净化系统,生产气态甲醇。
精馏工段的流程为四塔工作方式,首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热,再传输进预塔中部,在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等,这些属于低沸点物质。在加热后,气体进入冷却器进行气体降温,形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器,加热后进入加压塔,甲醇在加压塔中进行冷凝化处理,其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道,最后由加压塔提供压力与热量,将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存,然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。
参考文献:
[1]韩雅楠.煤制甲醇的研究进展与发展前景分析[J].中国科技投资.2013(17):229.
[2]刘喜宏.浅谈煤制甲醇的前景与工艺流程[J].中国石油和化工标准与质量.2013(10):22.
[3]陈倩,李士雨,李金来.甲醇合成及精馏单元的能效优化[J].化学工程.2012(10):1-5.
1.摘要必须能反映全文的重要内容
化学是实验性学科,而合成化学是其别注重实验过程和实验结果的重要领域。因此合成类化学论文摘要最重要的内容是由实验数据支持的实验结果。对于合成化学,做实验没出结果就等于水中泡影、空中楼阁,就会流于空泛、抽象,对读者毫无实际价值。
[原文]在尿素-NaBr-KBr-甲酰胺体系中研究制备不同稀土填充的Bi-Sb半导体热电材料的工艺条件。通过扫描电子显微镜(SEM)分别观测直流电沉积与脉冲电沉积制备的B^ShCe及BiSbINd合金薄膜表面形貌,确定最佳工艺条件。
[修改后]分别以脉冲电沉积法和直流电沉积法制备了稀土填充热电材料Bijb3Rex(Re=Ce,Nd)。结果表明,采用脉冲电沉积法,在通断脉宽为T^lOms(电流1A),Toff=40ms(电流0A),电流密度2000A*nT2,电沉积时间180s的条件下制得的电沉积膜Bijbfev表面均匀、光滑、致密;在通断脉宽为1=0.405(电流1A),1=2.405(电流0A),电流密度2800A*m_2,电沉积时间120s,占空比为0.142的条件下制得的电沉积膜B^ShNdu,表面均匀、光滑、致密。
[修改说明]原摘要既无具体的实验方法,也未量化描述实验结果。修改后的摘要准确反映了论文的重要内容。
[原文]本文详细研究了N,N-二苄基酪氨酸乙酯与对溴苯甲醚的偶联反应,探讨了不同的反应条件,如碱的品种与用量、催化剂的种类与用量、反应物的用量比、反应时间与温度、溶剂种类、配体与催化剂用量比等各种因素对偶联产物产率的影响,确定了该反应的最佳条件,从而为进一步研究L-左旋甲状腺素钠的全合成提供了重要依据。
[修改后]N,N-二苄基酪氨酸乙酯(2)与对溴苯甲醚(3)经偶联反应合成了O-对甲氧基苯基-N,N-二苄基酪氨酸乙酯,其结构经丽R,IR和MS表征。最佳反应条件为:210mmol,n(2):n(3):n(K3P04):n(CuS045H2O):n(N,N-二甲基甘氨酸盐酸盐)=1.0:1.3:1.3:0.2:0.35,在DMF(50mL)中于100°C反应8h,产率54.7%,93.8%ee。
[修改说明]原摘要有评述,且过多叙述工作内容而未反映成果。修改后重点展示实验所得到的最佳反应条件,可有效吸引读者的注意力。
[原文]给电子基团、吸电子基团和无取代的N-对甲苯磺酰基苯乙胺与醛在温和的条件下发生N-磺酰基Pictet-Spengler反应。其反应产率高,产品纯度好,催化剂适用范围广。
[修改后]研究了在温和条件下,N-对甲苯磺酰基苯乙胺与各种醛之间的N-磺酰基Pictet-Spengler反应,成功地合成了一系列1,2,3,4-四氢异喹啉,其结构经1H-NMR,IR,MS和元素分析表征。所用催化剂为各种路易斯酸或布朗斯特酸。
[修改说明]化学反应的产率与纯度是针对特定产物的。原摘要中未指出目标产物,但却表述“产率高,纯度好”;“催化剂适用范围广”太笼统。以论文内容为依据,从完全不同的角度改写了摘要。明确指出目标产物为“一系列1,2,3,4-四氢异喹啉”;所用催化剂为“各种路易斯酸或布朗斯特酸”,充分展示了论文的重要内容。
[原文]手性布朗斯特酸可以有效的催化羰基以及亚胺参与的不对称反应,所以手性布朗斯特酸催化的不对称环化反应往往能够得到含氧或氮的环状手性分子,而他们往往是天然产物生物碱、药物以及生物活性分子中重要的组成部分,因此,研究手性布朗斯特酸催化的环化反应,对于天然产物和药物的合成探索以及药用活性分子的发现具有十分重要的意义。本文根据反应类型分类并结合其反应原理,介绍近年来手性布朗斯特酸催化的成环反应以及其在合成中的应用。
[修改后]综述了近年来利用多种手性布朗斯特酸催化的AzaDiels-Alder反应、Pictet-Spengler反应、Nazarov反应、1,3-偶极环加成反应、多组分及串联反应构建手性环状分子的研究进展。参考文献38篇。
[修改说明]原摘要更近似前言,与摘要内容相差甚远。修改后才能反映论文的基本内容。
2 摘要中不应出现背景性、解释性、评论性的内容
背景介绍应在前言中,解释应放在结果与讨论中,评论应放在结论中。
[原文]稀有酮糖及其衍生物通常具有重要的生物活性。本文以苄基保护糖酸内酯作为初始原料,通过正丁基锂/二碘甲烷生成的碘甲基锂试剂对底物羰基加成增长碳链,再在碱性环境中水解,得到稀有酮糖中间体。此方法路线简捷、原料易得,适用于稀有己酮糖和庚酮糖中间体的制备,为稀有酮糖及衍生物制备提供一条便利高效的途径。
[修改后]以全苄基保护的糖酸内酯为原料,通过正丁基锂/二碘甲烷生成的碘甲基锂试剂对底物羰基加成增长碳链,再在碱性环境中水解合成了5个稀有酮糖中间体,其结构经丽R确认。
[修改说明]删去原摘要中的注释一评论,突出实验结果,补充“合成了5个稀有酮糖中间体,其结构经丽R确认”,准确展示了论文的重要内容。
[原文]Henry反应是一类形成C-C键的重要的有机反应。目前报道的催化不对称Henry反应的有机催化剂主要有金鸡纳碱衍生物、手性(硫)脲、手性二级胺、金鸡纳碱-硫脲衍生物和胍-硫脲衍生物等,取得了良好的催化活性和对映选择性。本文评述了各类有机催化剂在有机催化不对称Henry反应中的应用研究进展以及不对称诱导反应的机理、催化剂分子结构及反应条件及其催化活性和不对称诱导作用的影响。
[修改后]综述了各类有机小分子催化剂[金鸡纳碱衍生物、手性(硫)脲、手性二级胺、金鸡纳碱-硫脲衍生物、胍-硫脲衍生物等]在不对称Henry反应中的研究进展。参考文献18篇。
[修改说明]原摘要中只有最后一句话是摘要的内容,前面的部分是对Henry反应及小分子催化剂的介绍,应归入前言中。
[原文]本文报道了一类新型碘代炔丙基糖苷类化合物的合成,以常用的四种单糖为原料(D-葡萄糖、D-半乳糖、D-核糖、D-甘露糖)首先在酸催化下与炔丙醇糖苷化反应(产率60〜80%),然后在碱催化下碘代制备得到四个目标化合物(产率75〜90%),化合物经1H-NMR表征。四个化合物对引起农作物疾病的几种真菌均有抑制活性,为此类低毒、环保型农药的研究提供思路。
[修改后]以四种单糖(D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-核糖)为原料,先在酸催化下与炔丙醇完成糖苷化反应(产率60%〜80%)然后在碱催化下碘代合成了四个新型r-碘代炔丙基糖苷类化合物(3a〜3d,产率75%〜90%),其结构经1H-丽R表征。初步生物活性测试结果表明,3对引起农作物疾病的几种真菌均有抑制活性。
[修改说明]“为此类低毒、环保型农药的研究提供思路”属于评述,应删去。
[原文]研究了甲基丙烯酸和氧化锌在含非离子表面活性剂的分散溶液中直接合成甲基丙烯酸锌的方法,实验确定了合成最优实验的条件:反应时间120min,以正己烷为分散溶液,非离子表面活性剂为聚乙二醇(400),其非离子表面活性剂用量为甲基丙烯酸和氧化锌总量的2%。并用FTIR,1H-NMR,XRD,TEM等分析方法对粉体进行了表征,确认了产物的结构为我们要合成的产物,以此合成的甲基丙烯酸锌质量与文献值相符,且流程缩短,工艺简单,成本低。
[修改后]以正己烷为溶剂,聚乙二醇400(PEG-400)为非离子表面活性剂,甲基丙烯酸(MAA)与氧化锌(ZnO)—步反应合成了二甲基丙烯酸锌。其结构经1H-NMR,IR,XRD和TEM表征。最佳反应条件为:MAA11g,Zn05g,w(PEG400)=2%,正己烷100mL,于25C反应2h,收率88%。
[修改说明]原摘要表述不规范,也欠流畅,且含评述言语。修改后逻辑连贯、表达准确。
3 摘要要防止实验结果表述因方法不当而缺乏明晰性、因信息含量不够而缺乏丰满性,流于模糊、空泛、抽象
[原文]本文分别合成了氨基硫脲单缩PMBP(L)、氨基硫脲双缩PMBPD、肼基二硫代甲酸苄酯缩PMBPD、肼基二硫代甲酸甲酯缩PMBP(L4)、1,3-二氨基硫脲单缩PMBP(L5)、1,3-二氨基硫脲双缩PMBP(L)含硫Schiff碱,并通过元素分析、紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振氢谱等对化合物进行了表征,并测试了部分Schiff碱对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌的抑菌活性,实验表明这些化合物对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌都有一定的生物活性。
[修改后]1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮分别与氨基硫脲、肼基二硫代甲酸苄酯、肼基二硫代甲酸甲酯和1,3-二氨基硫脲反应合成了6个含硫Schiff碱(6a〜6e),其结构经UV,4-丽R,IR和元素分析表征。初步生物活性测试结果表明,部分6对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌具有一定的抑菌活性。
[修改说明]目标产物可以用“含硫Schiff碱”统称,以避免表述冗杂,为了不标出每个产物的完整命名,给出反应物名称使摘要明晰而丰满。
[原文]一个新的n3-苄基环戊二烯基镍络合物,(n3-环戊二烯)(7-苯基-7-(三甲基)硅基-1,2,7-n3-苄基)镍1从二茂镍与1,1'-二苯基(三甲基硅基)甲基锂的反应中分离得到。络合物1被元素分析,EI-MS,1-丽R,13丽R和单晶X-射线衍射等方法表征。晶体结构数据显示络合物1包含n3-苄基并具有18价电子构型。其它的几种有机镍络合物也被分离并由光谱方法表征。研究了反应的机理,反应产物中存在四苯乙烯证明了C-Si键的断裂。
[修改后]二茂镍与1,1-二苯基(三甲基硅基)甲基锂
反应合成了一个新的n3-苄基环戊二烯基镍络合物一一(n3-环戊二烯)[7-苯基-7-(三甲基)硅基-1,2,7-n3-苄基]镍(1),其结构经丽R,MS,元素分析和单晶X-射线衍射表征。1属单斜晶系,空间群C12/cl,晶胞参数a=19.2180(6),b=16.6330(5),c=14.3880(4),p=90.00°,0=123.91°,Y=90.00°,V=3816.73(20),Z=8。晶体结构数据显示1包含n3-苄基并具有18价电子构型。反应产物除1外还分离出了四苯乙烯和其他几种有机镍络合物,四苯乙烯的存在证明在反应过程中发生了C-Si键断裂。
[修改说明]原摘要使人感觉1只是顺便或意外得到的,其实论文的主要内容是1的合成与晶体结构表征,修改后突出了工作重点。补充晶体结构数据使摘要丰满,结论有数据支持,避免了空泛与抽象。
[原文]通过氮烷基化,脱保护基,还原三步合成了氯沙坦,总收率68%。
[修改后]2-丁基-4-氯-5-羟甲基咪唑和5-(4-溴甲基联苯-2-基)-1-三苯甲基-1H-四唑通过氮烷基化、脱三苯甲烷保护基和还原反应合成了抗高血压药氯沙坦,总收率64%,其结构经1H-丽R表征。
[修改说明]原摘要连反应物都未交待清楚,信息量太少,给予适当补充,使其完整、丰满。
[原文]简要综述了合成四苯基卟啉方法的发展历史,并采用热液法合成了卟啉化合物中最具代表性的四苯基卟啉,通过W-NMR、FT-IR和Uv-vis表征证实了产物结构,并考察了溶剂,催化剂酸性对合成反应的影响。
[修改后]以苯甲醛和吡咯为原料,采用热液法合成了四苯基卟啉,其结构经UV,4-NMR和IR表征。较适宜的反应条件为:苯甲醛25mmol,n(苯甲醛):n(吡咯):n(水杨酸)=1:1:1,在二甲苯(80mL)中于140C反应5h,收率15.38%。
[修改说明]原摘要空泛、未抓住重点。补充反应物与最佳反应条件后,凸显了工作内容及结果。
[原文]本论文通过二茂铁基a,0-不饱和烯酮与腈氧化物的1,3-偶极环加成反应合成了系列含二茂铁环的3,4,5-三取代噁唑啉衍生物,产率中等。以0.1mol/L[(n-C4H9)4NPF6](六氟磷酸四正丁基化胺)的CH2CVCH3CN(2:3)溶液为支持电解液,金电极工作电极,研究这些新颖含噁唑啉二茂铁衍生物的电化学性质。
[修改后]二茂铁基a,0-不饱和烯酮与腈氧化物发生1,3-偶极环加成反应合成了一系列3-取代苯基-4-苯基-5-二茂铁甲酰基异噁唑啉(4a〜4g),产率中等,其结构经1H-丽R,IR和MS表征。通过循环伏安曲线研究了4的电化学性能,结果表明,苯环上的取代基对4的氧化还原电位有一定影响。
[修改说明]原摘要描述了电化学性能的测试方法,但未给出实验结果。修改后用常用的“循环伏安曲线”代替具体的实验方法显得简洁,并明确给出实验结果“苯环上的取代基对4的氧化还原电位有一定影响”。
[原文]以肉桂醛为原料,经5步反应制备得到1,3-二苯基-1,3-丙二胺消旋体2,总收率为35%;二胺消旋体2经酒石酸盐拆分可以得到光学纯的(1S,3S)-1,3-二苯基-1,3-丙二胺(1S,3S)-DPPN,其结构经NMR确证。
[修改后]以二氯甲烷作溶剂,N-Boc保护的二氢吡唑
(3)在六甲基磷酰胺存在下与苯基格氏试剂反应,比较大量地制备了对应的四氢吡唑(4);再由4合成消旋的1,3-二苯基-1,3-丙二胺(1,总收率35%);1经L-二苯甲酰酒石酸盐拆分制得光学纯的(1S,3S)-1,3-二苯基-1,3-丙二胺,其结构经4-NMR确证。
[修改说明]原摘要过于简单、笼统,缺少必要信息。修改后摘要展示了论文的工作要点与结果,并突出了“比较大量地制备”之亮点。
4 摘要要防止内容松散、重点不突出
一定要以合成研究的结果为重点,防止偏离主题。
[原文]合成抗过敏药盐酸奥洛他定的重要中间体4-(2-羧基苄氧基)苯乙酸,并对其合成工艺进行改进。以新制乙醇钠(15%)的乙醇溶液与对羟基苯乙酸为起始原料,反应生成二钠盐,在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中与苯酞进行开环反应,合成了4-(2-羧基苄氧基)苯乙酸。目标化合物经1H-丽R确证,收率78.02%,HPLC纯度99%。本方法优化了反应条件,反应时间由文献16h缩短为3h,收率由文献的72.30%提高至78.02%,适合工业化生产。
[修改后]对羟基苯乙酸二钠盐与苯酞在N,N-二甲基乙酰胺中完成开环反应,合成了抗过敏药盐酸奥洛他定的重要中间体——4-(2-羧基苄氧基)苯乙酸,其结构经1H-丽R确证,收率78%,纯度99%(HPLC)。
[修改说明]工艺改进的创新份量稍弱,不必在具体过程中多着笔墨,突出重点“收率78%”即可,其余部分可在前言中反映。
[原文](4S,5S)-4,5-双(胺甲酰基)-1,3-二氧戊环类化合物为合成庚铂类似物的关键中间体,此类化合物的合成是以D-酒石酸二乙酯与芳香醛为原料,经缩合、胺解两步反应得到目的产物,在此路线的基础上合成了15个新化合物,并经质谱和核磁确定其结构,平均产率达到62.1%。
[修改后]以D-酒石酸二乙酯和芳香醛为原料,经缩醛化、胺解两步反应合成了15个未见文献报道的适合工业化生产庚铂类似物的关键中间体——2-芳基-(4S,5S)-4,5-双(胺甲酰基)-1,3-二氧戊环,产率49%〜70%,其结构经1H-丽R和MS表征。
[修改说明]原摘要内容是完整的,但文字表述比较松散,修改后表述规范、紧凑、明了,并突出了论文中强调“适合工业化生产庚铂类似物”的另一闪光点。
5 审改摘要时要精于梳理,使文字规范、严谨而流畅
所用词语和符号要合符规范,特别不要用非公知公用的符号简称;用语必须朴实、简明,切忌空泛、抽象、表意模糊不清的修饰词语和盲目的标新立异,切忌容易引起歧义的词语,切忌啰嗦冗长的语句结构,语言要晓畅、直白、干净利落。
[原文]论文以二苯并噻吩为原料采用TiCL4促进的傅-克反应(Friedel-Grafts)对其进行甲酰化,得到了一个重要的中间体3-甲酰基二苯并噻吩,该中间体和糠三苯基碘磷盐反应得到了3-(1-乙烯基呋喃)二苯并噻吩。用核磁共振、红外、质谱、元素分析等光谱手段表征了新化合物的结构,并对此化合物的线性和非线性光学性能进行了研究。通过参比法得到该化合物在730nm处DMF中的双光子吸收截面为14.24GM。气相时的电荷密度转移图表明在激发态下电子由中心向呋喃转移。综合考虑,该化合物是一种具有较好应用前景的双光子材料。
[修改后]二苯并噻吩经傅-克反应得3-甲酰基二苯并噻吩(1);1与糠三苯基碘磷盐反应合成了新型双光子化合物3-(1-乙烯基呋喃)二苯并噻吩(2),其结构经1H-丽R,IR,MS和表征。对2的光学性能研究结果表明,在730nm处的双光子吸收截面为14.24GM。〗的气相电荷密度转移图表明在激发态下电子由中心向呋喃转移。
[修改说明]原摘要内容是完整的,但表述不规范,欠流畅;表征方法可用公知公用的符号简写;应删除评述性语句。
[原文]讨了以分子氧为氧化剂,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为引发剂,过渡金属Salen配合物为催化剂及以偶氮二异丁腈为助引发剂条件下,催化氧化取代甲苯制羧酸的新催化体系。结果表明丽PI/Co(Salen)在几种不同催化体系中具有最高的催化活性。研究表明最佳的反应条件是以NHPI/Co(Salen)、AIBN为助引发剂,HOAc为溶剂,80C常压条件下氧气氧化,甲苯的转化率达到92.7%,苯甲酸选择性达到88.9%。文中同时对反应条件进行了优化。
[修改后]以分子氧(0.1MPa)为氧化剂,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为引发剂,Co(Salen)配合物[NHPI/Co(Salen)]为催化剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为助引发剂,AcOH为溶剂,催化氧化取代甲苯制备取代苯甲酸。最佳反应条件为:甲苯6mmol,q(NHPI)10%,q[Co(Salen)]0.5%,q(AIBN)1%,O2(0.1MPa),AcOH10mL,于80C反应20h,甲苯转化率92.7%,苯甲酸选择性88.9%。
[修改说明]摘要经梳理后表达更清晰、明了。
[原文]采用两步法合成了以季戊四醇为核,以聚乳酸为内部嵌段、聚乙二醇为外部嵌段的四臂星形聚(D,L-乳酸)-聚乙二醇嵌段共聚物(s-PDLLA-b-PEG)。即首先以季戊四醇引发D,L-丙交酯开环聚合,得到末端为羟基的四臂星形聚乳酸(s-PDLLA);再将s-PDLLA与羧基封端的聚乙二醇单甲醚(CT-mPEG)进行酯化反应,制备得到两亲性星形嵌段共聚物。分别用FT-IR、$-丽R和GPC对各个反应阶段的产物进行表征,证实所合成的嵌段共聚物具有预期的结构。
[修改后]季戊四醇与D,L-丙交酯开环聚合制得末端为羟基的四臂星形聚乳酸(s-PDLLA);s-PDLLA与羧基封端的聚乙二醇单甲醚(CT-mPEG)完成酯化反应,合成了以季戊四醇为核,以聚乳酸为内部嵌段、聚乙二醇为外部嵌段的四臂星形聚(D,L-乳酸)-聚乙二醇嵌段共聚物(s-PDLLA-b-PEG),其结构经1H-NMR,IR和GPC表征。
[修改说明]原摘要表述啰嗦,修改后简单、明了。
[原文]选用天然纤维素中的农副产品稻草秸杆做原料,制备了环氧基球形纤维素,再对其改性,制备了开链氮杂冠醚化稻草纤维素球(SS-腿-AZCE)。吸附性能测试表明,制得的改性稻草纤维素球具有较好的机械性能和良好的水力学性能,对水体中常见的几中重金属离子具有一定的吸附能力(静态吸附实验结果表明,SS-MB-AZCE对Cu2+、Pb2+和Ag+的饱和吸附量分别为5.48、6.02和4.44mg.g1)。制备SS-MB-AZCE分离柱,应用到江河水体中重金属离子(Cu2+、Pb2+、Ag+)的分离富集,分别建立起SS-MB-AZCE—分离富集一火焰原子吸收分光光度法测定水体中痕量Cu、Pb、Ag总量的方法,测定了南充西河、嘉陵江水体中Cu2+、Pb2+、Ag+的含量。
[修改后]以开链氮杂冠醚改性环氧基稻草纤维素球,成功地制备了开链氮杂冠醚化稻草纤维素球(3)。测试结果表明,3对Cu2+,Pb2+和Ag+的静态饱和吸附量分别为5.48mg*g-1,6.02mg*g-1和4.44mg*g-1。建立了富集-火焰原子吸收分光光度法:用3-分离柱富集水中的重金属离子(如Cu2+,Pb2+和Ag+),富集液经火焰原子吸收分光光度计检测,即可计算出水中痕量重金属离子的浓度。
[修改说明]原摘要内容完整,但表述欠简炼,修改后简明扼要。
[原文]研究了甲基丙烯酸和氧化锌在含非离子表面活性剂的分散溶液中直接合成甲基丙烯酸锌的方法,实验确定了合成最优实验的条件:反应时间120min,以正己烷为分散溶液,非离子表面活性剂为聚乙二醇(400),其非离子表面活性剂用量为甲基丙烯酸和氧化锌总量的2%。并用FTIR,iH-NMR,XRD,TEM等分析方法对粉体进行了表征,确认了产物的结构为我们要合成的产物,以此合成的甲基丙烯酸锌质量与文献值相符,且流程缩短,工艺简单,成本低。
[修改后]以正己烷为溶剂,聚乙二醇400(PEG-400)为非离子表面活性剂,甲基丙烯酸(MAA)与氧化锌(ZnO)—步反应合成了二甲基丙烯酸锌。其结构经1H-丽R,IR,XRD和TEM表征。最佳反应条件为:MAA11g,ZnO5g,w(PEG400)=2%,正己烷100mL,于25C反应2h,收率88%。
[修改说明]原摘要表述不规范,也欠流畅,且含评述言语。修改后逻辑连贯、表达准确。
材料工程(专业代码085204):接收专业型硕士研究生
化学(专业代码:070300):物理化学、无机化学方向接收学术型硕士研究生
二、研究方向
1、能源环保功能晶态材料
本方向以面向能源环保领域的晶态材料为研究对象,以宏观性质(光、电、能源气体存储、太阳燃料(产氢、温室气体转化)光催化材料、光电转化和污染物去除)与微观结构、形貌之间的内在关系为主线,开展研究工作,为晶态材料功能导向的结构设计、可控制备和性能调控提供新理论、新方法与新材料体系,重点实现其在新能源利用、环境治理、能源存储和转化等领域的应用。
目前主要研究方向有:
1、孔性晶态材料:储氢、捕获温室气体、污染物去除、气敏、绿色催化;
发光晶态材料:荧光、化学传感器、光电转化;
新型高效催化材料:太阳燃料(分解水、CO2转化)光催化、电催化等。
联系人:赵君
联系方式:13507206810,[email protected]
2、动力与储能电池材料
本方向长期致力于锂离子电池等储能电池新型电极材料结构设计、合成和电化学性能研究。以宜昌地区丰富的磷矿、石墨矿及铁矿等矿产资源为原料,积极开展高附加值锂离子电池正/负极材料和超级电容器用复合材料方面的基础和应用研究。现有博士生导师2人,硕士生导师4人,在读研究生13人,已毕业研究生均在国内著名能源材料企业或研究机构(如上海杉杉科技、东莞新能源、深圳贝特瑞、亿纬锂能等)从事研发工作。本方向在研国家自然科学基金5项,其它省部级及企业横向课题6项。研究成果在国际权威刊物上发表SCI论文90余篇,获得授权发明专利6项,并被评为湖北高校十大科技成果转化项目提名奖。
联系人:杨学林
联系方式:13972604202,[email protected]
网页:newenergy.ctgu.edu.cn
3、能量转换材料与器件
本方向长期致力于能量转换材料与器件的研究,结合国家新材料产业发展规划以及宜昌市无机功能材料聚集中心的发展目标,以揭示材料设计、合成、制备及器件组装与性能的依存关系为主线,探索提升材料及器件性能的新工艺和新途径。本方向主要围绕Si基及C/Si基薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和超级电容器材料的设计、可控合成、器件表面界面调控及性能优化开展系统研究工作。
联系人:孙盼盼
联系方式:13618682465
4、光伏材料与器件
光伏材料与器件团队所在的太阳能研究所实验室主要致力于各类太阳能电池的研发、超级电容器的制备及光伏发电电力系统相关问题的研究。现有博士生导师1人,硕士生导师4人,在读研究生14人。本方向主持有国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅青年基金、湖北省科技厅中小型企业创新基金以及与企业合作横向项目十余项。实验室拥有从材料制备、电池组装到性能分析的整套设备,有研究光伏发电及电力变换想问题的分布式发电系统及基于新能源微电网研究的2011省级协同创新科研平台。相关研究成果曾获湖北省自然科学奖二等奖、三等奖各1项,获国家发明专利12项。
联系人:谭新玉,肖婷
联系方式:15872592999,18986817550,[email protected]
5、金属陶瓷材料
金属基/陶瓷基复合材料是我校较早开展的研究领域之一,主要研究方向:金属基复合材料、陶瓷基复合材料、金属材料。基础研究以材料热力学、动力学为理论基础,结合现代材料制备技术,研究材料成分、组织、性能之间关系;工程应用面向切削刀具、模具耐磨材料、汽车超高强度用钢、高温合金和新型建筑材料。实验室拥有较为完善的材料制备、测试和表征设备。近年来形成了以博士为主体的研究队伍,现有导师7名,其中教授4人,在读研究生21名。研究工作先后得到国家自然科学基金委、省部级部门和企业的资助,承担纵、横向项目30余项,三大检索论文150余篇,授权国家发明专利9项,部分科研成果已转化为工业应用。研究成果获得湖北省科技进步三等奖3项,市科技进步一等奖2项。
联系人:丰平,戴雷
联系方式:13997700627,13197326390
(一)力学性质
高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。
(二)磁学性质
当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。
(三)电学性质
由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。
(四)热学性质
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
二、纳米材料在化工行业中的应用
(一)在催化方面的应用
催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。
纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。
(二)在涂料方面的应用
纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。
(三)在精细化工方面的应用
精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。
纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。
论文关键词:纳米材料;化工领域;应用
论文摘要:充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。
环糊精概述
环糊精(Cyclodextrin,CD)是一种水溶性、非还原性、不易被酸水解的白色晶体,无毒,可食用,具有多孔性。β-环糊精“内疏水,外亲水”的分子结构使其具有很多化学特性和用途。能与CD形成包合物的客体非常广泛,如有机分子、无机离子、生物小分子、配合物、聚合物甚至惰性气体[1]。分子大小适于其洞穴尺寸的客体分子,只要极性小于水,就有可能代替小分子而进入CD空腔形成包合物。我国环糊精的研究始于20世纪70年代末,发展到现在β-环糊精已经工业化生产。
环糊精化学基础研究最早涉及的范围包括:催化高选择反应、类酶催化反应和不对称催化反应。各种新的分析技术的完善和新仪器的出台,吸引了各领域科学家的关注,推动环糊精化学的发展。
包合物的形成条件
能够形成包合物是环糊精最重要的性质之一,在包合物中,被包结的化合物分子常被称为“客体”,环糊精分子被称为“主体”。环糊精包合物能否形成受内在因素和外在条件的影响。内在因素取决于环糊精和其客体的基本性质。归纳起来主要有以下三方面[2] :主客体之间疏水亲酯相互作用;主客体符合空间匹配效应;氢键与释出高能水。上述三个因素不但影响着环糊精包合物能否形成,而且还直接影响着形成物的稳定性。即包合物的稳定性也取决于客体分子基团的性质、空腔尺寸、分子大小及空间构型等。A' genes Buvari-Barcza[3]讨论了客体性质、β-环糊精取代度对包合物形成的影响。认为包合物的稳定性依赖于客体分子的空间匹配性,即客体的尺寸和形状。另外,包合物的形成还受反应时间、反应温度、搅拌(或超声波震荡)时间、反应物浓度等外在条件的影响。
包合物的制备方法
包合物制备方法较多,在实际研究应用中应根据主客分子的性质、投料比例,选择适应的制备方法。
超声波法
β-环糊精饱和溶液加入客体分子药物,混合后立即用超声波破碎仪或超声波清洗机,选择合适强度,超声震荡处理适当时间,代替搅拌力,将析出的沉淀如饱和溶液法处理得包合物。
饱和溶液法
饱和溶液法也称重结晶法,先将β-环糊精制成饱和水溶液,加入客体分子药物,对于水不溶性药物,可先溶于适当有机溶剂,再注入β-环糊精饱和水溶液,搅拌直到成为包合物为止。用适当方法使包合物析出,再将得到的固体包合物过滤、洗涤、干燥即可。将挥发油的提取工艺与β-CD包合工艺偶合,形成了两种新的包合工艺:液一液包合法和气一液包合法,从而简化了工艺,提高了制备效率。
研磨法
如肉桂油β-CD的制备中,将β-CD加蒸馏水研匀后,加入肉桂油或肉桂油的乙醇溶液混匀,置胶体磨中,充分研磨至糊状,过滤,冷风吹干即得。
浆状法
即CD和客体分子不需要溶解,只是在室温条件下通过剧烈搅拌,将它们悬浮于少量水中。若使用超声波,可促进固相的分散。
揉捏法
此法的特点是所需的水比浆状法更少。CD先与少量的水揉捏混合,然后将计算好配比的客体分子直接加入,不需要任何溶剂。
冷冻干燥法
易溶于水的环糊精包合物,不易结晶沉淀,或在加热干燥时易分解、变色的包合物,可用冷冻干燥法干燥。冷冻干燥法使包合物外形疏松,溶解性能好,可制成粉针剂。
喷雾干燥法
如制得的包合物易溶于水,遇热性质稳定,可用喷雾干燥法制备,干燥温度高温受热时间短,产率较高。
包合物的鉴定
研究环糊精包合物常在固态和液态两种状态下进行。用于检测固态包合物的手段有很多,例如X射线衍射、差热分析、薄层色谱、红外光谱和核磁共振等。
β-环糊精包合物的应用进展
β-CD在医药、日化、食品、轻工、农业和其它工业方面有广泛的用途[4],在此主要介绍以下两个方面:β-CD可与有机化合物生成包合化合物,具有独特的能吸附各种物质的包合性质,可以起到稳定、缓解、乳化、提高溶解度和减少药物的刺激性和毒副作用等多种作用。将β-CD用于食品业,具有抗氧化作用,可保持食品稳定,改良和提高组织结构,去除和减轻苦涩味,并保持食品的风味。
综上所述,环糊精及其衍生物在生物医药、食品、环境保护等领域有着广泛的应用前景。
参考文献
[1]宋乐新,孟庆金,游效曾.环糊精和环糊精包合物.无机化学学报.1997, 13(4): 368-374.
[2]张海容.环糊精超分子室温磷光进展:(硕十学位论文).山西:山西大学硕士学位论文,1999.