一、多相催化反应动力学方程的建立（论文文献综述）
杨肖峰,李芹,杜雁霞,刘磊,桂业伟[1]（2021）在《高超声速飞行器界面多相催化数值研究进展》文中研究指明随着未来临近空间高超声速飞行器高速度、长航时新需求的提出,飞行器高温流动与热防护系统相互作用凸显,引发极端力学、热学条件下气固界面多相催化等高温界面效应。回顾了高超声速飞行器中界面多相催化理论建模和数值研究历程,重点综述了界面多相催化的给定速率系数模型、含微细观特征的唯象模型、基于微观理论模拟的跨尺度模型的研究进展。总结了作者团队在飞行器界面多相催化效应建模、机理和应用相关方面的研究结果。结合未来飞行器减重、增程、保形的设计需求,进一步提出了国内后续研究的重点方向,以期支撑热防护系统轻量化、低冗余设计。
单书峰,吴月松,黄伟莉,陈菲菲,谢颖,吴世逵[2]（2021）在《目标问题导向式教学理念在化学反应工程教学中的实践——多相催化反应动力学为例》文中研究指明化学反应工程主要培养学生运用反应动力学及反应器设计科学原理和方法对反应器选型、设计和操作等复杂工程问题进行正确表达、分析并寻求可能解决方案的能力。本文以多相催化反应动力学为例,基于目标问题导向式教学理念对化学反应工程教学过程进行了重构,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的科学思辨能力。
武轩[3]（2021）在《柴油机SCR催化剂多吸附位模型数值模拟》文中研究说明柴油车在生产、生活中具有不可替代的地位,但在其使用过程中产生的尾气污染物给人类的生活环境带来了一定的危害。随着我国重型柴油车国Ⅵ阶段排放法规的公布与实施,发动机主机厂对柴油车尾气NOx排放后处理技术的要求也越来越高。选择性催化还原技术（Urea-SCR）是最常用的降低柴油车尾气NOx排放的后处理技术之一,因最具发展潜力受到研究者的广泛关注。目前,研究者关注的重点是催化剂的储氨性能、NOx转化效率及水热老化稳定性。本文针对新一代的Cu基SCR催化剂（Cu/SSZ-13）建立单、双和三吸附位NH3吸附模型,研究催化剂的NH3存储能力,对比三个NH3吸附模型发现三吸附位NH3吸附模型能定量预测催化剂NH3升温脱附过程NH3的脱附峰值及峰值温度。基于预测效果最好的三吸附位NH3吸附模型,研究催化剂NH3氧化、NO氧化、标准SCR、快速SCR和NO2-SCR反应过程各个吸附位的总包反应机理,优化各反应机理的动力学参数使模型可以较好地预测催化剂反应过程。基于三吸附位反应动力学模型对水热老化后催化剂NH3存储过程、NH3氧化和NO氧化过程进行分析,探讨水热老化过程活性位迁移机理。催化剂的NH3存储能力从根本上决定了催化剂的NOx转化效率。影响NH3存储的主要因素有温度、空速及反应器入口NH3浓度等。基于NH3吸附模型分析以上因素对NH3存储过程的影响时发现:等温吸附温度越高、空速越高,催化剂的NH3存储能力越弱;反应器入口NH3浓度的变化只改变NH3存储速率,不改变催化剂的NH3存储量。由于催化剂的NH3存储能力随温度和空速的变化而变化,尿素喷射器工作过程中应合理改变供氨量,避免NH3泄漏。此外,水热老化会改变催化剂活性位的分布,从而影响催化剂的NH3存储性能。考虑到SCR催化剂小样试验中多点同时测量催化剂不同轴向位置NH3和NOx的体积分数较为困难而且试验成本较高,本文基于三吸附位反应动力学模型分析不同反应过程催化剂轴向反应活性,旨在降低催化剂开发成本。对模型预测结果分析发现:催化剂NH3氧化活性和NO氧化活性沿催化剂轴向位置逐渐增加;标准SCR和快速SCR反应过程中催化剂前半段利用效率较高。因此,在优化催化剂尺寸时需要改进催化剂配方,从而降低NH3氧化副反应活性,提高高温NOx转化率,拓宽催化剂活性温窗。
傅文钊[4]（2021）在《炭载钌/铂制氢催化剂活性位结构调控及动力学研究》文中研究表明催化反应动力学是工业催化剂设计的重要基础。目前,催化反应动力学研究主要关注速率常数的提取、计算和测定,极少关注其与催化剂活性位的数目及电子性质之间的量化关系。本文选取炭载贵金属Ru、Pt催化剂以氨硼烷水解制氢为模型反应,首先在排除催化剂电子效应的影响下考察反应速率常数及活化能与粒径的关系,通过结合多活性位动力学解析、催化剂几何结构表征与模型计算的方法辨识出Ru催化剂反应的主要活性位,揭示Ru催化剂粒径效应的原因。进一步采用杂原子Cl与Co对Ru的活性位局域环境进行调变,发现了 C1引起的几何结构抑制效应和Co引起的电子结构促进效应。并采用酸洗浸出Co的手段使Ru的高活性位点进一步暴露,从而提升催化剂反应活性。此外,通过调控炭载体表面化学性质来调节Pt的电子结构以探究其电子效应的影响。基于Pt电子结构与反应动力学参数（活化熵与活化能）的线性关系获得了催化活性位转化频率TOF的实验描述符,并结合过渡态理论与Temkin方程最终建立了包含催化剂活性位微结构参数的“纳米”动力学模型。主要研究结果如下:（1）Ru活性位辨识。探究了氨硼烷催化水解制氢碳载Ru基催化剂的粒径效应,辨认了 Ru催化剂的主要活性位。制备了一系列粒径不同的Ru催化剂,并将其用于催化氨硼烷水解制氢,通过动力学实验发现其水解性能随粒径呈现典型的火山型曲线变化,而表观活化能与粒径变化无关,通过多晶面动力学解析表明该反应仅存在一个主要的活性位。进一步通过催化剂结构表征发现Ru颗粒主要以截断六棱双锥形貌为主,采用晶体模型计算得到不同粒径下暴露活性位的原子数目,发现只有边位的TOFactive site不随粒径变化而变化,进而证实边位为反应主要活性位。该结果进一步得到了同位素实验与DFT理论计算的验证。（2）Ru活性位结构调控。针对上述Ru基催化剂活性位的特性,通过引入Cl和Co杂原子对Ru活性位的局域环境进行调控。采用多种表征手段证明Co在不改变Ru颗粒形貌的条件下,可以将电子转移到Ru原子表面,提高Ru表面电子密度进而降低Ru电子结合能。而Cl物种会强吸附在Ru颗粒表面,进而堵塞Ru活性位点并引起空间位阻效应,抑制反应物水的活化。基于此,采用无氯前驱体制备了 RuCo/CNT双金属催化剂,并进一步通过酸洗选择性浸出Co得到了多活性位的Ru催化剂,使其催化性能大幅提升至75 1.0molH2-molRu-1·min-1,为未处理原始Ru催化剂性能的4.1倍。进一步动力学实验表明该催化剂兼具适宜的反应物结合强度以及丰富的活性位点,因而表现出优异的催化性能。（3）Pt电子结构调控。以电子结构更易表征的Pt为活性金属,通过DFT计算考察了碳管表面不同含氧官能团（OCGs）的亲电性能,并通过调控焙烧温度的方法控制碳管上OCGs的种类和数量,进而调变负载Pt的电子结构。结合多种表征手段,在排除碳管表面织构性质、缺陷、极性以及金属粒径等对活性的影响,发现Pt/CNT催化性能与Pt的电子结构高度相关,其中高的Pt结合能显着提升反应速率。进一步采用多种表征手段定量分析了不同催化剂表面OCGs的种类与数量,在此基础上建立了炭载体表面化学与Pt电子结构定量关联,发现Pt/CNT-0主要由供电子基团组成,而随着焙烧温度的升高吸电子基团逐渐成为主要基团,进一步升高温度会基本消除载体表面官能团,因而Pt/CNT-400催化剂表现出最高的电子结合能及催化性能,相比于Pt/CNT-0提升了15倍,达到811.3 molH2·molPt-1·min-1。同时该催化剂具有良好的耐久性,因而是一种高性能的氨硼烷水解制氢催化剂。（4）“纳米”动力学模型建立。在排除碳管表面织构性质、缺陷、极性以及金属粒径等对活性的影响下,利用OCGs对负载Pt电子的调控作用,研究Pt电子结构对催化剂动力学参数的调变规律。发现其具有显着的补偿效应,其中反应的活化熵（ΔH0*）和活化焓（ΔS 0*）均与Pt电子结合能（B.E.）呈线性关系。通过动力学推导,发现Pt的电子结合能可以作为活性位点转化频率TOF的描述符。进一步结合晶体结构模型计算,将Pt活性位数量N与转化频率TOF进一步关联,最终建立了包含催化剂微结构参数的动力学模型,可用于Pt催化剂性能的预测与优化,并可进一步为其他金属催化剂的设计开发提供新的方法论。
王晓江[5]（2021）在《燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发》文中研究指明燃料电池作为一种将化学能直接转化成电能的新型能源转换器件,由于对环境友好、能量转换率高等特性而受到学术界及工业界的广泛重视。但是其阴极缓慢的氧还原反应（ORR）动力学以及由此导致的高贵金属Pt催化剂需求阻碍了燃料电池的进一步商业化发展。此外,传统的多相催化体系中非均匀分布的本质还导致了低的活性位点利用率以及不良的反应物种传质效率等问题。为了解决这些问题,本文旨在通过将非贵金属配合物活性中心共价嫁接在离聚物材料上的方式,构建一种新型ORR均相催化体系,以实现具有低成本、高活性位点利用率以及高传质效率特点的燃料电池阴极催化层材料制备。本文首先针对过渡金属配合物分子ORR本征活性的影响因素进行了探讨:（i）为研究金属配合物中配体组装结构以及金属中心相互作用的影响,本文制备了一系列单双核金属酞菁类配合物（FePc、FePc-PcFe、FePc-PcCo、CoPc-PcCo以及CoPc）并进行了循环伏安法（CV）与旋转圆盘电极（RDE）的电化学表征。结果表明,具有双核金属组装结构的金属酞菁类（FePc-PcFe、CoPc-PcCo）均显示出比其单核酞菁类似物（FePc、CoPc）更高的活性;Fe金属中心也表现出比Co更好的催化性能;有趣的是,对于具有异相金属的双核酞菁FePc-PcCo,其ORR半波电势介于FePc-PcFe与CoPc-PcCo之间,并表现出与FePc-PcFe更为接近的半波电势。X射线吸收谱揭示了 FePc-PcCo和FePc-PcFe存在类似的平面四边形结构,而CoPc-PcCo为非平面结构;紫外-可见光吸收谱（Uv-vis）以及密度泛函理论计算（DFT）证明了双核样品具有更低的最低未占据分子轨道（LUMO）能量,并因此具有良好的氧气吸附能力。（ii）为进一步研究金属配合物中的配体电子结构对金属配合物反应活性的调节作用,本文合成了一系列具有不同配体结构的铁基配合物（表示为FeL,L=TAA,Pc,TPP,Corrole,Tim和Salen）作为ORR催化剂,其电催化活性遵循 FeTAA>FePc>FeTPP>FeCorrole>FeTim>FeSalen 的顺序,并且除 FeTim 和FeSalen外的配合物的电子转移数均接近4,这意味着氧气几乎完全还原为水。通过建立这类催化剂的半波电位与X射线吸收近边结构光谱（XANES）边前峰强度以及Mossbauer光谱的同质异能移的线性关系,并结合DFT计算以研究铁基配合物的电荷分布情况,发现Fe活性位点上的电荷和自旋密度对于ORR活性具有重要影响,这为进一步设计具有特定配体的高活性过渡金属配合物催化剂提供了指导方向。基于以上对于金属配合物本征活性的影响规律研究,结合其稳定性表现,本论文选择了金属卟啉类催化剂进行后续三维均相催化体系的设计。首先针对酸性介质的阴极催化层结构,将5,10,15,20-四（4-甲氧苯基）卟啉铁（TMPPFe）共价接枝在Nafion侧链上,获得均相催化层材料Nafion-TMPPFe,尽管其在RDE测试中展现出了相较于传统催化层结构更优的半波电势,但仍不尽如人意,因此论文进一步针对ORR动力学更快的碱性燃料电池,通过将分子催化剂5,10,15,20-四（4-甲氧苯基）卟啉钴（TMPPCo）锚定在阴离子导电的聚芴离聚物（polyfluorene,PF）的侧链上,获得的复合材料（PF-TMPPCo）具有在离子通道内部均匀分布的均相催化环境,并体现出低的过电势和高的燃料电池功率密度。这种新型均相催化层结构的设计策略为未来许多其他基于分子催化的电化学反应的应用场景开发提供了新思路。基于以上金属配合物和离聚物构建的复合材料所形成的新型均相催化层结构中离聚物相分离特点以及催化位点分布的各向异性,传统的电化学手段如体相电化学阻抗谱只能反映宏观的反应物种传质及电子转移效率的平均结果,仍缺乏对反应体系中局部微区分布信息的解析能力。为此,本论文通过机械耦合、电磁屏蔽以及程序定制等手段,通过将原子力显微镜（AFM）与电化学工作站同步联用,搭建了原子力显微镜-电化学交流阻抗原位表征平台（AFM-EIS）,并利用其在Nafion界面的不同微区内观察到了具有空间差异性的局部质子传输阻力分布情况,不同相对湿度条件下的测试结果显示其质子运输能力随着湿度的增加而逐渐增加。此外,本文还通过数值模拟的方法重构了 Nafion离聚物的微观结构以检验其微观结构形态与质子传输阻力之间的关系,结果表明,其质子传输阻力的空间多样性是由于微区内亲水基团的浓度差异以及界面异质性引起的局部含水量变化而导致的。这些基于Nafion离聚物的实验结果验证了AFM-EIS技术的初步实现,未来该技术手段的逐步完善对于实现均相催化体系微观结构的深入分析以及进一步的改性设计将具有重要意义。
江澜,罗勇,邹海魁,孙宝昌,张亮亮,初广文[6]（2021）在《超重力多相催化反应器的研究进展》文中研究指明针对本征反应速率为快速反应的多相催化过程,其宏观反应速率一般受限于相间传质速率。基于超重力技术良好的传质强化特征,以及超重力装备关键机械部件在高温高压条件下稳定运行的突破,超重力反应器应用于多相催化反应,逐步展现了反应过程强化的潜力。本文主要对近年来本中心研制的超重力多相催化反应器在气液、气固以及气液固体系的研究进行综述,并对超重力多相催化反应器的发展前景进行了展望。
周雪瑶[7]（2020）在《CH4和CO2等小分子在过渡金属表面的反应动力学理论研究》文中研究表明近年来,碳基能源的转化与利用成为催化化学、能源化学以及环境化学等学科的重点研究方向。过渡金属作为常用的催化剂,碳基小分子在其上的动力学过程是控制催化产物生成和生产效率的重要因素。深入研究碳基小分子在过渡金属表面的吸附、迁移和反应的进程,理清各表面基元反应的动力学机理是真正理解催化反应的前提,同时也将为催化剂的设计及工业进程的调控提供思路。随着计算机技术及理论研究方法的不断发展,理论化学家利用第一性原理的研究方法,在分子原子尺度下对碳基小分子在过渡金属表面的反应行为进行描述,提供各反应详尽的动力学机理信息,可与表面动力学实验研究相辅相成,从而加深对表面基元反应本质的理解。甲烷分子作为天然气的重要成分,是能源科学中的研究热点,在工业蒸汽重整化制氢的过程中,其解离吸附过程也是反应的决速步。在本论文中,我们首先对甲烷分子在过渡金属表面的解离吸附动力学机理在微观层面上进行了详尽的研究。利用置换不变多项式-神经网络（permutation invariant polynomial-neural network,PIP-NN）算法,基于我们的合作者发展的 SRP32-vdW泛函,构建了 CH4/Ni（111）体系的15维反应势能面。在该势能面上用准经典轨迹（quasi-classical trajectory,QCT）方法计算的解离吸附机率与实验结果在大范围的平动能下吻合的非常好,误差小于化学精度（<4.2 kJ/mol）。此外,我们对甲烷的氘代物CHD3、CH2D2分子的模式特异性和键的选择性进行了分析,在低于50 kJ/mol的能量范围内定性地重复了实验的研究结果,且当CHD3的（v1）振动模式被激发后,很好地重复了实验中C-H和C-D键断裂的分支比,再次强调了甲烷分子解离吸附反应的非统计动力学特性。随后,以CHD3/Ni（111）体系为例,我们提出 了改进的广义 Langevin 振子（modified generalized Langevin oscillator,MGLO）模型。该模型是在原始GLO模型的基础上,结合前人lattice relaxed sudden（LRS）模型的思想,在动力学计算的同时加入了分子和表面原子耦合效应的矫正。MGLO模型在CHD3/Ni（111）的解离反应中表现良好,完美重复了第一性原理分子动力学（ab initio molecular dynamics,AIMD）和实验的研究结果,也准确描述了分子和表面之间的能量传递过程,说明了该模型在高活化气相-表面反应中的普适性。另外,在分子动力学理论研究中,AIMD方法也是另一有效手段,尽管计算量较大,但在动力学计算时很容易包括表面原子的自由度,描述表面运动对分子反应的影响,使动力学模拟更接近于真实情况,近年来逐渐成为多相催化领域理论研究的常用手段。利用AIMD方法,我们对CH4分子在Ir（332）表面上的动力学过程进行了模拟,研究了缺陷位点对于CH4解离吸附反应的影响,在证明了其高入射能区域内direct反应机理的同时,结合静态分析,也解释了低入射能区域（<0.15 eV）实验中提出的“trapping-precursor”机理的合理性,虽未能提供动力学机理的直接证明,却为后续研究奠定了基础。除了甲烷分子,CO2分子也是重要的碳基能源小分子,作为温室气体的主要成分,研究其在金属表面的动力学机理也对二氧化碳的转化利用有重要意义。利用AIMD方法,我们模拟了实验条件下,CO2分子在Ni（100）表面的吸附、解离和散射动力学过程,重复了实验报道的解离反应趋势,发现了其非直接反应的动力学机理。CO2分子解离反应的宏观势垒和动力学行为不匹配的现象也说明了势能面的形貌对微观动力学机理的重要影响。最后,为了研究更真实的多相催化反应的动力学进程,我们利用AIMD方法模拟了实验条件下H原子入射预吸附CO分子的Cu（111）表面的动力学过程,并对反应过程中的能量传递和非绝热通道的影响进行了讨论,计算所得的CO脱附产物的反应截面、能量和角度分布均和实验吻合良好,通过对反应轨迹的深入分析揭示了 hot-atom机理对于H原子入射引起CO分子脱附的动态置换（dynaimcal displacement）反应的调控机制。以上的这些研究将帮助我们更好地理解碳基能源小分子在金属表面的相互作用,以及分子和表面各自由度之间的能量转移对表面反应的影响,从而更好的阐明相关复杂多相催化反应过程的机理。
王志勇[8]（2020）在《碳基纳米催化材料及超重力强化反应过程研究》文中研究表明现代科学发展中,催化反应的研究是科学界最活跃最有生机的领域之一,已经成为推动能源、材料、化学工业发展的源泉和动力。多年来,以铂、钌、钯等贵金属为代表的金属基催化材料在许多化学反应中表现出优异的催化性能,但这类催化材料普遍存在资源有限、价格昂贵、环境污染等问题,从而限制了其大规模商业化应用。随着绿色化学和可持续化学发展的推动,非金属材料作为催化剂的应用逐渐被人们认识和探索,其中以碳纳米材料为代表的非金属催化剂被发现可应用于多类需要金属参与的催化反应,有望替代传统的金属基催化剂。目前在碳纳米材料催化领域,国内外的研究工作主要还集中在新型碳纳米材料的制备、活性位点的识别以及催化过程的探索等方面。而碳纳米材料作为催化剂的催化反应体系普遍为非均相催化过程,催化性能受相间混合传质的影响明显。常规反应器存在混合效果弱及相间传递效果差等问题,不能充分发挥纳米催化剂的优势。超重力技术是一种典型的化工过程强化技术,它利用旋转产生的离心力模拟超重力环境,可极大强化相间传质效率。基于此,本论文探索了碳基纳米材料的结构对催化反应性能的影响,研究了不同反应条件下非金属催化反应体系的过程规律,并提出了超重力强化碳基非金属催化反应新过程,主要工作内容如下:（1）以商业石墨和硫粉为原料,采用球磨法制备了硫原子掺杂含量为3.4 wt.%的硫掺杂石墨片非金属催化剂。硫掺杂石墨片可用于催化苯甲醇氧化制备苯甲醛反应中,在温度80℃,催化剂用量2 mg,反应时间3小时下,反应物苯甲醇的转化率和目标产物苯甲醛选择性分别为18.2%和96.8%。当其用于催化对硝基苯酚还原制对氨基苯酚时,实验测得表观反应速率常数为0.02874min-1,表观活化能为24.21 kJ mol-1,反应熵为-146.34 kJ mol-1 K-1,反应焓为21.57 kJ mol-1。通过密度泛函理论计算对杂原子掺杂的碳材料结构进行优化,结果表明,硫原子掺杂到碳骨架中时,会引起电子云的重排,从而有利于催化活性的提高。结合反应动力学研究,提出了非金属催化氧化和还原反应过程机理;（2）以形貌可控的纳米氧化镁为模板和催化剂,采用化学气相沉积法可控制备了双层石墨管非金属材料,石墨管的长度在10-20μm范围内,平均管径约为500 nm。在电催化氧还原及电催化析氧反应过程中,双层石墨管较单层石墨管具有更大的正起始电位、半波电位和极限电流密度,且具有更好的双功能活性。将其作为催化剂载体用于电催化合成氨反应中,探索了催化剂载体亲疏水性对催化性能的影响,在-0.4V过电位下,NH3产率最高,为2.24 μg h-1 mgcat.-1,且外层疏水的双层石墨管结构可有效提高电催化合成氨的选择性;（3）以氧化石墨烯为原料,尿素为氮源,泡沫镍为模板合成了三维宏观氮掺杂石墨烯-Ni复合整体式催化剂,催化剂可高效催化硝基苯还原制苯胺。其反应遵循拟一级动力学过程,表观活化能为30.50 kJ mol-1。基于反应动力学数据,选用Langmuir-Hinshelwood吸附反应模型进行拟合,最终模型拟合值和实验值误差小于10%;采用水热耦合冷冻干燥法,以氧化石墨烯为原料,尿素为氮源,制备了可用于催化硝基苯还原反应的非金属氮掺杂石墨烯泡沫整体式催化剂,石墨烯泡沫内部孔道大小约为100 nm;（4）在旋转填充床超重力反应器内进行硫掺杂石墨片催化苯甲醇氧化反应过程,反应温度为60℃时,苯甲醇的转化率较搅拌反应釜反应器内转化率可提升3倍,选择性基本保持不变。在旋转管式超重力反应器内进行整体式非金属材料催化硝基芳香化合物还原过程,超重力水平为6484g（g=9.81 m·s-2）时,反应表观速率可达到常规搅拌反应釜反应器内速率的6倍。计算流体力学模拟数据表明,超重力水平越高,液体表面更新速率越快,从而提高表面反应效率。
韩育宏[9]（2020）在《铁基多相类Fenton反应同时脱硫脱硝的实验研究》文中研究指明燃煤烟气中SO2和NOx的排放控制通常分别采用传统的钙基湿法烟气脱硫和选择性催化还原脱硝工艺,这种分级处理方式存在占地面积大、投资和运行成本高、系统复杂等缺点,所以有必要开发系统相对简单且经济的烟气同时脱除SO2和NOx的技术。氧化方法是实现烟气同时脱硫脱硝的重要基础,其关键在于NO的氧化。多相类Fenton法是一种具有代表性的液相高级氧化技术,较传统的Fe2+/H2O2均相Fenton过程具有pH应用窗口宽、无含铁污泥和催化剂可再生利用等优点。因此,制备非水溶性含铁催化剂并用于多相类Fenton体系进行烟气同时脱除SO2和NO的研究具有重要的理论价值和现实意义。本文利用液相沉淀法制备了非水溶性含铁磷钨酸盐FeⅢAspPW,用作多相类Fenton体系的催化剂,在自行设计的实验室鼓泡反应器平台上进行了 3个系统的脱硫脱硝实验,得到如下结果:（1）当催化剂加入量为5g/L,H2O2浓度为4mol/L,反应温度为50℃,溶液pH为5.5,烟气流速为0.4L/min,NO初始浓度为603mg/m3时,FeⅢAspPW和H2O2溶液的反应体系脱除NO的效率达到91.56%。（2）当催化剂加入量为0.5g/L,H2O2浓度为9.0wt%,反应温度为65℃,溶液pH为5,UV功率为18W,烟气流量为0.9L/min,NO初始浓度为614mg/m3,SO2初始浓度为2094mg/m3时,O2初始浓度为6.7%时,FeⅢAspPW多相催化UV-类Fenton体系同时脱除烟气中SO2和NO的效率分别达到1 00%和84.27%。（3）FeⅢAspPW多相催化Na2S2O8/H2O2的UV-类Fenton体系同时脱除烟气中SO2和NO的实验中,利用响应曲面法预测得到最优实验条件为:催化剂加入量为0.69g/L,Na2S2O8/H2O2摩尔比为0.01,反应温度为70℃,溶液pH为5.1,与单因素实验确立的条件基本一致,最优条件下实验得到NO脱除效率为87.06%,与理论预测值87.71%接近,此时SO2被完全脱除。通过X射线衍射、扫描电镜、电感耦合等离子体质谱、热重分析、红外光谱、紫外可见漫反射光谱、比表面积分析等手段对催化剂FeⅢAspPW的物理化学性质进行了表征,推测分子式为[Fe（C4H5NO4）]3PW12O40·14H2O。催化剂的表征表明,使用后催化剂的平均孔径、孔容和比表面积略有减小,但其结构没有变化,基本稳定。催化剂的稳定性同时被催化剂回收再利用实验和铁离子溶出浓度测定实验所证实。H202反应体系同时脱硫脱硝的产物分析和物料平衡计算结果表明NO最终的氧化产物主要为NO3-,少量为NO2-;而SO2最终的氧化产物为SO42-。X光电子能谱分析表明反应过程中催化剂的表面发生了电子捕获,部分Fe3+被转化为Fe2+,说明催化过程中存在Fe3+/Fe2+氧化还原对。结合相关参考文献,推测催化机理包含氢键对H2O2的化学吸附、发生在FeⅢAspPW表面的≡FeⅢ（?）≡FeⅡ类Fenton催化作用和≡POM（?）≡POM-光催化作用。通过宏观反应动力学实验,计算得到H2O2和Na2S2O8/H2O2的多相类Fenton反应脱除NO的反应级数分别为2.09和1.07,表观活化能分别为14.05kJ/mol和11.37kJ/mol。反应速率常数和表观活化能的数值对比说明Na2S2O8的加入可加快反应速率,且Na2S2O8和H2O2具有协同作用。实验参数对反应速率常数的影响实验表明,适量的SO2、NO、O2、氧化剂和催化剂可提高反应速率,当pH从2到7变化时,这两种多相催化体系,特别Na2S2O8/H2O2复合氧化剂对反应速率常数k的影响微弱,说明反应体系对溶液pH的适宜范围相对较宽。
刘亚朝[10]（2020）在《旋转滴流床反应器的流体力学特性及催化加氢反应研究》文中研究说明多相催化反应占过程工业中化学反应的80%以上。作为重要的催化反应器之一,滴流床反应器广泛应用于气液固三相催化加氢反应,反应器内液膜厚度、更新速率等流体力学参数是影响界面传递与反应的关键。在常规重力场下,滴流床反应器自身难以实现对液膜流体力学行为的有效调变,从而难以调控多相催化反应的性能。超重力旋转填充床是一种典型的过程强化装备,已有研究表明,在其中装填催化功能填料,能对多相催化反应进行有效强化,本文称这种催化填料旋转床为旋转滴流床。然而,旋转滴流床中流体流动和相间传质行为的研究相对空缺,阻碍了旋转滴流床反应器的设计优化及工业化应用。本文对旋转滴流床的流体力学特性及催化加氢反应展开研究。首先采用X射线计算机断层扫描技术研究旋转滴流床中各部分持液量的科学变化规律;建立定量测量旋转滴流床润湿分率的方法,结合染料吸附实验,得到润湿分率及平均液膜厚度的计算式;基于较为真实的物理模型以及流体流动基本规律,建立旋转滴流床中液固传质数学模型;在上述研究的基础上构建旋转滴流床多相催化反应器模型,并用催化加氢反应对其进行实验验证。主要研究结果如下:1.旋转滴流床的外部静持液量随着转速的提高而减小,其数值小于5%,低于传统滴流床。旋转滴流床还存在内部静持液量,其数值约为理论最大内部静持液量的80%,且在总持液量中所占的比例最高。内部静持液量随转速的提高而下降,在实验范围内降幅为11%;旋转滴流床的外部总持液量随液量和液相粘度的增大而增大,随转速和表面张力的增大而减小。通过量纲分析得到了外部总持液量的关联式,如下:（?）其计算值与实验值的误差在±15%以内;根据外部总持液量得到了平均停留时间的变化规律,实验范围内平均停留时间约为0.3-1.1 s,且随转速的升高而下降,随粘度的升高而提高。2.建立了准确的润湿分率定量统计方法,将二维图像计算润湿分率的误差控制在2%以内;转子的旋转对旋转滴流床中液相的分布起决定性作用,预润湿对其平均润湿分率的提高小于1%;旋转滴流床的平均润湿分率随转速和液量的提高而提高,随粘度和表面张力的提高而下降。通过无量纲分析得到了预测平均润湿分率的计算式,如下:（?）其计算值与实验值的误差在±10%以内;通过对球形颗粒上流动痕迹的分析,可推测出液相在旋转滴流床中可能的流型:液膜流、液线流和干区;结合上一章持液量的研究,计算得到旋转滴流床中球形填料上液膜厚度,可通过转速对其进行灵活调变。3.基于催化剂颗粒立方堆积的物理模型,用润湿分率对液固传质比表面积进行修正,建立了旋转滴流床中液固传质的数学模型,并用外部静持液量给出合理的模型求解初值。求解结果表明,催化剂颗粒表面的浓度边界层厚度随转速和液量的增大而减小;用铜和重铬酸钾反应体系对上述模型进行验证,模型值与实验值的误差在±22%以内,说明模型合理;旋转滴流床的液固传质系数范围是2.83-16.45×10-5 m/s,随转速、液量和液固传质比表面积的增加而增大,随表面张力、粘度和接触角的增加而减小。相同的液相表观质量流率情况下,旋转滴流床的液固体积传质系数约为滴流床液固体积传质系数的4-6倍。4.基于上述流动力学特性,构建了旋转滴流床多相催化反应器模型,预测结果与实验结果吻合良好。在实验范围内,转速的提升对α-甲基苯乙烯加氢体系的反应速率可提升40%,对3-甲基-1-戊炔-3-醇加氢反应体系中间产物的收率可提高7倍。反应器模型的计算结果反映了各操作条件及物性参数对反应器性能的影响,发现并阐明了强化液固传质是进一步提高旋转滴流床反应器性能的重要途径。本文深化了对超重力环境下催化剂表面液膜流体力学行为的认识,为旋转滴流床反应器的开发奠定了科学基础。
二、多相催化反应动力学方程的建立（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多相催化反应动力学方程的建立（论文提纲范文）
（1）高超声速飞行器界面多相催化数值研究进展（论文提纲范文）
| 1 界面多相催化的特征 |
| 1.1 多相态特征 |
| 1.2 多过程特征 |
| 1.3 多尺度特征 |
| 2 界面多相催化的建模 |
| 2.1 给定速率系数模型 |
| 2.1.1 完全非催化/完全催化模型 |
| 2.1.2 有限速率SRE模型 |
| 2.1.3 具有温度依赖性的有限速率SRE模型 |
| 2.2 含微细观特征的多相催化模型 |
| 2.2.1 多过程多步骤催化模型 |
| 2.2.2 含复杂微形貌的催化模型 |
| 2.3 基于微观理论模拟的跨尺度模型 |
| 2.3.1 基于RMD方法的多相催化模型 |
| 2.3.2 基于kMC方法的多相催化模型 |
| 2.3.3 不同尺度间的模型关联 |
| 3 基于催化模型的相关界面问题数值模拟 |
| 3.1 界面多相催化作用机理 |
| 3.1.1 考虑多相催化的耦合热效应 |
| 3.1.2 界面各作用间的相互作用机制 |
| 3.1.3 CO2多步催化加热机制 |
| 3.1.4 催化效应对界面行为的调控机理 |
| 3.2 界面多相催化效应相关应用 |
| 3.2.1 非空气介质催化加热模拟 |
| 3.2.2 沿进入轨道的催化加热模拟 |
| 3.2.3 含界面多相催化效应的热壁修正 |
| 4 飞行器界面多相催化的研究重点 |
| 1) 气动与材料的相关性机理： |
| 2) 基于界面效应的调控： |
| 3) 高温界面试验支撑建模： |
| 5 结束语 |
（2）目标问题导向式教学理念在化学反应工程教学中的实践——多相催化反应动力学为例（论文提纲范文）
| 1 目标问题导向式教学理念 |
| 2 目标问题导向式教学理念在多相催化反应动力学教学中的应用 |
| 2.1 课前 |
| 2.1.1 基本问题 |
| 2.1.2 重点问题 |
| 2.1.3 难点问题 |
| 2.1.4 实践问题 |
| 2.1.5 拓展问题 |
| 2.2 课中 |
| 2.3 课后 |
| 3 结语 |
（3）柴油机SCR催化剂多吸附位模型数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 重型柴油车排放法规 |
| 1.3 NO_x净化技术 |
| 1.3.1稀燃NO_x捕集技术 |
| 1.3.2 选择性催化还原技术 |
| 1.3.3 被动NO_x吸附净化技术 |
| 1.4 SCR后处理技术研究现状 |
| 1.4.1 SCR催化剂 |
| 1.4.2 Cu/SSZ-13 催化剂活性位分布 |
| 1.5 研究目的及主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 催化反应动力学模型 |
| 2.1 催化反应基本原理 |
| 2.1.1 多相催化反应 |
| 2.1.2 气-固多相催化反应模型 |
| 2.1.3 催化反应的反应速率 |
| 2.2 催化反应模型 |
| 2.2.1 反应器模型 |
| 2.2.2 反应机理模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 Cu/SSZ-13 催化剂反应动力学模型的建立 |
| 3.1 反应动力学模型的开发 |
| 3.2 反应器及催化剂参数 |
| 3.3 模型验证与分析 |
| 3.3.1 NH_3吸附与脱附反应 |
| 3.3.2 NH_3氧化反应 |
| 3.3.3 NO氧化反应 |
| 3.3.4 标准SCR反应 |
| 3.3.5 快速SCR反应 |
| 3.3.6 NO_2-SCR反应 |
| 3.4 催化剂老化模型验证与开发 |
| 3.4.1 老化对NH_3-TPD过程的影响 |
| 3.4.2 老化对NH_3氧化过程影响 |
| 3.4.3 老化对NO氧化过程影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Cu/SSZ-13 分子筛催化剂性能分析 |
| 4.1 催化剂NH_3存储性能分析 |
| 4.1.1 温度对NH_3存储性能的影响 |
| 4.1.2 入口NH_3浓度对NH_3-TPD过程的影响 |
| 4.1.3 空速对NH_3-TPD过程的影响 |
| 4.1.4 不同吸附位的NH_3存储量 |
| 4.1.5 不同吸附位的NH_3覆盖度 |
| 4.2 催化剂轴向性能分析 |
| 4.2.1 NH_3氧化反应过程轴向性能分析 |
| 4.2.2 NO氧化反应过程轴向性能分析 |
| 4.2.3 标准SCR反应过程轴向性能分析 |
| 4.2.4 快速SCR反应过程轴向性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）炭载钌/铂制氢催化剂活性位结构调控及动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究内容 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 催化剂活性位的辨认方法 |
| 2.1.1 理论计算 |
| 2.1.2 模型催化剂 |
| 2.1.3 原位表征应用 |
| 2.2 催化活性的调控方法 |
| 2.2.1 几何结构的影响及调控方法 |
| 2.2.2 电子结构的影响及调控方法 |
| 第3章 实验部分 |
| 3.1 原料和试剂 |
| 3.2 载体与催化剂的制备 |
| 3.2.1 炭载Ru/Pt纳米催化剂的制备 |
| 3.2.2 碳纳米管表面官能团改性 |
| 3.3 催化剂的表征 |
| 3.3.1 X射线粉末衍射分析(XRD) |
| 3.3.2 热重分析(TG) |
| 3.3.3 N_2物理吸附(N_2-BET) |
| 3.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 3.3.5 拉曼光谱(Raman) |
| 3.3.6 电镜分析(HRTEM&HAADF-STEM) |
| 3.3.7 元素分析(ICP) |
| 3.3.8 X射线光电子能谱(XPS) |
| 3.3.9 X射线射线吸收谱(XAS) |
| 3.3.10 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 3.4 催化剂产氢性能考评 |
| 3.4.1 实验流程 |
| 3.4.2 数据处理 |
| 3.5 理论计算方法和模型 |
| 第4章 钌炭催化剂氨硼烷水解的活性位辨认 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 钌催化氨硼烷水解的反应特性分析 |
| 4.2.1 钌催化剂粒径效应的研究 |
| 4.2.2 钌催化剂的动力学解析 |
| 4.3 钌主要反应活性位的辨认 |
| 4.4 钌炭催化剂活性位的验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 钌炭催化剂活性位调控 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 钴助剂对活性位的调控作用 |
| 5.3 氯离子对钌活性位的调控作用 |
| 5.3.1 理论计算Cl吸附对催化活性的影响 |
| 5.3.2 Cl吸附的催化表现及实验表征 |
| 5.4 预处理方法对活性位的调控作用 |
| 5.4.1 理论计算预测反应活性 |
| 5.4.2 酸洗后催化剂的结构表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 铂炭催化剂活性位调控 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 铂炭催化剂电子结构的调变方法 |
| 6.2.1 理论计算预测铂炭复合物电子结构 |
| 6.2.2 氧化焙烧碳纳米管的表征及定量 |
| 6.3 铂炭复合催化剂反应特性的分析 |
| 6.3.1 铂炭纳米复合物的催化性能 |
| 6.3.2 铂炭纳米复合物的结构表征 |
| 6.4 铂炭复合物的电子协同效应 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 炭载铂钌制氢催化剂纳米反应动力学 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 钌炭催化剂的动力学表征 |
| 7.3 铂炭复合物催化剂动力学表征 |
| 7.4 基于催化剂表面结构的反应动力学建立 |
| 7.4.1 催化剂活性位数目参数计算 |
| 7.4.2 催化剂活性位活性的动力学推导 |
| 7.4.3 催化剂活性位活性描述符关联 |
| 7.5 铂炭催化剂“纳米”动力学建立 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 当前能源形势 |
| 1.2 燃料电池的原理 |
| 1.3 氧还原反应 |
| 1.3.1 氧还原反应原理 |
| 1.3.2 氧还原催化剂性能评价方法 |
| 1.3.3 氧还原催化剂 |
| 1.4 电化学三相界面 |
| 1.4.1 活性位点利用率 |
| 1.4.2 质量传递途径 |
| 1.4.3 电子转移效率 |
| 1.5 本论文研究的目的、意义和内容 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 实验所用的试剂及设备信息 |
| 2.2 物理表征方法 |
| 2.2.1 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.2 X射线吸收谱分析 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 穆斯堡尔谱 |
| 2.2.6 原子力显微镜 |
| 3 金属配合物中金属中心及配体组装方式的ORR活性调控作用 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 双核金属酞菁(FePc-PcFe、CoPc-PcCo)的制备 |
| 3.2.2 异核酞菁铁钴FePc-PcCo的制备 |
| 3.2.3 催化剂电化学性能测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 物化性质比较 |
| 3.3.2 电化学性能讨论 |
| 3.3.3 密度泛函理论计算(DFT)讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 金属配合物催化剂中配体电子结构对ORR活性的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 FeSalen的合成 |
| 4.2.2 FeTAA的合成 |
| 4.2.3 FeCorrole的制备 |
| 4.3 FeTim的合成 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 电化学性能比较 |
| 4.4.2 催化活性位点的电子结构衍变分析 |
| 4.4.3 密度泛函理论计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 金属配合物衍生的三维均相催化体系的构建及应用 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 酸性介质均相催化体系Nafion-TMPPFe的构建 |
| 5.2.2 碱性介质均相催化体系PF-TMPPCo的构建 |
| 5.2.3 旋转圆盘电极测试 |
| 5.2.4 燃料电池单电池测试 |
| 5.2.5 分子动力学模拟 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 PEMFC中的新型均相催化体系Nafion-TMPPFe |
| 5.3.2 AEMFC中的新型均相催化体系PF-TMPPCo |
| 5.4 本章小结 |
| 6. AFM-交流阻抗技术的开发及在离聚物微结构解析中的应用 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 原位微区局部阻抗技术AFM-EIS平台的搭建 |
| 6.2.2 电极制备及湿度控制方法 |
| 6.2.3 两种AFM-EIS测试模式 |
| 6.2.4 体相电化学阻抗测试 |
| 6.2.5 数值模拟重构方法 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 良好的电磁屏蔽对于微区阻抗测试结果的影响 |
| 6.3.2 固定探针位置的离聚物局部阻抗谱测试 |
| 6.3.3 原位扫描微区阻抗成像测试 |
| 6.3.4 基于数值模拟重构的离聚物微结构 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士期间科研成果 |
（6）超重力多相催化反应器的研究进展（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 超重力过程强化技术 |
| 2 超重力多相催化反应器 |
| 2.1 气液催化反应器 |
| 2.2 气固催化反应器 |
| 2.3 气液固催化反应器 |
| 3 结论与展望 |
（7）CH4和CO2等小分子在过渡金属表面的反应动力学理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 本文主要内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 量子力学基础 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.2 Hatree-Fock方程 |
| 2.2.1 单电子近似与平均场理论 |
| 2.2.2 Slater行列式与Hatree-Fock方程 |
| 2.3 密度泛函理论 |
| 2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.3.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.3.3 DFT理论中的近似方法 |
| 1. 局域密度近似方法 |
| 2. 非局域密度近似方法 |
| 2.3.4 DFT理论在固体表面的应用 |
| 2.4 第一性原理分子动力学 |
| 2.4.1 Newton经典运动方程数值积分算法 |
| 2.4.2 分子动力学系综 |
| 2.5 动力学初始采样 |
| 2.5.1 多原子分子内部振转态初始采样 |
| 2.5.2 金属表面原子的初始采样 |
| 2.5.3 气相-表面碰撞反应初始采样 |
| 2.6 神经网络算法构建体系势能面 |
| 2.6.1 神经网络架构 |
| 2.6.2 数据集的选择 |
| 2.6.3 置换不变多项式神经网络算法 |
| 参考文献 |
| 第3章 甲烷分子在过渡金属表面的解离吸附动力学 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 CH_4/Ni(111)体系势能面 |
| 3.2.1 计算细节 |
| 1. 电子结构计算 |
| 2. 势能面拟合 |
| 3. 动力学计算 |
| 3.2.2 结果及讨论 |
| 1. 势能面收敛性测试 |
| 2. CHD_3分子的解离机率 |
| 3.2.3 小结 |
| 3.3 CHD_3及CH_2D_2分子的解离吸附反应 |
| 3.3.1 计算细节 |
| 3.3.2 结果及讨论 |
| 1. CHD_3分子的解离 |
| 2. CH_2D_2分子的解离 |
| 3. SVP模型分析 |
| 3.3.3 小结 |
| 3.4 改进的广义Langevin振子(MGLO)模型 |
| 3.4.1 计算细节 |
| 1. MGLO模型的建立 |
| 2. 动力学计算 |
| 3.4.2 结果及讨论 |
| 1. 最小能量路径 |
| 2. 解离机率 |
| 3. 分子和表面之间的能量迁移 |
| 3.4.3 小结 |
| 3.5 CH_4/Ir(332)体系动力学 |
| 3.5.1 计算细节 |
| 3.5.2 结果及讨论 |
| 1. 物理吸附势阱 |
| 2. 过渡态 |
| 3. AIMD动力学计算 |
| 4. 低E_i区域的晶格运动效应 |
| 3.5.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 CO_2/Ni(100)及H-CO/Cu(111)体系第一性原理分子动力学 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 CO_2/Ni(100)体系动力学 |
| 4.2.1 计算细节 |
| 4.2.2 结果及讨论 |
| 1. 反应路径 |
| 2. CO_2分子的解离、粘附和散射 |
| 3. 分子和表面之间的能量传递 |
| 4. Steering效应 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 H-CO/CU(111)体系动力学 |
| 4.3.1 计算细节 |
| 4.3.2 结果及讨论 |
| 4.3.3 小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）碳基纳米催化材料及超重力强化反应过程研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 碳材料介绍 |
| 1.2 碳材料的制备 |
| 1.2.1 石墨烯的制备 |
| 1.2.2 氧化及还原的氧化石墨烯 |
| 1.2.3 杂原子掺杂石墨烯 |
| 1.2.4 宏观整体式碳材料的制备 |
| 1.3 碳材料在催化领域的应用 |
| 1.3.1 氧化反应 |
| 1.3.2 还原反应 |
| 1.3.3 偶联反应 |
| 1.4 超重力技术介绍 |
| 1.4.1 超重力技术原理 |
| 1.4.2 超重力反应器强化传质-反应研究进展 |
| 1.5 本课题的研究目的与内容 |
| 第二章 掺杂型碳材料的制备及其催化应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 合成与测试方法 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 材料制备 |
| 2.2.3 材料表征 |
| 2.2.4 催化性能评价 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 硫掺杂石墨片的合成与表征 |
| 2.3.2 硫掺杂石墨片催化苯甲醇氧化性能研究 |
| 2.3.3 硫掺杂石墨片催化对硝基苯酚还原性能研究 |
| 2.3.4 不同杂原子掺杂的催化性能理论计算研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 结构型碳材料的制备及其催化应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 合成与测试方法 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 材料制备 |
| 3.2.3 材料表征 |
| 3.2.4 催化性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 多层石墨管的合成与表征 |
| 3.3.2 多层石墨管的电催化ORR、OER性能研究 |
| 3.3.3 基于双层石墨管复合材料在电催化合成氨中的应用研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 整体式碳材料的制备及其催化应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 合成及测试方法 |
| 4.2.1 实验原料及设备 |
| 4.2.2 材料制备 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.2.4 催化性能评价 |
| 4.2.5 DFT理论计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 氮掺杂石墨烯/泡沫镍整体式催化剂(NG/NF)的合成与表征 |
| 4.3.2 NG/NF的催化还原性能及动力学研究 |
| 4.3.3 无金属NGF的制备及催化还原性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超重力反应器内碳基材料催化反应工艺研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 合成与测试方法 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 材料制备 |
| 5.2.3 材料表征 |
| 5.2.4 反应流程 |
| 5.2.5 超重力水平的计算 |
| 5.2.6 计算流体力学方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 基于旋转填充床超重力反应器内氧化反应过程的研究 |
| 5.3.2 基于旋转管超重力反应器内还原反应过程研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（9）铁基多相类Fenton反应同时脱硫脱硝的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 液相氧化法在燃煤烟气污染物控制中的研究现状 |
| 1.2.1 传统的液相氧化技术 |
| 1.2.2 高级氧化技术 |
| 1.3 多相类Fenton氧化技术研究现状 |
| 1.3.1 在有机污染物降解中的应用 |
| 1.3.2 在烟气污染物治理中的应用 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 非水溶性含铁POMs催化剂的制备及特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Fe~ⅢAspPW催化剂的制备与表征 |
| 2.2.1 实验仪器与试剂 |
| 2.2.2 催化剂制备 |
| 2.2.3 催化剂表征 |
| 2.3 Fe~ⅢAspPW多相类Fenton脱硝的性能实验 |
| 2.3.1 实验仪器与试剂 |
| 2.3.2 NO脱除实验装置 |
| 2.3.3 实验步骤 |
| 2.3.4 反应产物分析方法 |
| 2.3.5 脱除效率计算方法 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 催化剂的表征结果分析 |
| 2.4.2 多相类Fenton催化剂脱硝性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多相类Fenton反应同时脱硫脱硝的实验和机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验仪器与试剂 |
| 3.2.2 催化剂的制备和表征 |
| 3.2.3 SO_2和NO脱除实验装置 |
| 3.2.4 实验步骤 |
| 3.2.5 反应产物分析方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 H_2O_2浓度对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.2 Fe~ⅢAspPW投加量对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.3 反应温度对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.4 溶液pH对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.5 UV功率对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.6 烟气流量对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.7 烟气组分对脱硫脱硝的影响 |
| 3.3.8 不同反应体系的对比 |
| 3.3.9 催化剂的循环利用和稳定性实验 |
| 3.4 产物分析和反应机理 |
| 3.4.1 产物分析 |
| 3.4.2 反应机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多相催化下S_2O_8~(2-)/H_2O_2同时脱硫脱硝的RSM优化和实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 单因,素实验结果 |
| 4.3.2 响应曲面法RSM分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多相类Fenton脱除NO的宏观反应动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 宏观反应动力学理论 |
| 5.2.1 反应级数和反应速率常数 |
| 5.2.2 表观活化能 |
| 5.3 多相催化H_2O_2体系脱除NO的宏观反应动力学 |
| 5.3.1 反应级数的确定 |
| 5.3.2 反应速率常数的确定 |
| 5.3.3 表观活化能的确定 |
| 5.3.4 反应条件对反应速率常数的影响 |
| 5.4 多相催化Na_2S_2O_8/H_2O_2体系脱除NO的宏观反应动力学 |
| 5.4.1 反应级数的确定 |
| 5.4.2 反应速率常数的确定 |
| 5.4.3 表观活化能的确定 |
| 5.4.4 反应条件对反应速率常数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）旋转滴流床反应器的流体力学特性及催化加氢反应研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 气液固三相催化反应器 |
| 1.2.1 搅拌釜 |
| 1.2.2 鼓泡塔 |
| 1.2.3 流化床 |
| 1.2.4 滴流床 |
| 1.3 滴流床反应器的过程强化方法 |
| 1.3.1 催化剂填充结构 |
| 1.3.2 周期性操作 |
| 1.3.3 外加磁场 |
| 1.3.4 倾斜旋转固定床 |
| 1.3.5 液相加氢 |
| 1.3.6 旋转滴流床 |
| 1.4 旋转填充床简介 |
| 1.4.1 旋转填充床基本结构及形式 |
| 1.4.2 旋转填充床基础研究 |
| 1.4.3 旋转填充床应用研究 |
| 1.5 旋转填充床中多相催化反应研究 |
| 1.5.1 气固催化反应 |
| 1.5.2 液固催化反应 |
| 1.5.3 气液固催化反应 |
| 1.6 本论文研究的目的和意义 |
| 1.7 本论文的研究内容 |
| 第二章 旋转滴流床反应器内持液量的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 持液量实验测量技术 |
| 2.3 实验部分 |
| 2.3.1 实验装置及流程 |
| 2.3.2 X-CT图像重构及持液量测量基本原理 |
| 2.3.3 持液量分类及其实验测定思路 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 持液量的定性分析 |
| 2.4.2 持液量的定量分析 |
| 2.4.3 平均停留时间 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 旋转滴流床反应器内润湿分率的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 润湿分率实验测量方法 |
| 3.3 实验部分 |
| 3.3.1 实验装置及流程 |
| 3.3.2 润湿分率定量计算方法 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 润湿分率 |
| 3.4.1.1 分布器形式的影响 |
| 3.4.1.2 预润湿的影响 |
| 3.4.1.3 各操作条件的影响 |
| 3.4.1.4 与滴流床的对比 |
| 3.4.2 流动形态 |
| 3.4.3 平均液膜厚度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 旋转滴流床反应器液固传质性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 液固传质研究简介 |
| 4.2.1 旋转填充床的液固传质研究 |
| 4.2.2 液固传质实验方法 |
| 4.3 旋转滴流床中液固传质的模型构建 |
| 4.3.1 物理模型及模型假设 |
| 4.3.2 液固传质系数的推导 |
| 4.3.3 模型求解 |
| 4.4 旋转滴流床中液固传质的实验研究 |
| 4.4.1 实验原理 |
| 4.4.2 实验装置 |
| 4.5 结果与讨论部分 |
| 4.5.1 液固传质模型的实验验证 |
| 4.5.2 液固传质系数基本变化规律 |
| 4.5.3 与滴流床的对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 旋转滴流床反应器的数学模型构建及催化加氢实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型反应体系 |
| 5.3 催化剂的表征分析 |
| 5.4 实验装置与流程 |
| 5.5 反应器数学模型构建 |
| 5.5.1 反应过程分析 |
| 5.5.2 模型假设与模型方程 |
| 5.5.3 模型参数估算 |
| 5.5.4 模型求解 |
| 5.6 结果与讨论 |
| 5.6.1 模型计算结果 |
| 5.6.2 A-甲基苯乙烯催化加氢及模型验证 |
| 5.6.3 3-甲基-1-戊炔-3-醇催化加氢及模型验证 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
四、多相催化反应动力学方程的建立（论文参考文献）
- [1]高超声速飞行器界面多相催化数值研究进展[J]. 杨肖峰,李芹,杜雁霞,刘磊,桂业伟. 航空学报, 2021
- [2]目标问题导向式教学理念在化学反应工程教学中的实践——多相催化反应动力学为例[J]. 单书峰,吴月松,黄伟莉,陈菲菲,谢颖,吴世逵. 山东化工, 2021(15)
- [3]柴油机SCR催化剂多吸附位模型数值模拟[D]. 武轩. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]炭载钌/铂制氢催化剂活性位结构调控及动力学研究[D]. 傅文钊. 华东理工大学, 2021(08)
- [5]燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发[D]. 王晓江. 浙江大学, 2021(01)
- [6]超重力多相催化反应器的研究进展[J]. 江澜,罗勇,邹海魁,孙宝昌,张亮亮,初广文. 化工学报, 2021(06)
- [7]CH4和CO2等小分子在过渡金属表面的反应动力学理论研究[D]. 周雪瑶. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]碳基纳米催化材料及超重力强化反应过程研究[D]. 王志勇. 北京化工大学, 2020(01)
- [9]铁基多相类Fenton反应同时脱硫脱硝的实验研究[D]. 韩育宏. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [10]旋转滴流床反应器的流体力学特性及催化加氢反应研究[D]. 刘亚朝. 北京化工大学, 2020(01)