机器学习加速能源环境催化材料的创新研究

“双碳”背景下，加快研发高效的能源与环境催化材料有助于推进能源清洁利用和环境污染治理。传统催化材料研发模式主要依赖实验试错方法，难以满足能源与环境领域对高效催化材料的研发需求。快速发展的机器学习等数据科学技术为催化材料研发带来范式变革的契机。基于机器学习、实验数据和计算数据的有机结合，可对催化材料进行快速筛选，突破传统试错法的局限性，有利于解决催化剂研发效率低、成本高等难题。本文从催化材料的位点预测、配方筛选、构型设计以及反应路径优化等角度讨论了机器学习方法加快能源与环境催化材料创新的研究进展，分析了不同训练数据获取途径对应的机器学习方法构建及其在催化材料开发中的应用，展望了机器学习加快催化材料研究方法创新的发展趋势，以期为促进其在能源与环境领域的应用提供启示。     

生物质或煤气化焦油脱除研究进展

概述国内外焦油脱除方法的特点及研究现状,着重阐述了催化裂解法中各类催化剂的特性、失活原因以及为减少催化剂失活所采取的相应改性措施,指出采用"载体+活性组分+助剂"的复合整体式方法来合理优化催化剂结构,可以不同程度地解决积碳、烧结和中毒等失活问题,是未来催化剂研究的发展方向。     

安全卫士(1)

春天到了,早春三月,一切都像刚睡醒的样子.小草偷偷地从土里钻出来,嫩嫩的,绿绿的.田野里,山坡上,一大片一大片满是的.风悄悄的,草绵软软的,离老远就能闻到泥土的气息.山上的桃树、杏树、梨树都开了花,红的像火,粉的像霞,白的像雪,在湿润的空气中,花里都带着甜味.     

丙烷催化还原脱硝中硫中毒Cu-Ir/H-ZSM-5催化剂的再生

考察了5%H₂/Ar还原再生丙烷催化还原NO_x中硫中毒Cu-Ir/H-ZSM-5催化剂的工艺参数影响,采用N₂吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和氢气程序升温还原等手段研究了催化剂再生行为的构效关系.结果表明,硫中毒Cu-Ir/H-ZSM-5催化剂由于CuSO₄的生成导致催化剂活性位损失,比表面积、微孔面积和孔体积的减小.H₂还原再生的最佳工艺参数为再生温度500℃和再生气体用量42.8L/g_催化剂,再生催化剂的活性可恢复到新鲜催化剂的95%.在最佳再生条件(500℃和42.857L/g_催化剂)下,再生催化剂表面CuSO₄含量最低(0.4%),且再生催化剂的比表面积、微孔面积和孔体积较失活催化剂有较大提高.     

新型高效H2-SCR尖晶石型NiFe2O4催化还原NO

采用柠檬酸配位溶胶-凝胶法制备尖晶石型复合金属氧化物NiFe2O4,以H2为还原剂,在固定床反应器中考察了该催化剂催化还原NO的性能,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(TPR)和程序升温脱附(TPD)等方法对样品的晶体结构、形貌等特性进行了表征.结果表明.在空速4500 h-1,H2/NO浓度比为1,温度为400℃下,H2催化还原NO的效率可达97.8%,高H2/NO浓度比对NO转化率提升不大,高空速对其催化活性无明显影响.所制备的NiFe2O4催化剂具有典型的尖晶石结构,颗粒不规则,粒径大约为30—150 nm,并且具有良好的双官能团氧化还原性质.     

Promoting effect of Zr on the catalytic combustion of methane over Pd/γ-Al2O3 catalyst

The effect of Zr on the catalytic performance of Pd/y-A1203 for the methane combustion was investigated. The results show that the addition of Zr can improve the activity and stability of Pd/γ-Al2O3 catalyst, which, based on the catalyst characterization （N2 adsorption, XRD, CO- Chemisorption, XPS, CHa-TPR and O2-TPO）, is ascribed to the interaction between Pd and Zr. The active phase of methane combustion over supported palladium catalyst is the Pd^0/Pd^2＋ mixture. Zr addition inhibits Pd aggregation and enhances the redox properties of active phase Pd^0/ Pd^2＋. H2 reduction could effectively reduce the oxidation degree of Pd species and regenerate the active sites （Pd^0/ pd^2＋）.     

SO2和NO在Na-γ-Al2O3上的吸附及相互作用

采用固定床连续流动反应器研究423 K、常压下SO2和NO在Na-γ-Al2O3上的吸附性能.研究表明,不论是否存在O2,低温下Na-γ-Al2O3均能同时或单独吸附SO2和NO,O2提高了Na-γ-Al2O3吸附或同时吸附SO2和NO的能力.SO2和NO在Na-γ-Al2O3上吸附时存在相互作用,NO可以促进SO2的吸附,而SO2对NO吸附的影响是多方面的,一方面,SO2促进NO氧化转化,使NO吸附量增加,另一方面,SO2促使NO2脱附,降低了NO吸附量.O2促进了SO2和NO间的相互作用.     

Pd/CZ/Al2O3催化剂的制备、表征与三效催化性能

以共浸渍法制得的氧化铝负载铈锆固溶体为载体,并浸渍贵金属Pd得到了Pd/CZ/Al₂O₃催化剂.实验结果表明,该催化剂在老化前后都表现出良好的三效催化活性,新鲜样品Pd/CZ/Al₂O₃活性与Pd/CZ相当,老化后样品前者优于后者.结合XRD,BET,TPR等表征手段,讨论了Pd/CZ/Al₂O₃的催化活性特别是高温老化后活性与其组成结构之间的内在关系,揭示了其老化后仍具有较高活性的主要原因在于保持了Pd与CZ/Al₂O₃复合载体之间的强相互作用(SMSI).     

无机助催化(类)芬顿反应降解有机污染物的研究进展

芬顿技术常用于去除水中的有机污染物,通过向溶液中加入Fe2+和H₂O₂便可以产生自由基并进一步氧化有机物,但传统的芬顿技术总是伴随着诸如铁泥、较窄的pH适用范围等缺点. 近年来,以MoS₂为代表的一类无机助催化剂可以有效地促进(类)芬顿反应中Fe2+/Fe3+的循环以及反应中自由基的生成,MoS₂因其表面存在的还原态金属活性中心可以有效地还原Fe3+或Co3+等金属离子并减少元素的流失. 为了进一步明确无机助催化剂的性能和微观机制,本文综述了以MoS₂为代表的助催化剂在均相和非均相芬顿反应中对于H₂O₂及PMS的活化效果. 结果表明:无论是在均相还是非均相(类)芬顿反应中,MoS₂、CoS₂等表面存在的还原态金属活性中心均能显著促进(类)芬顿反应中金属离子的循环,并提高反应中强氧化性活性氧物种的浓度,而一些助催化剂在助催化芬顿反应的同时,甚至可以自产活性氧物种或是自主活化PMS. 但目前的研究仍存在一些不足,如无机助催化剂极有可能会给反应体系带来重金属离子的二次污染,一般的非均相催化剂及助催化剂的使用时限较短,并不能满足实际工业化的应用. 因此在未来的研究中,提高催化剂和助催化剂的反应稳定性和进一步提高反应活性应作为研究的重点. 其中,将纳米技术与催化剂和助催化剂的制备相结合,或进一步改善助催化剂的效能均可能有效推进无机催化剂及助催化剂在工业应用上的进程.      

垃圾焚烧飞灰成型及低温烧结稳定化研究

对焚烧飞灰进行水泥固化成型,并对成型体进行烧结研究。通过XRD、SEM等表征方法探索垃圾了焚烧飞灰在高温条件下的反应机理,以及添加助熔剂对烧结的影响。结果表明:添加Na2CO3可促进水泥早期的固化,但对水泥后期的固化不利;在养护时间为2 d时,水泥固化飞灰试块抗压强度达到1.91 MPa,完全满足成型的要求;XRD和SEM分析结果表明:固化体烧结后主要生成钙铝黄长石、硅酸钙等,Na2B4O7·10H2O的助熔效果明显;随着烧结温度的升高,重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度和浸出率下降,随着助熔剂Na2B4O7·10H2O添加量的增加,重金属Cu和Cd的浸出率增加,Pb的浸出率降低;浸出实验结果表明:重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度远低于国家标准。