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JACS发表新能源学院氢能团队丙烷氧化脱氢制丙烯高性能催化剂最新成果
新能源学院赵学波教授领衔的氢能团队在具有工业应用前景的丙烷氧化脱氢制丙烯高性能催化剂研究方面取得新进展,相关论文《含硼金属有机框架化合物衍生的球形超结构氮化硼纳米片》(A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks)在国际化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society发表。我校2016级博士生曹磊、新能源学院代鹏程副教授为该论文共同第一作者,新能源学院赵学波教授、代鹏程副教授、昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授为共同通讯作者,中国石油大学(华东)为第一署名单位。 丙烯是极为重要的大宗化工基础原料,后续衍生出的众多有机化工产品在建筑、汽车、包装纺织等领域有广泛应用。近年来随着丙烯下游产业规模的迅速扩张,传统的丙烯来源已无法满足市场需求,因而亟需开发新的丙烯来源。丙烷氧化脱氢制丙烯具有底物转化率高、工艺能耗低和无积碳不易失活等优势,极具工业应用前景。但是由于产物丙烯容易与氧化剂发生过度氧化,降低了目标产物的选择性,从而让丙烷氧化脱氢工艺一直无法达到工业化的要求。因此,开发一种高效催化剂,抑制过度氧化,提升产物中丙烯的选择性是推动丙烷氧化脱氢发展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烃选择性最高的丙烷氧化脱氢催化剂,但是单程烯烃收率离工业化需求仍有一定差距。通过可控合成提高活性物种在氮化硼表面的含量和分散度是一种提升催化性能的有效途径。构建分层的三维结构,尤其是基于二维氮化硼纳米片为基本单元的球状三维结构,有助于提高边缘活性物种的含量。除丰富的边缘活性位点外,特殊的三维球状结构促使反应混合气沿着球面进行有效地扩散并充分与活性位接触,提高催化剂的催化活性。然而迄今为止,如何控制氮化硼纳米片自组装形成三维球状超结构仍是一个充满挑战性的工作。 针对上述问题,研究人员以金属有机框架化合物(MOFs)为前驱体,通过溶剂热转换的方式制备了三维球形超结构MOFs纳米片(SS-MOFNSs),并进一步以SS-MOFNSs为自牺牲模板,制备了球形超结构氮化硼纳米片(SS-BNNSs)催化剂。 SS-BNNSs在丙烷氧化脱氢反应中表现出了优异的催化性能,510 ºC的操作温度下,产物中烯烃的收率达到了40.2%(丙烯,27.8%;乙烯,12.4%),远超商业化的氮化硼纳米片(丙烯,23.8%;乙烯,8.6%)和高比表面积的氮化硼纤维(丙烯,20.7%;乙烯,10.2%)。通过系统的表征可以发现,SS-BNNSs表面富含B-OH,让催化剂无须活化就可以直接催化反应进行,同时特殊的结构优势提高了活性物种的分散度,利于反应气与活性位点快速接触和产物丙烯的迅速脱附,提升了产物丙烯的单程收率。SS-BNNSs自组装的构造过程和结构优势带来的性能提升拓宽了催化剂的设计思路。 该研究成果获得审稿专家充分肯定,审稿专家一致认为该工作提出的含硼MOFs衍生三维超结构氮化硼纳米片具有很好的创新性,其作为丙烷氧化脱氢催化剂表现出的高烯烃收率在工业应用方面具有较大潜力,为丙烷氧化脱氢催化剂的研究提供了新的参考。
中国石油大学(华东) 2021-02-01
突破环保壁垒的高性能通用小型汽油机关键技术研究与产业化
通用小型汽油机用于小型发电机组、社会生产和家庭省力用机具的动力,全世界年产量达 5000 多万台。我国近年快速发展, 2013 年产量达 2400 余万台,已是世界生产基地。 近 10 年间小型汽油机的排放法规不断加严,项目结合行业发展和国际市场需求,研究与国际同步,对共性技术开展攻关,掌握了突破欧美排放法规壁垒的核心关键技术,研发了系列低污染节能小型汽油机产品, 解决了行业发展的难题, 形成的成果丰富了内燃机的理论。项目主要研究内容与创新:( 1) 突破欧美环保壁垒的低
江苏大学 2021-04-14
面向高性能人机交互的脑-机-体复合神经感知与反馈的系统解决方案
天津大学神经工程团队针对人机交互面临的神经系统层面交互信息复杂共性挑战,历时十余年,发明了一套面向高性能人机交互的脑-机-体复合神经感知与反馈的系统解决
天津大学 2021-04-14
一种吸附材料吸附性能实验自动称重装置及方法
本发明提供了一种吸附材料吸附性能恒温水浴实验对吸附床定时自动称重装置及方法,主要解决恒温吸湿实验测定中为记录质量需要中断实验而导致实验不易控制的问题。其中,自动称重装置包括:称重器,包括称重器本体和设置在称重器本体上的称重托盘;升降机构,与称重器配合以使称重器与吸附床沿竖直方向上下移动;实验装置,配合升降装置提供实验所需恒温环境。该自动称重装置不需要中断实验即可测量吸附材料吸附吸附质后吸附床质量的变化,使实验稳定长时间进行,提高实验测定的准确率,减轻实验人员的工作量。
东南大学 2021-04-14
柔性聚合物压电驻极体膜
项目成果/简介:压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料,因其表现出“类铁电性”和,也称为铁电驻极体,是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列,以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜,与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物(例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物)相比较,压电驻极体具有一些独特的性能:压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型(厚度可低至40µm)、超轻(体密度可低至330kg/m3)、低成本、低电容率、可大面积成形,以及低声阻抗(0.03MRayl)等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N,这一数值远远高于PVDF(约25 pC/N)及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此,压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点,在国防、医疗、航空航天、绿色能源(例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等)、控制、通讯(例如自供能微型无线传感网络)、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。应用范围:柔性薄膜传感器、结构健康监测、人体健康监测、无损检测、触觉传感器、电子肌肤、声呐、空气耦合超声波换能器、微能量采集器等多个领域。项目阶段:小规模生产效益分析:目前芬兰的Emfit公司是唯一能够大批量生产聚丙烯(PP)压电驻极体功能膜的生产商,采用的技术主要由两部分构成:微孔结构薄膜制备和电极化处理。在微孔 薄膜制备阶段,首先将聚丙烯树脂与无机矿物颗粒(例如CaCO3和TiO2)熔融共混,然后挤出成聚丙烯-矿物颗粒复合薄板,最后双向拉伸形成微孔结构的薄膜。在电极化处理阶段采用电晕极化方式。而我们拟采用的技术是:以低廉价格的商品聚丙烯包装材料为原材料,采用具有自主知识产权的多次压缩气体膨化工艺调控薄膜微结构和机电性能,获得高活性聚丙烯压电驻极体膜。利用该技术生产出功能薄膜的活性远高于芬兰商品膜,最高可达50倍。
同济大学 2021-04-10
压电精密驱动控制系统
一、项目简介团队依托西安交通大学航空航天学院机械结构强度与震动国家重点实验室组建,以学院副院长、实验室主任徐明龙为带头人,经过十余年的积累,在压电驱动原理、驱动方案、驱动结构、驱动控制等方向取得了丰硕的研究成果与深厚的应用经验。形成了多自由度精密作动平台,大行程高精度作动器件、驱动控制算法与硬件三个方面系列化成果,在压电驱动的精密作动领域能够提供国际领先的压电精密驱动解决方案。二、多自由度精密驱动平台1.二自由度精密组东平台在卫星光通信中,两自由度精确指向调节结构用于快速调整角度的精密偏转定位机构,它是用于精密瞄准,相对于传统光学伺服系统,其精度和带宽都有大幅度提高,弥补了传统光学系统惯量大、带宽窄的缺陷,因此这种机构在军事、航空航天、光学工程以及精密检测等领域都有广泛应用。本团队采用压电陶瓷作为驱动系统,设计了小体积直驱型高带宽压电直驱的精指向执行机构两自由度精-- 30 --西安交通大学国家技术转移中心确指向调节结构。该机构利用单个压电堆直接驱动,不引入放大机构,通过单轴下一对压电堆推-拉”工作模式实现镜面偏转。该机构采用直驱作动方式,与位移放大式执“行机构相比,该设计很大程度上减
西安交通大学 2021-04-10
柔性聚合物压电驻极体膜
压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料,因其表现出“类铁电性”和,也称为铁电驻极体,是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列,以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜,与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物(例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物)相比较,压电驻极体具有一些独特的性能:压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型(厚度可低至40µm)、超轻(体密度可低至330kg/m3)、低成本、低电容率、可大面积成形,以及低声阻抗(0.03MRayl)等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N,这一数值远远高于PVDF(约25 pC/N)及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此,压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点,在国防、医疗、航空航天、绿色能源(例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等)、控制、通讯(例如自供能微型无线传感网络)、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。
同济大学 2021-02-01
压电精密驱动控制系统
团队依托西安交通大学航空航天学院机械结构强度与震动国家重点实验室组建,以学院副院长、实验室主任徐明龙为带头人,经过十余年的积累,在压电驱动原理、驱动方案、驱动结构、驱动控制等方向取得了丰硕的研究成果与深厚的应用经验。形成了多自由度精密作动平台,大行程高精度作动器件、驱动控制算法与硬件三个方面系列化成果,在压电驱动的精密作动领域能够提供国际领先的压电精密驱动解决方案。二、多自由度精密驱动平台1.二自由度精密组东平台在卫星光通信中,两自由度精确指向调节结构用于快速调整角度的精密偏转定位机构,它是用于精密瞄准,相对于传统光学伺服系统,其精度和带宽都有大幅度提高,弥补了传统光学系统惯量大、带宽窄的缺陷,因此这种机构在军事、航空航天、光学工程以及精密检测等领域都有广泛应用。本团队采用压电陶瓷作为驱动系统,设计了小体积直驱型高带宽压电直驱的精指向执行机构两自由度精-- 30 --西安交通大学国家技术转移中心确指向调节结构。该机构利用单个压电堆直接驱动,不引入放大机构,通过单轴下一对压电堆推-拉”工作模式实现镜面偏转。
西安交通大学 2021-04-10
大流量阻流体无阀压电泵
大流量无阀压电泵,其泵座上呈圆周均布有多个阻流体组,沿泵座侧壁具有贯通泵座长度方向的流体流出通道,泵座上具有一出液孔,出液孔与流体流出通道相通;还包括分流环,安装在泵腔的分流环安装槽上,沿分流环的侧壁的一周设置有侧进液孔;分流环上端面设置有至少一个上进液孔;泵腔上端面设置有至少一个进液孔,与分流环上进液孔的数量相同,位置相匹配。本发明改进了泵座的结构,增加了分流环,可实现大流量流体输出及多种流体的混合,扩大了无阀压电泵的应用领域。
青岛农业大学 2021-04-11
无铅高温压电陶瓷制备技术
压电式传感器具有结构简单、信噪比高、灵敏度高等优点,特别适用于动态测量,如加速度、应力和振动测试,重要应用方向包括结构振动监测、损伤监测、声发射信号监测等。在航空航天发动机、核能、高温冶炼、石油勘探等领域中,高温复杂环境对高温压电式传感器提出更高性能要求,目前亟需开发适用500℃及以上温度的高温高性能压电陶瓷材料及其传感技术。 攻克高居里温度高性能无铅压电陶瓷的组分调控与织构化生长关键技术,并实现良好的工艺与性能稳定性,有利于提升高温压电式传感器的可靠性和环境适应性。高温压电陶瓷材料性能优异:居里温度高于900℃,压电系数可达30pC/N,室温介电损耗低于0.02,压电系数可稳定至800℃。在压电陶瓷研制方面,项目团队长期开展组分调控与陶瓷织构化研究,技术成熟可靠,并从应用中不断升级技术,使其能够满足市场需求。
中南大学 2023-05-15
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