谢东
,
何其慧
,
苏阳洋
,
王童薇
,
许仁富
,
胡柏星
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60897-X
石油在作为燃料使用过程中常常产生各种污染，特别是油品中的含硫化合物不仅会降低油品品质，而且燃烧后产生的硫氧化物可污染大气，形成酸雨，危害人类健康.因此，油品深度脱硫是一项十分重要而紧迫的工作.
目前油品脱硫方法有很多种，主要分为加氢脱硫与非加氢脱硫.加氢脱硫反应条件苛刻，脱硫效率低，对设备要求高，因而非加氢脱硫正在被广泛研究.其中氧化脱硫反应条件温和，脱硫效率高，对设备要求不高，有望实现规模化应用.在氧化脱硫反应中，催化剂是研究重点，尤其是催化剂效率及可回收能力.本课题组合成的亚硒核过氧钨酸盐是一种具有高选择性和高催化活性的催化剂，但它在反应后无法实现回收再利用，从而限制了其广泛应用.为了提高该催化剂的可回收能力，本文尝试制备负载型亚硒核过氧钨酸盐用于氧化脱硫反应中，考察其催化效率及可回收能力.
分子筛具有孔结构，比表面积大且较为稳定，是理想的催化剂载体.本文采用浸渍法制备了MCM-41分子筛负载的亚硒核过氧钨酸盐，为了提高负载能力，减少催化剂溶脱，还制备了MCM-41-NH2分子筛负载的亚硒核过氧钨酸盐，并运用红外光谱、X射线衍射、N2吸附-脱附和透射电镜对它们进行了表征.结果显示，亚硒核过氧钨酸盐在MCM-41和MCM-41-NH2分子筛内分散均匀，表明负载成功.将负载型亚硒核过氧钨酸盐催化剂用于模拟油样二苯并噻吩(DBT)氧化脱硫实验，并用气相-火焰光度检测仪跟踪实验.结果表明，负载型和非负载型催化剂均具有较高的催化性能.模拟油样在负载型催化剂作用下氧化脱硫反应2 h后， DBT转化率达98.7%，实现了深度脱硫.此外，还优化了反应时间、反应温度及氧化剂和催化剂用量.与其它催化剂相比，在相似脱硫效率情况下，负载型催化剂的催化效率更高，反应条件更加温和，催化剂用量更少，因而更加环保和节能.对反应产物进行了红外光谱、气相-质谱联用分析以及气相色谱保留时间对比分析，结果表明DBT脱硫反应产物为DBTO2.结合相关文献，对该催化剂上DBT氧化脱硫提出了一种可能的催化氧化反应机理.
反应后将负载型催化剂回收过滤，洗涤和干燥后，进行下一轮氧化脱硫反应.结果表明， MCM-41分子筛负载的亚硒核过氧钨酸盐在循环使用过程中， DBT转化率下降较快，循环使用4次后， DBT转化率降至80%，而MCM-41-NH2分子筛负载的催化剂在循环使用4次后， DBT转化率仍达90%.这表明MCM-41-NH2分子筛负载的亚硒核过氧钨酸盐催化剂具有更好的稳定性和回收使用性能.
综上所述，负载型亚硒核过氧钨酸盐是一种高效的氧化脱硫催化剂，在较为温和的反应条件下即可实现深度催化氧化脱硫，其循环使用性能也得到明显提高.本结果可为该催化剂未来在工业上广泛应用提供一定参考.
关键词:
二苯并噻吩
,
氧化脱硫
,
亚硒核过氧钨酸盐
,
MCM-41分子筛
章峻
,
成江
,
胡柏星
,
任俊
,
沈健
高分子材料科学与工程
将粒径分别为325 mesh和1500 mesh的CaCO3粒子按照不同比例进行级配混合,并以30%(质量)的填充比例填充聚丙烯.发现通过合理的粒径级配填充,可以有效地降低PP填充体系的剪切粘度,并可使材料的拉伸和冲击性能得到提高.本文还利用XRD和DSC等手段研究了CaCO3颗粒级配填充对聚丙烯的结晶形态、结晶过程的影响,发现合理的粒径级配填充可有效地促进PP的β晶的生成和结晶重排的发生.并运用最大密堆积等理论对上述实验结果逐一进行了解释.
关键词:
碳酸钙
,
聚丙烯
,
填充级配
,
最大密堆积
吴石山
,
胡柏星
,
陈强
,
沈健
高分子材料科学与工程
研究了环氧树脂/丁腈橡胶(EP/A)并用体系和二月桂酸二丁基锡(B)对氰酸酯树脂(CE)的固化以及CE/EP/A膜性能的影响.室温下停放30 d的CE/EP/A/B体系能有效固化.A用量从20%提高到24%,CE/EP/A/B(95-x/5/x/0.14)体系固化温度从163.9℃下降到152.2℃;B用量从0.14%增加到0.3%,CE/EP/A/B(75/5/20/v)体系固化温度从163.9℃下降到148.9℃.A用量从20%增加到25%,CE/EP/A/B(95-x/5/x/0.06)膜冲击强度和柔韧性分别从43kg·cm和15 mm提高到50 kg·cm和10 mm,热分解温度从394.4℃下降到377.2℃;B用量增加,CE/EP/A/B膜冲击强度和柔韧性下降,热稳定性提高.
关键词:
氰酸酯树脂/环氧树脂/丁腈橡胶体系
,
存放
,
固化
,
性能
吴石山
,
胡柏星
,
陈强
,
沈健
高分子材料科学与工程
采用增韧剂(A)对氰酸酯树脂(CE)进行了增韧改性,使用溶液浇铸成型制备了改性CE柔性膜.研究了催化剂(B)和增韧剂对CE固化速率和固化温度的影响.与纯CE相比,含有催化剂的CE固化温度大幅度降低、固化速度明显提高.增韧剂的加入降低了CE/B体系的固化温度.固化时间延长,CE/A体系固化程度提高;增韧剂用量增大,改性CE膜的拉伸强度和杨氏模量下降,柔性提高;改变CE与A预聚温度可调整改性CE膜的强度和模量.
关键词:
氰酸酯树脂
,
增韧
,
固化
,
力学性能
章峻
,
成江
,
胡柏星
,
任俊
,
沈健
高分子材料科学与工程
将粒径分别为325 mesh和1500 mesh的CaCO3粒子按照不同比例进行混合级配,并以30%(质量)的填充比例填充聚丙烯.在以DSC和偏光显微镜对样品的结晶形态和非等温结晶动力学的研究中发现,经过合理的级配可以使填充复合材料中PP球晶半径明显增大,晶体排列更为有序;并可使PP的非等温结晶动力学参数K值下降,Avrami指数n和结晶半衰期t1/2上升.文中还运用合理的级配可有效促进复合材料体系粘度下降等实验结果对上述现象进行了合理的解释.
关键词:
碳酸钙
,
聚丙烯
,
填充级配
,
差示扫描量热法
,
非等温结晶动力学
,
偏光显微镜
陈强
,
胡柏星
,
吴石山
,
沈健
高分子材料科学与工程
研究了不同固化条件对氰酸酯树脂（CE）/环氧树脂（EP）（60/40）体系和CE/EP/丁腈橡胶（A）（71/4/25）体系的固化反应以及CE/EP（60/40）和CE/EP/A（71/4/25）膜性能的影响。CE/EP和CE/EP/A体系固化程度随加热时间延长和温度升高而提高。CE/EP膜柔韧性差。随着加热温度升高,CE/EP/A膜耐热性提高;110℃、130℃和150℃分别加热2 h的膜热分解温度为367.3℃。所制备的CE/EP/A膜冲击强度和柔韧性为50 kg.cm和15 mm。随着加热温度升高,CE/EP/A膜的拉伸强度和杨氏模量提高,断裂伸长率下降。
关键词:
氰酸酯树脂/环氧树脂/丁腈橡胶体系
,
固化条件
,
固化程度
,
性能
吴石山
,
胡柏星
,
陈强
,
沈健
高分子材料科学与工程
采用环氧树脂(EP)和增韧剂(A)对氰酸酯树脂(CE)进行了增韧改性.在160℃与不含催化剂的CE/EP/A体系相比,加有催化剂的CE/EP/A体系的固化反应速度明显提高,其固化程度随固化反应时间延长而提高.加有催化剂的CE/EP/A体系的固化反应温度比不含催化剂的CE/EP/A体系显著下降,且随A用量增加而降低.随着A用量增加,CE/EP/A膜的柔韧性提高,但膜的热稳定性、拉伸强度和杨氏模量下降.CE/EP/A膜具有优良的抗湿性.
关键词:
氰酸酯树脂
,
改性
,
固化
,
耐热性
,
柔韧性
,
吸湿性
崔举庆
,
张洋
,
陆现彩
,
胡柏星
,
沈健
材料导报
采用原子力显微镜(AFM)研究了TiO_2颗粒在不同介质条件下的聚集行为.结果表明,TiO_2的聚集存在两重行为即大颗粒间的弱聚集和晶粒间的强聚集.超声条件下,水中可以打开大颗粒间的弱聚集而不能打开强聚集,但是在同样条件下通过选择含有单供电子的分子如丁酮或三乙胺为介质,可以打开强聚集得到单个晶粒.结合介质的分子结构,提出了TiO_2的聚集源于表面不饱和配位原子的氢键及配位的作用机理.对理解底端向上策略组装纳米晶粒和避免纳米颗粒在应用中存在的聚集问题有重要意义.
关键词:
TiO_2
,
聚集
,
原子力显微镜
,
配位
崔举庆
,
张洋
,
胡柏星
,
沈健
材料导报
研究了含酰胺基的聚乙烯吡咯烷酮模型分子调制下碳酸钙的体外仿生结晶.4h后在XRD上存在24.8°和27.1°衍射峰且在FTIR上观察到745cm-1和1490cm-1峰,表明聚乙烯吡咯烷酮能稳定碳酸钙的亚稳相,球霰石的存在时间从20min延长到4h.SEM研究表明,存在l～5μm的球霰石聚集微球,说明碳酸钙的结晶不是一步完成的,还包括随后的转变和组织.该模型体系的研究对于理解生物矿物机制和底端向上策略合成功能无机材料具有重要意义.
关键词:
聚乙烯吡咯烷酮
,
碳酸钙
,
相变
,
微球
陈强
,
胡柏星
,
吴石山
,
沈健
高分子材料科学与工程
研究了催化剂、固化时间和温度对环氧树脂(EP)或丁腈橡胶(A)改性氰酸酯树脂(CE)固化反应的影响以及CE/A膜性能.不舍催化剂的CE/EP体系160℃不能有效固化,而含有二月桂酸二丁基锡(B)的CE/EP体系能有效固化,且固化反应速度随着B用量增加而提高.CE/A/B体系的固化程度随着固化时间延长和温度升高而提高.CE/EP/B体系的固化温度比CE/EP体系明显降低,其下降幅度随着B用量增加而提高.CE/A/B体系固化温度比CE/EP/B体系低.A用量增加,改性CE膜的冲击强度和柔韧性提高,但它的热分解温度和抗湿性下降.
关键词:
氰酸酯树脂
,
改性
,
固化反应速率
,
性能
