化工科技

科研开发

  • 季铵盐型Gemini表面活性剂的合成及其缓蚀性能

    徐航;丁伟;

    以N,N-二甲基乙二胺、丙二酸二乙酯及氯代烷烃为原料,通过亲核取代反应及季铵化反应,合成了不同烷基链长的季铵盐型Gemini表面活性剂(2C_nDM,n=12,14,16)。通过核磁共振氢谱及元素分析对其分子结构进行表征。失重法结果表明,2C_nDM的缓蚀效率随浓度或疏水烷基链的的增加而增大。量子化学分析结果表明,分子的酰胺键中N、O等原子的孤对电子与金属表面形成配位键,构成以化学吸附成膜占优势的缓蚀作用机理。分子动力学模拟表明,2C_nDM分子在碳钢表面吸附时,分子中不同位置的极性基团具有平行吸附的趋势,且随烷基链增长,在碳钢表面平行吸附的趋势增大。

    2025年05期 v.33 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K]
  • 单分子单核铜配合物Cu(Hsuc)2(Im)2的合成与性质

    郭美琪;黄雪;胡雪朦;吕雪川;王传宇;姜帆;

    采用溶剂挥发法,以丁二酸(H_2suc)和咪唑(Im)为配体,制备了中心对称的单分子单核铜配合物Cu(Hsuc)_2(Im)_2。测定配合物的单晶结构数据并进行了解析和精修,对配合物的磁性、热化学性质及红外光谱进行了分析和讨论。研究结果显示,该单分子单核配合物的晶体结构属于单斜晶系中的P2_(1/c)空间群,a=0.838 31(12)nm,b=1.266 96(18)nm,c=0.802 78(11)nm,α=γ=90.00°,β=91.105(5)°。Cu(Ⅱ)为配位中心原子,配体丁二酸与咪唑均采用了相同的配位模式,形成了单分子单核配合物。配合物通过氢键作用和咪唑环π键堆积成三维结构。磁性研究结果表明配合物中的金属离子之间产生了反铁磁相互作用。

    2025年05期 v.33 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K]
  • 基于参考应力法的油气管道剩余强度安全评价

    李东泽;王战辉;谌静茹;段文龙;王爱民;张智芳;

    以管线钢X52、X70、X100为研究对象,通过设置(SMYS+SMTS)/2、SMYS+69、1.1×SMYS、0.8×SMTS、0.9×SMTS、SMTS参考应力法确定管道剩余强度,并引入参数压力比和计算误差,对其保守性和准确性进行分析。结果表明,从压力比出发,对于低钢级管道,参考应力法压力比均略大于1,表现出较为良好的保守性;对于中钢级管道,(SMYS+SMTS)/2、0.8×SMTS、0.9×SMTS参考应力法压力比远大于1,不符合保守性要求;对于高钢级管道,0.8×SMTS参考应力法压力比远大于1,保守性最差;对于所有钢级管道,SMTS参考应力法保守性最好。从计算误差出发,对于低、中钢级管道,(SMYS+SMTS)/2与SMYS+69参考应力法计算误差相对较小,准确度较高;对于高钢级管道,SMTS参考应力法计算误差最小,准确度最好。所得结论对油气管道安全服役有一定的参考价值。

    2025年05期 v.33 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1266K]
  • Span乳化稠油油水界面性能

    唐珑;潘延东;黄蒙;高荆维;张志秋;

    针对油田注水开发中油井出水引发的低效循环问题,系统探究了原油组成性质对Span乳化稠油油水界面及其乳状液稳定性的影响。选取辽河油田2种稠油(1~#和2~#)为研究对象,通过柱层析分离获得族组分,结合紫外光谱、红外光谱及气质联用技术表征原油组成特征。实验采用单滴法评价界面膜强度,并借助偏光显微镜观察乳状液微观状态。结果表明,2~#原油沥青质+胶质含量显著高于1~#原油,其芳香烃组分中低环芳烃占比更高,利于沥青质分散及界面膜强化。系列Span乳化剂中Span80由于结构中的长碳链和双键结构使其在2~#原油体系中形成的界面膜强度最优(t_(1/2)=333s)。微观分析表明,Span80/2~#体系形成的油包水(W/O)乳状液平均粒径较Span20体系明显减小,乳状液稳定性提高,Span乳化剂的结构对油水界面强度产生明显影响。

    2025年05期 v.33 21-26+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1831K]
  • 多孔片状ZnMgO的制备及光催化降解废水中有机染料性能

    刘文蓉;白卯娟;

    Mg掺杂ZnO的研究为优化ZnO的能带结构和表面特性提供了重要途径。通过Mg掺杂,ZnO的光吸收范围得以扩展,光生载流子的分离效率显著提高,进而增强了其在光催化净化有机污染物的效能。采用水热法合成了掺杂不同w(Mg)的ZnO样品。通过XRD、SEM、TEM等手段对样品的晶体构造、外观形态及元素分布情况进行了表征分析。通过光催化降解实验,考察了Mg掺杂对ZnO光催化性能的影响,实验证实,20%ZnMgO光催化30min可完全降解罗丹明B(RhB),降解速率常数(0.112 1min~(-1))显著高于其他样品。结合UV-Vis和光电化学测试,揭示了Mg掺杂对ZnO能带结构和光生载流子分离效率的调控机制。

    2025年05期 v.33 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1715K]
  • 基于“金属+酸”双活性中心Cu/磷酸锆催化糠醛合成γ-戊内酯

    苏远艺;沙春旺;王思源;费大双;彭清青;丁伟;李锋;

    以磷酸锆(ZrPO)为载体,采用氢气还原法制备具有“金属+酸”双活性中心的Cu/ZrPO催化剂。采用XRD和H_2-TPR研究催化剂Cu金属中心的形成,采用NH_3-TPD和Py-FTIR表征催化剂酸量和酸类型。以催化糠醛合成γ-戊内酯反应为探针,考察还原温度和Cu负载量对催化剂性能的影响,并进一步研究催化反应温度和反应时间的影响。结果表明,在Cu/ZrPO催化剂“金属+酸”双活性中心协同作用下,可实现糠醛高效转化生成γ-戊内酯,t=180℃,t=30h,相应糠醛转化率和γ-戊内酯产率分别为100%和83.8%。

    2025年05期 v.33 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
  • Mo掺杂增强NiS/Ni3S4异质结析氢反应性能

    曹美静;吴毅;刘国旗;魏于程;张俊;李卫兵;

    高效的过渡金属硫化物电催化剂用于碱性析氢反应(HER),但因其缓慢动力学受到限制。为此提出一种水热硫化的策略,通过水热硫化法120℃反应12h,400℃硫化1h,成功制备了Mo掺杂的NiS/Ni_3S_4纳米线结构。采用XRD、SEM、XPS等方法对Mo-NiS/Ni_3S_4进行表征,结果表明在HER反应中,Mo-NiS/Ni_3S_4的Tafel斜率为24.4mV/dec,且仅需要25mV的过电位即可驱动10mA/cm~2的电流密度,在碱性溶液中表现出优异的HER活性。该研究为设计新型高效二元过渡金属硫化物基析氢电催化剂提供了新的思路。

    2025年05期 v.33 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
  • 一种芳基三核吡啶亚胺铬催化剂的合成及催化乙烯齐聚性能

    陈维;于洪洋;张宇;郭丽君;王雪艳;李锋;张志秋;李翠勤;

    以三(4-氨基苯基)胺和吡啶-2-甲醛为原料,通过Schiff缩合反应制备了一种具有3个配位能力的芳基三核吡啶亚胺(TAPA-PA)配体,采用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)和核磁共振碳谱(~(13)C NMR)证实合成TAPA-PA的结构。采用TAPA-PA与四氢呋喃氯化铬通过络合反应制备一种芳基三核吡啶亚胺铬(Cr@TAPA-PA)催化剂,并将其应用于催化乙烯齐聚。结果表明,以环己烷为溶剂、三乙基铝(TEAL)为助催化剂、t=55℃、n(Al):n(Cr)=700、p(乙烯)=0.5MPa、t=30min,该催化剂具有较好的催化活性和对低碳烯烃的选择性,其中催化活性为4.69×10~5 g/(mol Cr·h),C_4选择性为86.0%。与具有非共轭结构的四核吡啶铬催化剂相比,合成的Cr@TAPA-PA提高了配体利用率,同时具有高的催化乙烯齐聚活性和窄的齐聚产物分布。

    2025年05期 v.33 44-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
  • 基于分子组装技术制备长效抗菌聚丙烯材料

    杜昕昱;温欣怡;李雪;王龙;刘晓宇;张恒;

    针对传统抗菌聚丙烯(PP)材料存在长效性不足的问题,提出基于分子组装技术构建化学键合型长效抗菌PP材料的新策略。通过马来酸酐(MAH)自由基接枝反应,在聚丙烯蜡(PPW)分子链上引入极性基团,制得中间体PPW-g-MAH;进一步与聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG)进行酰胺化反应,获得PPW-g-PHMG复合材料。通过单因素实验优化接枝工艺,确定最佳条件为t=10min、t=150℃、w(引发剂)=0.8%,接枝率为3.1%。红外光谱分析证明MAH与PHMG成功接枝至PPW分子链,抗菌测试表明纯化后PPW-g-PHMG无游离抗菌剂残留,验证了其长效抗菌性。研究为突破传统物理共混技术瓶颈、开发稳定持久抗菌聚丙烯材料提供了理论依据和技术支持。

    2025年05期 v.33 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1458K]
  • 吡咯基双席夫碱配体的合成及催化乙烯齐聚性能

    王哲;张宇;于洪洋;李伟;李林楠;牛千佳;盛秦凤;李锋;李翠勤;

    以吡咯-2-甲醛和1,2-己二胺为原料,通过缩合反应成功合成了吡咯基双席夫碱配体(C_6-配体)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)和电喷雾电离质谱(ESI-MS)等方法对合成产物的结构进行了表征,测试结果表明其化学结构与理论设计一致。以环己烷为反应溶剂,研究了C_6-配体与2-乙基己酸铬形成的催化体系在乙烯齐聚反应中的催化性能,重点考察了乙烯聚合参数对催化性能的影响。实验结果表明,当采用一氯二乙基铝(DEAC)/三乙基氯化铝(TEAL)混合助催化剂、n(Al)∶n(Cr)=500、p(乙烯)=1.5MPa、t=30min、t=40℃时,C_6-配体与2-乙基己酸铬形成的催化体系在原位聚合过程中达到的最高活性为2.95×10~5 g/(mol Cr·h)、对C烯烃的选择性为30.08%。在相同条件下,C_6-配体催化乙烯齐聚具有更优异的催化性能,其活性和C烯烃的选择性均高于2,5-二甲基吡咯配体。

    2025年05期 v.33 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
  • 金属Co催化热解低密度聚乙烯性能

    王广兴;于洪洋;张宇;李翠勤;李锋;

    废旧塑料的回收再利用具有重要意义。采用一段式热解工艺,以Co(NO_3)_2为催化剂前体,对低密度聚乙烯(LDPE)进行催化热解,考察Co含量和热解温度对LDPE热解性能的影响,确定最佳实验条件为w(Co)=1.0%,热解温度800℃,该条件下LDPE热解产物中聚乙烯蜡、热解气和金属碳材料产率分别为37.7%、57.2%和5.1%。与单一LDPE热解相比,金属Co可强化LDPE催化热解过程,有效促进富氢气体的形成,降低聚乙烯蜡产率,并生成少量Co掺杂的金属碳材料。

    2025年05期 v.33 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]

综述专论

  • 乙烯齐聚串联烷基化反应的研究进展

    李雨航;吴玮;苏靖童;李慧军;罗明检;毛国梁;

    烷基苯是生产表面活性剂的重要中间体,广泛应用于润滑剂、表面活性剂、洗涤剂等产品的生产。其工业合成方法通常通过酸性催化剂催化苯与长链烯烃进行烷基化反应,但这些反应由强酸性矿物酸或路易斯酸催化,而且催化剂具有高度腐蚀性,因此存在许多工艺缺陷,包括严重的环境风险。但是近年来有研究发现,在甲苯中用一些后过渡金属催化剂催化乙烯齐聚反应时会发生Friedel-Crafts烷基化反应,于产物中得到烷基苯,为烷基苯的制备提供了一个更加环保的生产途径,也为乙烯齐聚反应打开了一个新的领域。综述了近年来后过渡金属催化剂催化乙烯齐聚过程中Friedel-Crafts烷基化串联反应的研究进展,重点讨论了不同配体的空间结构、助催化剂种类以及工艺条件等因素对串联反应和烷基苯产物分布的影响。

    2025年05期 v.33 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1546K]
  • 金属有机骨架衍生的碳材料制备方法及在锂/硅电池中的应用进展

    陈恒飞;管晓伟;李婉婷;李奇;王存国;李锋;叶泉;王艳丽;

    锂/硅电池因其硅负极材料具有较高理论比容量(约4 200mA·h/g)从而成为锂离子电池研究中的重点之一。但由于在电池充放电过程中存在体积膨胀效应和导电性差等问题,限制了其商业化应用。研究发现通过设计多孔硅材料,可以有效缓解体积膨胀并提供更多的电解液接触面积,提高电池的充放电性能。而金属有机框架(MOFs)衍生的多孔碳材料作为一种新型材料,具有高比表面积、良好的导电性和结构稳定性,逐渐应用于硅基负极材料中。综述了MOFs衍生的多孔碳材料的制备方法,探讨了MOFs衍生的多孔碳在抑制硅基电极材料体积膨胀方面的应用进展,为解决硅基负极材料的瓶颈问题提供了思路和借鉴。

    2025年05期 v.33 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
  • 钠离子电池固态电解质研究进展

    管晓伟;李婉婷;陈恒飞;王雨晨;杜心怡;李奇;姜绍宇;毕巧玲;王存国;王凯;

    钠离子电池(SIBs)因其钠资源丰富且工作原理与锂离子电池(LIBs)相似,可作为LIBs的潜在替代电源,而固态电解质在SIBs中可显著提升电池的安全性和循环稳定性,近年来成为研究的重点课题之一。综述了SIBs的基本工作原理及固态电解质的研究进展,重点讨论了聚合物固态电解质(SPE)、无机固态电解质(ISE)和凝胶聚合物电解质(GPE),分析了3类固态电解质的结构和性能。研究表明,电解质的化学成分和结构对电解质的离子和电子电导率有重要影响,从而直接关系到SIBs的安全性能和循环寿命。尽管固态电解质在应用中仍面临着许多化学挑战,但在安全性和循环稳定性等方面具有广阔的应用前景。

    2025年05期 v.33 81-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]