Главная – Журналы – Поиск по журналам

Разработаны катализаторы Pd/N-C, приготовленные на основе углеродного носителя Сибунита, модифицированного введением азота путем обработки в NO в условиях статического реактора. Установлено, что при температурах до 120 °C конверсия муравьиной кислоты выше при использовании системы Pd/N-C в сравнении с немодифицированным катализатором Pd/C. Для идентификации состояний азота и палладия в полученных системах использован метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Методом просвечивающей электронной микроскопии изучены тенденции формирования частиц в катализаторах Pd/C и Pd/N-C, а также их термическая стабильность.

Систематическое исследование методом сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (СЭМ-ЭДС) стеклофазы ферросфер, выделенных из летучих зол от пылевидного сжигания угля Кузнецкого бассейна, позволило установить состав стеклофазы. Выделены группы глобул, для брутто-состава полированных срезов которых наблюдается линейная корреляция между содержанием стеклообразующих оксидов кремния и кальция. Установлена неоднородность стеклофазы исследуемых ферросфер по составу и количеству составляющих ее компонентов. Показано, что железо в основном находится в кристаллитах железосодержащих фаз, а кремний - в стеклофазе. Остальные элементы распределены между этими фазами. Показано, что в ферросферах присутствуют микроглобулы разного состава размером менее 1 мкм, локализованные в аморфной стеклофазе, наличием которых обусловлена ее химическая неоднородность, а состав микросфер, как и состав ферросфер в целом, определяется минеральными компонентами исходного угля. Прекурсором для образования стеклофазы ферросфер служат алюмосиликаты исходного угля.

При помощи термодинамических расчетов с учетом элементного состава, диапазона температур и соотношения С/Н определена возможность генерации ацетилена путем пиролиза в водородной плазме углей шести разрезов месторождений Восточной Сибири: Тулунуголь ПУ Мугунский (уголь марки 3БР, Иркутская область), Чадан (уголь марки ГЖ, Республика Тыва), Зашуланский (уголь марки Д, Забайкальский край), Ирбейский (уголь марки 2БР, Красноярский край), Черемховуголь (уголь марки Г, Иркутская область), Каахем (уголь марки Г, Республика Тыва). Результаты термодинамических расчетов представленных углей показывают принципиальную возможность получения ацетилена из всех шести рассмотренных сортов угля. Настоящие результаты могут быть использованы при разработке технологии получения ацетилена и других соединений при пиролизе в водородной плазме углей месторождений Восточной Сибири.

Изучена зависимость показателей термического разложения образцов угля Кузбасского и Печерского бассейнов от их влажности при определении склонности к самовозгоранию методом термогравиметрического анализа. Рассчитаны скорости изменения массы и определены характерные температуры (начала прироста массы, максимальной скорости изменения массы) при нагревании угольных проб в диапазонах температур 120-300 и 300-900 °С. Установлено, что скорость прироста массы в интервале 120-300 °С в 10 раз выше для склонных к самовозгоранию углей Печорского угольного бассейна, а в интервале 300-900 °С - не зависит от склонности углей к самовозгоранию. Показано, что с повышением содержания влаги в угле увеличивается скорость процессов термического разложения угля в диапазоне температур 25-200 °С. Влияние содержания влаги в угле на показатели (температуру начала реакции окисления и прирост массы), характеризующие реакцию окисления угля в ходе его исследования методом термогравиметрического анализа, не установлено.

В результате исследования фазового состава частиц наносплава Ni-Pt методом рентгенофазового анализа (РФА) установлено, что при синтезе частиц наносплава Ni-Pt совместным восстановлением водных растворов прекурсоров металлов (Ni²⁺ и [PtCl₆]^2-) щелочным раствором гидразингидрата происходит формирование частиц твердого раствора Ni-Pt с гранецентрированной кубической структурой (ГЦК-типа) cо средним содержанием Ni 13 ат. %. Эти частицы имеют эллипсоидную форму с экваториальными и аксиальными размерами 6-13 и 10-28 нм соответственно. При сопоставлении результатов РФА с данными, полученными методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМ ВР) и малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР), было показано, что в синтезируемых образцах помимо описанных выше частиц твердого раствора Ni-Pt присутствуют ультрадисперсные частицы более богатые никелем: фазы интерметаллидов Ni-Pt и ГЦК-фаза индивидуального Ni. В результате прогрева образца с общим содержанием Ni 20 ат. % в высоком вакууме до температуры 390 °С происходит фазовая трансформация, приводящая к формированию частиц твердого раствора Ni-Pt ГЦК-типа c содержанием Ni 23 ат. % и средним размером ≈26 нм, а также частиц практически чистой платины со средним размером ≈55 нм.

Проблема переработки и утилизации золошлаковых отходов объектов теплоэнергетики не решена как в целом по России, так и в Кузбассе. В настоящей работе исследованы золошлаковые (шлак, зола-унос Кемеровской ГРЭС, Беловской ГРЭС и Кемеровской ТЭЦ) и родственные отходы (кек и порода обогатительной фабрики) предприятий топливно-энергетического комплекса Кузбасса физико-химическими методами для оценки оптимальных путей их переработки. Методом рентгенофазового анализа показано наличие кварца во всех исследуемых образцах, в породах и кеке - углеродоподобных фаз, в шлаках и подавляющем числе зол-уноса - стекловидных фаз. Проведен анализ материалов методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой при автоклавном вскрытии пробы смесью азотной и соляной кислот, для пород и кека выполнен рентгенофлуоресцентный анализ. Содержание элементов в пробах, оцененное по данным атомно-эмиссионного анализа, коррелирует с данными рентгенофлуоресцентного анализа. Зола-унос и золошлаковые материалы различаются по составу: зола-унос беднее по содержанию магния и железа. Показано, что стеклование золы и шлака при высоких температурах сгорания затрудняет кислотную экстракцию элементов. Апробирована методика кислотного выщелачивания азотной кислотой с последующим осаждением раствором аммиака и щавелевой кислотой. Во фракции нерастворимых гидроксидов с преобладанием макроэлемента алюминия наблюдается концентрирование редкоземельных элементов, в частности европия - до 144 г/т. Низкое содержание кальция, высокое содержание кремния и алюминия позволило предложить в качестве основного пути переработки отходов предприятий топливно-энергетического комплекса Кемеровской области (Кузбасса) производство силикатных продуктов с возможностью выделения редких и редкоземельных элементов.

Работа направлена на получение феррита цинка и исследование его каталитической активности в процессе озонолиза фенола в водном растворе. Феррит цинка получен методом соосаждения гидроксидов цинка и железа раствором аммиака с последующей гидротермальной обработкой осадка при температуре 160 °С и охарактеризован методами рентгенофазового анализа и инфракрасной спектроскопии. Исследована каталитическая активность полученного феррита цинка в процессе озонолиза фенола. Методом УФ-Вид спектроскопии установлено, что продуктами окисления фенола являются цис-цис-муконовая кислота (поглощение в области 300-400 нм) и 1,4-бензохинон (полоса поглощения 237 нм). Показано, что добавление феррита цинка не только ускоряет процесс озонолиза фенола, но и приводит к более глубокому окислению; 1,4-бензохинон практически не образуется, если катализатор отсутствует. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых технологий водоочистки, основанных на комбинировании процессов озонирования и гетерогенного катализа.

Представлены результаты экспериментального исследования высокотемпературной плазменной газификации смешанного органического топлива на основе опилок и отходов углеобогащения (далее уголь). Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных и экологически безопасных методов переработки возобновляемого сырья в условиях роста энергопотребления и ужесточения экологических норм. Исследованы процессы газификации индивидуальных компонентов (опилки, уголь), их механических смесей и композитных материалов, полученных методом совместного активационного помола в различных соотношениях. Эксперименты проводились на плазменно-термической установке производительностью 20 кг/ч с дуговым плазмотроном (50 кВт) при температурах 1200-1600 °C. Эксперименты показали, что максимальные концентрации целевых компонентов синтез-газа достигаются при газификации смеси, содержащей 66 мас. % опилок и 33 мас. % угля. В этом варианте содержание водорода в продуктах газификации достигало 9.91 об. %, а оксида углерода - 28.04 об. %, что свидетельствует о высокой эффективности переработки такого топливного состава. Анализ динамики газовыделения выявил, что по сравнению с механическими смесями композитные образцы, полученные методом совместного активационного помола, обеспечивают более стабильный и равномерный выход синтез-газа на протяжении всего процесса газификации, что важно для практического применения технологии. Установлено, что совместная переработка биомассы и угля в виде композитных материалов позволяет оптимизировать процесс газификации, обеспечивая равномерное газовыделение и снижение вредных выбросов. Полученные результаты имеют практическое значение для разработки энергоэффективных и экологически безопасных технологий переработки органических отходов.

Полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) стабилизированного состава (стеклофаза - 95.4 мас. %; (SiO₂/Al₂O₃)_стекло - 3.1), выделенные из летучих зол от сжигания угля, использованы для получения композитных сорбентов, содержащих сорбционно-активный компонент на основе цирконосиликатов каркасной структуры. Продукты синтеза охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии совместно с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией, изучены их сорбционные свойства в отношении катионов Cs⁺, Pb²⁺ и Cd²⁺. Цирконосиликатный материал демонстрирует высокий коэффициент распределения в процессе сорбции Cs⁺, Pb²⁺ и Cd²⁺ из водных растворов (10³-10⁵ мл/г). На примере Pb²⁺ показано, что в результате высокотемпературного фазового превращения Pb²⁺-насыщенного цирконосиликата катионы Pb²⁺ стабилизируются в кристаллической фазе цирконата свинца PbZrO₃. Исследована возможность применения технологии электроискрового плазменного спекания для создания минералоподобной керамики на основе цирконосиликатного сорбента для иммобилизации радионуклида Cs-137. Для спеченных при различных температурах (800-1000 °С) керамик изучена скорость выщелачивания цезия, которая является критерием гидролитической устойчивости радиоактивных керамик, предназначенных для захоронения в горных породах. Полученные значения скорости выщелачивания (~10⁵ г/(см²⋅сут)) удовлетворяют требованиям к отвержденным высокоактивным отходам в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии НП-019-2000 “Сбор, переработка, хранение и кондиционирование жидких радиоактивных отходов. Требования безопасности”.

Описаны режимы модифицирования углеродного материала, полученного из древесного сырья, с целью улучшения электроемкостных характеристик для его последующего применения в качестве электродного материала в суперконденсаторах. Рассмотрено влияние двух способов модифицирования: обработка водородом при 1000 °С; обработка концентрированным раствором пероксида водорода (37 мас. %) при 60 °С. Выявлено, что для улучшения функциональных характеристик материала наиболее эффективно применение обработки пероксидом водорода. Было установлено, что модификация приводит к увеличению удельной поверхности образца на 20 % за счет образования микропор. При этом, согласно данным ИК-спектроскопии, в образце образуются электрохимически активные карбонильные группы. Тестирование полученного электродного материала в модельной электрохимической ячейке, имитирующей работу суперконденсатора, показало увеличение его электрической емкости на 60 % относительно исходного образца.