氟化氢毕业论文
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手动分割今天决定再更一件事，虽然没有什么后果，但是万一出了什么岔子可比上面的事情严重多了。我们高中化学实验室有不少药品，什么钠啊砒霜啊浓盐酸高锰酸钾应有尽有，甚至据学长说还有氟化氢和液溴（现在不知道还有没有）。当时在实验室做醋酸己氨的合成，用的是己内酰胺在碱性条件下开环水解再乙酰化制备。经历过湖南决赛的大佬可能知道意味着什么了。注意到酰化时要求控温55-60摄氏度，这对操作要求十分严格，温度低了还好，温度一高很容易产率爆零。当时是夏季，坐标济南，温度35℃左右，电热套加热半天还是四十度左右。但其实这个反应在温度发生变化后温度变化极快，在某些时候拿出手机稍微颓废一下，温度就会达到七十度左右，然后你的工作就付诸东流。
有机化学实验室待了八年了，出过两次小事故，都是和催化加氢有关的。一次是本科毕设的时候，要氢解底物中的氮氧键，用的条件是Raney Ni/EtOH/H2 (balloon)。其实当时毕业论文都定稿了，答辩通过毫无悬念（评委就没几个做合成的，不会刁难），再做下去其实也没太大意义（发不了啥文章）。但想着好不容易把路线走到这儿了，扔掉太可惜，于是就缠着师兄教我用Raney Ni。师兄眉头紧锁，一脸愁容地说道：“哎，这个东西啊，别的都好说，就是有一点……哎，没事，你先投反应吧，这东西用起来其实挺简单的。”于是我在师兄的指导下完成了Raney Ni的除水（拿甲醇多次置换），并且拿它顺利架上了氢化反应。反应结果很好，我遂问师兄后处理有什么要注意的地方。师兄说：“你过滤的时候一定要保持用甲醇冲洗，千万别让镍粉干了。”他还补充道：“哦对了，你别戴手套。”其实我一直觉得不戴手套做实验手感更好，也没多想，就开始小心翼翼地过滤起反应悬浊液来。一切都平稳地进行着：硅藻土上面沉积的黑色滤渣越来越多，渐渐铺满了整个砂芯漏斗，而在反应液就要滤干的一瞬，右手无缝衔接，将事先准备好的甲醇跟了上去。哈哈，就是不给你干的机会！但很快我就发现了问题：右手加着甲醇的锥形瓶里此时已没有多少甲醇剩余，若再无补充，滤渣将必干无疑！我顿时恐慌起来，一面小心地控制着甲醇的流速避免太快倒完，一面左右张望寻找师兄的踪迹——他人呢？他md人呢！！一切都发生得太快了，在最后一滴甲醇被抽干的那刻，黑色的滤渣先是出现了几颗零星的火星，我还没来得及反应，整个抽滤装置瞬间就蹿起了火苗。我完全懵了，慌乱中想拿手去堵住正冒出砂芯漏斗的火舌，却不想我的右手早已经沾上了甲醇……后续：右手食指和中指间烧伤，一个星期后掉皮痊愈。产物竟然没坏，还可以用~教训：Raney Ni使用全程应避免任何镍粉出现干燥的机会。反应结束，真空抽滤反应液时，应手持真空管控制其与抽滤漏斗（或砂芯漏斗）的衔接，并在Raney Ni彻底抽干之前及时停止抽滤。抽滤之后的含镍滤渣应当加水充分悬浮，并用专门的废液瓶收集。第二次事故是在用Pd/C催化加氢的时候。当时脑子有点糊，忘记了加Pd/C就已经将反应气体氛围切换成氢气了。我盯着那无色溶液就这么在氢气氛下搅拌了半天才反应过来：Pd/C加氢的反应不都tm是黑的嘛！艹，老子忘记加Pd/C了！我在脑子里骂了自己一句SX，遂火急火燎地去称了Pd/C，想都没想旋开三通就往里倒。只听的“梆！”的一声闷响，整个反应瓶就像个突然通上电但瞬间被击穿的灯泡一样亮了一下，来自手指头的疼痛让我彻彻底底地清醒了。
以前在南大，本科化学实验的时候是夏天，同学恶作剧把氢氧化钠固体放在凳子上，我坐上去就感觉像是被烙铁烫了一下，不过好在反应快，而且隔着裤子，就疼一下，洗过以后没事了。我大怒，以后再也不跟那几个人来往，但并没有上报。读研时候，为了省经费，不用一次性塑料培瓶，大部分还是用的玻璃瓶。细胞贴附对玻璃表面要求特别高，稍有杂质细胞就不能贴附，成片牺牲，所以是用铬酸洗液洗瓶子，成分是重铬酸钾粉末加进浓硫酸里。刚去时候做实验是没份的，先洗瓶子。一大包二三十个玻璃瓶，从铬酸洗液里提出来，倒尽洗液，然后用自来水反复洗。实验室的水龙头没有防溅，这一点先按下不表。当时没什么事，过了几天，发现鞋子上的布酥了，用手指一捅就是一个洞，然后发现新买的羽绒服成了洞洞装，前襟都是小洞，衣服袖口也开始开线。原来是水龙头冲在瓶子上溅起水滴，落在水池边缘，在洗瓶子时难免前襟蹭到水池，还有水从水池外侧流下，滴到鞋子上。白大褂不防水，沾水以后往里渗透到衣服上。虽然瓶子上附带的硫酸和重铬酸钾在被水冲过以后浓度较低，但是随着水分蒸发，会在衣服上浓缩，最后硫酸浓度可以达到70%，加上强氧化性的重铬酸钾，腐蚀了衣服，甚至连羽绒服的化纤都能破坏。那个实验室的水池，附近地面方圆2米都是坑坑洼洼，像是被凿子刨过，不锈钢水管生满了锈。后来我就要求调去养老鼠了，说什么都不洗瓶子了。我做事还是很小心的，至今保持记录从未被老鼠咬（包括大鼠），从未针头扎手，以后估计也不会破了。但架不住洗液这东西太坑了，属于不挥发的强氧化性和腐蚀性物质，冲洗几遍以后溅出来的水滴仍然会蒸发浓缩产生腐蚀性，就连硝酸都没这么坑。再后来出国留学，就再也没见过铬酸洗液，因为各种手续、规章超级麻烦，养细胞都是用一次性塑料培瓶了。澳洲规定六价格是吞入性毒物，吸入性极毒物，剧毒水污染物，严禁以任何方式倒入下水道，废水废液必须放在专用容器里，交给专门机构回收。具体洗法其实我是一笔带过了，没有说细节，因为现在都不用铬酸洗液了，说了没意义。我看评论区各位化学大佬对具体洗法特别感兴趣，那我就说说。铬酸洗液使用塑料脸盆装，一般都配大半盆5L把培瓶倒尽配液，用自来水荡洗，倒尽自来水，放进收集的空脸盆里
电催化析氢毕业论文
01 导读
二维材料由于其独特的电子结构和原子构型已经被广泛研究用于电催化领域，特别是催化析氢反应。之前的诸多研究成果已经表明二维材料的边缘处为催化反应提供了活性位点。然而，相比于二维材料基面而言，其边缘原子数毕竟是少量，所以调控激发其基面大量原子参与催化反应是提高其整体催化活性的重要研究内容。目前，报道的优化方法主要是通过在二维材料基面上构造原子空位（肖特基缺陷）或者掺杂异原子来提高其基面催化性能。这些方法或催化活性有待提高或需要消耗贵金属等等。所以如何简便地在二维材料基面上精准构造一类具备高效催化活性的原子缺陷结构，一直以来都是具有挑战性的科学难题。
02 成果掠影
近日， 苏州大学李彦光教授、天津理工大学罗俊教授、湖南大学刘松教授以及华东理工大学戴升教授（共同通讯） 联合在国际著名期刊 Nature Communications 上发表题为“Frenkel-defected monolayer MoS2 catalysts for efficient hydrogen evolution”的文章。 许杰、邵功磊以及唐璇 为本文共同第一作者。作者们首次在单层MoS2基面上制备出弗兰克尔新型缺陷结构，并借助球差校正电镜解析出不同缺陷的原子结构，最后通过微纳电化学装置巧妙测试出单层MoS2基面上不同缺陷结构的电催化析氢性能。结果表明一定浓度的弗兰克尔原子缺陷结构甚至比Pt单原子掺杂在MoS2基面上的析氢催化性能更加优异。本文为研究不同种类原子缺陷结构对催化活性的影响提供了新思路和研究对象。
03 核心创新点
1、首次在单层MoS2上制备出弗兰克尔原子缺陷结构，并通过球差校正电镜确认其原子构型。
2、通过微纳电化学装置测量出单层MoS2基面上不同原子缺陷结构的电催化析氢性能，结合理论计算分析出不同缺陷结构表面的电荷分布对其催化活性影响。
04 数据概览
图1：单层MoS2基面上不同原子缺陷结构对应的原子像。
（a-c）单层MoS2原子像及原子模型；（d-f）单层MoS2上弗兰克尔缺陷结构原子像及原子模型；（g-i）单层MoS2上Pt单原子掺杂原子像及原子模型。
图2：单层MoS2基面上不同原子缺陷结构电催化性能测试。
（a）微纳电化学装置示意图；（b）单层MoS2上暴露的基面区域，用于测试的窗口；（c-d）MoS2基面上不同原子缺陷结构对应的电催化性能指标。
05 成果启示
本文作者们在单层MoS2基面上通过简易手段首次构造出一类新型原子缺陷结构（弗兰克尔缺陷）用于高效催化析氢反应。结合理论计算等手段，表明不同缺陷结构会直接影响二维材料基面上电荷分布情况，进而直接决定其催化活性。另外，本文也为研究各类不同原子缺陷结构对催化剂性能的影响提供了很好的思路。
文献链接：Jie Xu, Gonglei Shao, Xuan Tang, et al. Frenkel-defected monolayer MoS2 catalysts for efficient hydrogen evolution. Nature Commun. 13, 2193 (2022).
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第一作者：Jingrun Ran, Hongping Zhang, Sijia Fu
通讯作者： 乔世璋
通讯单位：澳大利亚阿德莱德大学
论文DOI：
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高性能、低成本的光催化剂是实现大规模太阳能制氢的关键。本文报告了一种液体剥离方法来制备 NiPS3 超薄纳米片。该纳米片可作为一种多功能平台，能够极大地改善各种光催化剂（包括 TiO2、CdS、In2ZnS4 和 C3N4）上的光催化产氢性能。与纯 CdS 相比，NiPS3/CdS 异质结具有最高的改进因子（~1,667%），实现了极高的可见光诱导制氢速率（13,600 μmol h-1g-1）。这种更好的性能归因于强关联的 NiPS3/CdS 界面确保了有效的电子-空穴解离/传输；以及 NiPS3超薄纳米片上丰富的原子级边缘 P/S 位点和活化的S 位点，促进了氢的析出。这些发现通过最先进的表征和理论计算来证明。该工作首次证明了金属磷硫属化物可作为一个通用平台的巨大潜力，能极大地提高不同光催化剂的性能。
背景介绍
不可再生化石燃料的大量消耗导致全球能源短缺、环境污染和气候变化。因此，寻找可再生、清洁和无碳的能源至关重要。太阳能光催化水分解产氢 (H2) 被认为是一种有前途、廉价且环境友好的技术，其可利用阳光生产绿色 H2 燃料。然而，迄今为止开发的光催化剂效率低、稳定性差、价格高，严重制约了光催化工艺的大规模应用。因此，寻找高活性、稳定和廉价的光催化剂对于实现工业规模的太阳能制氢具有重要意义。高性能光催化剂的合理设计和制备，不仅需要从原子级尺度理解结构/组成-活性关系，还需要精确而深刻地理解光催化剂中的光生电子-空穴的动力学和热力学。结合原子分辨率像差校正扫描透射电子显微镜 (AC-STEM) 和理论计算，研究人员可以提供关于光催化剂的结构/组成-活性关系的原子级阐释。特别是，通过上述方法可以准确地揭示光催化剂中存在的各种原子级反应位点，例如单原子、边缘位点和缺陷。另一方面，光生电子和空穴的分离/迁移在确定整体光催化性能方面起着关键作用。因此，必须采用各种先进的表征，例如超快瞬态吸收光谱 (TAS)、瞬态表面光电压 (SPV) 光谱、瞬态光致发光 (PL) 光谱和原位 X 射线光电子能谱 (XPS)，对光生电子/空穴的动力学和热力学进行时间分辨研究，特别是在光催化剂表面。此外，将上述两种策略结合起来，同时评估光催化剂的原子级结构/组成-性能关系和时间分辨电荷载流子分离/转移机制，是具有重要意义的。
图文解析
图1. NiPS3 UNS的理论预测、表征和应用。a NiPS3 单层 (100) 边缘的 HER 活性 P、S2 和 S3 位点。b NiPS3单层 (010) 边缘的 HER 活性 S 位点。c 在 NiPS3单层的 (1-30) 边缘处的 HER 活性 P1、S2、S3 和 S8 位点。d 在 NiPS3单层的 (100) 边缘、(010) 边缘或 (1-30) 边缘的活性位点上，遵循 Volmer-Heyrovsky 路径的 HER 吉布斯自由能图。e 在NiPS3 单层的 (100) 或(1-30) 边缘的活性位点上，遵循 Volmer-Tafel 路径的 HER 吉布斯自由能图。NiPS3 UNS 的 f 基面和 g 边缘的原子分辨率HAADF-STEM 图像。h NiPS3 UNS 的（基于同步加速器的）Ni L2,3-edge XANES。i TiO2、NiPS3/TiO2、CdS、NiPS3/CdS、In2ZnS4、NiPS3/In2ZnS4、C3N4和 NiPS3/C3N4在约 vol% 三乙醇胺水溶液中的光催化产氢速率。
图 2. 的形貌、微观结构和化学成分。a TEM 图像和 b HRTEM 图像。在 N 中，c NiPS3 UNSs 和 d CdS NPs的原子分辨率 HAADF-STEM 图像。e 的EDX 光谱。f 的 Ni L2,3-edge EELS 光谱。g 的 HAADF-STEM 图像，和 中 h Cd、i S、j Ni 和 k P 元素的相应元素mapping图像。注意：将不同体积的 NiPS3 UNSs 乙醇溶液（、、 和 ml）分别添加到研钵中，在室温下通过机械研磨与 50 mg CdS NPs 复合。所得的光催化剂分别标记为 、、 和 。纯 CdS NPs 表示为。
图 3. NiPS3/CdS 系统中的强电子相互作用。a NiPS3UNS、 和 的高分辨率Ni 2p XPS 光谱。、 和 的基于同步加速器的S L-edge XANES。c NiPS3 UNS 和 的 Ni L2,3-edge EELS 光谱。d CdS（200）晶面和e NiPS3（002）晶面沿z轴方向的平均电位分布。f NiPS3/CdS系统的微分电荷密度图。金色和青色等值面分别表示净电子积累和耗尽区域。考虑到在 17 vol% 三乙醇胺水溶液中的溶剂化效应，计算了功函数和微分电荷密度图。
图 4. NiPS3/CdS体系的光催化产氢活性和载流子动力学。a 在~ vol% 三乙醇胺水溶液中使用可见光照射（λ > 400 nm）的、、、、 和 NiPS3UNSs 的光催化产氢速率。 和 的b稳态和 c 瞬态 PL 光谱。c 插图显示了 和 的拟合电荷寿命。用 400 nm 激光脉冲激发后，乙醇溶液中 d 和 e 的二维伪彩色 TA 光谱。f 和 g 在不同泵-探针延迟时间下的 TA 光谱。h 和 的归一化衰减动力学和拟合线，基于约 516 和约 514 nm 处的GSB 峰。i 和 的归一化衰减动力学和拟合线，基于 ~480 和 ~474nm 处的ESA 峰。
图 5. NiPS3/CdS 系统中的电荷载流子动力学。 和 的a瞬态和 b 稳态 SPV 光谱。c 在黑暗和光照下进行的 的 CPD 测试。NiPS3UNSs 的高分辨率 d Ni 2p、e P 2p 和 f S 2p XPS 光谱，分别在光照打开和关闭的情况下测量。的高分辨率g Ni 2p、h Cd 3d 和 i S 2p XPS光谱，分别在光照打开和关闭的情况下测量。
图 6. NiPS3/CdS体系的表面催化反应和光吸收。a M KOH 水溶液中，、、NiPS3UNSs 和 20 wt% Pt/C 的电化学 HER 活性。b NiPS3/CdS 的俯视原子结构，显示了 Ni、P 和 S 位点。c 在 NiPS3/CdS 体系中的NiPS3 基面的 Ni、P 和 S 位点上，遵循 Volmer-Heyrovsky 路径计算的 HER 自由能图。d 在NiPS3/CdS体系中的NiPS3 基面的Ni、P和S位点上，遵循 Volmer-Tafel途径计算的HER自由能图。e 、、、 和 的 UV-Vis 漫反射光谱。f 分别在氙灯照射 (λ > 400 nm) 和630-nm LED 下，在约 vol% 三乙醇胺水溶液中测量 的光催化产氢速率。考虑到 17 vol% 三乙醇胺水溶液中的溶剂化效应，进行了所有的Gibbs 自由能计算。
图 7. NiPS3/CdS体系中的光催化产氢机理示意图。在NiPS3/CdS体系中，可见光激发（λ > 400 nm）、光生电子和空穴的分离/迁移、以及表面催化反应的示意图。
总结与展望
基于上述结果，本文首次报道了一种简便的液体剥离技术，来合成具有超薄厚度（~ nm）的2D NiPS3。合成后的 NiPS3 UNS 可作为通用平台，用于提高各种光催化剂（包括TiO2, CdS, In2ZnS4 和 C3N4）的光驱动产氢性能。与原始 CdS相比，所制备的 NiPS3/CdS 复合物显示出最高的光催化产氢 (H2) 活性（13,600 μmol h-1 g-1），最大增强因子约为 1667%。NiPS3/CdS 的性能大幅提升有两个原因：（1）NiPS3 UNS 和 CdS NPs 之间的电子耦合界面明显促进了电荷载流子的分离/传输。特别是，光生空穴向 CdS NPs 表面的传输显著增强，这是由牺牲电子供体三乙醇胺收集的。因此，CdS NPs 上剩余的光生电子可以有效地迁移到 NiPS3 UNSs 以产生 H2；(2) 在NiPS3 UNSs中，大量的原子级P/S边缘位点和活化的S位点极大地促进了H2的析出反应。这些发现得到了理论计算和高级表征的支持，例如原子分辨率 AC-STEM、瞬态 PL 光谱、瞬态SPV 光谱、超快 TAS 和原位 XPS。该研究不仅展示了 MPCx 家族作为一个通用平台的巨大潜力，可用于极大地提高各种半导体光催化剂的光催化产氢活性，更重要的是，通过了解光催化中的原子级结构/组成-活性相关性和电子-空穴动力学/热力学，实现了光催化剂的合理设计/制备。
析氢电催化毕业论文
第一作者：孙华传，李林峰，陈効谦
通讯作者：王春栋*，熊宇杰*
单位：华中 科技 大学，中国科学技术大学
研究背景
文章简介
近日，来自华中 科技 大学王春栋副教授团队和中国科学技术大学熊宇杰教授团队合作，在国际知名期刊 Science Bulletin 上发表题为“Highly efficient overall urea electrolysis via single-atomically active centers on layered double hydroxide”的研究文章。该文章仔细研究了层状双氢氧化物上（LDH）的单原子(SAC)精确位置以及不同单原子含量对催化活性的影响, 并通过理论结合实验的方式系统阐述了单原子与载体LDH之间的相互协同作用。这项工作从单原子精确位置的角度为全电解多功能SAC的设计提供了重要见解。
电催化析氢和尿素氧化的反应机理图
本文要点
要点一 ：本文采用乙二醇辅助水热法将单原子 Rh均匀分散到超薄 NiV-LDH纳米片上(Rh/NiV-LDH)，并将其同时用于催化 HER 和 UOR。Rh/NiV-LDH具有较高的TOF值，并表现出显著的质量活性，同时具有较低的过电位和较快的HER和UOR反应动力学。
图1. Rh/NiV-LDH电极的制备流程示意图以及结构与微观形貌表征。
要点二： 通过 AC-STEM 和 HAADF-STEM 图像，观察到大量高度分散在NiV-LDH 载体上的 Rh 单原子。FT-EXAFS 拟合结果表明，Rh/NiV-LDH 催化剂中只有 Rh-O 键被探测到( Å)，没有任何的金属 Rh-Rh 键( Å)或 Rh-O-Rh 键( Å)，进一步证实了NiV-LDH 载体上的 Rh 原子与载体表面的氧成键并以单分散形式存在。DFT 理论计算表明，Rh 原子在NiV-LDH 表面即在的Ni、V 和O 位点顶部的形成能分别为 、 eV 和 eV ，再一次说明Rh 在NiV-LDH表面的单分散构型比在 NiV-LDH 的Ni 和V位上的掺杂构型更具有能量可行性。此外，Rh 原子在 NiV-LDH的 NiV中空位置且垂直面对氧原子构型的形成能最低，说明大部分 Rh 单原子分布在Ni-V中空位置(O 原子的顶部)，少部分可能分布在Ni原子或V原子的顶部位置。
图2. Rh/NiV-LDH的光谱表征。
要点三 ：测试表明，在碱性介质中，Rh/NiV-LDH阴极催化剂在100 mA cm-2电流密度下的HER过电位为64 mV，且能稳定工作超过200 h，电催化析氢法拉第效率接近100%。此外，Rh/NiV-LDH在100 mV过电位下具有较高HER质量活性( A mg 1)和周转频率(TOF： s 1)。
图3. 制备催化剂在碱性电解质中的电催化析氢(HER)性能。
要点四 ：Rh/NiV-LDH 催化电极Rh/NiV-LDH表现出优异的UOR催化活性，仅需要 V即可实现10 mA cm 2。将 Rh/NiV-LDH 催化电极分别作为电解槽的阴极和阳极，并以碱性尿素介质(1 M KOH+ M Urea )为电解液，从而组装简易的 Rh/NiV-LDH (+)//Rh/NiV-LDH (-)双电极尿素电解槽。该电解槽驱动 10mA cm-2时仅需施加的电压, 且能稳定工作超过100 h。当自组装 Rh/NiVLDH(+)||Rh/NiV-LDH (-)电解槽的工作电流密度达到 100 mA cm-2 时，该装置只需要稳定工作 3 h 就可以将电解液中的尿素降解 93%左右，即使循环工作三次，其尿素降解率仍然能保持 90%左右，且能稳定产生 H2, 表明 Rh/NiV-LDH 在大规模节能制氢和净化富尿素废水方面具有巨大的潜力。
图4. Rh/NiV-LDH及其对比样在1 M KOH溶液中的电催化尿素氧化(UOR)和尿素全解性能测试。
要点五 ：密度泛函理论(DFT)计算表明，单分散的 Rh 单原子改变了载体 NiV-LDH 的电子结构，优化了氢吸附中间体(H*)的吸附和解吸过程，从而降低了 HER 过程中 Volmer 步骤和Heyrovsky 步骤的反应势垒，进而提升 Rh/NiV-LDH 催化剂的 HER 催化活性。与此同时， 单原子 Rh 位点还优化了 Rh/NiV-LDH 催化剂对尿素分子的吸附和活化，促进了其关键中间体(如 CO*/NH*)的解吸，显著降低UOR反应决速步骤(RDS)的反应能垒，加速 UOR 反应动力学并提升 UOR 催化活性。
图5. 密度泛函理论计算。
总 结
综上所述，AC-STEM、XAS和DFT计算结果表明，通过一步水热合成法成功制备了锚定在NiV-LDH基体上的Rh SACs(位于Ni-V中空位点)。所制备的Rh/NiV-LDH在碱性溶液中对HER和UOR表现出良好的双功能催化活性。DFT计算表明，单分散的Rh单原子改变了载体NiV-LDH的电子结构，降低了HER的Volmer步骤和Heyrovsky步骤的反应势垒。同时，Rh位点也优化了尿素分子的吸附和/或活化，促进了关键中间体(如CO*/NH*)的解吸，这显著降低了UOR决速步骤（RDS）的反应能垒，加快了UOR反应动力学。将Rh/NiV-LDH催化剂分别作为阴极和阳极组装成整体尿素电解槽，其由 V太阳能电池板供电即可使得两个电极上产生大量H2和N2气泡。这表明该催化剂在大规模节能制氢和富尿素废水净化方面具有很大的潜力。本工作对未来具有精确位置的SACs的可控和大规模生产具有一定的启发作用。
文章链接
Huachuan Sun, Linfeng Li, Hsiao-Chien Chen, Delong Duan, Muhammad Humayun, Yang Qiu, Xia Zhang, Xiang Ao, Ying Wu, Yuanjie Pang, Kaifu Huo, Chundong Wang*, Yujie Xiong*.Highly efficient overall urea electrolysis via single-atomically active centers on layered double hydroxide. Sci. Bull. 2022 .
DOI:
通讯作者简介
王春栋副教授 ，华中 科技 大学光学与电子信息学院/武汉光电国家研究中心双聘副教授、华中卓越学者。2013年于香港城市大学获得博士学位，2013-2015年先后在香港城市大学、香港 科技 大学，荷语鲁汶大学任高级研究助理/副研究员，比利时弗拉芒政府科学基金会FWO学者，鲁汶大学F+研究员，2015年9月起任职华中 科技 大学。研究领域为非贵金属光/电催化剂设计及其在环境和能源中的应用。王春栋副教授是香港城市大学优秀博士论文奖（ 2013 年全校 7 个）获得者，获评湖北省“楚天学者”计划楚天学子（ 2015 年），澳门大学杰出访问学者(2019)，华中卓越学者晨星岗(2020), 是美国材料学会(MRS)会员, 欧洲材料学会(EMRS)会员, 中国化学学会会员。担任 Frontier in Chemistry和Molecules杂志客座编辑， Advanced Powder Materials 杂志特聘编委，Exploration青年编委，Rare Metals青年编委。长期担任 Adv. Func. Mater.,等四十余个国际著名杂志审稿人/仲裁人，塞尔维亚国家自然科学基金和香港研究资助委员会（RGC）国际评审专家。在 J. Am. Chem. Soc.，Energy Environ. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., ., Research 等杂志发表 SCI 论文 150 余篇，他引6000余次， H-因子 44，2021年入选全球前2%顶尖科学家榜单和全球前十万科学家榜单。先后主持国家重点研发计划（国际合作重点专项）、基金委面上项目、基金委青年项目、湖北省重点研发计划等项目十余项。
课题组网站：
熊宇杰， 中国科学技术大学讲席教授、博士生导师。1996年进入中国科学技术大学少年班系学习，2000年获化学物理学士学位，2004年获无机化学博士学位，师从谢毅院士。2004至2011年先后在美国华盛顿大学（西雅图）、伊利诺伊大学香槟分校、华盛顿大学圣路易斯分校工作。2011年辞去美国国家纳米技术基础设施组织的首席研究员职位，回到中国科学技术大学任教授，建立独立研究团队。2017年获国家杰出青年科学基金资助，入选英国皇家化学会会士（FRSC）。2018年获聘长江学者特聘教授，入选国家万人计划 科技 创新领军人才。2022年当选东盟工程与技术科学院外籍院士（FAAET(F)）、新加坡国家化学会会士（FSNIC）。现任ACS Materials Letters副主编。主要从事基于催化过程的生态系统重构研究。迄今为止，在Science等国际刊物上发表260余篇论文，总引用32,000余次（H指数93），入选科睿唯安全球高被引科学家榜单和爱思唯尔中国高被引学者榜单。2012年获国家自然科学二等奖（第三完成人），2014-2016和2018年四次获中国科学院优秀导师奖，2015年获中美化学与化学生物学教授协会杰出教授奖，2019年获英国皇家化学会Chem Soc Rev开拓研究者讲座奖，2021年获安徽省自然科学一等奖（第一完成人）。
课题组网站：
第一作者简介
孙华传 ，华中 科技 大学光学与电子信息学院的2019级博士，研究方向为高活性金属电催化剂设计合成及其在电解水中的应用，目前以第一作者和共同第一作者的身份在 J. Am. Chem. Soc.、.、Appl. Cata. B-Environ、ACS Appl. Mater. Inter.、Chem. Eng. J.、J. Power Sources 等期刊发表SCI论文8篇，其中2篇入选ESI高被引论文。
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李林峰 ，华中 科技 大学光学与电子信息学院的2020级硕士研究生，研究方向为单原子催化剂及其合成电催化中的应用，以及电催化中的计算材料科学。
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陈効谦 ：2011年毕业于长庚大学并获得化学与材料工程专业博士学位，目前担任长庚大学可靠性科学与技术中心的助理教授。目前的研究方向包括电化学能量中电催化剂的原位表征技术的发展转换。
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01 导读
二维材料由于其独特的电子结构和原子构型已经被广泛研究用于电催化领域，特别是催化析氢反应。之前的诸多研究成果已经表明二维材料的边缘处为催化反应提供了活性位点。然而，相比于二维材料基面而言，其边缘原子数毕竟是少量，所以调控激发其基面大量原子参与催化反应是提高其整体催化活性的重要研究内容。目前，报道的优化方法主要是通过在二维材料基面上构造原子空位（肖特基缺陷）或者掺杂异原子来提高其基面催化性能。这些方法或催化活性有待提高或需要消耗贵金属等等。所以如何简便地在二维材料基面上精准构造一类具备高效催化活性的原子缺陷结构，一直以来都是具有挑战性的科学难题。
02 成果掠影
近日， 苏州大学李彦光教授、天津理工大学罗俊教授、湖南大学刘松教授以及华东理工大学戴升教授（共同通讯） 联合在国际著名期刊 Nature Communications 上发表题为“Frenkel-defected monolayer MoS2 catalysts for efficient hydrogen evolution”的文章。 许杰、邵功磊以及唐璇 为本文共同第一作者。作者们首次在单层MoS2基面上制备出弗兰克尔新型缺陷结构，并借助球差校正电镜解析出不同缺陷的原子结构，最后通过微纳电化学装置巧妙测试出单层MoS2基面上不同缺陷结构的电催化析氢性能。结果表明一定浓度的弗兰克尔原子缺陷结构甚至比Pt单原子掺杂在MoS2基面上的析氢催化性能更加优异。本文为研究不同种类原子缺陷结构对催化活性的影响提供了新思路和研究对象。
03 核心创新点
1、首次在单层MoS2上制备出弗兰克尔原子缺陷结构，并通过球差校正电镜确认其原子构型。
2、通过微纳电化学装置测量出单层MoS2基面上不同原子缺陷结构的电催化析氢性能，结合理论计算分析出不同缺陷结构表面的电荷分布对其催化活性影响。
04 数据概览
图1：单层MoS2基面上不同原子缺陷结构对应的原子像。
（a-c）单层MoS2原子像及原子模型；（d-f）单层MoS2上弗兰克尔缺陷结构原子像及原子模型；（g-i）单层MoS2上Pt单原子掺杂原子像及原子模型。
图2：单层MoS2基面上不同原子缺陷结构电催化性能测试。
（a）微纳电化学装置示意图；（b）单层MoS2上暴露的基面区域，用于测试的窗口；（c-d）MoS2基面上不同原子缺陷结构对应的电催化性能指标。
05 成果启示
本文作者们在单层MoS2基面上通过简易手段首次构造出一类新型原子缺陷结构（弗兰克尔缺陷）用于高效催化析氢反应。结合理论计算等手段，表明不同缺陷结构会直接影响二维材料基面上电荷分布情况，进而直接决定其催化活性。另外，本文也为研究各类不同原子缺陷结构对催化剂性能的影响提供了很好的思路。
文献链接：Jie Xu, Gonglei Shao, Xuan Tang, et al. Frenkel-defected monolayer MoS2 catalysts for efficient hydrogen evolution. Nature Commun. 13, 2193 (2022).
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过氧化氢工厂毕业论文
绿色化学在石油化工中的研究进展和应用 2003 年5 月国际工程学会在美国Sandestin 主办了“绿色工程: 定义原则”( Green Engineering :Defining the Principle) 的会议,目的是确定一套绿色工程的原则以指导工程师在设计产品和工艺时,使其符合企业、政府和社会的需要,这包括了成本、安全、使用性能和对环境的影响. 最后发表了“工程师工作框架的Sandestin 原则”,提出了在工程项目中为全面实现绿色工程,工程师要遵循的9 条原则. 这9 条原则是: (1) 整体考虑工艺过程和产品,使用系统分析与集成的方法来评估对环境的影响; (2) 保障并改善自然生态系统,同时也要保护人类健康和生活安宁; (3) 在工程活动中考虑整个生态循环; (4) 尽可能保障所有的物质和能量安全并良性地输入和输出; (5) 尽可能减少对自然资源的消耗; (6) 努力减少废物产生; (7) 在对当地地理和人文认知的基础上,开发和实施工程解决方案; (8) 革新、创造和发明技术以实现可持续发展,在传统和主流工艺之上,创造性地提出工程解决方案; (9) 让股东和社会共同积极参与工程解决方案的开发[2 ] .20 世纪的化学工业是建立在煤、石油和天然气等矿物质资源基础上的, 尤其是到了60 年代前后, 石油化学工业获得了飞速发展, 与此同时, 也产生了日益严重的资源、环境等社会问题。1990年以来, 绿色化学的理念迅速崛起, 并成为包括石化工业在内的化学工业可持续发展的方向, 越来越受到各国政府、企业和学术界的普遍重视。在石油化工领域, 一批绿色化工技术不断被开发和应用,甚至逐渐成为一些新兴产业。本文作者介绍可持续发展的石油化工技术的一些新进展。1 以过氧化氢作氧化剂的烃类“原子经济”氧化反应反应的“原子经济”性是衡量在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中, 这一标准既要求尽可能地节约原料资源, 又要求最大限度地减少废物排放。在石化工业中烃类的氧化反应是一类非常重要的反应过程, 由于具有含氧官能团的产物分子比原料烃类要活泼得多, 此类反应的选择性通常较低, 还有一些反应需要经多步骤才能完成, 过程往往产生很多废物。过氧化氢作为一种温和的氧化剂, 在某些材料的催化作用下, 可进行选择性很高的定向氧化反应, 而且其本身无毒并在反应后转化为无害的水, 使反应的“原子经济”性大大提高, 因而被看作是绿色的氧化剂[1 ] 。 钛硅分子筛催化环己酮氨肟化制备环己酮肟实现工业应用环己酮肟的制备作为目前化纤单体ε- 己内酰胺主流生产技术的核心工艺, 需经环己酮与羟胺的盐进行反应而得, 而羟胺盐制备过程的“原子经济”性较差, 腐蚀和污染严重。20 世纪80 年代后期意大利EniChem 公司提出了一种全新的环己酮氨肟化工艺, 即在钛硅分子筛的催化作用下, 环己酮与氨、过氧化氢一步“原子经济”反应直接合成环己酮肟。中国石化石油化工科学研究院也开发成功具有自主知识产权的环己酮氨肟化新工艺, 并与中国石化巴陵分公司合作, 于2003 年8 月率先完成了70 kt/ a 的工业试验, 环己酮转化率和环己酮肟选择性均超过 % , 氨的利用率达97 %以上。而传统的磷酸羟铵肟化法工艺(HPO) 氨的利用率不足60 %; 同时, 新工艺避免了NOx 、SOx(HPO) 等的生成和使用, 使环己酮肟的制备成为清洁生产过程。传统的以苯为原料的己内酰胺生产过程流程长、工艺复杂、投资大、成本高, 国外Du Pont 、BASF 和DSM 等公司已分别研究开发了以丁二烯为原料的己内酰胺生产新技术[2 , 3 ] , 可简化工艺流程和降低生产成本, 但由于新建装置巨大的投资和技术风险等原因, 至今尚未工业化。环己酮氨肟化新工艺适宜对现有装置的技术改造, 将使由苯生产己内酰胺的工艺路线更具竞争性。 丙烯环氧化制备环氧丙烷新技术取得新进展自从钛硅分子筛( TS - 1) 诞生以来, 低温下利用过氧化氢作氧化剂的液相氧化反应工艺一直在不断地研究开发, 另一类取得突出进展的是烯烃与过氧化氢进行环氧化反应制取环氧化物, 其中最重要的过程是丙烯环氧化制备环氧丙烷。以TS - 1 为催化剂, 用过氧化氢环氧化丙烯制备环氧丙烷, 产物环氧丙烷的收率达97 %以上(以丙烯计) ,以过氧化氢计其收率为87 %[4 ] , 副产物主要为水和氧气。该过程原子的有效利用率达76 %。而传统的二步氯醇法生产工艺原子的有效利用率仅为31 % , 需要消耗大量的氯气和石灰, 并且设备腐蚀和环境污染严重。针对TS - 1 分子筛价格较高、与产物分离难度较大, 丙烯环氧化的其他催化剂体系也在不断研究之中, 以过氧化氢为氧化剂的新型氧化催化材料正在研究的有负载锡的β- 沸石[5 ] 、有机氮络合Fe2 系催化剂[6 , 7 ] 和含钨的金属簇相转移催化剂[8 ]等。最近, BASF 和Dow 化学公司合作, 在丙烯的过氧化氢环氧化反应工艺(HPPO) 的开发中取得了重大进展, 已完成各自的详细评估。据称, HPPO工艺由于不联产其他产品, 流程短, 投资低, 占地少, 尤其对较小规模生产装置投资回报率大幅度提高。双方计划近期完成中试放大, 开始建设第一套300 kt/ a 规模生产装置, 预计2007 年初建成投产[9 ] 。此外, Degussa 和Uhde 也拟在南非Sasol 建设60 kt/ a 环氧丙烷装置, 将采用HPPO 工艺。据报道[10 ]其开发了一种专用分子筛催化剂, 副产物生成量可降低到最低限度。丙烯环氧化新工艺虽然使用了价格较高的过氧化氢作氧化剂, 但只要采用适合的催化剂, 可使产物收率大幅提高, 同时由于工艺简化, 该工艺仍具有较好的技术经济性, 加之该技术的环保优势, 有望对环氧丙烷行业产生重要的影响。 其他有机含氧化合物的制备技术以过氧化氢为氧化剂, 烯烃、醇和羰基化合物可高选择性地氧化生产环氧化物、醇和羧酸, 并可避免使用金属催化剂、含氯氧化剂和有机溶剂。文献[11 ]介绍Kazuhiko Sato 等开发了由烯烃氧化生成二醇类化合物的新工艺。采用普通的树脂负载的磺酸催化剂, 用不同的链烯烃和环烯烃与过量的30 %双氧水反应, 可高选择性和高收率地得到反-1 , 2 - 二醇, 带有端基羟基的链烯烃也可一步反应生成三羟基化合物。杜泽学等[12 ]以钛硅分子筛为催化剂, 开发了氯丙烯与过氧化氢环氧化制备环氧氯丙烷的悬浮催化蒸馏新工艺, 反应选择性达98 %以上, 有望取代现有的氯醇法生产工艺。2 取代有毒有害原材料的绿色化工技术光气、氢氰酸等是剧毒物质, 因它们的化学性质极为活泼, 至今仍作为化工原料广泛使用, 但这些化学品在制造和使用中一旦不慎泄漏, 就将造成难以估量的人身伤亡和环境灾难, 因此, 用无毒、无害的原料代替剧毒光气、氢氰酸等绿色化工技术的开发受到重视[13 ] 。取代光气, 生产异氰酸酯、聚碳酸酯新工艺 目前替代光气制造异氰酸酯的工艺有: 由伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯制造异氰酸酯, 由伯胺和一氧化碳进行氧化羰化制异氰酸酯, 由硝基苯和一氧化碳羰基化制异氰酸酯。这些技术有的正在小试, 有的已进入中试阶段, 但是生产成本比原有的光气法高10 %左右, 不经济, 所以还需改进。代替光气生产聚碳酸酯, 已经开发成功以碳酸二甲酯为原料的工艺。首先由碳酸二甲酯与苯酚反应生成碳酸二苯酯, 再和双酚A 进行酯交换、缩聚生成高分子聚碳酸酯, 现正在建厂, 而且生产碳酸二甲酯采用甲醇氧化羰基化法, 取代了传统光气为原料的路线。韩国L G化学公司称独自开发了一种非光气的聚碳酸酯生产新工艺, 由于工艺简化,可减少投资70 % , 装置操作费用和生产成本明显降低。可见, 代替剧毒原料也可找到经济合理的绿色工艺路线。 甲基丙烯酸甲酯生产新工艺继异丁烯氧化法、乙烯氢甲酰化法生产甲基丙烯酸甲酯(MMA) 技术工业化后, 人们仍在积极开发新工艺以取代传统氢氰酸为原料的丙酮氰醇法。异丁烷直接氧化法因资源更丰富、廉价而受到重视。这种方法包括异丁烷氧化制取甲基丙烯醛、甲基丙烯醛再氧化制取MMA 两步反应。由于异丁烷反应活性低于异丁烯, 通常选用具有强氧化性的杂多酸类催化剂。近年来研究发现, P - Mo 系杂多酸中引入V、Cu、Cs 等元素, 可促进甲基丙烯醛的氧化反应, 提高反应收率; 进一步将P - Mo - V- Cu - Cs 五元催化剂和Mo - V 的复合氧化物作为助剂, 添加到“MMA 高选择性催化剂”浆态杂多酸催化剂中, 可使MMA 的收率提高2 倍, 达到10 %以上, 表现出一定的工业应用前景。英国Lucite 国际公司开发成功其专有的α-MMA 技术, 并计划建设第一套100 kt/ a MMA 生产装置, 预计2007 年末建成投产。α- MMA 是两步法工艺。第一步由乙烯与甲醇、一氧化碳进行羰基化反应生成丙酸甲酯。据称, 所用的钯基催化剂活性很高, 选择性达9919 % , 且具有良好的稳定性, 反应温度和压力条件温和, 对装置的腐蚀性小; 第二步中丙酸甲酯与甲醛反应生成MMA 和水, 采用专有的多相催化剂, MMA 的选择性较高[14 ] 。该工艺大大改进了产品的经济性, 是三十年来开发的最重要的MMA 生产工艺。MMA 在中国是一个发展前景良好的有机化工原料, 随着国民经济的持续高速增长, 其需求还将不断增长, 中国应该慎选一条符合国情的绿色路线进行开发, 注意克服其不足之处。3 使用环境友好催化剂的化学反应石油化工生产技术的核心是催化剂, 催化剂的消耗虽不大, 但同样可能对环境产生很大的危害。硫酸、氢氟酸、三氯化铝等液态酸是广泛应用的酸性催化剂, 使用过程易腐蚀设备、危害人身健康和社区安全, 同时还产生废液、废渣污染环境。目前应大力开发环境友好的固体酸催化剂代替液体酸,已有一批工业化成果。在苯与烯烃烷基化过程中采用ZSM - 5 分子筛代替三氯化铝的气相法合成乙苯, 采用USY 或β- 沸石或MCM - 22 沸石代替三氯化铝的液相法合成异丙苯等; 此外, 还有采用固体酸替代氢氟酸的长链烷基苯合成的新工艺。采用上述分子筛固体酸取代三氯化铝、氢氟酸等催化剂, 虽然推出了新一代的烯烃烷基化绿色技术, 但是由于分子筛催化剂的酸强度不如氢氟酸、三氯化铝高, 分布也不够均匀, 而且酸中心数量较少, 于是采用这类固体酸催化剂时反应温度升高, 压力增加, 同时少量的副产物和杂质有所增高, 所以又出现了开发新固体酸催化剂的热点。负载型杂多酸催化剂可望克服上述缺点, 成为新一代的催化剂; 正在研究的还有一些新型催化材料, 如包裹型液体酸、纳米分子筛复合材料、离子液体等。这方面的研究, 中国已有一定基础, 应组织人力, 加速开发, 力争取得领先地位。
在初中化学教学中培养学生自主探究“以学生为本”是新课程改革的基本思想，探究性学习是新课程实施的一个热点，自主学习是一种让学生主动参与学习的学习方式。在新课程实施过程中，学生自主探究学习能力的形成依赖于教师有意识地按照能力形成的规律，去创设适宜的教学情境，并通过一些相应的主体活动才能获得知识与技能。化学学科的特点是开展化学实验的探究，让学生“模拟”科学家去探索问题，学习科学研究的方法，养成良好的思维品质，培养学生的观察、思维、操作、想象能力，使学生积极主动去获取知识，激发兴趣，培养创新精神和实践能力。 在初中化学教学中，如何培养学生自主探究学习呢？1、寻找合适的自主探究素材：根据国家教育部制订的《全日制义务教育化学课程标准》（实验稿），我们使用的是2001年经全国中小学教材审定委员会初审通过的人教版《义务教育课程标准实验教科书化学（九年级）》。在新教材的使用中，我们一直坚持“依据课程标准、灵活使用教材”的原则，对人教版的教材进行二次资源开发和利用。 对图片的利用与开发。教材编排了众多彩色图片，有化学发展的历史资料图片、有实验操作图片、有实验现象图片、有数据资料图片，这些图片清晰而又明快的表现了主题，使教材显得更加生动活泼。如何利用这些图片呢？在教学实践中，为了培养学生的自主探究能力，我们改变了过去教师一个人在台上孤立地讲，学生被动地听、记的旧习惯，针对不同的图片，首先让学生自己提出问题，然后分组讨论，探讨一些问题，整理记录，逐步形成结论。图片给予的学习空间是编排教材的作者和教师无法想象的，学生争先恐后地发言，会将发散思维影响到每一个人，通过观察、讨论、分析图片，学生很容易形成许许多多的结论，并且学生对图片相关知识的掌握更深，一看到图片就想起了内容，突破了重点和难点，学生相互之间融洽地交流和合作，营造了和谐的课堂。11 对实验的探究与改进。教材拥有许多演示实验、学生实验、家庭小实验和探究性实验，实验教学是化学课程的显著特征，教材更是充分突出了化学实验。但是教材中的部分实验还存在很大的开发空间，如教材第37页实验2—5所示过氧化氢分解实验，（1）装有5ml5%的过氧化氢溶液的试管，用带火星的木条来检验，木条不复燃。（2）向上述试管加入少量二氧化锰后，用带火星的木条来检验，木条复燃。这是什么原因呢？为了探究并改进此实验，兴趣小组的同学经过热烈讨论，制定了三种实验方案并进行了大胆探究：第一组同学采取增大H2O2溶液浓度的方法，用10%的H2O2溶液加热，结果一段时间后，用带火星的木条检验，木条复燃； 第二组同学在5%的H2O2溶液中加入2滴新制氢氧化钠溶液，加热一段时间后，用带火星木条检验，木条复燃；第三组同学从实验装置上进行了改进，效果很好（见左上图）。在实验探究的基础上，同学们经过讨论，还提出了下列问题作了进一步的研究：①由第一组同学的实验可得出：影响H2O2分解产生O2的量的多少及分解快慢的因素有哪些？②由第二组同学的实验可分析得出氢氧化钠所起的作用可能是什么？③第三组同学的实验验证了实验前同学们猜想的正确性，其中，浓硫酸的作用是什么？经过这样尝试，学生既丰富了自己的实验知识又提高了实验技能，还大大提高了学生学习化学的积极性。有时一个实验的改进会给学生产生终身的影响。 对人文科学和情感态度的开发与培养。教材突出了让学生认识身边的一些常见物质的组成、性质及其在社会生产和生活中的应用，认识物质微观构成，了解化学变化的基本特征，认识物质的性质与用途的关系，了解化学与社会和技术的相互关系，能以此分析有关的简单问题，这些目标既有利于培养学生对待自然、物质和科学方面的情感、态度、价值观，又有利于学生对待社会和自身发展方面的情感、态度、价值观。在自主探究学习中，学生通过学习化学，注重了本地的环境污染的调查与保护，如有些学生主动拾起教室内、楼道、校园内的纸屑、果皮、食品袋、冰糕棒等。甚至有的学生制止一些破坏环境的行为，使校园焕然一新、十分清洁。让学生从自我做起，从现在做起，从点点滴滴做起，培养学生爱祖国、爱家乡、爱校园的情感。2、创设恰当的自主探究问题：.创设情景问题，激发学习兴趣。探究的问题和兴趣是自主探究学习的关键所在。因此在教学中，教师要引导学生关注、体验现实生活中的现象、问题，激发他们学习化学的兴趣。在教学中，培养学生探究创新意识、探究创新精神，培养学生的应用能力、创新能力。师生在问题情景中互动、体验、探究、实践、感悟，在互动中实现“教学相长”。如：“对蜡烛及其燃烧的探究”，有些学生认为蜡烛燃烧现象见得较多，不观察就知道实验现象。在自主探究学习中，我们设置了问题群：你见过的蜡烛有哪些形状和颜色？你以前点蜡烛时有哪些发现？今天，我们再次点燃蜡烛，请你带着这样几个问题观察，蜡烛燃烧中有哪里变化？火焰有几层？哪层温度最高？有时燃烧为什么会冒黑烟？…通过系列的学生未知的问题群，将学生自主探究的欲望就激发起来了。有了探究的问题和欲望，再适时引导观察、探究，同学们个个认真观察、记录，又一次成功地自主探究就成功了！自主探究学习的初期，教师要积极引导帮忙学生提出问题，逐渐转向学生主动发现和提出问题，培养学生的问题意识。这要求教师创设一种民主、开放、灵活的教学氛围，给予学生自主探究、独立思考的时间和空间。自主学习是科学探究的重要特征。学生主动发现和提出问题，并通过积极的探究，解决问题，学生的探究积极性就调动起来了，学生的探究兴趣就会逐步提高，学生的主体意识就会发挥充分，就才能有真正的探究性学习。.贴近生活事例，培养问题意识。问题是自主探究的出发点，也是开启任何一门科学的钥匙，没有问题就不会有解释问题的思想、方法和知识，所以问题是生长新思想、新方法、新知识的种子。在自主探究学习时，要注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。从最贴近学生日常生活的化学知识着手，最能培养学生从平常生活中追根溯源，发现问题的意识。让学生感到化学问题就在你身边，就在你平常的生活之中，让学生更好地领悟到化学的无处不在：“生活处处皆化学”。在自主、合作、探究的过程中，学生还可以通过实践活动、调查采访等探究形式，把化学知识运用于生活，或运用化学知识解释生活现象，在人与人、人与自然之间的相互沟通中，增长见识和能力。.利用课堂资源，激励生成问题。课堂中的教与学是动态的过程，特别是在自主探究性学习的过程中常常更是出现一些出人意外的事情。在老师的引导中，在实验的探究中，在学生的读书中，在同伴的讨论中，在自己的归纳中，往往会有许多的新的发现。这些新的发现就是课堂资源，也是极其有价值的新问题。老师在其过程中因势利导，进一步激励学生生成新的问题进行自主探究会收到事半功倍的效果。如学习“空气”这一节时，做完了红磷在钟罩里燃烧的实验后，有同学提问，剩余的约五分之四的气体能支持燃烧吗？这个问题原不在教学计划之中，但是教师没有放弃，而是充分地肯定了这一同学的问题意识，并及时组织学生讨论、探究。最后，师生在探究实验中，找到了问题答案。课堂时常会出现意外，但意外中蕴涵着丰富的探究资源。教师要善于抓住课堂中的意外，因势利导，恰当组织自主探究性教学活动。在自主探究学习中，学生可以根据自己的能力，从学习过程、材料、网络或其他途径发现新的问题，然后进行更开放、自由的方式进行探究，让学生充分讨论，归纳总结出相应知识。根据学生思维能力的强弱而开展不同的自主探究，有利于探究性学习的进行。适时的自主探究，课堂气氛活跃起来了，学生的思维也活起来了，收获是意想不到的大！3、进行广泛的自主探究拓展：组织学生开展课外自主探究学习，对于加深和扩大学生的知识面，发展他们的爱好和保护学习化学的积极性，使他们学的更好更活，提高他们的学习能力和加强思维品质修养都十分有益。开展课外自主探究学习的方式有：家庭小实验。让学生按教材学习的知识，在家里有身边的材料（如茶杯、食醋、纯碱、鸡蛋壳、酒、蜡烛等）做一些小实验。通过小实验的探究、观察、解释一些简单的化学现象。课外阅读。可以上网或到图书馆阅读化学家的故事，阅读科普读物，阅读有关现代科技成果方面的文章等等，培养学生自主探究的精神。课外参观、调查。结合教学内容，组织学生参观调查城镇化工厂、化肥厂、食品厂、造纸厂、自来水厂等，了解一些工业生产原理及其对环境污染的状况，提出防止污染的建议等。也可以调查日常生活中的化学事例，观察日常生活中的化学现象，进行一些简单的自主探究，予以解释。如在学完“水资源的保护”这一课题后，让学生通过调查身边的水资源污染的情况、通过收集报纸、上网收集关于水资源保护的一些知识，并把活动过程及改进保护水资源的建议写成小论文，然后与同学交流。另外组织部分学生开展社会小实验和社会调查。如“自来水的硬度检测”，“污染空气”与“酸雨”的关系。通过一系列的活动，调动同学们自主探究学习化学的兴趣。开放实验室。让学生先设计自主探究实验方案，然后进行实验探究。还可以组织化学展览和化学综艺晚会，让学生自己撰写文章、编辑化学小报、问题征集及游艺活动。实践证明，进行广泛的自主探究拓展，让学生学会在实践中学，在合作中学，逐步形成适合自己的有效学习策略。鼓励学生课堂内外自主探究，鼓励学生自主学习，并合作交流，有利于学生开阔视野，丰富知识，发展志趣和爱好。在课程改革的今天，只要我们寻找到了合适的自主探究素材，创设了恰当的自主探究问题，进行了广泛的自主探究拓展，就会构建新的学习主体，就能坚持以学生能力发展为本，学生自主的探究的热情就会自然而然被激发，学生的学习兴趣、学习习惯、学习信心、竞争意识、合作意识、主动意识就会明显增强，学生个性特长也就会得到充分发展，学生的合作能力、表达能力、思维能力、实践能力和创新能力也就会得到明显提高
##职业技术学院毕业论文题目：散棉纤维活性染料染色。院系：轻工分院专业：现代纺织姓名： # # #指导教师：张惠莉二零一二年五月摘 要经过本人实习在石河子华孚纤维有限公司，工艺调色岗位的半年学习里，在华孚基层领导及工艺师傅们的帮助与指导下，本人对染整工艺有一个细致的了解和总结，本文结合自己在华孚工艺调色岗位半年的学习，主要介绍了棉花的性能与品质，活性染料性能，以及散棉的染色原理，经过活性染料的性能与散棉的结合如何达到合格的半成品，为了进一步满足品种的多样化和色泽鲜艳度以及各种牢度的需求，需要对散棉进行前处理、染色、后处理、固色上油等工序，活性染料具有染色方便，色泽鲜艳，色谱齐全，匀染性能好，湿处理牢度稳定等优势，华孚公司采用的是散棉先染色后纺纱，公司领导介绍说，对散棉先进行染色后纺成纱线，即达到环保要求，把排污量降到最低，又可对市场所需流行的颜色有很好主动性，能够根据市场需要，及时对纱线的纤维色比组合以及颜色的色系调整，这样方能得势市场和满足消费者需求的多样化！关键词：散棉纤维、染色、活性染料、质量。目录第一章．散棉纤维、活性染料性能与散棉纤维的染色原理散棉纤维的性能活性染料的性能和散棉纤维的染色原理散棉纤维的染色原理第二章．散棉纤维染色工艺染色工艺流程染色工艺第三章．散棉纤维染色出现的质量问题分析染色中产生的色花、色差、缸差的原因对染色中产生色花、色差、缸差所采取的措施结束语致谢第一章．散棉纤维、活性染料性能与散棉纤维的染色原理散棉纤维的性能棉纤维是属于一种天然纤维素纤维,它具有手感柔软、吸湿性好的优良特点也是市场主导纤维之一，棉花的常规质量指标主要有：长度、棉细度、强度、成熟度、含水、含杂、色泽，轧工质量等。散棉染色或漂白时，需要根据棉花的品质性能，来决定所用的染化料助剂配方用量，和跟棉花及所用染料相对应的染色工艺曲线。棉花的成熟度、色泽、轧工质量分为7个品级，即1~7级，3级为品级标准级，用于散棉染色的棉花最好优于3级以内，也就是华孚染色用棉时常分的3个A、B、C棉细度，A细度棉染色效果最佳。染色用棉时应选择马克隆值（成熟度和细度）适中的棉花，其纤维的成熟度较高，天然扭曲多，有助于纤维间的抱合，强度和弹性好，染色上色率一致，匀染性好，相对后续成纱质量也较好。马克隆值过低的棉花成熟度比较差，染色性很差，染色时上染率很低，上色不均匀，容易产生色花。活性染料的性能活性染料的性能主要包括有，溶解性、直接性、扩散性与反应活跃性四大要素。（1） 溶解性：品质好的活性染料应有良好的水溶性，染料的溶解度和配置的染液浓度，与选用的浴比大小，加入的助剂量，化料时的温度等因素有关。（2） 直接性直接性是指活性染料在染色过程中，被纤维的吸收能力和上染率，染液是通过浸染，以染色助剂辅助转移到纤维之上。（3） 扩散性：扩散性是指染料向纤维内部的移动能力，温度与时间有利于染料分子的扩散，染色过程中扩散系数越大，反应速率和固色率也越高，匀染性和透染程度也越好。（4） 反应活跃性：是指在染色过程中，染料和纤维间产生的反应与结合。染料的反应活跃性也取决于棉花的品质和染色时的温度、时间与PH值等因素。散棉纤维染色原理散棉纤维染色原理，是通过不同纤维的性能与纤维的品质，染料与助剂，设备与工艺几大要素相结合。石河子华孚采用的是染液浸染泵力穿透循环式染色。染色前需对纤维的品质性能进行检验，根据纤维的品质，来调出工艺配方以及制定工艺曲线，对纤维的检验，主要也就包括棉纤维的长度、棉细度、强度、成熟度、含杂率、色泽度等指标。进行染色时，所用染料与助剂，是指根据所需要染的颜色与棉花的品质指标，来决定染色时的配方以及助剂的用量。设备是指染色采用的染色机，散棉染色设备一般采用的是敞口式染缸，由主缸、副缸，染笼组成。设备原理是染液通过泵力对棉花的穿透循环。工艺是指染色生产时所用的工艺，所用工艺是根据棉花的品质，染料的性能，所要染的颜色，所用的染化料助剂，所需要的温度曲线等，制定出的整个染色工艺要求。第二章．散棉纤维染色工艺染色工艺流程生产车间根据每日排单计划安排，将所要投染的纤维均匀的装入染笼内，调入染色机中，通过漂白或染色处理，将原棉纤维加工为漂白棉或色棉，具体生产工艺工序流程依次为：配棉→装缸→入染（包括染色过程中的后处理，固色上油）→脱水→烘干→打包→品质检验。染色工艺散棉染色工艺依次工序为：精炼前处理（煮棉）→染色→后处理（水洗、PH中和、皂洗、热洗水洗）→固色上油。(1) 精炼前处理：天然散棉纤维中存在有较多的油脂蜡质，果胶等杂质，纤维较黄，渗透性也差，为了使棉花有较好的吸水性，以利于在染色中，染料的吸附、扩散，需要对棉花进行煮棉处理，以去除纤维表面的油脂蜡质，果胶等杂质，对棉花的煮练是根据所要投染的颜色，所使用的精炼剂，或者其他煮棉助剂，选择最佳温度和时间进行煮练。精炼后棉花纤维表面较为洁净，吸水性好，且在后续染色中，染液能迅速均匀的渗透其纤维内部，达到和提高染色质量的目的散棉煮练工艺： 1℅ 煮棉剂 70℃×25′ ↓ 排水(2) 染色：把前处理好的棉花，对将要染的纤维重量和颜色，进行配染色所用的各种染化料助剂，根据染化料助剂的性能和所要染的色系，来制定染色的温度与时间。首先把配好的染料，在副缸放水进行搅拌溶解，溶解充分后加入主缸染棉中，染料在染棉中循环10~20分钟后，每10分钟一次分3次，依次加入1／7，2／7,4／7的元明粉。元明粉加完根据所染颜色进行升温，温度的高低标准是根据所染颜色和所用的染料来定的，活性染料通常有60度，80度，85度，95度等染色温度。在达到染色温度要求后，每10分钟一次分3次，依次加入1／7，2／7,4／7的碱。碱加完后，根据颜色的要求来决定所需保温运行时间。保温运行时间结束后，染色也随着排染液而结束进行下到工序。 散纤维染色工艺曲线 ： 1∕7 2∕7 4∕7 60℃ ↓ ↓ ↓ 60′ 染料 1∕7 2∕7 4∕7 1′×1℃ 每10分钟加一次碱35℃↓ ↓ ↓ ↓ 排染液 每10分钟加一次元明粉(3) 后处理：染色后有大量染液浮色，盐碱等物质沾附于纤维表面，需要通过充分水洗，过酸中和，加入皂洗剂皂洗，热洗，水洗，来去除纤维表面浮色与盐碱等物质。水洗次数，中和与皂洗的温度、时间，酸和皂洗剂的用量，是根据酸和皂洗剂的浓度和性能，所染颜色，所用的盐碱用量来定的，其后处理目的，就是为了达到染色所需颜色的各项牢度质量指标。散纤维后处理工艺曲线： 一次水洗 二次水洗 三次水洗 50℃×15′ ﹪酸中和 95℃×15′ 水洗 95℃×10 ′ 80℃×10′ ﹪皂洗剂 热洗 热洗 一次水洗 二次水洗 三次水洗 水洗次数和使用的温度与时间根据颜色深浅而定，以上是深色使用曲线(4) 固色上油：中和、皂洗、清洗工艺结束后，纤维表面仍有浮色很难洗除，所以需要通过固色剂来加以改善，把上染的颜色牢牢固住，使其不掉色。固色剂多为高分子螯合物，它能在纤维表面形成保护膜，使染料和纤维紧密结合，达到各项牢度指标要求，它的牢度指标要求包括有：水洗牢度，干、湿摩擦牢度，日晒牢度，汗渍牢度，沾色牢度等等。因为此前经过煮棉、染色、皂洗，纤维表面的蜡质被破坏，造成手感很硬，固好色后，同时需要上油剂柔软、抗静电处理，来加以改善纤维的手感和后续纺纱的可纺性。固色剂，柔软油剂，抗静电剂的用量，与使用的温度和时间，是根据颜色的深浅而定。散纤维固色工艺曲线 ﹪柔软剂 1℅抗静电剂 50℃×10′ 5′ 10′ 2﹪固色剂 排水双氧水漂白工艺曲线：水洗一次 1﹪片碱 8﹪双氧水 95℃×60 ′ 水洗一次 50℃×10′ 50℃×10′ 水洗一次 1﹪酸中和 ﹪保险粉 以上是本人在华孚工艺调色岗位，半年学习期间用到的染色工艺曲线第三章．散棉纤维染色出现的质量问题分析染色中产生的色花、色差、缸差的原因（1）染色中产生的色花主要问题有：装笼时，棉花的装笼不均匀，所投入棉笼里的棉块时大时小，或者是装笼重量超负荷使棉饼的密度太大，导致煮棉或染色时染液不易渗透。煮棉时，加入的助剂用量不够，或者是煮棉温度与时间没到位，产生棉煮不透或煮不均匀。染色时，化染料的时间或温度没到位，导致染料未得到充分溶解就加入染缸进行染色。主缸染液浴比太少或泵力压力太小穿透循环不均匀。加入的元明粉和碱的用量未按时按量，使上染不稳定或上染不均匀。过酸时中和时间或温度没到位，导致中和不均匀。皂洗时，所加入的皂洗助剂不匀，或温度升温过快，导致纤维与温度的结合反应过大，固色上油时，加入的固色剂不均匀，使棉与固色剂接触不匀，或者是浮色为洗干净就进行固色，一般固色时出现的色花表现在棉饼的中心，也就所谓的笼芯，以上每个环节都是染色时产生色花的致命因素。（2）染色中产生的色差，缸差的主要问题有： 缸与缸所用的染料有出入，一般染料的出入误差，出现称料员或者称料所用的电子秤，称染料重量不一致或者是称料的电子秤计量失真，导致染出色棉出现缸差，染料重量不一致的缸差，最终是导致色棉缸与缸之间的深浅不一致。装笼工在装棉饼时，缸与缸的重量装的不一致，重量有多装或少装，导致深浅上的色差和缸差，煮棉时的温度和时间缸与缸的偏差，染色时的所用染液浴比大小，缸与缸的不一致，所加入的染色助剂或元明粉和碱时间不一致，保温运行时的温度与时间不一致，中和，皂洗时，加入的用量不一致或温度与时间不一致等等。以上每个环节，不管是人为的因素或设备的误差，均可导致出缸色棉的色差和缸差。对染色中产生色花、色差、缸差所采取的措施（1）对染色中产生的色花所要采取的措施主要有：在装笼时，装笼棉花要均匀，投入棉块大小要一致，对装笼的密度进行合理调节。煮棉时，加入的煮棉精炼剂用量，温度与时间要到位。染色时，化染料要充分溶解，主缸染液浴不能太少，染缸主泵的泵力不能过小，加入的盐碱用量要按时按量不可随意性，过酸中和时间和温度要到位充分，皂洗时的温度要控制好，不能升温过快，避免升温过快导致棉与温度的结合反应过大，固色上油时，对固色剂要充分稀释均匀的加入。以上每个环节在染色过程中都是控制色花的重要点。（2）对染色中产生的色差、缸差所要采取的措施主要有：对缸与缸所用的染料重量误差要减到最小，浅色重量误差不得超过2克，深色用量不得超过10克，需经常对计量电子秤进行标准砝码校正，控制好装笼的重量误差，缸与缸的重量误差不得超过5公斤。煮棉时的温度与时间缸与缸要一致。染色时的染液浴比大小要保持一致，染色时所用到的染色助剂，或元明粉和碱的用量要一致，按时按量的加入。保温运行时的温度与时间要一致。中和，皂洗时加入的用量，温度和时间缸与缸要确保一致。以上的这几个环，如果控制把握得当，均能减少色差和缸差的出现。结束语：三年的大专生活一转眼就这样已走入了尾声，我的校园生活同时也就要划上句号，而我的人生却只是一个逗号，从这里走出，我心无比的不舍和眷恋，不过随着校园生活的结束，对我的人生来说，恰恰只是我踏上社会的第一步，也是我人生道路一个新征程的开始。我要把所学到的知识应用到实际工作中去，这样才不会辜负老师们的教诲和父母的期望，同时也是去实现我人生价值的一个体现。回首这三年，生活和学习中有快乐也有艰辛。感谢老师这三年来，孜孜不倦的教诲和对我成长的关心与爱护。 三年了仿佛就在昨天，学友情深，情同姐妹。这三年校园的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱和欢乐，只是今后大家各奔前程，很难有机会像以前一样一起学习，一起打闹了。希望大家都能在这社会上活出自己的精彩，活自己的价值。这三年的相处，将给我留下太多值得珍藏的最美好的记忆。经过在石河子华孚纤维有限公司，调色工艺岗位的半年学习和工作中，通过我对工作的认真和刻苦学习，我终于完成了我的《实习论文》，里面记录的都是我这半年所学到所了解的染整知识，虽然我的实习论文写得不是很华丽或者还有很多不足之处，但我可以很自豪的说，这里面所记录的都是我从离开学校到工厂实习半年的汗水和劳动。致谢：在这里我首先感谢我的父母，在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，才能顺利完成我的学业，感激他们一直以来对我的抚养和培育，今后我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们。我衷心感谢校方各级领导，你们的严谨、细致，认真的态度，以及一丝不苟的作风，是我今后人生和工作中学习的榜样，同时也特别要感谢张惠莉老师，感谢她这三年来的教导和爱护，我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。是她在我毕业和在工厂实习的最后关头，给了我们巨大的帮助与鼓励，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅，这三年的成长将是我以后工作和学习的一笔无形财富。同时也感谢石河子华孚纤维有限公司，给了我结束学业前实习的一个平台，感谢公司的领导和对我帮助与指导的师傅们，在工作中和生活中是你们对我认真的指导与爱护，让我能够顺利完成的我实习论文。
生物质化学链气化制氢毕业论文
论文英文摘要氢能是高密度、洁净、可再生的二次能源,发展氢能已成为缓解我国能源供应压力、保障能源安全、促进环境保护的能源战略之一。目前,氢能大规模商业应用首要解决的问题就是如何高效地制备大量廉价的氢气。由于制氢技术的多样性和整体发展的不均性,迫切需要开展与氢能系统评价相关的研究。 本文在对制氢技术特点作深入分析的基础上,运用生命周期评价理论,构建出适用于制氢技术系统评价体系的模型。建立了共性的生命周期分析评价模型和支撑数据库,对系统边界、能源消耗、环境影响指标、决定系统环境性和制氢成本等重要参数进行了讨论。 本文重点研究了煤气化制氢、天然气水蒸气重整制氢、水电解制氢和生物质超临界水气化制氢四种各具特色的制氢技术。煤气化制氢的资源丰富、原料价格低；天然气制氢法工艺流程短,操作简单；水电解制氢法过程无污染、氢气纯度高。但按照本文所构建的制氢技术全生命周期评价模型,从物耗、能耗、环境和经济性四方面对四种制氢技术做出评价,最终得出生物质超临界水气化制氢的综合效益最高,应作为优选发展的制氢技术。论文贯穿生命周期的思想建立了较为完整的制取氢气的系统评价体系,对于制氢技术的改进、优化和发展具有重要的参考价值。
l、氢的产生途径 电解水制氢． 水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的 逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在 75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。 1．2矿物燃料制氢 以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。 （1）煤为原料制取氢气 在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及 减少对环境的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。 以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气， 亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化 剂为水蒸汽或氧所（空气），气体产物中含有氢有等组份，其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂，均以煤为原料，气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉，可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小，操作容易，其气体产物组成主要是氢及一氧化碳，其中氢气可达60％以上，经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法，其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤 资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断 面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺，煤气中氢气含量达50％以上，在唐山刘庄已进行工业性试运转，可日产水煤气5万m3，如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气，该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础，特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地，为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得 阶段成果，具有开发前景，值得重视。 （2）以天然气或轻质油为原料制取氢气 该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应： CH4＋H2O→CO＋H2 CO＋H2O→COZ＋HZ CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ 反应在800-820℃下进行。从上述反应可知，也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组 成中，氢气含量可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原 料。 （3）以重油为原料部分氧化法制取氢气 重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢 气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本 中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。 1．3生物质制氢 生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物制氢。 （1）生物质气化制氢 将生物质原料如薪柴、麦秸、稻草等压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进行气化或裂解反应可制得含氢燃料。我国在生物质气化技术领域的研究已取得一定成果，在国外，由于转化技术的提高，生物质气化已能大规模生产水煤气，其氢气含量大大提高。 （2）微生物制氢 微生物制氢技术亦受人们的关注。利用微生物在常温常压下进行酶催反应可制得氢气。生物质 产氢主要有化能营养微生物产氢和光合微生物产氢两种。属于化能营养微生物的是各种发酵类型的 一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌）发酵微生物放氢的原始基质是各种碳水化合物、蛋白质等。目前已有 利用碳水化合物发酵制氢的专利，并利用所产生的氢气作为发电的能源。光合微生物如微型藻类和 光合作用细菌的产氢过程与光合作用相联系，称光合产氢。 1．4其它合氢物质制氢 国外曾研究从硫化氢中制取氢气。我国有丰富的H25资源，如河北省赵兰庄油气田开采的天然气中H多含量高达90％以上，其储量达数千万吨，是一种宝贵资源，从硫化氢中制氢有各种方法，我国在90年代开展了多方面的研究，各种研究结果将为今后充分合理利用宝贵资源，提供清洁能源及 化工原料奠定基础。