甲醇汽油因其辛烷值高、 成本低等优势成为新型化石燃料替代物， 其甲醇含量的精确检测是决定其品质的重要环节， 甲醇汽油组分的精确定量检测与分析对于缓解我国传统石油资源短缺但需求量增多的现状具有重大的现实意义。 甲醇汽油中甲醇检测的常规方法如酒醇仪测定法、 速测盒测定法等， 操作复杂， 准确定性低。 近红外光谱分析具有测量速度快、 灵敏度高、 可连续测量等诸多优点， 在石油化工领域定性、 定量分析中具有巨大应用潜力。 为研究甲醇汽油近红外光谱无损定量检测方法， 配制了0.5%~30%组分的甲醇汽油标准样品， 设计了甲醇汽油近红外光谱数据采集系统并采集60个组分的甲醇汽油近红外光谱数据; 利用移动平均平滑法、 S-G卷积平滑法(Savitzky-Golay)和多元散射校正（MSC）对甲醇汽油近红外光谱数据进行预处理分析， 研究了BP人工神经网络(ANN)和主成分回归(PCR)模型的决定系数和均方根误差， 对两种算法的结果和预测效果进行对比。 结果显示: 各模型的均方根误差均小于1%， SG平滑-主成分回归预测模型拟合度最好， 其决定系数为0.998 98; 基于SG卷积平滑算法和神经网络算法建立的模型预测值与真值偏差最小， 其均方根误差RMSEP为0.322 84%。 研究表明近红外光谱检测分析技术检测甲醇汽油中的甲醇含量应用中SG平滑-神经网络预测模型性能较好， 满足应用需求， 因而为甲醇汽油组份实际检测应用提供了科学依据， 为有效开发与利用甲醇汽油提供了技术支持。

为了稳定准确地检测甲醇蒸汽浓度, 该文提出了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的光纤Bragg光栅(FBG)甲醇传感器。首先使用氢氟酸腐蚀部分包层, 在栅区表面涂覆一层PMMA薄膜;然后构建测量系统, 建立了传感器检测甲醇蒸汽的理论模型;最后引入温度补偿单元, 消除温度对甲醇蒸汽浓度测量产生的影响。实验研究了PMMA薄膜厚度和温湿度对传感器灵敏度的影响, 测试了传感器的响应时间、选择敏感性和检测下限。研究结果表明, 在甲醇质量浓度为20~160 mg/L时, 传感器的中心波长漂移与浓度间具有线性关系(线性系数R2=0.992)。在温度20~40 ℃, 相对湿度40%~80%时, 传感器能够准确检测甲醇蒸汽浓度的变化, 其灵敏度为0.292 pm/(mg·L-1), 相对误差为9.3%, 检测下限为20 mg/L。

溶剂交换法广泛应用于水泥基材料的干燥和终止水化中。本文综述了溶剂交换对水泥浆体显微结构的影响。阐述了交换参数(样品尺寸、液-固比、交换时间和去除方法)的选取原则。重点论述了常见交换溶剂(异丙醇、丙酮、甲醇和乙醇)与水泥水化产物(氢氧化钙、水化硅酸钙和钙矾石)之间存在的物理化学反应。在交换参数和溶剂的影响下，对比分析了水泥基材料的孔结构参数(孔隙率和孔径分布)。最后提出了溶剂交换方法目前存在的问题及研究展望。

金属有机框架材料(MOFs)是一种制备过渡金属-氮-碳(M-N-C)氧还原电催化材料的有效前驱体, 但在热解过程中结构坍塌等问题限制了其实际应用。本研究通过表面活性剂F-127包覆以及Zn掺杂对ZIF-67进行改性, 并对改性后的Zn-ZIF-67@F-127在氩气气氛下进行热解, 制得结构完整的Co-N-C载体。通过在Co-N-C载体表面进行Pt的负载, 制备了Pt/Co-N-C复合氧还原反应(ORR)催化剂, 并对其在碱性电解液中的ORR催化性能进行了探究。实验结果表明, F-127的加入提高了Zn-ZIF-67@F-127在热解过程中的形貌保持率, Pt/Co-N-C在O2饱和的0.1 mol·L-1 KOH中, 催化剂的起始电位、半波电位、极限扩散电流密度分别为1.027 V、0.836 V和5.51 mA·cm-2, 与商用20% Pt/C性能相近。Pt与Co-N-C的协同作用使得催化剂不仅对ORR的四电子路径显示出高选择性, 更在计时电流测试中表现出接近于商用20% Pt/C的稳定性与较商用20% Pt/C更优的抗甲醇性能。

酒精中低浓度甲醇和乙醇的精准检测是十分重要的。低频拉曼散射是研究液相分子间相互作用最有效的方法之一。本文采用新型超低频拉曼光谱, 对不同浓度的乙醇以及乙醇-甲醇混合液进行研究。实验发现, 不同浓度下乙醇溶液在78 cm-1和170 cm-1存在两个特征峰, 不同浓度下乙醇-甲醇混合液在85 cm-1和178 cm-1存在两个特征峰。其中, 78 cm-1特征峰是由于OH-O伸缩振动引起的, 178 cm-1特征峰是由于OH-O面内弯曲振动引起的, 85 cm-1和170 cm-1两个峰是由C-OH的伸缩振动引起的。同时, 我们发现了以上超低频特征峰频率与乙醇以及乙醇-甲醇混合液浓度的依赖关系, 能够为较低浓度的乙醇和甲醇溶液精确指认提供可借鉴的实验思路和依据。

金属纳米颗粒的原位析出提供了高含量和均匀分布的金属纳米催化剂, 并且无需复杂的合成过程。为在固体氧化物燃料电池(SOFC)的实际电极中实施这一策略, 本工作用 Pechini法制备了一系列不同含量 Ni掺杂的 Sm0.20NixCe0.80-xO2-δ (SNDC)阳极材料, 并通过还原处理形成具有 Ni纳米颗粒出溶的 SOFC阳极材料。采用 SNDC15为阳极时, 电解质支撑的单电池输出性能最高, 在 700℃以氢气和甲醇为燃料时单电池最大功率密度分别为 1.26 W/cm2和 1.48 W/cm2。此外, 小尺寸的 Ni颗粒与氧化物载体之间有强相互作用, 有效抑制了积碳的生长。单电池在 700℃甲醇为燃料时能稳定运行 10 h以上。

采用水热包覆法和物理共混法分别制备了ZSM-5@t-ZrO2和ZSM-5/t-ZrO2复合催化剂, 并以ZSM-5和t-ZrO2为对比参考, 研究了不同结构催化剂的物化性质和催化性能。在此基础上, 借助漫反射傅里叶变换红外光谱, 考察了反应温度和预硫化操作对ZSM-5@t-ZrO2复合催化剂上甲醇和硫化氢反应分子吸附转化的影响。结果表明, 水热包覆环境修饰了ZSM-5@t-ZrO2复合催化剂的物化性质, 提升了甲醇硫醇化反应的催化性能和抗积碳积硫失活能力。在反应压力1 MPa、反应温度380 ℃、预硫化1 h、N2流量100 mL/min的条件下, 甲醇转化率、甲硫醇选择性及甲硫醇收率分别达到92.02%、90.56%和82.76%。硫化氢分子在ZSM-5@t-ZrO2催化剂的碱位上吸附解离为巯基, 进而攻击甲氧基, 这是甲硫醇合成反应的速率控制步骤。380 ℃的反应温度和预硫化操作有助于构建形成匹配的甲氧基和巯基生成速率, 在提高催化性能的同时还可有效降低积碳积硫形成速率。

在甲醇制丙烯(MTP)反应中, ZSM-5分子筛较强的酸性易使甲醇与ZSM-5接触发生氢转移、芳构化等二次反应, 堵塞孔道, 使得其微孔结构更加不利于分子的扩散, 加速催化剂积碳失活, 导致丙烯选择性和丙烯/乙烯(P/E)比值下降。因此, 本文利用催化活性较高的CeO2对ZSM-5分子筛进行复合改性以达到有效降低其酸性并增大介孔的目的来提高丙烯选择性和P/E比。通过XRD、NH3-TPD和N2吸脱附技术表征, 研究了不同ZSM-5硅铝比(摩尔比)、两相质量比(m(CeO2)/m(ZSM-5))对CeO2/ZSM-5复合催化剂物化性质的影响。在反应温度480 ℃、重时空速2.6 h-1、N2流量100 mL·min-1、常压纯甲醇进料的条件下, 考察了所制备的复合催化剂催化MTP的性能。结果表明, 硅铝比为250、m(CeO2)/m(ZSM-5)为1∶4的复合催化剂比以往研究结果具有更优异的MTP催化性能, 甲醇转化率为99.9%, 丙烯选择性为42.78%, P/E比为6.3。

复合氧化物界面性质与CO2加氢制甲醇反应的催化性能有着重要的关系。本文对比考察了物理共混法、浸渍法、传统共沉淀法和微流控连续共沉淀法对Al2O3-CeO2复合氧化物界面性质和催化性能的影响。浸渍作用尽管使Al2O3/CeO2界面产生了一定的结构性质调变，但贫瘠的氧空位缺陷导致催化反应效率低。共沉淀样品中固溶结构的存在增强了Al2O3/CeO2界面的相互作用，增大了电子结合能，形成的大量氧空位缺陷有利于CO2活化转化。而微流控连续共沉淀法合成样品因具有更小的晶粒尺寸、均匀的复合相结构和丰富的氧空位缺陷，表现出更为优异的催化性能。在原料气配比为V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=72∶24∶4，反应温度为320 ℃，反应压力为3 MPa，体积空速为9 000 mL·g-1·h-1的条件下，Al2O3-CeO2复合氧化物的CO2转化率、甲醇选择性及甲醇时空产率分别达到15.3%，86.4%和0.076 g·mL-1·h-1。