等离子体低温活化协同甲烷化学链氧化偶联定向制取烯烃基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876205
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Oxidative coupling of methane (OCM) is an important route for the synthesis of light olefins from non-petroleum routes. The critical problem in OCM is the low selectivity of target product due to the deep oxidation of reactants and products. Moreover, there is a contradiction between the severe coking during methane activation at high temperature and low efficiency of methane activation at low temperature. In order to address these challenges, a new method of chemical looping oxidative coupling of methane into olefins assisted with plasma low temperature activation is proposed. During this process, the selective activation and oriented conversion of methane can be achieved through the cooperation of oxygen carrier with the non-equilibrium plasma. The multiple oxygen carriers with the function of oxygen supply, catalysis and in situ dehydrogenation are constructed. The theoretical guidance for the initiative design of high active oxygen carriers is established. In order to clarify the mechanism of methane activation at low temperature and the selective control for C2 hydrocarbon generation, the chemical-looping coupling with non-equilibrium plasma experiment platform will be built to obtain the reaction routes for C-H bond activation, C-C bond coupling and chain termination. Additionally, the matching relationships between the structure-reactivity of oxygen carriers and the orientation evolution of fuel hydrocarbon components are discussed. And the correlative mechanism between the structure, the interfacial characterization and the acid/alkaline degree with the coke formation are also discussed. These studies can provide theoretical basis and technical support for novel and effective methane conversion technology towards C2 hydrocarbon.
甲烷氧化偶联技术是非石油路线合成低碳烯烃的重要途径,针对传统甲烷氧化偶联过程中甲烷低温活化困难和高温积碳严重的矛盾,本申请提出等离子体低温活化协同甲烷化学链氧化偶联定向制取C2烃的新思路,利用载氧体的供氧/催化功能和等离子体的活化功能耦合实现甲烷选择性活化和定向转化,解决传统反应过程中有氧存在易导致产物深度氧化、目标产物选择性低等关键问题。设计和构筑具有供氧-催化-原位脱氢作用的多功能复合载氧体,构建载氧体多尺度剪裁设计的基本理论与控制策略;搭建化学链/等离子体协同催化转化甲烷实验平台,获得多场协同作用下C-H键活化、C-C链增长和链终止的反应路径,阐明载氧体-等离子体耦合对甲烷低温活化的促进机制和对C2烃生成的选择性控制机理;掌握载氧体构效与燃料碳氢组分定向演化的匹配关系,探明载氧体结构和表界面特性、表面酸碱强度与积碳生成的关联机制。为研制新颖、高效的甲烷转化制烯烃技术提供理论支撑。

结项摘要

乙烯是重要的有机化工基本原料,作为石油化工产业的核心,乙烯是合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、染料、农药、化工新材料以及日用化工产品的基本原料,是用途最广的基本有机化工原料。受生产规模、原料资源等条件的限制,我国乙烯产量目前还无法满足国内需求。且随着石油资源的日益枯竭以及乙烯需求量的不断增加,开辟和发展从天然气、煤炭和生物质等非石油资源合成低碳烯烃新路线,是兼具重要学术意义和重大应用价值的战略课题。甲烷氧化偶联技术是非石油路线合成低碳烯烃的重要途径,针对传统甲烷氧化偶联过程中甲烷低温活化困难和高温积碳严重的矛盾,本申请通过等离子体低温活化协同甲烷化学链氧化偶联定向制取C2烃,利用载氧体的供氧/催化功能和等离子体的活化功能耦合实现甲烷选择性活化和定向转化。设计构筑了系列核壳结构钙钛矿载氧体,探究了金属掺杂种类、外源异质离子种类、负载量及介入方式等对载氧体晶相结构、活性组分和载氧体孔道结构等对反应性能和抗积碳性能的影响,对载氧体进行了多尺度表征,优化了关键工艺参数,完成了载氧体评价;对比分析了有无等离子体作用下的甲烷氧化偶联制烯烃反应性能,分析了载氧体供氧催化和等离子体激发耦合对低温活化甲烷的促进作用。优选的载氧体MnTi载氧体在不外加热源的情况下,通过介质阻挡放电等离子体可以得到28.47%的CH4转化率,95.82%的C2+选择性和27.28%的C2+收率。进一步地,通过改变反应系统温度、等离子体放电电压以及反应甲烷空速等实验条件探究了载氧体-等离子体间的协同耦合作用,深入认识其在甲烷氧化过程中的作用机理,为研制新颖、高效的甲烷转化制烯烃技术提供了理论支撑。发表论文21篇,申请专利2件,培养硕士生3人,参加学术会议7次并2次任分会主席。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Investigation into the correlation between the chemical structure of lignin and its temperature-dependent pyrolytic product evolution
木质素化学结构与其温度依赖性热解产物演化之间相关性的研究
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2022.125215
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Chenyang Wang;Shengpeng Xia;Chaoxian Cui;Shunshun Kang;Anqing Zheng;Zhaosheng Yu;Zengli Zhao
  • 通讯作者:
    Zengli Zhao
Long-term coal chemical looping gasification using a bimetallic oxygen carrier of natural hematite and copper ore
利用天然赤铁矿和铜矿双金属氧载体进行长期煤化工循环气化
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2021.122106
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Siqi Liu;Fang He;Kun Zhao;Haibo Zhao;Zhen Huang;Guoqiang Wei;Wen Yang
  • 通讯作者:
    Wen Yang
Switching the production of oxygenated platform chemicals during pyrolysis of sugarcane bagasse by regulating the secondary reactions
通过调节二次反应来切换甘蔗渣热解过程中含氧平台化学品的生产
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2022.125804
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Anqing Zheng;Yu Cheng;Qi Wang;Kun Zhao;Shuang Wang;Zengli Zhao
  • 通讯作者:
    Zengli Zhao
Mg-doped La1.6Sr0.4FeCoO6 for anaerobic oxidative dehydrogenation of ethane using surface-absorbed oxygen with tuned electronic structure
Mg掺杂的La1.6Sr0.4FeCoO6利用表面吸收的氧与电子结构调谐进行乙烷厌氧氧化脱氢
  • DOI:
    10.1016/j.fuproc.2021.106771
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Fuel Processing Technology
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Ming Li;Yunfei Gao;Zhen Huang;Haibin Li;Fang He;Pengmei Lv;Zhen Huang
  • 通讯作者:
    Zhen Huang
Heteroatom-doping regulated Mg6MnO8 for improving C2+ hydrocarbons during chemical looping oxidative coupling of methane
杂原子掺杂调节的 Mg6MnO8 用于改善甲烷化学链氧化偶联过程中的 C2 烃
  • DOI:
    10.1016/j.fuproc.2022.107352
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Fuel Processing Technology
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Ju Huang;Kun Zhao;Shican Jiang;Shunshun Kang;Yan Lin;Zhen Huang;Anqing Zheng;Zengli Zhao
  • 通讯作者:
    Zengli Zhao

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其他文献

2-stage PDE中超声速射流对撞诱导激波聚焦的实验
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    曾昊
河南"21·7"特大暴雨过程微物理特征变化分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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红砂岩加速蠕变阶段声发射主频特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王文杰
FACTORS AFFECTING SOIL RESPIRATION IN REFERENCE WITH TEMPERATURE’S ROLE IN THE GLOBAL SCALE
影响土壤呼吸的因素以及温度在全球范围内的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    1998-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方精云;刘绍辉;赵坤
  • 通讯作者:
    赵坤
食品生物技术在农产品副产物综合利用中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾峰;赵坤;韩伟伟;钟春梅;刘颖;黄一帆;刘斌
  • 通讯作者:
    刘斌

其他文献

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赵坤的其他基金

基于化学链氧化偶联的二氧化碳甲烷顺序活化定向制取烯烃基础研究
  • 批准号:
    22279144
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    2022
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双钙钛矿型氧化物用于甲烷化学链蒸汽重整过程中的氧迁移及B-B'协同机理
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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