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Chemische Struktur von Geopolymeren. | SciDraw Gallery

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Chemische Struktur von Geopolymeren.

Chemie

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Chemische Struktur von Geopolymeren.

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Angesichts des steigenden Energiebedarfs und der wachsenden Bedeutung des Umweltschutzes ist die Forschung zur Co-Pyrolyse von Biomasse und Kohle zunehmend in den Fokus des Energiesektors gerückt. Lignin, als wichtiger Bestandteil von Biomasse, und seine Co-Pyrolyse-Eigenschaften mit Shenmu-Kohle haben breite Aufmerksamkeit gefunden. Diese Studie untersucht Lignin in verschiedenen Natriumformen, um die Unterschiede im Pyrolyseverhalten, der Produktverteilung und den Pyrolysemechanismen während der Co-Pyrolyse von Lignin und Shenmu-Kohle zu untersuchen. Ziel ist es, eine theoretische Grundlage und technische Unterstützung für die effiziente und saubere Umwandlung und Nutzung von Biomasse und Kohle zu schaffen und so die nachhaltige Entwicklung des Energiesektors weiter zu fördern. Die Ergebnisse zeigen, dass verschiedene Lignine die Freisetzung flüchtiger Bestandteile während der Kohle-Co-Pyrolyse fördern können, das Ausmaß der Auswirkungen jedoch aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften variiert. Organisch gebundenes Ligninnatrium (PL(COxNa)) verändert die Pyrolyse-Reaktionswege und die Produktselektivität durch katalytische Wirkung, was die Gasproduktion begünstigt und die Teerausbeute reduziert; die Pyrolysegasausbeute steigt signifikant auf 20,67 Gew.-%, und die Teerausbeute sinkt auf 6,04 Gew.-%; im Vergleich zur Pyrolyse mit anderen Ligninen allein sind die H₂- und CO₂-Ausbeuten höher und erreichen etwa 9,0 Gew.-% bzw. 7,0 Gew.-%. Die Zugabe von anorganischem natriumgebundenem Lignin (PL2.7NaOH0.3) beeinflusst die Pyrolyse-Reaktion hauptsächlich durch die Schaffung einer alkalischen Umgebung, was zu einer Verringerung der Teerausbeute auf 8,14 Gew.-% und einer Erhöhung der Pyrolysegasausbeute auf 16,72 Gew.-% führt, wobei die Änderungen im Betrag relativ gering sind. Die BET-Analyse der Co-Pyrolyse-Kohle zeigt, dass die Strukturparameter von PL(COxNa), PL2.7NaOH0.3 und SM Co-Pyrolyse-Kohle optimiert sind, wobei die Porengrößen auf 7,68 nm bzw. 7,19 nm ansteigen und die Porenstruktur unregelmäßig ist, was günstige Bedingungen für die anschließende Vergasung bietet. Erstellen Sie ein grafisches Abstract.

Angesichts des steigenden Energiebedarfs und der wachsenden ...

Detaillierte Anweisungen zur Erstellung eines wissenschaftlichen Abstract-Diagramms (Verhältnis 16:9, zentrales umlaufendes Schema)

I. Gesamtlayout und Komposition
Verwenden Sie einen zentralen Fokuspunkt, der von Modulen umgeben ist, und halten Sie sich strikt an ein Breitbildformat von 16:9, um eine offene und ausgewogene visuelle Szene zu schaffen.

Zentraler Bereich (Kernreaktor): Positionieren Sie an dem oberen Punkt des goldenen Schnitts im Diagramm einen Miniatur-Hochdruckreaktor im Querschnitt als physischen Träger und visuellen Fokus des gesamten Co-Konversionsprozesses.

Umlaufende Module: Ordnen Sie mit dem Reaktor als Zentrum vier Kerninformationsmodule in einer logischen Reihenfolge im Uhrzeigersinn in den oberen linken, oberen rechten, unteren linken und unteren rechten Quadranten an.

Logischer Fluss und Verbindung: Verbinden Sie alle Modulelemente über Richtungs- oder umlaufende Pfeile, Strahlen und Datenströme mit dem zentralen Reaktor, wodurch eine geschlossene Logik von "Bedingungseingabe → Kernumwandlung → Mechanismusaufklärung → Produktausgabe" entsteht.

II. Detaillierter Inhalt und Zeichenanweisungen für jedes Modul
Modul 1: Rohstoffe und Multi-Parameter-Eingabe (Oberer linker Quadrant)
Inhalt: Zeigen Sie die beiden Rohstoffe und einstellbaren Variablen des Reaktionssystems.

Zeichnungsdetails:

Meeresplastik: Zeichnen Sie mehrere Plastikfragmente mit Kratzern, Mikroporen und sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen (C=O, -OH), wobei Sie ein graublaues Farbschema verwenden. Beschriften Sie mit "Gealtertes PE/PP".

Ulva-Biomasse: Zeichnen Sie eine Ansammlung von Grünalgen, begleitet von vereinfachten Molekülmodellen ihrer repräsentativen Biopolymere (wie Celluloseketten und Triglyceride), wobei Sie ein grünes Farbschema verwenden.

Parameter-Bedienfeld: Entwerfen Sie unterhalb der Rohstoffe ein prägnantes digitales Bedienfeld mit:

Verhältnisschieberegler: Beschriftet mit "Plastik/Biomasse-Verhältnis", wobei der Schieberegler zwischen "9:1" und "1:9" beweglich ist.

Temperatur- und Zeitanzeige: "T: 250-400 °C", "t: 30-120 min".

Additive-Auswahltasten: Zwei hervorgehobene Tasten, "K₂CO₃" und "NaOH", mit Konzentrationsbalken.

Logische Verbindung: Senden Sie mehrere farbige Pfeile von diesem Modul aus (z. B. grau für Plastik, grün für Biomasse, orange für Parameterbefehle), die konvergieren und auf den Beschickungseinlass des zentralen Reaktors zeigen und "Rohstoff- und Reaktionsbedingungseingabe" darstellen.

Modul 2: Co-Konversion und Wasserstofftransfer-Mikromechanismus (Oberer rechter Quadrant)
Inhalt: Zeigen Sie die wichtigsten molekularen Prozesse und synergistischen Mechanismen im Inneren des zentralen Reaktors in einem "Explosionsansicht"-Format.

Zeichnungsdetails:

Reaktionsumgebung: Hellblauer Hintergrund, übersät mit Ionensymbolen wie Na⁺, K⁺, OH⁻, CO₃²⁻, beschriftet mit "Alkalischem Medium".

Prozessdynamische Demonstration (Kern):

Schritt 1 (Dissoziation): Auf der linken Seite unterliegen graublaue Plastikketten einer thermischen Spaltung, wodurch mehrere Alkylradikale entstehen (·R, wobei ungepaarte Elektronen durch blinkende rote Punkte an den Enden hervorgehoben werden).

Schritt 2 (Wasserstofftransfer): Auf der rechten Seite depolymerisiert grüne Biomasse, um sauerstoffhaltige Zwischenprodukte zu erzeugen (z. B. Kugel-Stab-Modelle von Aldehyden, Ketonen und Furanen). Konzentrieren Sie sich auf die Darstellung: ein H-Atom (hellrote kleine Kugel) von einem Plastikradikal, das über einen hervorgehobenen Energietransitionsweg (z. B. einen leuchtenden Pfeil) unter der Katalyse oder Vermittlung von alkalischen Ionen (z. B. OH⁻) auf ein sauerstoffhaltiges Zwischenprodukt übertragen

Detaillierte Anweisungen zur Erstellung eines wissenschaftli...

Oberflächenbeladungsmethode (geeignet zur Verfolgung von Oberflächenpassivierungsprozessen):
Diese Methode beinhaltet das Beladen gewöhnlicher Fe-C-Elektrolysekugeln mit ⁵⁷Fe²⁺/⁵⁷Fe³⁺ auf der Oberfläche, wobei nur die aktiven Stellen auf der Oberfläche der Elektrolysekugeln markiert werden, und wird verwendet, um die Bildung und Migration des Oberflächenpassivierungsfilms zu verfolgen.
1. Rohmaterialvorbereitung
Isotopenvorläufer: ⁵⁷FeSO₄-Lösung (hergestellt durch Reaktion von ⁵⁷Fe-Metallpulver mit verdünnter Schwefelsäure, Konzentration 100 mM);
Grundrohstoff: Gewöhnliche Fe-C-Elektrolysekugeln (Partikelgröße 3~5 mm, Vorbehandlung: 2 h in verdünnter Salzsäure einweichen, um die Oberflächenoxidschicht zu entfernen, mit Wasser bis zur Neutralität spülen);
Hilfsreagenz: Zitronensäure (Komplexbildner, Konzentration 5 mM, erhöht die Adsorptionsstabilität von ⁵⁷Fe auf der Oberfläche).
2. Beladungsschritte
Oberflächenaktivierung: Gewöhnliche Fe-C-Elektrolysekugeln in einen Ultraschallreiniger geben, 10 min mit deionisiertem Wasser ultraschallreinigen, um Oberflächenverunreinigungen zu entfernen, und mit Stickstoff trocknen;
Isotopenbeladung: Die aktivierten Elektrolysekugeln in eine ⁵⁷FeSO₄-Zitronensäure-Mischlösung eintauchen und 24 h bei Raumtemperatur oszillierend adsorbieren lassen. Während dieser Zeit alle 4 h 10 min beschallen, um die Diffusion von ⁵⁷Fe²⁺ in die Poren der Elektrolysekugeln zu fördern;
Reduktion und Fixierung: Nach der Adsorption die Elektrolysekugeln entnehmen und die Oberflächenfeuchtigkeit mit Stickstoff trocknen;
Waschen und Reinigung: Die Oberfläche der Elektrolysekugeln mit deionisiertem Wasser spülen, um nicht adsorbiertes ⁵⁷Fe²⁺ zu entfernen, bis in der Spüllösung kein ⁵⁷Fe-Signal mehr nachweisbar ist (verifiziert durch ICP-MS).

Oberflächenbeladungsmethode (geeignet zur Verfolgung von Obe...

Zeichne ein Flussdiagramm des experimentellen Ablaufs: Fluoriertes Kohlenstoffnanoröhrchen und Ruß im Verhältnis 1:1 mischen, über Nacht in Methanol rühren, anschließend bei 500 Grad Celsius kalzinieren. Danach Pt aufbringen, indem Hexachloroplatinsäure mit dem hergestellten Träger über Nacht in Ethylenglykol gerührt wird, anschließend 5 Stunden lang in einem Ölbad auf 180 Grad Celsius erhitzen.

Zeichne ein Flussdiagramm des experimentellen Ablaufs: Fluor...