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质子交换膜燃料电池流场板研究进展
赵强, 郭航, 叶芳, 马重芳
化工学报    2020, 71 (5): 1943-1963.   doi: 10.11949/0438-1157.20191302
录用日期: 2020-03-03

摘要522)   HTML66)    PDF (967KB)(370)    收藏

流场板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一,其结构直接影响着反应气体的利用效率以及燃料电池的排水及散热性能。综述了近十余年来质子交换膜燃料电池流场板的设计与研究进展。研究者们基于平行流场、蛇形流场、交指流场、点状流场,从流道尺寸、流道截面、进口分配段、流道布置等方面开展结构设计和优化,不同程度提高了燃料电池水热管理以及电性能。此外,各种形式的组合流场可综合不同流场优点,多级分形仿生流场优化了反应物、压力与电流密度分布,三维精细化流场通过改善供气方式降低了浓差极化。

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含油污泥阴燃处理技术研究与进展
王天宇, 蒋文明, 刘杨
化工学报    2020, 71 (4): 1411-1423.   doi: 10.11949/0438-1157.20191085
录用日期: 2020-01-08

摘要342)   HTML53)    PDF (1586KB)(308)    收藏

含油污泥是石油石化行业的主要污染物之一,不仅会造成环境破坏,而且会带来资源浪费。目前,处理含油污泥的传统方法主要有固液分离法、化学破乳法、溶剂萃取法、热洗涤法、生物处理法以及焚烧法等,这些方法能在一定程度上降低含油污泥的含油率,但存在处理成本相对较高、工艺较为复杂、流程相对较长等问题。阴燃处理法是国际上一种新兴处理技术,能够较好地弥补上述传统处理方法的不足。从阴燃的研究历史、工作原理、数值分析、研究进展及工程应用等方面开展了系统说明,分析了该技术目前存在的主要问题,并指出了该技术的研究方向。

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面向健康产业应用需求的膜技术与膜材料
蔡媛媛,郭百涛,邢卫红,高从堦
化工学报    2020, 71 (7): 2921-2932.   doi: 10.11949/0438-1157.20191557
摘要315)   HTML29)    PDF (1239KB)(307)    收藏

健康产业发展潜力巨大,其中,医药、医疗和保健行业占有重要地位,但其面临医药资源利用率低、生产工艺污染严重、高端产品依赖进口、质量标准体系不完善等制约因素。将膜分离技术应用于医药、医疗和保健行业,解决发展面临的诸多问题,对于推进我国健康产业发展将发挥重要作用。鉴于国内外尚无针对膜技术应用于健康产业进展的相关文献报道,本文针对面向健康产业应用的膜技术及膜材料进展进行了综述,探讨了健康产业应用对膜材料提出的要求及标准,重点研究了微滤、超滤、反渗透、纳滤、膜生物反应器、渗透汽化、气体分离、人工脏器等膜材料现状,分析了制约其发展的关键问题并提出相关建议,以期为相关部门及行业人员提供参考。

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高倍率容量层状双金属氢氧化物超级电容材料的研究进展
赵杰,郭月,沈桢,杨立军,吴强,王喜章,胡征
化工学报    2020, 71 (11): 4851-4872.   doi: 10.11949/0438-1157.20201296
摘要278)   HTML62)    PDF (13598KB)(295)    收藏

层状双金属氢氧化物(LDHs)是由带正电荷的金属氢氧化物层板、层间带负电荷的阴离子和水分子组成的二维层状材料,可通过氢氧化物与羟基氧化物之间的可逆氧化还原反应存储与释放电荷,具有理论容量高、形貌与组分可调、成本低、易宏量制备等优点,成为近年来备受关注的超级电容器电极材料。超级电容材料在大电流密度下的比容量与其应用潜力密切相关,研究者们通过材料设计及电极工程,探索了多种提升LDHs倍率容量(即不同电流密度下的容量)的方法与技术,但至今LDHs的实际储能性能仍然远低于预期。简述了LDHs的结构、储能机理与面临的挑战,从增加反应活性、促进电荷传输动力学的角度归纳总结了提升LDHs倍率容量的研究进展,探讨了通过匹配电子传输和离子输运能力进一步提升LDHs倍率容量的新思路。

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超级电容器用solvent-in-salt型电解液的研究进展
杨乐, 余金河, 付蓉, 谢远洋, 于畅, 邱介山
化工学报    2020, 71 (6): 2457-2465.   doi: 10.11949/0438-1157.20191530
录用日期: 2020-01-21

摘要273)   HTML29)    PDF (2618KB)(231)    收藏

Solvent-in-salt (SIS)型电解液作为一类新型超浓缩电解液,主要由水或者有机溶剂和易溶盐组成,具有溶液溶剂化程度小、自由溶剂分子少、电化学窗口宽、电化学稳定性高等特点,在超级电容器中显示了独特的优势并展现了良好的应用前景。本文重点综述了SIS型电解液的原理和优势,梳理了近年来SIS作为超级电容器电解液的研究进展,总结了其存在的问题,同时展望了SIS型电解液未来的发展方向。

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超低温(< 150℃)SCR脱硝技术研究进展
汤常金,孙敬方,董林
化工学报    2020, 71 (11): 4873-4884.   doi: 10.11949/0438-1157.20200785
录用日期: 2020-08-27

摘要269)   HTML45)    PDF (1471KB)(295)    收藏

以氨为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃(包含低温和中高温)范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段(< 150℃)仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之后,具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点,吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上,总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系(锰基、钒基、铬基和活性炭基),重点对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨,并介绍了该领域最近的一些中试/侧线试验研究进展情况,最后对这一技术的未来发展方向进行了展望。

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从分子筛上纳尺度离散行为控制到宏观煤化工过程
蔡达理, 熊昊, 张晨曦, 魏飞
化工学报    2020, 71 (9): 3849-3865.   doi: 10.11949/0438-1157.20200366
录用日期: 2020-07-07

摘要263)   HTML25)    PDF (8173KB)(1333)    收藏

化学工业基于对化学反应和化学键的操纵,在横跨超12个数量级的空间和时间尺度上解决传递问题,为人类社会创造和生产新物质。石油的发现和利用将化学工业带入了一个全新的时代,支撑了现代社会的运行,但对中国而言,“富煤贫油少气”的资源特点决定了发展煤化工在中国有独特的战略意义。与石化行业常见的烃类裂化过程不同,现代新型煤化工依赖于小分子原料的自组装,依靠择形分子筛的控制作用高选择性制备燃料和化学品。因此,在亚纳米尺度下,即小分子在择形分子筛上的反应和传递行为不能再被视为连续,而是离散的,这导致了宏观上的拟相变失活等一系列现象。因此,需建立新的方法论理解分子筛上的离散反应和传递行为,用以认识离散尺度在十几个数量级空间和时间尺度延展后对宏观化学过程的影响。本文以纳尺度下分子筛内的离散传递现象为基础,综述了运用图论、小世界网络和先进表征手段分析分子筛内失活与传递现象的研究及发现的一系列新现象,并介绍了基于此进行的分子筛原子级精准结构调变及其对宏观煤化工过程带来的革新。面向未来,本文建立的分析分子筛内离散行为的范式将对精确调变分子筛结构、开发下一代煤化工工艺流程提供全新的思路。

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CO2催化氢化制清洁能源的研究进展及趋势
周柒, 丁红蕾, 郭得通, 潘卫国, 杜威
化工学报    2020, 71 (8): 3428-3443.   doi: 10.11949/0438-1157.20200115
录用日期: 2020-04-29

摘要250)   HTML24)    PDF (2751KB)(234)    收藏

CO2的过量排放引发了严重的温室效应,采用CO2氢化技术在实现CO2减排的同时又可生成高价值的产物,因此受到研究人员的广泛关注。近年来,关于CO2氢化的研究逐渐增多,但是综合探讨多种催化技术的相关综述较少。本文将较为新型的CO2氢化技术大致分为光催化、电催化、生物催化以及等离子体催化4种。主要从催化剂的角度,对以上4种新型CO2氢化技术的研究现状和最新进展进行了归纳,并简要介绍了其反应机理。同时,基于研究现状的分析,指出了4种氢化技术的进一步研究方向和需要解决的相关问题,并对CO2氢化技术的发展作出了展望。

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生物质热化学转化提质及其催化剂研究进展
仉利, 姚宗路, 赵立欣, 李志合, 易维明, 付鹏, 袁超
化工学报    2020, 71 (8): 3416-3427.   doi: 10.11949/0438-1157.20200191
录用日期: 2020-03-31

摘要247)   HTML19)    PDF (2025KB)(294)    收藏

生物质通过热化学转化制备高品质生物油和高附加值精细化工品是未来工业发展的重要方向,是解决能源短缺、实现碳的闭路循环的有效方式,如何提升生物质热化学转化品质和效率是目前学术界和工业界关注的热点。本文介绍了不同技术路径下的生物质热化学转化研究进展,重点阐述了催化热解、水热催化、化学链转化三种方式的反应机理及其催化剂类型,讨论了生物质热化学转化提质策略。最后,针对生物质热化学转化目前尚存在的问题提出建议,期望为生物质高值化利用提供参考和借鉴。

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光电解水产活性氢/氧耦合加氢/氧化过程用水滑石基纳米材料
来天艺,王纪康,李天,白莎,郝晓杰,赵宇飞,段雪
化工学报    2020, 71 (10): 4327-4349.   doi: 10.11949/0438-1157.20200693
录用日期: 2020-08-15

摘要245)   HTML36)    PDF (13207KB)(205)    收藏

加氢/氧化催化是现代化学工业中最广泛的催化过程,传统加氢/氧化催化需要高温高压、消耗大量氢气/氧气(或双氧水等),且存在高成本、高能耗、低选择性等问题。因此,如何在温和条件下绿色高效地实现加氢还原/氧化反应,是目前催化领域的研究热点和难点之一。光电催化过程因其能量来源广泛、清洁环保,且结合了光催化和电催化的优势,已成为当前研究热点,而光电分解水产生H2/O2过程涉及高反应活性的中间物种(活性氢*H、活性氧*O)的产生。利用光电解水产生的中间*H/*O物种,并使其直接参与加氢/氧化催化过程,实现一步光电解水制活性氢/氧耦合加氢/氧化过程,有望极大提高反应的效率。通过对催化剂结构进行调控,使得耦合过程可在温和的反应条件下进行,同时可避免因使用氢气/氧气等导致的安全和耗能等问题。本文综述了光电分解水过程,传统化工的加氢/氧化过程以及光电分解水与加氢/氧化耦合反应等方面的发展,介绍了水滑石基纳米材料在光电解水耦合加氢/氧化过程中的结构和性能优势,并对未来研究方向进行了展望,以期为高附加值有机化学品的高选择性低成本制备提供思路。

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稀土铈基催化材料氧空位的表征方法综述
孙敬方, 葛成艳, 安冬琦, 仝庆, 高飞, 董林
化工学报    2020, 71 (8): 3403-3415.   doi: 10.11949/0438-1157.20200131
录用日期: 2020-05-29

摘要242)   HTML20)    PDF (3078KB)(213)    收藏

氧空位(oxygen vacancy, Ov)是金属氧化物缺陷的一种,在多相催化、储能材料、能源化工等众多领域都发挥着重要的作用,因而关于其在理论和实验方面的研究都得到了广泛关注。以稀土CeO2这一广泛应用于能源、环境等领域的催化材料为例,简单归纳了一些氧空位检测的常用表征方法,包括拉曼(Raman)、电子顺磁共振(EPR)、正电子湮没能谱(PALS)、固体核磁(ss-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描隧道显微镜(STM)等,同时对各种表征方法的结果分析进行了举例说明。在此基础上,对氧空位表征技术未来的发展方向提出了一些看法。希望可以对稀土铈基催化材料缺陷相关的表征及研究提供支持。

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中空碳基材料在电解水中的研究进展
田同振, 李念武, 于乐
化工学报    2020, 71 (6): 2466-2480.   doi: 10.11949/0438-1157.20200145
录用日期: 2020-04-14

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氢能所具有的清洁、高能量密度特点,使其成为一种未来的理想能源。相较于石油、天然气等的热解制氢技术,利用可再生清洁能源进行电催化分解水制氢具有高效和清洁无污染的特点,且获得氢气产物纯度高,具备大规模发展的潜力。而在大规模水电解过程中,电催化剂是不可或缺的元素之一。它能有效地加速电解水在阴阳两极反应的动力学过程。传统的贵金属基催化剂具有良好的电催化析氢、析氧活性,但成本高昂、储量稀缺,从而限制了其规模化地推广及应用。开发新型高效廉价的非贵金属基电催化剂已成为时下研究热点。中空碳基纳米材料集成了中空材料和碳基材料的优势,作为电催化剂,在电解水方面有着潜在的应用价值。本文总结了近年来微纳米结构碳基中空材料作为新型电解水催化剂的研究进展,介绍了高效碳基中空析氧/析氢催化剂的设计原则和相应的设计策略,并对开发持久高效的中空碳基电解水催化剂进行了总结和展望。

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电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展
郑沐云, 万宇驰, 吕瑞涛
化工学报    2020, 71 (6): 2481-2491.   doi: 10.11949/0438-1157.20200129
录用日期: 2020-04-01

摘要238)   HTML23)    PDF (1535KB)(182)    收藏

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料,也是一种清洁的能源载体,需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法,反应条件严苛,能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应,工作电位低,且电能可通过清洁能源提供,是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法,然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展,最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。

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超疏水多孔材料的研究进展
陈立, 周才龙, 杜京城, 周威, 谭陆西, 董立春
化工学报    2020, 71 (10): 4502-4519.   doi: 10.11949/0438-1157.20191305
录用日期: 2019-12-27

摘要235)   HTML14)    PDF (10073KB)(197)    收藏

多孔材料如金属有机框架材料(MOFs)、共价有机框架材料(COFs)、有机多孔聚合物(POPs)等由于构筑单元的多样性、可设计性,孔道的可调控性和功能化,已经被广泛用于分离、催化、气体储存以及药物释放等领域。尽管如此,这些多孔材料固有的结构特征让它们普遍对水气非常敏感,最严重时多孔结构在水溶液环境下会坍塌。为解决此类问题,制备疏水的多孔材料是一个非常好的策略。然而,设计超疏水多孔材料具有一定的挑战。介绍了具有(超)疏水性能的MOFs、COFs和POPs的发展现状,对超疏水多孔材料合成思路和结构特点进行了分析,对这类材料在催化、油水分离、气体吸附和分离等方面的应用进行了总结,并进一步探讨了此类材料存在的问题和发展方向。

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架起化学-酶催化之间的桥梁:构建策略及催化应用
栾鹏仟,周丹丹,王晓天,陈冉,高士耆,赵浩,黄琛,刘运亭,高静,姜艳军
化工学报    2020, 71 (12): 5361-5375.   doi: 10.11949/0438-1157.20200711
录用日期: 2020-07-28

摘要233)   HTML23)    PDF (1864KB)(178)    收藏

化学-酶级联催化结合了化学催化的广泛反应性与生物催化的高选择性,是不对称合成高附加值手性化合物的有效途径。然而,化学催化剂和酶之间以及它们反应条件之间的不相容性极大地限制了这一领域的发展。因此设计可行的方法解决这些问题,实现两种催化范畴的兼容和优势互补,将使化学-酶级联催化反应得到更广泛的应用。综述了近年来克服化学催化与酶催化不相容性所采取的一些策略以及相关的研究进展,如时间分隔、空间分隔和集成催化剂等,并介绍了化学-酶级联催化在手性化合物动态动力学拆分及手性药物合成方面的应用,最后展望了该领域未来的局限性和发展趋势。

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催化热解生物质生成左旋葡聚糖酮的研究进展
钱乐,蒋丽群,岳元茂,赵增立
化工学报    2020, 71 (12): 5376-5387.   doi: 10.11949/0438-1157.20200596
录用日期: 2020-06-19

摘要230)   HTML28)    PDF (1393KB)(219)    收藏

左旋葡聚糖酮(LGO)在有机合成领域有巨大的应用价值,快速热解生物质制取左旋葡聚糖酮是生物质能开发与利用的研究热点。目前LGO的应用主要受到其产量的限制:一是没有较好的化学合成方法,二是常规热解生物质得到的产物中左旋葡聚糖酮的含量极低,使得LGO难以大量生产。催化热解可以显著提高左旋葡聚糖酮的产率,目前用于催化热解生物质制取左旋葡聚糖酮的各类催化剂,包括液体酸、固体酸、金属氯化物、离子液体等均取得了一定的成果,但效果差异明显,因此分析了不同催化剂间的优势与劣势,并对以后的工作进行了展望。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
水凝胶材料在金属离子富集与分离领域的研究进展
文国宇, 汪伟, 谢锐, 巨晓洁, 刘壮, 褚良银
化工学报    2020, 71 (9): 3866-3875.   doi: 10.11949/0438-1157.20200339
录用日期: 2020-06-24

摘要218)   HTML18)    PDF (3170KB)(205)    收藏

水凝胶作为一种极具前景的吸附剂材料,由于具有高效、易操作且能耗低的特性,被广泛应用于工业废水和环境污水中金属离子的富集与分离。近年来,随着主-客体识别作用与金属离子配位作用研究的不断深入,利用水凝胶材料选择性分离和富集金属离子成为研究热点。本文综述了水凝胶材料在富集和分离特定金属离子领域的研究新进展,重点介绍了利用水凝胶材料特异性分离和富集放射性金属离子、稀土金属离子、贵重金属离子和重金属离子的研究现状。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
生物法制造丁二酸研究进展
张耀, 邱晓曼, 陈程鹏, 于卓然, 洪厚胜
化工学报    2020, 71 (5): 1964-1975.   doi: 10.11949/0438-1157.20191430
录用日期: 2020-02-18

摘要210)   HTML33)    PDF (712KB)(147)    收藏

丁二酸因其C4分子结构在化工领域的潜在价值,被认为是一种具有广阔应用前景的生物基平台化合物。结合生物基丁二酸的产业现状,综合分析了丁二酸生产菌种及菌株改造、生物过程优化和丁二酸分离纯化这三个方面的研究现状。重点介绍以大肠杆菌、产琥珀酸放线杆菌、解脂耶氏酵母为代表的主要生产菌株及其改造策略;低值生物质利用及控制发酵过程中CO2 供给和pH 调节等生物过程优化策略;包括钙盐法、电渗析法、直接分离法等方法在内的丁二酸分离工艺。同时指出未来的研究重点将综合考虑经济性与能耗问题,将菌株与发酵和分离全过程整合,提高丁二酸产量,降低发酵及分离成本,进一步拓展生物基丁二酸市场应用领域。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
橡胶硫化过程数值模拟研究进展
郭飞,张兆想,宋炜,贾晓红
化工学报    2020, 71 (8): 3393-3402.   doi: 10.11949/0438-1157.20200400
录用日期: 2020-05-29

摘要205)   HTML26)    PDF (1383KB)(175)    收藏

硫化作为橡胶制品成型过程中的关键工序,决定着制品的使用性能与尺寸精度,通过模拟仿真技术有助于实现对硫化过程的精确控制以及减少能量消耗。基于此,从微观尺度和宏观尺度两个层面综述了橡胶硫化过程数值模拟的研究进展,重点分析了理论与经验硫化反应动力学模型的发展现状。最后,指出了橡胶硫化过程数值模拟的发展方向与趋势。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
多孔炭基二氧化碳电催化材料研究进展
董灵玉, 葛睿, 原亚飞, 唐宋元, 郝广平, 陆安慧
化工学报    2020, 71 (6): 2492-2509.   doi: 10.11949/0438-1157.20200106
录用日期: 2020-04-08

摘要200)   HTML12)    PDF (6735KB)(210)    收藏

二氧化碳(CO2)电催化转化引起广泛关注,其中非贵金属多孔炭基催化剂是研究热点。重点介绍了近年来多孔炭基CO2电催化材料的孔结构、表面化学、形貌调控策略,归纳了增强多孔炭基CO2电催化还原效率的方法,探讨了多孔炭基催化材料的活性中心类型与分布,分析了提高催化活性位密度的手段。在总结近年来取得研究进展的基础上,展望了多孔炭基催化剂在电催化CO2转化方面的发展趋势和面临的挑战。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池中的应用
叶小琴, 闻沚玥, 沈王强, 卢兴
化工学报    2020, 71 (6): 2510-2529.   doi: 10.11949/0438-1157.20200084
录用日期: 2020-04-14

摘要196)   HTML6)    PDF (3190KB)(131)    收藏

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池自2009年出现以来,经过短短十余年的发展,光电转化效率已提升到24%以上,引起了广泛的关注。富勒烯材料具有较高电子迁移率、可调控的能级以及可低温成膜等特性,在钙钛矿太阳能电池中可以用于电子传输层、钙钛矿层添加剂、界面修饰层,甚至还能够在空穴传输层中发挥作用。这些应用不仅提高了电池的光电转化效率和稳定性,还能有效降低电池的磁滞效应。本综述就富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池各组成部分的应用进行了详细的介绍,并总结了通过修饰富勒烯分子结构提高电池性能的基本规律,这些结果对推动富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池领域的应用有重要意义。

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磁响应分离膜研究进展
王雅洁,李蕾,张倩,李倩,李望良
化工学报    2020, 71 (7): 2933-2944.   doi: 10.11949/0438-1157.20200169
摘要189)   HTML19)    PDF (1533KB)(175)    收藏

随着智能材料和纳米技术的发展,具有刺激响应的新型功能膜材料是膜分离技术发展的主要方向之一。磁响应分离膜是一种由磁性颗粒和聚合物高分子混合制备的,可以对磁场刺激产生响应的分离膜。磁响应分离膜兼具膜分离技术的低能耗、高效率等优点和磁性颗粒的磁性响应和催化性能等。磁性颗粒对磁场的响应不仅会影响膜的结构和分离选择性,还会改变膜材料的润湿性以及提高膜抗污染性能。本文从共混法、涂层法、接枝法和原位生长法对磁响应分离膜的制备方法展开论述,介绍了不同制备方法的优缺点及未来发展方向。从调控膜表面润湿性、调控膜抗污染性、调控膜孔径三部分对磁响应分离膜的磁场响应机理进行了详细阐述。并从过滤、吸附、降解、交换分离四方面对磁响应分离膜的应用领域展开论述。最后对磁响应分离膜的发展进行了总结,并对其发展前景进行了展望。

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废弃聚苯乙烯塑料在环境与能源中的高值化应用进展
刘昌会,黄文博,顾彦龙,饶中浩
化工学报    2020, 71 (7): 2956-2972.   doi: 10.11949/0438-1157.20200051
摘要186)   HTML18)    PDF (6505KB)(157)    收藏

聚苯乙烯是塑料材料家族中的重要组成部分,它具有质轻、隔热、防水、廉价等一系列优点。由于它的化学稳定性优异,自然界很难将其直接降解,通常采用填埋或焚烧进行处理,不仅对环境造成了严重的污染,同时也是资源的严重浪费。近年来,由于化学及材料科学快速发展,针对废弃聚苯乙烯回收及高值化研究已经得到广泛关注。本文从环境和能源角度详细综述了近年来废弃聚苯乙烯高值化应用的研究进展,从废弃聚苯乙烯的高值化方式和产物出发分为以下三个主要部分:通过物理或化学手段将废弃聚苯乙烯塑料转化为高分子功能材料;作为模板剂或碳源制备多孔碳材料;将废弃聚苯乙烯塑料裂解为小分子有机物。

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过渡金属氧化物催化析氧反应研究进展
张伶, 陈红梅, 魏子栋
化工学报    2020, 71 (9): 3876-3904.   doi: 10.11949/0438-1157.20200573
录用日期: 2020-07-30

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利用可再生能源电解水制氢,是实现绿色氢能经济的必由之路。现阶段,电解水过程的阳极析氧反应过电位较高,催化剂性能不稳定,制约着该技术的工业化应用。使用经济高效的催化剂,可显著降低析氧过电位,提高电解水制氢过程的经济性和电能转化效率。在各类析氧催化剂材料中,过渡金属氧化物(TMOs)由于晶体结构多样、储量丰富、环境友好、易于制备以及活性较高等优点,受到了越来越多的关注。本文从活性和稳定性出发,总结分析了近年来过渡金属氧化物催化析氧反应的研究进展,并对其未来的发展提出了建议与展望。

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锂离子电容器碳正极材料的研究进展
胡涛, 张熊, 安亚斌, 李晨, 马衍伟
化工学报    2020, 71 (6): 2530-2546.   doi: 10.11949/0438-1157.20200338
录用日期: 2020-04-17

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锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。

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光动力治疗中提高光敏剂靶向性的研究进展
杨宇鑫, 赵学泽, 樊江莉, 彭孝军
化工学报    2021, 72 (1): 1-13.   doi: 10.11949/0438-1157.20201047
录用日期: 2020-08-27

摘要176)   HTML18)    PDF (1238KB)(73)    收藏

由于具有微创、时空选择性高、重复应用不产生耐药性等优点,光动力治疗被认为是一种极具前景的新型癌症治疗方法。但是,传统的光敏剂靶向性有限,会对正常组织产生毒副作用,极大地限制了光动力治疗的临床应用。构建靶标型光敏剂和可激活光敏剂是提高光敏剂肿瘤靶向性的有效途径。本文按靶标型光敏剂和可激活型光敏剂进行分类,对目前的研究进展进行总结概述,并对未来光动力治疗所面临的挑战进行了展望。

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载体对铁基催化剂结构及CO2加氢制烯烃反应性能的影响特性
刘洋洋, 孙超, Malhi Haripal Singh, 位重洋, 张振洲, 涂维峰
化工学报    2020, 71 (10): 4652-4662.   doi: 10.11949/0438-1157.20200653
录用日期: 2020-08-26

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铁基催化剂CO2加氢直接合成烯烃是实现CO2减排及CO2转化与利用的最佳途径之一。目前铁基催化剂的CO2加氢活性及反应过程中铁基催化剂结构强度仍然较低,成为CO2加氢制烯烃产业化生产的重要挑战。通过浸渍法制备一系列负载型铁基催化剂,研究载体材料性质对铁基催化剂结构及CO2加氢直接合成烯烃的影响特性。研究发现,载体可诱导铁基催化剂在CO2加氢反应过程中形成的铁物种,同时影响铁基催化剂表面碳物种的有序度,调变对CO2吸附及活化能力;研究结果表明ZrO2负载的Fe催化剂展现出最佳的CO2加氢合成烯烃催化性能,在温度320℃和反应压力2.0 MPa时,CO2转化率>30%,C2~C7烃类产物中烯烃选择性高达85%以上,烯烷比为8.2,且CO选择性较低为17.1%。

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粉煤灰多元复杂体系锂资源提取的研究及发展
崔莉,李莎莎,郭彦霞,张学里,程芳琴
化工学报    2020, 71 (12): 5388-5399.   doi: 10.11949/0438-1157.20200424
录用日期: 2020-07-07

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随着锂资源供需关系的紧张和需求量日益增大,从海水、废旧锂电池以及粉煤灰等低品位或者二次资源中回收锂受到重视。综述了煤及粉煤灰中锂资源的含量及分布、粉煤灰多元复杂体系中锂资源提取的技术现状,回顾了当前国内外从其他低品位资源中提锂的技术方法、材料和反应机制,分别从碱性、中性、酸性三种不同的提锂环境进行总结和阐述,对其用于粉煤灰提锂的可行性进行了评估,并对其存在问题和发展方向进行了分析和讨论,从其他低品位资源中提锂的方法可为粉煤灰提锂提供借鉴和参考。文章结尾对粉煤灰中锂资源的提取进行了展望,提出了粉煤灰中伴生资源协同提取的重要性和发展方向。

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“自下而上”化学合成纳米石墨烯的研究进展
张亚婷, 张博超, 张建兰, 李可可, 党永强, 段瑛峰
化工学报    2020, 71 (6): 2628-2642.   doi: 10.11949/0438-1157.20200043
录用日期: 2020-04-14

摘要172)   HTML7)    PDF (3317KB)(133)    收藏

纳米石墨烯是组成石墨烯结构的一部分,尺寸一般介于1~100 nm,可以作为结构单元构筑石墨烯、碳纳米管和富勒烯等功能碳材料。纳米石墨烯具有一定的量子效应、边缘效应和界面效应,在新型分子电子器件、传感器等领域有着巨大的应用潜力。本文重点介绍“自下而上”化学合成纳米石墨烯的方法、含七元环或八元环特殊结构的纳米石墨烯、杂原子掺杂的纳米石墨烯以及纳米石墨烯的边缘修饰。探讨了不同合成方法的优势和特点,介绍了不同结构纳米石墨烯的性能及应用前景,概括了“自下而上”合成纳米石墨烯存在的问题及未来的发展趋势。

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电化学反应器隔膜材料的分子设计与介尺度策略
李存璞, 王建川, 魏子栋
化工学报    2020, 71 (10): 4490-4501.   doi: 10.11949/0438-1157.20200759
录用日期: 2020-08-10

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电化学反应器中隔膜材料是将正极和负极在电子通路上隔开但在离子传输通路上保持畅通的特殊材料。作为电化学反应器三个关键材料之一,隔膜材料还需耐强酸/强碱和高电压等环境。围绕电化学反应器中隔膜材料,从分子设计的角度针对材料电化学性能与化学稳定性的调控、电化学装置的介观传质性能的促进和改善等研究思路与进展进行了综述,为相关研究提供性能导向的分子设计参考。

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吡啶硫酸氢盐离子液体催化甘油与乙酸酯化反应动力学
徐浩,李洋,夏成康,何瑞宁,邹昀,童张法
化工学报    2020, 71 (11): 5178-5187.   doi: 10.11949/0438-1157.20200186
录用日期: 2020-07-07

摘要160)   HTML13)    PDF (1102KB)(63)    收藏

以吡啶硫酸氢盐离子液体为催化剂,系统研究其催化甘油和乙酸酯化反应生成三乙酸甘油酯的动力学行为。采用单因素实验考察反应温度、酸醇摩尔比、催化剂用量等因素对甘油转化率及产物三乙酸甘油酯收率的影响。根据拟均相一级反应机理建立微分方程组模型,通过动力学数据拟合获得指前因子和反应活化能。结果表明:甘油转化率随反应温度、酸醇摩尔比升高而增加;随着催化剂用量的增加,甘油的反应速率逐渐增大,但平衡转化率基本不变。当反应温度为110℃,乙酸/甘油摩尔比为6∶1,催化剂用量为甘油的3%(质量分数)时,甘油转化率最高为98.5%,三乙酸甘油酯收率最高为40.4%。甘油与乙酸反应逐步生成单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯的指前因子k10k20k30分别为7.17、14.19、13.78 min-1,其相应的反应活化能E1、E2、E3分别为19.10、21.58、23.25 kJ·mol-1,该动力学模型计算值与实验值吻合较好。该催化剂相较于已报道的Amberlyst-15、杂多酸催化剂反应条件更温和、选择性更高、反应活化能更小,具有更好的催化效果。

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生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展
欧阳金波,陈建,刘峙嵘,周利民,韩方泽,应昕
化工学报    2020, 71 (12): 5420-5429.   doi: 10.11949/0438-1157.20200587
录用日期: 2020-06-30

摘要157)   HTML19)    PDF (2226KB)(228)    收藏

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重,尤其以水体污染最为明显。近年来,工业废水中药物的含量逐年上升,污染程度已经不容忽视。因此,开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离,已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳(生物炭)在废水中污染物吸附分离方面的研究,首先简单介绍了废水中污染物的治理方法,在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰,并结合碳材料表面化学性质与孔道结构,总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。

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优化聚酰胺分离层制备高选择透过性反渗透膜
杜娇,王志,李旭,王纪孝
化工学报    2020, 71 (11): 4885-4902.   doi: 10.11949/0438-1157.20200305
录用日期: 2020-06-30

摘要156)   HTML22)    PDF (1582KB)(138)    收藏

反渗透(RO)膜分离技术由于具有高效、低耗和产水水质高等优点,已成为现阶段解决水资源短缺的有效手段。进一步提高RO膜的选择透过性能有利于降低产水成本和提高产水质量,因此制备高选择透过性能的RO膜一直是膜领域研究的重点。从优化界面聚合工艺、优化基膜及开发新型制膜工艺三方面对近年来改善RO膜选择透过性能的研究进行了综述。通过优化界面聚合工艺和开发新型制膜工艺可以直接改变分离层的结构和性质,通过调节基膜的孔径、孔隙率及亲疏水性可以影响分离层的结构,从而改善RO膜的性能。最后对制备高选择透过性能的反渗透膜的研究方向与发展前景进行了总结与展望。

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制造球形粒子的晶体聚结方法
余畅游,何兵兵,刘岩博,侯宝红,陈明洋,龚俊波
化工学报    2020, 71 (11): 4903-4917.   doi: 10.11949/0438-1157.20200668
录用日期: 2020-07-11

摘要156)   HTML20)    PDF (3593KB)(168)    收藏

球形聚结技术能够在同一单元操作中耦合结晶和造粒过程以制备球形晶体。相比于传统流化床造粒技术,该技术具有工艺流程短,生产成本低,产品性能优良的优势,但是同时也面临研究方法不成熟、机理复杂、工业放大和特殊结晶器型等方面的挑战。总结了针对球形结晶产品的表征技术和关键产品指标,介绍了球形聚结过程机理、数学模型和新技术设备的研究进展,并提出关于深化机理、完善模型、开发新设备方面的新思路,最后对其在工业生产尤其是制药领域的发展进行了展望。

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微流控制备金属/共价有机框架功能材料研究进展
赵云, 向中华
化工学报    2020, 71 (6): 2547-2563.   doi: 10.11949/0438-1157.20200105
录用日期: 2020-03-31

摘要154)   HTML16)    PDF (4828KB)(143)    收藏

近年来,金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等多孔材料因其结构单元的多样性和可设计性,不仅可以构筑具有多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构,还可以精准调节结构中孔道的形状、大小和孔径分布,在气体吸附与分离、催化和化学传感等方面展现出广泛的应用价值。然而传统间歇式合成方法中相际间缓慢的微观传递过程,不利于材料的连续均一制备。近年来,微流控技术连续操作、精准可控、传递效率高和高度可重复性等特点在纳米材料制备领域体现了独有的优势。本文综述了近年来利用微流控技术制备MOF和COF材料的研究成果,重点介绍微流控强化合成过程,实现快速制备MOF和COF功能材料,以及通过微流体精准调控多孔材料微结构的研究工作。

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微分散设备数量放大方式研究进展
崔永晋, 李严凯, 王凯, 邓建, 骆广生
化工学报    2020, 71 (10): 4350-4364.   doi: 10.11949/0438-1157.20200561
录用日期: 2020-08-15

摘要152)   HTML9)    PDF (4095KB)(132)    收藏

单分散液滴是生产球形颗粒和微胶囊的模板,相关材料广泛用于光学显示、药物递送、生物测定、食品加工等领域。微分散技术通过精确控制微米级通道内的多相流体流动获得尺寸小、粒径分布窄、结构复杂可控的微液滴,是一种公认的新方法。但由于单个微通道的低生产率,其大规模的工业和商业应用受到限制。为了实现产品的高通量、易控制的规模化生产,将大量液滴生成单元和流体分配通道网络并行到单个芯片上进行数量放大是微分散设备放大的基本模式。为了保持液滴的单分散性和设备的鲁棒性,流体在并联微通道内的均匀分布是关键科学问题。系统综述了微分散设备数量放大的最新进展,对加工技术和材料进行了相关分析,并在此基础上对微分散设备放大的未来研究方向进行展望。

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Pt-Ir共沉积电位对电解氨水制氢的性能影响
姚育栋, 王中华, 林志彬, 胡晓慧, 陈锦, 郑淞生, 王兆林
化工学报    2020, 71 (8): 3780-3788.   doi: 10.11949/0438-1157.20200009
录用日期: 2020-05-26

摘要149)   HTML13)    PDF (2276KB)(45)    收藏

为研究在线电解氨水为氢燃料电池供氢的可行性,采用电化学共沉积法,在不同沉积条件下制备了Pt-Ir催化电极,用循环伏安法(CV)与计时安培法(I-t)结合电镜、XPS和XRD结构分析,研究了电极对氨水的电解催化性能。结果表明,沉积电位影响了合金催化剂的组成、晶型、晶粒尺寸等,从而进一步影响了电极在氨催化过程中的性能。当沉积电位固定,电极上的催化剂负载量、氨水电解过程中催化剂的形貌、结构、组成基本稳定。其中,-0.05 V(vs. SCE)沉积电位下制备的催化剂在氨的电解催化过程中持续性和稳定性好,催化剂的负载量和过电位也最低。利用电化学上电解氨和生成水电位上的差异,将氨电解为燃料电池供氢,在低电流密度下(<10 mA/cm2)燃料电池为氨电解池提供能量的同时仍然有40%以上的额外功率用于其他负载。

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稀有气体Xe/Kr吸附分离研究进展
陈润道, 郑芳, 郭立东, 杨启炜, 张治国, 杨亦文, 任其龙, 鲍宗必
化工学报    2021, 72 (1): 14-26.   doi: 10.11949/0438-1157.20200863
录用日期: 2020-08-15

摘要146)   HTML7)    PDF (4451KB)(94)    收藏

稀有气体Xe/Kr的高效捕集分离是气体工业、核环境监测和乏燃料处理等领域的重要分离过程之一。氙与氪结构与极化率相似,传统低温精馏方法借助氙与氪的沸点差异实现二者分离,能耗巨大,吸附分离是较为理想的替代分离技术。以金属有机框架材料为代表的新型多孔材料具有结构多样性与高度可设计性,通过调节材料微孔表面的极化环境与孔道窗口结构,借助氙与氪极化率的微小差异,可实现对二者的精准辨识,有良好的吸附分离性能与应用前景。重点综述了金属有机框架材料在氙氪分离中的研究进展,归纳了材料的极化环境、孔道结构、框架柔性等因素对氙氪吸附分离性能的影响规律,探讨了金属有机框架材料在氙氪吸附分离研究中存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

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高效膜蒸馏结晶过程的研究进展
姜晓滨, 孙国鑫, 贺高红
化工学报    2020, 71 (9): 3905-3918.   doi: 10.11949/0438-1157.20200542
录用日期: 2020-07-16

摘要145)   HTML16)    PDF (6124KB)(123)    收藏

全球性的水资源短缺及环境污染问题,使得工业废水处理、海水淡化、高价值溶质综合利用的需求日益迫切。膜蒸馏结晶过程可以充分利用低品质热源,实现高纯度水溶剂分离、盐分结晶制备,对于实现分离过程零排放和协同增效有重要意义。同时,膜蒸馏结晶也可以与多级闪蒸,多效精馏、纳滤、正向渗透、反渗透等过程进行耦合,进一步提高整体分离效率。此外,该过程对于调控晶体外部形貌,制备晶体尺寸分布集中、流动性好的晶体产品也有积极作用。基于此,针对膜蒸馏结晶原理、过程调控机制以及创新过程应用几个方面开展论述,总结了膜蒸馏结晶技术在高效分离、结晶过程精准控制等领域的关键问题和发展趋势。

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层次孔碳材料:结构设计、功能改性及新能源器件应用
林羲栋, 唐友臣, 苏权飞, 刘绍鸿, 吴丁财
化工学报    2020, 71 (6): 2586-2598.   doi: 10.11949/0438-1157.20200226
录用日期: 2020-04-17

摘要145)   HTML5)    PDF (3904KB)(125)    收藏

发展电化学能源存储与转换技术是我国的长期重大需求。作为电化学能源器件中的关键材料,多孔碳材料已成为当前能源材料与化工领域的研究热点。层次孔碳材料是一类新型的多孔碳材料,同时兼具不同尺寸与功能的微孔、中孔或大孔。研究者通过对层次孔碳材料可控设计,已制得一系列孔结构、孔骨架及表面化学性质和微/纳拓扑形貌各异的新型层次孔碳及其复合材料,极大地提升了其能源存储和转化性能。本综述总结了近年来有关层次孔碳材料的结构设计、可控制备及其在电化学能源器件应用领域等方面的研究进展,并对其未来发展提出了建议与展望。

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亚硫酸铵微界面强化氧化特性研究
杨国强,曾伟,罗华勋,杨高东,张志炳
化工学报    2020, 71 (11): 4918-4926.   doi: 10.11949/0438-1157.20200803
录用日期: 2020-09-22

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以亚硫酸铵水溶液的空气氧化为研究对象,考察了微界面强化对该体系传质与氧化过程的影响。在同一实验平台和操作工况下,对微界面强化与传统鼓泡塔氧化过程的传质和反应性能进行了实验研究。利用高速摄像与压差测量技术,分别对反应过程的空气气泡分布与气含率变化进行了测定。结果表明,相较于传统鼓泡塔空气氧化反应器,微界面强化氧化反应器以微界面体系取代了传统毫-厘米级宏界面,在不同盐离子浓度与氧化气量工况下均表现出了良好的强化效能。在微界面体系强化下,亚硫酸铵氧化过程气含率大幅提升,相界面积增加十余倍,反应速率平均提升56.8%,实验结论为微界面强化反应器的多相反应体系工业应用提供了一定的数据支撑。

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甲烷水合物声子导热及量子修正
刘明, 徐哲
化工学报    2020, 71 (4): 1424-1431.   doi: 10.11949/0438-1157.20190994
录用日期: 2020-01-11

摘要140)   HTML11)    PDF (731KB)(116)    收藏

采用平衡分子动力学方法模拟了甲烷水合物的导热,给出了30~150 K甲烷水合物的热导率。采用量子修正对分子模拟结果进行处理,可以得到更接近实验值的结果。当模拟温度低于德拜温度时,量子效应对分子模拟结果的影响较大。通过对热流自相关函数拟合得到了声学声子和光学声子的弛豫时间。结果显示,声子弛豫时间随温度增加逐渐减小,声学声子导热在水合物的导热中比重最大。随着碳氧原子之间相互作用力的增加,碳氧原子之间振动的耦合程度增加,甲烷水合物的热导率增加。

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化工学报    2020, 71 (4): 0-0.  
摘要137)      PDF (14909KB)(146)    收藏
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本期中英文目录、封面、广告页
化工学报    2020, 71 (11): 0-.  
摘要137)      PDF (72405KB)(126)    收藏
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反应密度泛函理论的构建与初步应用
唐伟强, 谢鹏, 徐小飞, 赵双良
化工学报    2021, 72 (2): 633-652.   doi: 10.11949/0438-1157.20201860
录用日期: 2021-01-18

摘要137)   HTML24)    PDF (5519KB)(112)    收藏

提高化学反应的选择性和转化率是发展绿色化学的重要内容。大部分化学反应都在溶液中发生,溶剂对于反应速率、平衡过程甚至反应机理都有重要的影响。溶剂效应对化学反应影响的理论研究比较缺乏。综述了近年来发展的理论模型及最近本课题组提出的反应密度泛函理论,分别介绍了反应密度泛函理论在水相、有机相、界面体系和限域体系中的应用,分析了不同反应溶剂结构对化学反应自由能分布的影响,总结了溶剂效应的影响机制,最后展望了自洽反应密度泛函理论的构建、反应-扩散耦合研究、聚合物反应密度泛函理论及反应密度泛函理论在反应溶剂筛选、界面反应和电解液设计中的应用。

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电化学阴极剥离制备少层石墨烯及其微型超级电容器
周锋, 田利军, 高磊, 吴忠帅
化工学报    2020, 71 (6): 2724-2734.   doi: 10.11949/0438-1157.20200259
录用日期: 2020-04-08

摘要134)   HTML13)    PDF (3497KB)(85)    收藏

以石墨为原料高效、绿色、低成本制备少层石墨烯,对石墨烯的规模化生产和应用具有非常重要的意义。电化学阴极剥离法是一种高效制备少层石墨烯的方法,但已有的报道均采用有机溶液体系,成本高且不够绿色环保。开发了一种绿色的水溶液电化学剥离方法,在6 mol·L-1 KOH溶液中,将石墨作为阴极进行快速剥离制备出少层石墨烯。获得的少层石墨烯具有含氧量低[1.27%(质量)]、缺陷少(ID/IG < 0.035)、片径尺寸为5~10 μm、高电导率(大于200 S·cm-1)以及良好溶液可加性等特点。基于此,采用叉指型掩模板辅助过滤的方法可以高效制备出图案化石墨烯基平面微电极,在硫酸-聚乙烯醇凝胶电解液中,构筑的准固态微型电容器在没有金属集流体存在的情况下,表现出高扫描速率,达到了100000 mV·s-1,弛豫时间常数低至24 ms;以1-乙基-3甲基-咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺和双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂盐的混合液为电解液,所构建的微型超级电容器的工作电压达4.0 V,体积能量密度为113 mW·h·cm-3,远高于目前报道的微型超级电容器的电化学性能(<50 mW·h·cm-3)。

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常见钠盐的高温挥发特性及热解机理
李剑, 蒲舸, 陈家善, 刘啟文
化工学报    2020, 71 (8): 3452-3459.   doi: 10.11949/0438-1157.20200061
录用日期: 2020-03-18

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选取有机废液中常见的钠盐(氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠),通过热重分析仪,在25~1400℃考察其高温挥发特性。基于Gibbs自由能最小原理,对NaCl、Na2CO3及Na2SO4的挥发特性进行热力学计算。结果表明,在N2气氛中,NaCl在达到熔点后以气态NaCl及气态Na2Cl2的形式释放,Na2SO4升温至885℃分解生成Na2O,同时Na2O分解,并以Na单质形式释放。而有机羧酸钠盐在600℃之前均热解为Na2CO3,继续升高温度则分解为Na2O,同样最后以气态Na单质的形式释放。在空气气氛中,由于O2的存在,抑制了Na2O的分解反应,致使Na2CO3分解速率小于N2气氛。

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超临界CO2管道泄漏特性研究进展
郭晓璐,喻健良,闫兴清,徐鹏,徐双庆
化工学报    2020, 71 (12): 5430-5442.   doi: 10.11949/0438-1157.20200453
录用日期: 2020-08-26

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超临界CO2输运管道泄漏可能造成断裂扩展、人员伤害和输运介质损失等重大事故,因此对泄漏过程中热力学参数变化规律的深入研究具有重要意义。目前对超临界CO2管道泄漏特性研究不够,有必要进行详细的文献综述分析。介绍了CO2管道泄漏特性研究背景及意义,综述了国内外CO2管道泄漏过程中减压过程、近场射流膨胀及远场扩散规律实验、理论分析和数值模拟方面的研究现状,分析了目前超临界CO2管道泄漏特性的研究不足,并对将来的研究方向进行了展望。

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离子液体在稀土萃取分离中的应用
王道广, 王均凤, 张香平, 王毅霖, 张晓飞
化工学报    2020, 71 (10): 4379-4394.   doi: 10.11949/0438-1157.20200677
录用日期: 2020-08-15

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稀土元素萃取分离是获得高纯单一稀土的关键步骤之一,开发对稀土元素具有高效分离能力的新材料和新过程是全球科技工作者研究的热点。离子液体作为一类代表性的新材料,因具有不挥发、不易燃、稳定性好、结构性质可调等独特的物理化学性质,近年来在稀土元素萃取分离领域的应用受到广泛关注。在稀土元素萃取分离过程中,离子液体不仅可用作萃取剂,也可作为稀释剂、协萃剂或同时作为萃取剂和稀释剂。系统评述了离子液体在稀土元素萃取分离中的研究进展,对非功能化离子液体和功能化离子液体在稀土元素萃取分离中的萃取行为和萃取机理进行了分析。同时,对该领域的发展所面临的主要问题和进一步的研究工作进行了探讨。

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石墨烯化学气相沉积法可控制备的催化反应体系研究
金燕, 杨倩, 赵文斌, 胡宝山
化工学报    2020, 71 (6): 2564-2585.   doi: 10.11949/0438-1157.20200107
录用日期: 2020-04-14

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石墨烯的化学气相沉积(CVD)法制备是一个复杂的多相催化反应过程。如何从催化反应角度理解此过程中的诸多科学问题对石墨烯的精准结构控制以及石墨烯产品的标准化和实用化至关重要。结合最新研究进展,系统分析了CVD反应体系所包含的碳源、反应气氛、催化金属及其内部碳杂质、反应中间碳物种对石墨烯生长的热、动力学以及石墨烯宏、微观结构特性(层数、质量、形状、晶畴等)的影响机制和调控策略,挖掘不同石墨烯CVD反应体系背后的共性科学规律。简介了增强型CVD技术的发展,展望和建议基元反应步骤和含碳反应中间物种对于石墨烯控制制备的重要作用,为未来无缺陷、超洁净、低成本、快速、宏量化的大面积石墨烯薄膜及特定石墨烯衍生结构的定制化制备提供参考。

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