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兰炭基硬炭的微观结构调控及储钠性能

煤炭转化 2024年第5期47卷 63-74页

作者：何艳宾张兆华刘宇昊屈笑笑郝睿黄光许贾建波邢宝林张传祥河南省煤炭绿色转化重点实验室河南理工大学化学化工学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院内蒙古鄂尔多斯017010

目前硬炭大规模生产主要受到制备工艺的限制。以兰炭为原料,经硫酸铵一步水热处理后进行1400℃高温炭化,制备兰炭基硬炭,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了兰炭基硬炭的微观结... 详细信息

目前硬炭大规模生产主要受到制备工艺的限制。以兰炭为原料,经硫酸铵一步水热处理后进行1400℃高温炭化,制备兰炭基硬炭,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了兰炭基硬炭的微观结构及表面官能团等在硫酸铵水热处理与高温炭化过程中的演变规律,并通过恒流充放电、恒电流间歇滴定以及循环伏安测试等方法研究不同兰炭基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及兰炭基硬炭的电化学储钠机理。结果表明:通过调节硫酸铵水热处理温度可以精准调控兰炭基硬炭中各碳相的相对含量,从而达到提高其储钠性能的目的;当水热处理温度为260℃时,得到的样品(NLC-260)具有较高含量的伪石墨结构(32.4%)以及适量的无序结构(36.4%),表现出最佳的电化学性能,在20 mA/g的电流密度下可逆容量可达294.0 mAh/g,首次库伦效率高达83.0%,经1000次循环后容量保持率仍可达79.6%。

关键词：兰炭硫酸铵硬炭微观结构调控钠离子电池

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酵母细胞工厂的全局调控策略

生物加工过程 2024年

作者：马冬石秦磊李春清华大学化学工程系工业生物催化教育部重点实验室北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室

酵母细胞工厂生产化合物具有高效、绿色可持续的优势。然而酵母自身的代谢流不平衡导致化合物的产量难以达到工业化需求，需要对酵母细胞工厂进行调控和改造。但是，少量靶点的改造往往难以进一步提升产量，因此需要运用全局调控手段对... 详细信息

酵母细胞工厂生产化合物具有高效、绿色可持续的优势。然而酵母自身的代谢流不平衡导致化合物的产量难以达到工业化需求，需要对酵母细胞工厂进行调控和改造。但是，少量靶点的改造往往难以进一步提升产量，因此需要运用全局调控手段对细胞代谢网络进行整体调节。本文综述了利用遗传工具和环境变量来调节细胞全局代谢的研究策略。CRISPR、全局转录因子及辅因子等全局调控手段与多组学技术的结合为酵母细胞工厂中产物合成的调控提供了最主要的解决策略。此外，利用高温、低温或酸等环境变量对酵母细胞工厂进行全局调控是一种更加便捷的全局调控方式，为细胞工厂生产的优化提供了新的思路。综上所述，各种全局调控策略提升了酵母细胞工厂的生产效率，为细胞工厂和绿色生物制造的开发提供了重要途径。

关键词：酵母细胞工厂全局调控 CRISPR 辅因子温度胁迫酸胁迫

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探究导向的化工原理实验教学设计与实践

实验室研究与探索 2024年第4期43卷 138-142页

作者：王娟钟秦蔡文彬刘飞南京理工大学化学与化工学院南京210094 南京大学出版社南京210093

以填料塔流体力学性能与氧解吸传质系数测定实验为例,介绍了教学实验的创新设计思路和教学效果。基于实验过程中涉及的实际工程问题,辅以实验讲义、导学案、线上视频和知识图谱等教学资源,引导学生围绕实验细节开展深入的研究和讨论,有... 详细信息

以填料塔流体力学性能与氧解吸传质系数测定实验为例,介绍了教学实验的创新设计思路和教学效果。基于实验过程中涉及的实际工程问题,辅以实验讲义、导学案、线上视频和知识图谱等教学资源,引导学生围绕实验细节开展深入的研究和讨论,有效提高了课程的高阶性、创新性和挑战度。在化工原理实验教学中引入研究导向模式,提高了学生自主设计实验方案和撰写规范实验报告等综合实践能力,培养了学生的创新思维和工程伦理素养。

关键词：化工原理实验研究导向教学改革知识图谱工程伦理

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气流床气化细渣与煤的共燃特性和交互作用

洁净煤技术 2024年第S1期30卷 165-176页

作者：海雪琴孔垂中门小勇白永辉吕鹏宋旭东苏暐光王焦飞于广锁宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室化学化工学院国家能源集团宁夏煤业公司甲醇分公司华东理工大学洁净煤技术研究所

气流床气化细渣(FS)含碳量较高，将其与煤掺烧有望实现FS的资源化利用。文章选用三种不同煤阶的煤与FS为原料，利用热重分析仪研究了两种原料的共燃特性、交互作用和动力学。结果表明：添加三种不同煤阶的煤均能改善FS的综合燃烧性能，... 详细信息

气流床气化细渣(FS)含碳量较高，将其与煤掺烧有望实现FS的资源化利用。文章选用三种不同煤阶的煤与FS为原料，利用热重分析仪研究了两种原料的共燃特性、交互作用和动力学。结果表明：添加三种不同煤阶的煤均能改善FS的综合燃烧性能，当煤的添加比例为80%时，无烟煤对FS的引燃作用和燃尽性能改善较弱，烟煤和褐煤可将FS的着火点分别降低137℃和180℃,燃尽温度降低118℃和132℃,稳燃性指数较FS单独燃烧分别提高了38%、78%、81%;无烟煤因其挥发分含量低和FS之间几乎没有交互作用，该反应过程所需活化能高达148 kJ/mol,随着烟煤和褐煤添加量的增加，共燃体系的失重峰逐步由双峰转变为单峰，煤中大量挥发分的释放使煤与FS共燃过程趋于同步化，褐煤与FS交互作用更加明显，烟煤和褐煤与FS共燃体系所需活化能最高分别仅需71 kJ/mol和57 kJ/mol;基于原位高温热台显微镜和图像处理技术解耦了900℃下共燃体系中煤中挥发分对FS碳转化率的贡献率，其中，无烟煤体系中的FS颗粒面积收缩率最低，仅为65%,而烟煤和褐煤因其较高的挥发分，使得体系中的FS颗粒面积收缩率较高，分别达78%和87%。本研究为煤与气流床气化细渣共燃技术的开发提供了理论指导。

关键词：气流床气化细渣煤共燃特性交互作用原位研究

Zn/ZSM-5催化剂中Zn物种与CO_(2)和正丁烷耦合反应间相关性研究

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 154-163页

作者：孙旭科刘荣升范改丽刘昱含叶芳秀于政锡刘中民中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室低碳催化技术国家工程研究中心辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 大连理工大学化学学院辽宁大连116024 中国石油大学(华东)化学化工学院山东青岛266580

随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还... 详细信息

随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO_(2))的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO_(2)与正丁烷发生耦合反应.实验还发现,通过对H-ZSM-5进行Zn改性,可以显著提高其催化性能,这为CO_(2)的高效转化和利用提供了新的研究方向.然而,目前关于Zn-ZSM-5催化剂中Zn物种的具体存在状态及其与耦合反应性能之间的关系尚不明确,这限制了高效催化剂的进一步设计.因此,深入探究Zn物种在Zn-ZSM-5催化剂中的存在状态及其与催化性能之间的关联机制,从而设计和开发更高效的CO₂转化催化剂已成为当务之急.本文通过紫外-可见光漫反射光谱、X-射线光电子能谱和1H魔角旋转-核磁共振等多种技术系统地表征了Zn-ZSM-5分子筛中酸性中心和Zn物种存在状态的演变过程,讨论了Zn物种活性中心与耦合反应之间的构-效关系,阐明了耦合反应的机理.研究表明,Zn-ZSM-5分子筛中Zn物种主要以ZnO团簇、Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)的形式存在,且其含量随Zn负载量的变化而改变.其中,ZnO团簇及(Zn-O-Zn)^(2+)物种的含量随Zn负载量的增加而上升,而Zn-OH^(+)物种含量则先上升后下降,这是由于部分Zn-OH^(+)物种转化为(Zn-O-Zn)^(2+)物种.在CO_(2)与正丁烷的耦合反应中,正丁烷的转化受到Brønsted酸位点的减少、Zn活性位点的形成以及粗晶ZnO物种的堆积等多种因素的影响.Zn-OH^(+)物种是主要的CO_(2)催化转化活性中心,而芳烃的生成则主要受Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的影响.Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种均具有较强的脱氢性能,可通过脱氢路径促进芳烃的生成.Zn5%-ZSM-5(Zn负载量为5 wt%)样品表现出最优的催化性能:正丁烷转化率为94.71%,CO_(2)转化率为30.43%,芳烃选择性为53.71%.原位实验进一步证实了内酯、羧酸和不饱和醛酮等含氧化合物作为中间体的存在.基于上述研究,我们提出了Zn-ZSM-5上CO_(2)和正丁烷耦合的反应机理,主要包括以下三条反应路径:(1)在Zn-OH^(+)物种的催化作用下,正丁烷和CO_(2)首先被耦合活化形成内酯,随后经过一系列反应形成羧酸、酸酐和其他含氧化合物,最终通过复杂的反应生成芳烃.(2)部分CO_(2)在Zn-OH^(+)物种的催化下,通过逆水煤气变换(RWGS)反应以及与烃类化合物的干重整反应生成CO.这些CO随后在Zn-OH^(+)物种的催化下与烯烃发生耦合反应,最终生成芳烃产物.(3)正丁烷在Zn-OH^(+)和(Zn-O-Zn)^(2+)物种的催化下,发生脱氢和异构化反应产生烯烃.部分烯烃可通过与CO耦合或烯烃发生聚合、环化、脱氢等过程生成芳烃产物.综上所述,本文深入探讨了CO_(2)与正丁烷在Zn-ZSM-5催化剂上的耦合反应机制.通过系统研究,建立了催化剂中Zn物种与催化性能之间的构-效关系,并提出了耦合反应的具体路径.本文不仅有助于深入理解Zn-ZSM-5的催化作用机制,而且对于未来设计和开发更高效的催化体系具有重要的参考价值.

关键词：耦合反应 CO_(2)利用锌的引入 Zn-OH+ (Zn-O-Zn)^(2+) ZSM-5

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HZSM-5分子筛催化木质素热解制芳烃研究进展

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化工进展 2024年

作者：万震王绍庆李志合赵天生宁夏大学化学化工学院省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室山东理工大学农业工程与食品科学学院山东省清洁能源工程技术研究中心

芳烃是重要的有机化工产品原料，也是汽油的重要混合组分，传统来自石油路线。石油的持续消耗与日渐枯竭迫使人们寻求从可再生生物质资源路线获取芳烃。生物质中的木质素具有丰富的芳香结构组成，是生产芳烃的潜在原料。HZSM-5分子筛催... 详细信息

芳烃是重要的有机化工产品原料，也是汽油的重要混合组分，传统来自石油路线。石油的持续消耗与日渐枯竭迫使人们寻求从可再生生物质资源路线获取芳烃。生物质中的木质素具有丰富的芳香结构组成，是生产芳烃的潜在原料。HZSM-5分子筛催化木质素热解转化制芳烃受到关注，然而存在产物选择性差、催化剂易积炭失活等问题。本文分析了HZSM-5理化特性、反应条件对芳烃产物分布影响；综述了金属改性、脱硅改性、复合介孔催化剂、辅助催化等改性方式，通过调变催化剂的酸性、孔道、传质扩散等，从而提高了生物油产物中单环芳烃的分布以及催化剂的稳定性。提出了该催化热解转化过程研究的未来方向，如根据目标芳烃产物选择HZSM-5改性策略、深入揭示其催化作用和积炭机理等。

关键词： HZSM-5 改性辅助催化木质素热解芳烃

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可穿戴电子用前驱体型银墨水研究进展

材料导报 2024年

作者：侯明玥姚日晖罗东向郑华刘贤哲黎振超蔡炜宁洪龙彭俊彪东莞理工学院电信工程与智能化学院五邑大学应用物理与材料学院季华实验室广州大学化学化工学院华南理工大学材料科学与工程学院

可穿戴电子往往具有体积小、质量轻、柔韧性好等特点，而电极柔性化可以有效提高可穿戴电子佩戴时的舒适性、安全性和准确性。喷墨印刷技术作为一种新型的电子器件制造方法，具有成本低、精度高以及速度快等优点，是制备柔性电极的极佳... 详细信息

可穿戴电子往往具有体积小、质量轻、柔韧性好等特点，而电极柔性化可以有效提高可穿戴电子佩戴时的舒适性、安全性和准确性。喷墨印刷技术作为一种新型的电子器件制造方法，具有成本低、精度高以及速度快等优点，是制备柔性电极的极佳选择。导电墨水的开发是印刷柔性电极中最为关键的一个环节，从根本上决定薄膜的印刷质量和功能。本文对适用于可穿戴电子的前驱体型导电银墨水的研究进行了综述，主要从墨水的关键组分银前驱体出发，重点关注了前驱体型银墨水的配制、后处理以及在可穿戴电子领域的最新进展，并对可穿戴电子用前驱体型银墨水的发展方向进行了展望。

关键词：可穿戴电子前驱体型银墨水柔性喷墨打印

不同工艺六堡茶中主要物质随陈化时间的变化规律

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现代食品科技 2024年

作者：孟娟杨立芳皮杜娟王芳翁杰刘鑫越孙海兵刘洪存广西民族大学预科教育学院广西民族大学化学化工学院林产化学与工程国家民委重点实验室广西林产化学与工程重点实验室广西林产化学与工程协同创新中心广西民族大学海洋与生物技术学院广西多糖材料与改性重点实验室山东理工大学材料科学与工程学院

陈化是提升六堡茶风味的一道重要工艺。本研究采用化学分析法和高效液相色谱法,分析不同陈化年份六堡茶中水浸出物、生物碱类、多酚类和多糖类等主要物质的含量变化。结果表明:传统和现代两种工艺六堡茶在陈化1至15年时,干物质含量变化... 详细信息

陈化是提升六堡茶风味的一道重要工艺。本研究采用化学分析法和高效液相色谱法,分析不同陈化年份六堡茶中水浸出物、生物碱类、多酚类和多糖类等主要物质的含量变化。结果表明:传统和现代两种工艺六堡茶在陈化1至15年时,干物质含量变化不显著(P> 0.05);游离氨基酸的含量极显著下降(P≤0.01);黄酮含量逐年降低,由16.70 mg/g和15.67 mg/g下降至7.93 mg/g和3.40 mg/g;多酚含量由19.93 mg/g和15.57 mg/g下降至6.13 mg/g和4.33 mg/g。陈化5年时,传统工艺和现代工艺六堡茶水浸出物含量达到最高,分别为566.37 mg/g和500.10 mg/g;陈化5至15年时,含量下降极显著(P≤0.01)。陈化5年时,多糖含量达到最高值:43.07 mg/g和34.80 mg/g;在陈化15年时,又下降至17.73 mg/g和13.47 mg/g,含量变化极显著(P≤0.01)。两种工艺的六堡茶中各类物质的变化趋势一致;但是现代工艺中各物质在陈化前期的转化更快;在陈化15年后,相同物质的含量基本接近。陈化过程中物质的代谢和转化,对形成六堡茶“红、浓、陈、醇”的独特品质起到关键作用。通过研究六堡茶中主要物质随陈化时间的变化规律,为六堡茶质量控制和品质评价提供了科学数据。

关键词：六堡茶陈化时间物质基础变化规律

氧漂桉木氢氧化钠-蒽醌浆的臭氧漂白工艺研究

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中国造纸学报 2024年第3期 105-113页

作者：高其超杨桂花张凯张伟邱小艳刘泽华陈嘉川齐鲁工业大学(山东省科学研究院)制浆造纸科学与技术教育部重点实验室华南理工大学轻工科学与工程学院山东太阳纸业股份有限公司

采用氢氧化钠-蒽醌法制备桉木化学浆，经氧脱木质素处理后，对其进行臭氧漂白工艺研究。探讨了臭氧漂白过程中，温度、臭氧浓度、保护剂类型及用量（相对于绝干浆质量）对纸浆漂白及成纸后纸张物理性能的影响，初步得到较优的漂白工艺... 详细信息

采用氢氧化钠-蒽醌法制备桉木化学浆，经氧脱木质素处理后，对其进行臭氧漂白工艺研究。探讨了臭氧漂白过程中，温度、臭氧浓度、保护剂类型及用量（相对于绝干浆质量）对纸浆漂白及成纸后纸张物理性能的影响，初步得到较优的漂白工艺参数。结果表明，当漂白温度10℃、臭氧浓度80 g/Nm3、草酸用量1.0%时，纸浆白度可达72.8%，黏度678 mL/g,Kappa值4.18，成纸后纸张抗张指数78.9 N·m/g，耐破指数4.99 kPa·m2/g，撕裂指数5.96 mN·m2/g，耐折度38次。

关键词：氢氧化钠-蒽醌法桉木化学浆臭氧漂白