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壳聚糖基生物炭的制备及其在储能与环境治理领域的应用研究进展

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低碳化学与化工 2024年

作者：左钧元李欣彤王星宇周志康蔡进军湘潭大学化工学院

通过生物质废弃物资源化利用构建氮掺杂生物炭不仅符合绿色化学理念，而且在储能和环境治理方面具有较好的应用前景，其中前驱体类型是高性能氮掺杂生物炭合成的关键。壳聚糖作为自然界唯一富含氨基官能团的多糖分子是优异的氮掺杂生物... 详细信息

通过生物质废弃物资源化利用构建氮掺杂生物炭不仅符合绿色化学理念，而且在储能和环境治理方面具有较好的应用前景，其中前驱体类型是高性能氮掺杂生物炭合成的关键。壳聚糖作为自然界唯一富含氨基官能团的多糖分子是优异的氮掺杂生物炭前驱体，惰性气氛下基于热化学过程可在生物炭中实现原位氮掺杂。综述了壳聚糖基氮掺杂生物炭的制备方法及其在超级电容器、电催化、碳捕集和水处理方面的研究进展，分析了生物炭比表面积、孔径结构和含氮官能团等因素对其应用性能的影响，论述了壳聚糖基氮掺杂生物炭应用在不同领域的特性优势及面临的关键问题，可为构建高性能氮掺杂生物炭及其潜在应用领域拓展提供一定参考。

关键词：壳聚糖氮掺杂生物炭储能碳捕集水处理

基于阳离子-π作用的离子凝胶用于应变传感器

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化学工业与工程 2024年

作者：董航帆陈梓言董锐张宝宋健天津大学化工学院

由于难以同时具备优越机械性能、导电性、环境耐受性，限制了离子凝胶在柔性电子设备中的应用，而且温度稳定性强的离子凝胶通常力学性能较差。本论文在离子凝胶中引入阳离子-π作用作为物理交联位点，物理交联与共价交联协同作用使得... 详细信息

由于难以同时具备优越机械性能、导电性、环境耐受性，限制了离子凝胶在柔性电子设备中的应用，而且温度稳定性强的离子凝胶通常力学性能较差。本论文在离子凝胶中引入阳离子-π作用作为物理交联位点，物理交联与共价交联协同作用使得离子凝胶具备优异的机械性能(断裂应力为433.375 kPa，断裂应变为8 964 mm/mm，韧性为26.7 MJ/m3)。该离子凝胶电导率由20℃的1.59 mS cm-1增加至100℃的8.01 mS cm-1，且对玻璃(109.09 kPa)、硅橡胶(63.56 kPa)等亲水、疏水基底均具有粘附性。IG-3040在高温下保存的质量损失低于5%，且在高温和低温下保存后仍保持高拉伸性能，显示出温度稳定性。基于上述优越性能制备了应变传感器，拉伸应变下表现出高灵敏度(GF=2.45)和极短的响应时间(100 ms)，成功监测了三种人体活动，展现了该离子凝胶在柔性电子器件的广泛应用前景。

关键词：阳离子-π作用离子凝胶应变传感器

Fe^(3+)对细粒菱锌矿和方解石分散行为的影响

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 923-933页

作者：马子龙潘文峰廖寅飞曹亦俊李树磊陈小国中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心徐州221116 中国矿业大学化工学院徐州221116 郑州大学化工学院郑州450001

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLV... 详细信息

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLVO理论计算等考察Fe^(3+)对菱锌矿和方解石的分散行为规律和作用机理。结果表明:两种矿物对Fe^(3+)的吸附行为基本一致,但Fe^(3+)对菱锌矿分散行为的影响程度大于Fe^(3+)对方解石分散行为的影响。当Fe^(3+)浓度为5×10^(−4)mol/L时,菱锌矿分散行为被完全破坏。溶液化学及DLVO理论计算结果表明,Fe^(3+)吸附在矿物表面形成了羟基络合物或Fe(OH)3,导致菱锌矿颗粒间作用力小于方解石的,这是Fe^(3+)破坏菱锌矿分散行为、影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选的主要原因。

关键词： Fe^(3+) 细粒菱锌矿方解石分散行为

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碳载体在质子交换膜燃料电池中的应用及优化

化工学报 2024年第4期75卷 1469-1484页

作者：冯彬彬卢明佳黄志宏常译文崔志明华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

随着能源危机和环境污染不断加剧,人们对高能量转换效率且低污染装置的需求日益迫切。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种高效能、零污染的绿色能源转换装置,被认为是替代传统能源的有望选择之一。目前,要使汽车燃料电池系统具有市场竞... 详细信息

随着能源危机和环境污染不断加剧,人们对高能量转换效率且低污染装置的需求日益迫切。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种高效能、零污染的绿色能源转换装置,被认为是替代传统能源的有望选择之一。目前,要使汽车燃料电池系统具有市场竞争力仍面临成本和耐久性的挑战。当前降低成本的主流方式为降低催化剂上的铂负载,然而,较低的铂负载通常也意味着较小的催化剂表面积,更大的传质阻力,从而导致性能损失。此外,耐久性问题也是制约燃料电池汽车发展的一大阻力,尤其是碳腐蚀问题。本综述从优化碳载体的角度出发,结合目前研究现状,深入探讨了传质和碳腐蚀两方面的不同优化策略,并对未来碳载体的发展方向进行展望,可为新型碳载体的构建提供参考。

关键词：燃料电池载体传质碳腐蚀耐久性

纳米限域强化催化降解典型环境污染物的研究进展

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1726-1736页

作者：李子涵张武翔郭庆勇史明月包美烁杨福潘建明江苏科技大学环境与化学工程学院镇江212003 江苏大学化学化工学院镇江212013

环境水污染对人类健康和生态环境构成了潜在的威胁,水资源的保护和污染治理是当前全球面临的重要环境问题。然而,传统水处理技术在处理水体中有机污染物时存在一定的限制,如去除机制、去除效率、选择性和稳定性等。近年来,纳米限域催化... 详细信息

环境水污染对人类健康和生态环境构成了潜在的威胁,水资源的保护和污染治理是当前全球面临的重要环境问题。然而,传统水处理技术在处理水体中有机污染物时存在一定的限制,如去除机制、去除效率、选择性和稳定性等。近年来,纳米限域催化作为一种新兴技术在水处理领域引起了广泛关注。该技术通过纳米限域介导的强化催化,能够实现纳米材料内部的催化调控,在降解环境污染物方面展现了独特的优势。本文综述了纳米限域在热强化催化、光强化催化、电强化催化和膜强化催化降解典型环境污染物方面的研究进展。其中,对催化原理、催化效率及影响因素等进行总结,并展望了限域催化未的来研究方向和挑战。

关键词：纳米限域催化高级氧化技术降解有机污染物环境水污染

基于3DEEM-FRI溶解性有机氮混凝机制研究

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中国给水排水 2024年

作者：刘冰陈燕敏卢鑫韩帅军时凯歌古励郑州师范学院化学化工学院重庆大学环境与生态学院

考察了硫酸铝、氯化羟铝和氯化铁对溶解性有机物(DON)去除的变化特征，分析DON分级组分和极性之间的关系，并利用三维荧光光谱(3DEEM)和荧光区域标准体积(FRI)分析DON组分和转化特征。结果表明，硫酸铝(27 mg/L)、氯化羟铝(40 mg/L)和... 详细信息

考察了硫酸铝、氯化羟铝和氯化铁对溶解性有机物(DON)去除的变化特征，分析DON分级组分和极性之间的关系，并利用三维荧光光谱(3DEEM)和荧光区域标准体积(FRI)分析DON组分和转化特征。结果表明，硫酸铝(27 mg/L)、氯化羟铝(40 mg/L)和氯化铁(70 mg/L)的DON平均去除率分别为25.7%、45.3%和48.6%。当阳离子型聚丙烯酰胺投加量为0～4 mg/L时，铝盐对DON的去除率呈先增加后降低的趋势，氯化铁对DON的去除率逐渐减少。当pH为4～10时，硫酸铝和氯化铁的DON去除率变化受到显著影响(17.6%和27.1%)，氯化羟铝的DON去除率变化幅度最小(≤3.2%)。经砂滤处理后，DON混凝去除率均有一定增加。氯化羟铝和氯化铁对DON的去除量与DON初始浓度具有一定的相关性(R2=0.64和0.57)。氯化铁对DOC和正磷酸盐的去除率最高，分别约为42%和96%。氯化羟铝和氯化铁将浊度降低到0.1 NTU以下，硫酸铝混凝后浊度为(0.8±0.3)NTU。小分子质量DON(<3 ku)占主要部分(47.3%)。0.45～0.1 μm 和0.1 μm～10 ku DON去除率均大于80%，10～3 k u和<3 ku DON的去除率低于20%。混凝对疏水性DON的去除率更高。所有组分中区域Ⅰ和区域Ⅱ的FRI占主要部分(28%和30%)，区域Ⅳ和区域Ⅴ的FRI所占比例最低(12%)。区域Ⅰ和区域Ⅱ的FRI下降率小于15%，这表明二级出水中酪氨酸类和色氨酸类有机物是强化混凝提高DON去除率的关键组分。通过以上研究有利于DON混凝去除机制的理解，以及控制其浓度水平。

关键词：二级出水溶解性有机氮混凝三维荧光光谱荧光区域体积积分法

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基于双电层作用的环境湿度差发电机理研究

工程热物理学报 2024年第1期45卷 230-234页

作者：严湖平刘珍綦戎辉华南理工大学化学与化工学院广州510640

环境湿度分布不均在自然界中普遍存在,其中包含着大量可用能量。利用湿度差驱动纳米材料中的电子或自由离子的定向运动、从而产生电能是很有发展前景的。然而,自由离子在纳米材料内部通道中的传递过程尚不明确。为此,本文构建了考虑通... 详细信息

环境湿度分布不均在自然界中普遍存在,其中包含着大量可用能量。利用湿度差驱动纳米材料中的电子或自由离子的定向运动、从而产生电能是很有发展前景的。然而,自由离子在纳米材料内部通道中的传递过程尚不明确。为此,本文构建了考虑通道双电层作用的湿度驱动发电理论模型,通过Comsol Multiphysics软件数值求解并进行了实验验证。结果显示,纳米材料内部通道对流经通道的自由离子具有选择透过性,其表面电位越大,离子选择性越强,电压输出越大。同时,通道长度越大,湿度差驱动下的电压输出性能越大,与实际发电器件的运行结果一致。该模拟可通过分析纳米通道内的离子分布,以预测不同种类和尺寸纳米颗粒的电压输出,为后续研究中的材料选择和装配提供指导。

关键词：发电湿度差双电层模拟纳米通道

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一维仿真基础及在车用催化器应用现状综述

贵金属 2024年

作者：王晨沈美庆康雪中北大学环境与安全工程学院天津大学化工学院中北大学化学与化工学院

汽车污染控制是我国节能减排战略核心，催化净化是实现内燃机清洁排放的重要途径。全球最严的中国第六阶段排放法规已对后处理系统提出了巨大挑战。一维(1D)仿真模拟是极为重要的辅助技术，可满足对尾气催化技术快速开发需求。本文从一... 详细信息

汽车污染控制是我国节能减排战略核心，催化净化是实现内燃机清洁排放的重要途径。全球最严的中国第六阶段排放法规已对后处理系统提出了巨大挑战。一维(1D)仿真模拟是极为重要的辅助技术，可满足对尾气催化技术快速开发需求。本文从一维催化模型基本原理出发，首先总结了一维催化反应方程的建立及其数值描述方法，并重点综述了该技术在辅助后处理系统设计、催化剂研发、匹配标定及在线诊断等方面的应用研究进展。在此基础上，针对我国现状提出了仿真模拟未来重点发展前景及研究方向，以更好地应对我国未来排放法规及汽车技术升级需求。

关键词：一维模型仿真模拟机动车尾气净化

“双碳”背景下的循环经济学课程教学改革研究

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创新教育研究 2024年第9期12卷 88-92页

作者：黄丽云崔傲然刘德飞袁文兵窦建洲佛山大学环境与化工学院广东佛山广州汇标检测技术中心广东广州

在全球气候变化和资源环境压力日益增大的背景下,循环经济作为一种可持续发展的新模式,受到广泛关注。本文基于“双碳”目标和新时代科学家精神,探讨了《循环经济学》课程的教学改革策略。本文提出了一系列教学改革策略,包括引入案例教... 详细信息

在全球气候变化和资源环境压力日益增大的背景下,循环经济作为一种可持续发展的新模式,受到广泛关注。本文基于“双碳”目标和新时代科学家精神,探讨了《循环经济学》课程的教学改革策略。本文提出了一系列教学改革策略,包括引入案例教学法、实施翻转课堂模式、增加实践教学环节、引入“双碳”目标相关内容、融入科学家精神和课程思政以及进行全面的教学评估与反馈。通过这些改革措施,旨在提升学生的理论与实践结合能力,激发学习兴趣和主动性,培养创新思维和实践能力,增强社会责任感和科学家精神。Against the backdrop of global climate change and increasing pressure on resources and the environment, the circular economy has garnered significant attention as a new model for sustainable development. This paper explores teaching reform strategies for the “Circular Economy” course, based on the “dual carbon” goals and the spirit of contemporary scientists. The proposed strategies include the introduction of case-based teaching methods, the implementation of flipped classroom models, the enhancement of practical teaching sessions, the incorporation of “dual carbon” goals, the integration of scientific spirit and ideological and political education, and comprehensive teaching evaluation and feedback. These reform measures aim to strengthen the integration of theory and practice, stimulate students’ interest and initiative in learning, cultivate innovative thinking and practical abilities, and enhance social responsibility and the scientific spirit.

关键词：循环经济学双碳目标教学改革科学家精神课程思政