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铋纳米颗粒负载的氮掺杂石墨毡用于稳定高效的铁铬液流电池

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 131-141页

作者：车航欣高宇飞杨家辉洪崧郝磊端徐亮 Sana Taimoor Alex WRobertson 孙振宇北京化工大学化学工程学院有机-无机复合材料国家重点实验室北京100000 桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541000 Department of Physics University of WarwickCoventry CV47ALUK

铁铬氧化还原液流电池(ICRFB)是一种具有成本效益的可规模化储能系统,其利用资源丰富、低成本的铬和铁作为电解液的活性物质。然而,ICRFB存在Cr^(3+)/Cr^(2+)电化学活性低、负极易产生严重的析氢反应(HER)等问题。本文报道了一种简单的... 详细信息

铁铬氧化还原液流电池(ICRFB)是一种具有成本效益的可规模化储能系统,其利用资源丰富、低成本的铬和铁作为电解液的活性物质。然而,ICRFB存在Cr^(3+)/Cr^(2+)电化学活性低、负极易产生严重的析氢反应(HER)等问题。本文报道了一种简单的合成策略,即通过自聚合和湿化学还原方法结合煅烧处理,在氮掺杂石墨毡(GF)表面沉积了非晶态铋(Bi)纳米颗粒(NPs),其作为ICRFB的负极材料时可展示出高效的电化学性能。生成的BiNPs与H+形成中间体,极大地抑制了HER副反应。此外,Bi的引入和GF表面的N掺杂通过协同作用显著提高了Fe^(2+)/Fe^(3+)和Cr^(3+)/Cr^(2+)的电化学活性,降低了电荷传递电阻,提高了反应传质速率。在不同的电流密度下,经25次循环,库仑效率仍高达97.7%。在60.0 mA cm^(-2)电流密度下,能量效率达到85.8%,超过了许多其他报道的材料。循环100次后容量达到862.7 mAh/L,约为GF的5.3倍。

关键词：铁铬液流电池 Bi 负极氮掺杂石墨毡

炭材料在电解水制氢耦合有机氧化方面的研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 64-77页

作者：王治栋夏天栗振华邵明飞北京化工大学北京100029 衢州资源化工创新研究院浙江衢州324000

利用可再生能源(太阳能、风能)发电进行电解水制氢是获取“绿氢”的必经之路。然而,目前电解水制氢仍面临电解效率低和能耗高的巨大挑战。通过将电解水体系与热力学上更有利的有机氧化反应耦合是解决上述问题的重要途径,在有效提升阴极... 详细信息

利用可再生能源(太阳能、风能)发电进行电解水制氢是获取“绿氢”的必经之路。然而,目前电解水制氢仍面临电解效率低和能耗高的巨大挑战。通过将电解水体系与热力学上更有利的有机氧化反应耦合是解决上述问题的重要途径,在有效提升阴极产氢效率的同时还可以在阳极获得高附加值化学品(用于进一步分摊并降低制氢成本)。这一新兴领域的发展关键在于制备具有高选择性和高稳定性的催化材料。碳基材料具有来源丰富、比表面积高、孔隙率高等优点,在高性能有机电氧化和电解水析氢催化剂方面引起了科研人员的广泛关注。本研究总结了碳基材料在电解水制氢耦合有机氧化方面的最新研究进展,并讨论了该材料在这一新兴电催化领域的发展前景和面临挑战,以推进新型炭材料的发展。

关键词：炭材料氢气电解水有机物氧化电催化

金属有机骨架复合物对低浓度CO吸附动力学研究

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化工新型材料 2024年

作者：张香梅吕丽王春来刘茜国民核生化灾害防护国家重点实验室北京化工大学化学工程学院膜分离过程与技术北京市重点实验室

对化石能源的过度使用导致全球CO2排放量持续增加，气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO2吸附剂，由于其优良的特性，可用于CO2捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO2复合吸附... 详细信息

对化石能源的过度使用导致全球CO2排放量持续增加，气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO2吸附剂，由于其优良的特性，可用于CO2捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO2复合吸附材料，利用自搭建的固定床装置测试了低浓度CO2的吸附穿透曲线，探究了流量、温度、浓度、气流湿度、床层厚度条件对吸附行为的影响，利用三种动力学模型对吸附数据进行拟合，并探究了NbOFFIVE-1-Ni@PA的循环稳定性。结果表明，随着气体流量的升高，NbOFFIVE-1-Ni@PA的CO2吸附量出现先增加后降低的趋势。降低吸附温度、增加浓度、减小气流湿度和增加床层高度均有利于增强NbOFFIVE-1-Ni@PA的动态CO2吸附性能。Avrami模型能更好地拟合实验数据，表明NbOFFIVE-1-Ni@PA对CO2的吸附是物理和化学吸附共同作用。最后，经10次吸脱附再生后，NbOFFIVE-1-Ni@PA的吸附量仅下降4.5%，可再生性能优异。

关键词：二氧化碳动力学金属有机骨架材料吸附固定床

采用H_(2)O_(2)-H_(2)SO_(4)梯度超声电解浮选法脱除煤中硫分和灰分的研究

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煤炭转化 2024年第1期47卷 28-37页

作者：石耀峰马小燕张红喜胡德钞塔里木大学化学化工学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室新疆阿拉尔843300 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京102628

为脱除新疆库车煤中的硫分和灰分,采用一步超声电解浮选法和梯度超声电解浮选法对煤样进行处理,并对两方法的脱除效果进行比较。利用FTIR法、XPS法、XRD法、BET法分析煤样中官能团、形态硫、矿物质含量和孔结构的变化,利用XRF法测试煤... 详细信息

为脱除新疆库车煤中的硫分和灰分,采用一步超声电解浮选法和梯度超声电解浮选法对煤样进行处理,并对两方法的脱除效果进行比较。利用FTIR法、XPS法、XRD法、BET法分析煤样中官能团、形态硫、矿物质含量和孔结构的变化,利用XRF法测试煤灰中的主要成分。结果表明:梯度超声电解浮选法对煤中硫分和灰分的脱除效果优于一步超声电解浮选法对煤中硫分和灰分的脱除效果。采用H_(2)O_(2)-H_(2)SO_(4)梯度超声电解浮选法对煤样进行处理,脱硫率为55.38%,降灰率为56.75%。在电解过程中,煤的形态硫被·OH氧化为可溶于水的含硫离子而除去。由于每种电解质发生氧化还原反应的路径不同,因此,采用不同的电解质对煤进行分步电解,可提高硫分与灰分的脱除效果。此外,利用煤与矿物质亲疏水性不同的特征,采用浮选法对煤样进行处理,可有效降低煤中矿物质的含量。

关键词：电化学煤浮选超声波脱硫降灰

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气力分级粉体团聚表征及其影响因素的研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 66-75页

作者：曹迎妮李兴帅焦志伟刘家祥杨卫民于源北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响,是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题。为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素,利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值,提出了团聚参数F,并以此为... 详细信息

粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响,是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题。为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素,利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值,提出了团聚参数F,并以此为基础分析了粉体颗粒形貌、平均粒径、粒度分布以及粉体流动性对粉体团聚的影响。结果表明:当不同粉体之间的形貌(包括长扁度、球度、棱角度和粗糙度)差异不显著时,颗粒形貌不是引起粉体团聚有所差异的主要因素。粉体平均粒径越大,团聚程度越小;粒度分布指数对团聚的影响取决于粉体整体粗细程度,粗颗粒占比较高的情况下,颗粒不易团聚。因此,对于形貌相似的不同粉体而言,粉体平均粒径和粒度分布是影响粉体团聚的主要因素。此外,通过分析休止角和Hausner值发现,粉体流动性越差,团聚程度越强。

关键词：粉体团聚平均粒径粒度分布颗粒形貌

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平板式陶瓷膜过滤特性数值模拟

过程工程学报 2024年

作者：卢铮安燕邓洋程燃刘海田蒙奎贵州大学化学与化工学院中低品位磷矿及其共伴生资源高效利用国家重点实验室

平板式陶瓷膜因其耐腐蚀、耐磨蚀、处理能力大等优点，广泛用于铁矿、铜矿、磷矿等金属、非金属料浆过滤分离过程。为深入探究平板式陶瓷膜在磷精矿分离过程内部流场特性，进一步优化工艺参数、膜结构和膜污染防治，建立了平板式陶瓷膜... 详细信息

平板式陶瓷膜因其耐腐蚀、耐磨蚀、处理能力大等优点，广泛用于铁矿、铜矿、磷矿等金属、非金属料浆过滤分离过程。为深入探究平板式陶瓷膜在磷精矿分离过程内部流场特性，进一步优化工艺参数、膜结构和膜污染防治，建立了平板式陶瓷膜仿真模型，通过实验和计算流体力学分析，先验证多孔介质模型在模拟中的可靠性，然后研究了陶瓷膜过滤纯水时内部压力、流量的变化以及空气进入、工作压力、矿浆浓度对过滤的影响。模拟结果表明，空气进入对工作压力为-0.08 MPa时的真空度影响最大；瞬态仿真揭示了陶瓷膜在过滤时从开始抽气到流量稳定全过程的变化规律，发现开始过滤的前3 s为其高效过滤区间，之后流量下降并稳定，稳定流量大小取决于出口工作压力；-0.06和-0.08 MPa的工作压力在5 s内累积过滤流量差异极小。研究结果可为不同工艺需求选择高效过滤时间和适用压力，提高生产效率和降低能源消耗提供理论指导。

关键词：陶瓷膜计算流体力学多孔介质压降流量

苯酐合成的反应网络及催化反应机制研究现状与展望

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化工进展 2024年第5期43卷 2587-2599页

作者：段翔田野董文威宋松李新刚化学工程联合国家重点实验室催化科学与工程天津市重点实验室天津大学化工学院天津300072 北京旭阳科技有限公司北京100071

邻苯二甲酸酐(简称苯酐)是合成增塑剂、涂料等高价值精细化学品的重要原料,在工业生产中以邻法苯酐合成工艺为主,萘法合成工艺为辅,其中钒系催化剂因具有高苯酐选择性而备受关注。为了提高苯酐收率、降低床层温度,催化剂在工业应用中已... 详细信息

邻苯二甲酸酐(简称苯酐)是合成增塑剂、涂料等高价值精细化学品的重要原料,在工业生产中以邻法苯酐合成工艺为主,萘法合成工艺为辅,其中钒系催化剂因具有高苯酐选择性而备受关注。为了提高苯酐收率、降低床层温度,催化剂在工业应用中已逐步进入多床层、高进料负荷的发展阶段。本文以邻法苯酐为主要研究对象,简要讨论了催化剂的发展历程,重点关注合成工艺路线及催化机制研究进展。工业催化剂易因生成积炭、活性组分流失、TiO_(2)晶相转变等导致其失活,因此也重点探讨了催化剂的失活机制。最后对苯酐工艺的发展提出了展望,为解决当前生产工艺存在的高耗能、高碳排放、催化剂寿命短等挑战,未来苯酐合成应致力于开发新型高效催化剂和绿色反应新工艺,以推动该技术的可持续发展。

关键词：苯酐钒系催化剂反应网络反应机制失活机制催化剂表征

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高性能钾离子电池沥青基碳负极材料（英文）

新型炭材料(中英文) 2024年

作者：蒋明池孙宁俞嘉旭王体征 Razium Ali Somoro 贾梦秋徐斌北京化工大学材料科学与工程学院有机无机复合材料国家重点实验室

钾离子电池（PIBs）在大规模能源储存方面展现出良好的应用前景，制备高性能负极材料对于钾离子电池的发展至关重要。得益于其结构的多样性，碳材料被认为是最有希望实现商业化应用的负极材料。然而，碳材料的结构及其电化学性能之间的... 详细信息

钾离子电池（PIBs）在大规模能源储存方面展现出良好的应用前景，制备高性能负极材料对于钾离子电池的发展至关重要。得益于其结构的多样性，碳材料被认为是最有希望实现商业化应用的负极材料。然而，碳材料的结构及其电化学性能之间的构效关系仍不明确。本文通过在600-1 400°C的范围内调节碳化温度，制备了一系列结构不同的沥青基碳材料，其中，MTP700样品具有较高无序度和较大碳层间距，表现出329.4 mAh g-1的高可逆容量和72.81%的首次库伦效率，且在5 C大电流倍率下，储钾容量仍能保持144.2 mAh g-1。本文系统分析了碳材料结构和储钾性能随碳化温度的变化规律，揭示了碳材料微晶尺寸与低电位平台区容量以及缺陷、无序程度与斜线区容量的对应关系，有助于加深对碳负极材料储钾过程的理解，推动钾离子电池的快速发展。

关键词：钾离子电池沥青碳材料负极机制

基于光调控胆甾相液晶的圆偏振发光材料的研究进展

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中国科学：化学 2024年第8期54卷 1321-1328页

作者：康文欣任天淇孟宪宇李山郭金宝北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

圆偏振发光(CPL)在手性荧光探针、圆偏振有机发光二极管和光学防伪等领域具有潜在应用.为了扩大CPL材料的应用范围,研究人员开始关注刺激响应型CPL活性材料.胆甾相液晶(CLC)因其高度有序的手性环境以及优异的可调性已成为刺激响应CPL活... 详细信息

圆偏振发光(CPL)在手性荧光探针、圆偏振有机发光二极管和光学防伪等领域具有潜在应用.为了扩大CPL材料的应用范围,研究人员开始关注刺激响应型CPL活性材料.胆甾相液晶(CLC)因其高度有序的手性环境以及优异的可调性已成为刺激响应CPL活性材料的理想选择.目前,基于CLC的光响应CPL材料已得到广泛开发,这些材料通常能在多组分系统中实现CPL信号响应.本综述重点关注CLC中光调控CPL的研究进展,总结了CPL调控的三种策略:(1)利用光驱动过程光开关分子的手性或螺旋变化调控CLC的CPL信号;(2)利用手性光开关与手性掺杂剂间手性竞争关系调控CLC的CPL信号;(3)利用光驱动非手性二向色性染料有序参数值变化调控CPL信号.本综述有望为基于光响应CLC的CPL调控提供重要的参考和指导,以推动其在更广泛领域的应用.

关键词：圆偏振发光光调控胆甾相液晶手性反转

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