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电催化二氧化碳还原制备气态产物的研究进展

化工学报 2024年第7期75卷 2385-2408页

作者：刘旭升李泽洋杨宇森卫敏北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 北京化工大学化学学院北京100029

随着工业化进程的快速推进,CO_(2)排放量预计将持续上升,CO_(2)捕获、储存和再利用受到研究者们的广泛关注。在各类CO_(2)转化技术中,电催化技术因其反应条件温和可控、能耗低、环境污染小等优点,是最有前途的策略之一。近些年来,CO_(2... 详细信息

随着工业化进程的快速推进,CO_(2)排放量预计将持续上升,CO_(2)捕获、储存和再利用受到研究者们的广泛关注。在各类CO_(2)转化技术中,电催化技术因其反应条件温和可控、能耗低、环境污染小等优点,是最有前途的策略之一。近些年来,CO_(2)选择性地转化为气态产物如一氧化碳、合成气、甲烷、乙烯和乙烷已有许多报道。本文对电催化CO_(2)还原生成气体产物的反应机理和催化剂设计策略进行了介绍;对电催化CO_(2)还原进行了总结与展望,包括新型电催化剂、机理研究、外部因素的影响以及级联反应。

关键词：电催化CO_(2)还原气态产物反应机理催化剂设计策略

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核泄漏大气扩散与环境风险模拟:以山东半岛为例

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环境科学学报 2024年第6期44卷 292-299页

作者：单皖粤梁玉函王刚伯鑫徐鑫北京化工大学环境科学与工程系北京100029 北京化工大学北化中国工业碳中和研究院北京100029 三捷环境工程咨询(杭州)有限公司杭州310012

以山东半岛为研究区域,利用CALPUFF模型定量模拟了2018年1月1日—12月31日虚拟核电站在不同沿海网格内的放射性核素泄漏扩散情况.在此基础上,采用综合考虑人群影响与污染物浓度情况下的网格环境风险值的计算方法,表征核泄漏事故过程中... 详细信息

以山东半岛为研究区域,利用CALPUFF模型定量模拟了2018年1月1日—12月31日虚拟核电站在不同沿海网格内的放射性核素泄漏扩散情况.在此基础上,采用综合考虑人群影响与污染物浓度情况下的网格环境风险值的计算方法,表征核泄漏事故过程中潜在的核素环境风险影响,从而得到研究区域内的最优和最不利的厂址布点.此外,结合最优和最不利的厂址所在区域的风场资料,分析了不同季节的I-131的大气扩散情况.结果表明,位于威海市的44号网格总环境风险值为1.73×10^(10),总环境风险最低,为本研究中核电站的最优布局点.而位于青岛市的35号网格总环境风险值为9.98×10^(11),总环境风险值最高,不适合作为核电站布局点.I-131的大气扩散主要受所在区域主导风向的影响,最优和最不利的情景中I-131的月均浓度最大值均出现在夏季.对于核电厂的选址,应综合考虑风向、地形和人口因素,人口少、处于主导风向下风向的沿海地区更适合作为核电厂厂址.研究结果可为定量评估核电站布局选址的潜在核泄漏环境风险提供方法学参考,并为核电站现有的布局和选址方法提供新思路和技术支持.

关键词：核泄漏事故放射性核素扩散 CALPUFF模型厂址布局优化

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流程工业一体化安全管控探讨

化工学报 2024年第6期75卷 2375-2384页

作者：张建文赵挺生万平玉王倩琳窦站徐波北京化工大学安全工程系北京100029 北京化工大学化学工程学院北京100029 华中科技大学数字建造与工程管理系湖北武汉430074 北京化工大学新危险化学品评估及事故鉴定基础研究实验室北京100029 中国安全生产科学研究院北京100012

化工、冶金、石化、钢铁、造纸、电力等流程工业是国家经济社会发展的重要支柱,其安全高效生产具有重要的战略意义。流程工业生产过程工艺繁多、流程长、工序关联耦合,从原料到产品涉及诸多物理化学变化、物质转移转化和能量转换转移等... 详细信息

化工、冶金、石化、钢铁、造纸、电力等流程工业是国家经济社会发展的重要支柱,其安全高效生产具有重要的战略意义。流程工业生产过程工艺繁多、流程长、工序关联耦合,从原料到产品涉及诸多物理化学变化、物质转移转化和能量转换转移等多源、多尺度与多时空因素的交互作用,影响生产安全、物效能效与生态环境。如何实现流程工业一体化安全管控,是一个长期存在又不断变化的问题。一体化安全管控困难的本质在于物质流能量流到数字流的映射、数字流到高质量信息流的转化、信息流到控制流的转换等问题。探讨如何突破物质流、能量流到数字流映射过程的数字化鸿沟,突破数字流到高质量信息流转变的数智化壁垒、信息流到控制流转换的数滞化障碍,保障物质流能量流不失控、数字流信息流不失真、控制流不失误,提出了流程工业一体化安全管控的“五流三化三不”新思路,以期为流程工业一体化安全管控提供新的框架体系基础,促进流程工业的可持续发展。

关键词：流程工业生产安全过程控制五流三化三不

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碳达峰情景下中国民用航空机场大气污染物及碳排放清单研究

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环境科学学报 2024年第7期44卷 428-437页

作者：徐鑫尤倩张峥张苾菂伯鑫王昭桐北京化工大学环境科学与工程系北京100029 北京化工大学北化中国工业碳中和研究院北京100029 首都经济贸易大学管理工程学院北京100070

基于2021—2022年中国民航局发布的机队配置数据和飞机起飞降落的航班数据,利用国际民航组织(ICAO)提供的标准排放量模型,自下而上编制了2021年及2022年中国内地(不含港澳台地区)民用航空机场高分辨率LTO循环过程的大气污染物及碳排放清... 详细信息

基于2021—2022年中国民航局发布的机队配置数据和飞机起飞降落的航班数据,利用国际民航组织(ICAO)提供的标准排放量模型,自下而上编制了2021年及2022年中国内地(不含港澳台地区)民用航空机场高分辨率LTO循环过程的大气污染物及碳排放清单(HC、NO_(x)、CO、PM、SO_(2)、CO_(2)),并开展了污染物排放特征分析.此外,对民用航空机场开展了“碳达峰”情景下不同低碳路径的分析研究,设定并分析了基准情景、飞机性能优化情景和替代燃料情景,以期寻求“碳达峰”情景下机场减污降碳的最佳路径.结果表明,2022年中国民航机场LTO循环NO_(x)、CO、HC、SO_(2)、PM和CO_(2)排放量分别为7.80×10^(4)、6.17×10^(4)、0.51×10^(4)、0.23×10^(4)、0.06×10^(4)、1079.60×10^(4) t,相比于2021年,2022年中国民航飞机LTO循环大气污染物及碳排放总量降低了26.41%.2021年华东地区的CO_(2)排放量最高,在总排放量中占比达25.94%,而2022年中南地区的CO_(2)排放量最高,占总排放量的27.03%.与其他两个情景相比,替代燃料情景到2030年累计碳排放量为16784.48×10^(4) t,减排效率最高,达到28.35%.因此,“碳达峰”情景下民用航空机场减污降碳的最佳路径为选用替代燃料技术.研究结果有助于厘清中国民用航空机场大气污染物及碳的排放特征,为机场实时监管提供数据支持,并为探索有效的航空业减污降碳实施路径提供新思路.

关键词：民用航空机场 LTO循环排放清单减污降碳碳达峰

低温胁迫下厌氧氨氧化系统微生物群落相互作用关系研究

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环境科学学报 2024年第9期44卷 159-167页

作者：王家澳段亮王晓慧亚涛中国环境科学研究院北京100085 北京化工大学北京100085

本文探究了梯度降温(30~5℃)过程中Anammox系统的脱氮性能、群落结构、功能基因组成及微生物间的相互作用关系.结果表明,25~15℃的低温促进了EPS的分泌,提升了群落的丰富度和多样性,总体上看群落结构相对稳定,在降温至5℃时,系统脱氮性... 详细信息

本文探究了梯度降温(30~5℃)过程中Anammox系统的脱氮性能、群落结构、功能基因组成及微生物间的相互作用关系.结果表明,25~15℃的低温促进了EPS的分泌,提升了群落的丰富度和多样性,总体上看群落结构相对稳定,在降温至5℃时,系统脱氮性能良好.降温过程对Anammox代谢相关基因丰度的抑制作用不明显,hao可以替代AMX1缺失的nir提供NO进行Anammox代谢.此外,基于宏基因组测序数据进行Binning分析获得了23个宏基因组组装基因组(MAGs),其中存在基因缺陷的AMX1通过与伴生菌进行氮代谢互养、碳代谢互养、EPS代谢互养及二次代谢产物代谢互养来完成各种代谢活动.

关键词：厌氧氨氧化厌氧氨氧化菌宏基因组学梯度降温代谢互养

融合柔性基础传递函数的转子系统建模方法及验证

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航空学报 2024年第3期45卷 182-192页

作者：李帅李启行谌璨方志法王维民北京化工大学高端机械装备健康监测与自愈化北京市重点实验室北京100029 北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室北京100029

航空发动机、火箭涡轮泵等现代高端涡轮机械对性能有着极致的需求,其轻柔化的支承结构导致转子与柔性基础振动耦合特性明显,必须将其柔性支承结构纳入整体动力学分析之中。然而,柔性基础的高精度建模过程需要耗费大量时间,同时简化的基... 详细信息

航空发动机、火箭涡轮泵等现代高端涡轮机械对性能有着极致的需求,其轻柔化的支承结构导致转子与柔性基础振动耦合特性明显,必须将其柔性支承结构纳入整体动力学分析之中。然而,柔性基础的高精度建模过程需要耗费大量时间,同时简化的基础模型也难以表达其真实的动力学特性。为此,提出了融合柔性基础传递函数的转子系统动力学建模仿真方法:将实测得到的柔性基础传递函数通过状态子空间法拟合获得低维时域和频域表征的数学模型,通过支承力模型将柔性基础模型耦合到转子有限元模型之中,最终形成基于实物传递函数的混合转子动力学模型。同时,提出了柔性基础从稳态到瞬态的模型转换策略,并采用线性-非线性节点(显-隐)分离的快速瞬态数值积分方法进行求解。基于所提模型和计算方法,开展了柔性基础-转子系统的稳态、瞬态动力学数值仿真,以及稳定转速扫频激励和降速不平衡激励的振动测试试验,结果表明:实测的柔性基础振动特性,能够有效地体现在整机动力学分析之中,且考虑柔性基础特性的转子动力学模型所预测的瞬态动力学响应与试验结果更为吻合。所提方法为含复杂柔性基础的转子系统提供了行之有效的整机建模及瞬态仿真方法。

关键词：转子动力学柔性基础瞬态仿真传递函数快速瞬态数值积分

双碳背景下数字化转型对制造业绿色创新发展的影响研究

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双碳背景下数字化转型对制造业绿色创新发展的影响研究

作者：仙鹏龙北京化工大学

学位级别：硕士

全球气候变暖,资源能源短缺,生态环境破坏等已经成为世界各国所必须面对的共同问题,我国高度重视,积极行动,不但提出“碳达峰”和“碳中和”目标,更是在重大会议中反复提及绿色创新,可持续发展。我国制造业作为国民经济的支柱型产业,同... 详细信息

全球气候变暖,资源能源短缺,生态环境破坏等已经成为世界各国所必须面对的共同问题,我国高度重视,积极行动,不但提出“碳达峰”和“碳中和”目标,更是在重大会议中反复提及绿色创新,可持续发展。我国制造业作为国民经济的支柱型产业,同时也是碳排放量集中的产业,其降低碳排放对我国实现双碳目标尤为重要。在双碳目标的要求下,制造业势必要采取行动,以实现减排增效、绿色创新的目的,数字化转型则为制造业提供了新的方式,不过关于数字化转型对绿色创新的影响机制还需要进一步研究。本文运用文献分析法、文本分析法和实证分析法,梳理现有关于数字化转型对绿色创新影响的相关文献,依据创新理论、利益相关者理论等提出研究假设,并构建理论模型。随后以我国制造业A股上市企业在2013—2022年的数据作为观测样本,运用统计分析软件stata18对数据进行分析和检验。研究发现:(1)数字化转型对制造业企业绿色创新有正向促进作用。(2)数字化转型能提升企业环境责任。(3)企业环境责任能够提升绿色创新。(4)企业环境责任在数字化转型和绿色创新之间起到部分中介作用。(5)媒体关注在数字化转型和绿色创新之间起正向调节作用。本文的创新之处在于在双碳背景下基于企业环境责任视角,探究数字化转型对绿色创新的影响。建议政府完善数字基础设施,实施绿色创新相关政策补贴,企业不断提升数字化水平,积极履行环境责任,实现绿色创新发展。本研究拓宽了研究视野,为企业实现绿色创新发展提供新依据。

关键词：制造业数字化转型绿色创新发展

离子液体/液态金属掺杂导电离子水凝胶的制备及其在传感中的应用

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离子液体/液态金属掺杂导电离子水凝胶的制备及其在传感中的应用

作者：刘曼怡北京化工大学

学位级别：硕士

柔性电子器件由于其具有优异的可形变能力、稳定的电化学性能、优异的生物相容性,以及与人体组织皮肤的高匹配度,使其相较于传统的电子器件来说,更能适应各种复杂的应用环境。为了适应“智能”时代的发展趋势,作为柔性电子器件的一种,... 详细信息

柔性电子器件由于其具有优异的可形变能力、稳定的电化学性能、优异的生物相容性,以及与人体组织皮肤的高匹配度,使其相较于传统的电子器件来说,更能适应各种复杂的应用环境。为了适应“智能”时代的发展趋势,作为柔性电子器件的一种,柔性应变传感器已受到广大研究者的关注和研究,也成为了发展智能柔性可穿戴产品的重要基础和支撑。导电水凝胶同时兼具导电材料的优异导电性能和水凝胶的高柔性,因此其在柔性应变传感器的领域中占据着不可动摇的地位。而在目前的研究中,仍然存在急需解决的问题,如理想的力学性能和优异的电化学性能难以兼得,制备过程过于复杂且周期长等。这些问题的存在,影响了导电水凝胶在柔性应变传感器领域的广泛应用。针对以上问题,本论文聚焦基于离子导电水凝胶的柔性应变传感器的研究当中。具体研究内容如下:首先,将镓基液态金属(LMNPs)同时作为引发剂和交联剂,并利用离子液体(IL)促进LMNPs引发丙烯酰胺(AAm)的快速固化(系中的分散性和稳定性,赋予了离子水凝胶优异的自愈合性能,同时显著提高了其拉伸强度(～200 k Pa)、断裂伸长率(～550%)、离子导电率(～0.8 S/m)和传感性能(高应变下,GF=7.10)。上述结果表明,该离子液体/液态金属掺杂导电离子水凝胶具有在柔性应变传感器中的应用潜力。

关键词：离子水凝胶液态金属离子液体柔性应变传感器

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电极表面微环境增强电化学发光的机制研究

电极表面微环境增强电化学发光的机制研究

作者：贾云秀北京化工大学

学位级别：硕士

电化学发光（ECL）作为一项关键的分析技术,在诸如生物传感、环境监测和医学诊断等领域具备广泛的应用前景。ECL现象产生于电极附近的电化学反应过程中,其发光信号直接受到电极表面微环境的诸多因素影响,包括反应物的吸附和传质、电子... 详细信息

电化学发光（ECL）作为一项关键的分析技术,在诸如生物传感、环境监测和医学诊断等领域具备广泛的应用前景。ECL现象产生于电极附近的电化学反应过程中,其发光信号直接受到电极表面微环境的诸多因素影响,包括反应物的吸附和传质、电子转移速率以及反应中间体的稳定性等。随着对电极表面微环境对ECL信号影响的深入研究,人们逐渐认识到微环境的调控不仅仅是简单地改变电极表面的物理性质,更重要的是通过调整电极表面与溶液中活性物质之间的相互作用方式,从而影响ECL过程中的反应动力学和能量转移过程。因此,针对不同类型的ECL体系,构建具备多功能性的电极表面微环境以增强ECL信号具有重要意义。基于此,本论文采用各类表面活性剂及其组装体对电极表面进行修饰来调控电极表面微环境,深入探究电极表面微环境与ECL性能之间的构效关系,为开发高效、稳定的ECL增强策略提供新的理论和实践支持。1.利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）于金电极表面构建具有双分子层结构的微环境,将其应用于鲁米诺/O2的ECL体系,进行了接触角和ECL测试。结果表明,基于双分子层的电极表面微环境可有效调控亲水性与疏水性的平衡,从而显著提升鲁米诺发光体的ECL效率。为了验证亲疏水性调控的普适性,进一步利用两性离子表面活性剂十二烷基二甲基（3-磺丙基）氢氧化铵内盐（DSB）对金电极表面进行修饰,同样观察到了良好的ECL信号提升效果。此外,将基于SDS和DSB构建的双分子层电极表面微环境应用于三（2,2’-联吡啶）钌（II）(Ru（bpy）32+)/三丙胺（TPr A）的ECL体系,能够显著增强其ECL信号。因此,电极表面微环境的亲疏水性平衡调控是增强ECL信号的通用策略。2.基于双分子层结构对电极表面微环境的调控效果,利用琥珀酸二（2-乙基己基）酯磺酸钠（AOT）制备多层囊泡,并将其修饰于金电极表面构建了囊泡微环境。以鲁米诺/O2体系为ECL模型,研究了金电极表面囊泡微环境对ECL性能的影响。结果表明,多层囊泡能够以其囊泡结构在电极表面吸附,形成多层双分子层有序结构,显著提高了鲁米诺体系的ECL性能。机理研究表明,囊泡微环境能够加速ECL反应速率、增强超氧阴离子自由基稳定性、以及提高鲁米诺发光体的发光效率。此外,对于Ru（bpy）32+/TPr A的ECL体系,囊泡微环境同样能够明显提升ECL性能。进一步利用DSB与AOT复配囊泡对金电极表面进行修饰,验证了囊泡微环境增强ECL性能的通用性,为有序组装体构建多功能微环境在ECL领域的应用提供了新的见解。

关键词：电化学发光电极修饰微环境联吡啶钌鲁米诺