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氮掺杂碳纳米管负载Co_(3)O_(4)氧还原电催化剂的制备与性能

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无机化学学报 2024年第4期40卷 693-700页

作者：贾海浪李红城吉鹏程滕洋关明云江苏理工学院化学化工学院常州213001

以碳纳米管(CNT)为原料,通过负载维生素B12,简单热解得到了一种氮掺杂碳纳米管(N/CNT)负载低含量Co_(3)O_(4)纳米颗粒的氧还原电催化剂(Co_(3)O_(4)@N/CNT)。得益于均匀分散的Co_(3)O_(4)纳米颗粒以及氮掺杂,Co_(3)O_(4)@N/CNT表现出了... 详细信息

以碳纳米管(CNT)为原料,通过负载维生素B12,简单热解得到了一种氮掺杂碳纳米管(N/CNT)负载低含量Co_(3)O_(4)纳米颗粒的氧还原电催化剂(Co_(3)O_(4)@N/CNT)。得益于均匀分散的Co_(3)O_(4)纳米颗粒以及氮掺杂,Co_(3)O_(4)@N/CNT表现出了优异的氧还原催化性能,其半波电位达到了0.844 V(vs RHE),超越了商业Pt/C(0.820 V(vs RHE))。与Pt/C相比,基于Co_(3)O_(4)@N/CNT组装的锌-空气电池表现出了更优的放电性能和循环稳定性。

关键词：氧还原反应碳纳米管氮掺杂 Co_(3)O_(4)

磺酰氯促进金属氯化物插层石墨以实现高效钠存储

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 538-548页

作者：兰淑琴任伟成王钊于畅余金河刘迎宾谢远洋张秀波王健健邱介山大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室辽宁大连116024 山东农业大学化学与材料科学学院山东泰安271018 北京化工大学化工学院化学资源工程国家重点实验室北京100029

金属氯化物-石墨插层化合物具有导电性优异,石墨层间距大等特点,可用作钠离子电池负极材料。然而,在传统金属氯化物插层石墨过程中,不可避免地用到氯气,既增加了实验操作的风险,也对实验设备提出更高要求。基于上述原因,本文创新性地使... 详细信息

金属氯化物-石墨插层化合物具有导电性优异,石墨层间距大等特点,可用作钠离子电池负极材料。然而,在传统金属氯化物插层石墨过程中,不可避免地用到氯气,既增加了实验操作的风险,也对实验设备提出更高要求。基于上述原因,本文创新性地使用SO_(2)Cl_(2)作为氯源来促进BiCl_(3)插层石墨。该方法不仅有效提高了BiCl_(3)插层效率,也避免了直接使用氯气带来的安全性风险。采用该方法所合成的三氯化铋-石墨插层化合物(BiCl_(3)-GICs)的层间距为1.26 nm,BiCl_(3)插层含量高达42%。以其为负极材料,组装的钠离子电池具有高的比容量(213 mAh g^(-1)at 1 A g^(-1))和优异的倍率性能(170 mAh g^(-1)at 5 A g^(-1))。此外,原位拉曼光谱测试结果表明,首圈放电后石墨与插层的BiCl_(3)相互作用减弱,该过程有效促进了钠离子在石墨层内的存储。采用该方法可成功制备多种类型金属氯化物-石墨插层化合物,为开发高性能储能材料提供了可行思路。

关键词：磺酰氯金属氯化物-石墨插层化合物插层强化过程负极材料钠离子电池

聚乙二醇/石墨烯复合相变电热膜的制备与性能

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高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 47-55页

作者：谢成西刘太奇赵荣吴飞翔任婕北京石油化工学院环境材料研究中心北京102617

文中采用价格低廉的多层石墨烯(MLG)为导电填料,潜热较高的聚乙二醇(PEG)相变材料为基体,通过溶液共混法制备了具有良好电热性能的复合相变电热膜。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(... 详细信息

文中采用价格低廉的多层石墨烯(MLG)为导电填料,潜热较高的聚乙二醇(PEG)相变材料为基体,通过溶液共混法制备了具有良好电热性能的复合相变电热膜。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、升降温实验等分析了相变电热材料的表面形貌、结构性能、相变焓、热稳定性和电热性能。SEM结果表明,MLG与PEG基体中分散较好,并在PEG中构建了MLG杂化网络,其中MLG提供了导热路径,并限制了PEG在相变过程中的泄漏。FT-IR和XRD结果表明,在制备过程中,PEG与MLG之间没有发生化学反应,但PEG的结晶度有所降低。DSC和TGA分析表明,MLG质量分数为7%时,该复合相变材料相变焓为164J/g,开始热失重温度为300℃左右。升降温实验表明电热膜具有可靠的温度调节性能,3gPEG/MLG(7%)样品在20V电压下可升温至91.3℃,并且能在相变温度65℃附近保温280s以上。

关键词：相变材料电热转换聚乙二醇相变焓

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甲醛法处理兰炭废水反应条件的优化

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 183-187页

作者：王亚俐柏旭波孙娟娟榆林学院化学与化工学院榆林719000

利用甲醛将兰炭废水中的酚类物质转化为酚醛树脂,以便资源化利用兰炭废水。通过测定酚醛树脂生成过程中挥发酚、COD、氨氮和油的含量,调控反应时间、温度以及原料比例,确定制备酚醛树脂的最优反应条件。同时,应用X射线晶体衍射(XRD)和... 详细信息

利用甲醛将兰炭废水中的酚类物质转化为酚醛树脂,以便资源化利用兰炭废水。通过测定酚醛树脂生成过程中挥发酚、COD、氨氮和油的含量,调控反应时间、温度以及原料比例,确定制备酚醛树脂的最优反应条件。同时,应用X射线晶体衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征技术对生成的酚醛树脂进行理化分析。研究结果显示,甲醛法处理兰炭废水制备酚醛树脂的最佳条件为反应温度=90℃,反应时间=4 h,甲醛与兰炭废水的体积比=1:40。

关键词：兰炭废水酚醛树脂反应条件优化表征

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TiCT-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵-还原氧化石墨烯复合膜电极检测碘酸盐

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分析化学 2024年

作者：王焕焕张爱萍李开林李国荣于浩陕西省化学反应工程重点实验室延安大学化学与化工学院

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)法制备了Ti3C2... 详细信息

通过静电组装法制备了Ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)法制备了Ti3C2Tx-Mxene，以水合肼为还原剂制备了PDDA功能化的rGO(PDDA-rGO)。将MXene加入PDDA-rGO的分散液中，通过带正电的PDDA与表面带负电荷Ti3C2Tx-MXene间的静电相互作用，制得Ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO复合材料。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线粉末衍射仪(XRD)及拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)等对其组成和形貌进行了表征。采用此材料修饰GCE，研究了碘酸根(IO3–)在修饰电极上的电化学行为。结果表明，带正电荷的聚电解质PDDA通过静电作用将带负电荷的Ti3C2Tx-MXene和rGO片层组装在一起，实现MXene片层的超薄、高稳定性负载，增大了材料的活性面积。MXene和rGO提高了材料的电化学活性，PDDA对IO3–的静电吸引也加快了IO3–的传质效率。在各因素的协同作用下，此材料对碘酸盐的电化学还原表现出较强的催化活性。在0.10 mol/L HCl中，采用安培法检测碘酸盐的线性范围为1.0 × 10-7～ 4.7 × 10-3mol/L，检出限为4.5 × 10-8mol/L (S/N = 3)，灵敏度为192 μA/(mmol/L)。此修饰电极具有检出限低、灵敏度高和线性范围宽的特点，可用于加碘食盐中碘酸盐含量的测定。

关键词： Ti C T -MXene 聚二烯丙基二甲基氯化铵还原氧化石墨烯电化学传感碘酸盐

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煤炭掺氨燃烧基础研究与技术应用研究进展

煤炭学报 2024年第6期49卷 2876-2886页

作者：司桐黄骞杨远平马鹏雷小洋李水清清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 北京石油化工学院机械工程学院北京102617

能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和,能源... 详细信息

能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和,能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主,但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难,系统平衡和安全问题更加突出。在这种情况下,以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用,其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳,又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用。然而,由于零碳燃料与化石燃料在理化性质上的差异,导致零碳燃料在燃用过程中存在如火焰稳定性差、易生成氮氧化物等问题,给氨燃料的大规模利用带来了挑战。为此,从煤炭掺氨燃烧的可行性、经济性和必要性出发,对氨煤共燃的化学反应动力学、燃烧特性(着火、稳燃)和污染物生成特性(NO_(x)、飞灰颗粒物和碳烟生成)进行了全面综述,并讨论了以无量纲准则数为基础的燃烧器模化放大准则,详细探讨了现有工业级氨煤燃烧器高效稳定燃烧控制策略,C—N燃料分级、空气分级及其联合控制均有效降低NO_(x)的排放,未来融合人工智能、大数据及数字孪生等信息化技术,有望从源头为下一代面向双碳战略的新型绿色动力发电系统的研发提供科学支撑和路径参考。

关键词：氨煤共燃低碳 NO_(x) 分级燃烧模化放大人工智能

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催化剂酸碱性与催化酯醛缩合性能的关系

精细化工 2024年第3期41卷 687-696页

作者：张伟贾鑫王兴永孙培永傅送保姚志龙北京石油化工学院新材料与化工学院北京102617 恩泽生物质精细化工北京市重点实验室北京102617 中海油化工与新材料科学研究院(北京)有限公司北京102209

以γ-Al_(2)O_(3)和SiO_(2)为载体,采用浸渍法引入不同含量Na^(+)、K^(+)和Cs+碱金属离子,制备了一系列酯醛气相缩合催化剂。利用XRD、BET、NH3-TPD和CO_(2)-TPD对催化剂的结构和表面酸、碱性进行了表征,并以丙酸甲酯与甲醛为原料,考察... 详细信息

以γ-Al_(2)O_(3)和SiO_(2)为载体,采用浸渍法引入不同含量Na^(+)、K^(+)和Cs+碱金属离子,制备了一系列酯醛气相缩合催化剂。利用XRD、BET、NH3-TPD和CO_(2)-TPD对催化剂的结构和表面酸、碱性进行了表征,并以丙酸甲酯与甲醛为原料,考察了其催化酯醛气相缩合反应性能。结果表明,在0.2 MPa、370℃和质量空速为1.2 h^(-1)的条件下,以10%(以载体SiO_(2)质量为基准,下同)Cs/SiO_(2)为催化剂时,丙酸甲酯转化率最高(41.03%),甲基丙烯酸甲酯选择性为99.20%。在有丰富碱活性中心的前提下,催化剂表面弱碱性位点含量与其催化酯醛气相缩合反应性能呈正相关关系,催化剂表面酸性位点和中强碱性位点的存在会导致催化剂催化活性和选择性的降低。

关键词：酯醛缩合催化剂酸性碱性丙酸甲酯精细化工中间体

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微通道中毛细流动及其工程应用的研究进展

化工学报 2024年第1期75卷 159-170页

作者：李亚婷王忠东董艳鹏朱春英马友光付涛涛天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072

毛细现象在人类的生产生活中广泛存在,它源于微观分子间的相互作用力,其影响又表现在宏观层面。探究微观分子层面毛细作用规律,可用来指导多相流驱替、微流体芯片中的被动运输、微反应器设计等工程实践,具有重要的研究价值。对微通道中... 详细信息

毛细现象在人类的生产生活中广泛存在,它源于微观分子间的相互作用力,其影响又表现在宏观层面。探究微观分子层面毛细作用规律,可用来指导多相流驱替、微流体芯片中的被动运输、微反应器设计等工程实践,具有重要的研究价值。对微通道中毛细填充动力学的研究进展进行了综述,总结了毛细流动在工程中的应用。分析了毛细现象的动力学规律,并对毛细流动的研究进行了展望,可为微通道中流体动力学理论发展及其应用提供参考。

关键词：毛细流动微通道微尺度毛细动力学界面

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微反应器内环酯类锂电池添加剂合成研究进展

化工学报 2024年第1期75卷 95-109页

作者：王婷王忠东项星宇何呈祥朱春英马友光付涛涛天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300354

锂电池电解液添加剂是一类在锂电池中用量不大,但对改善锂电池高低温性能,提高使用寿命和循环次数等方面发挥重要作用的高附加值电子化学品。随着锂电池等下游应用长期向好地发展,添加剂的需求量不断增长,但传统的釜式反应器由于传递性... 详细信息

锂电池电解液添加剂是一类在锂电池中用量不大,但对改善锂电池高低温性能,提高使用寿命和循环次数等方面发挥重要作用的高附加值电子化学品。随着锂电池等下游应用长期向好地发展,添加剂的需求量不断增长,但传统的釜式反应器由于传递性能不佳导致产品质量稳定性较差且污染严重。微反应器在微米尺度对流体有着高效分散和混合的优势,能显著提高生产效率、降低生产成本,在锂电池添加剂合成方面受到越来越广泛的关注。本文结合微反应器优异的传递性能,系统综述了微反应器在环酯类锂离子电池电解液添加剂合成中的应用进展,并对添加剂的微化工合成领域的研究方向进行了展望。

关键词：微反应器合成传递锂电池电解液添加剂电子化学品