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电化学加氢合成生物质基呋喃类高值化学品的研究进展

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中国科学:化学 2024年

作者：王宇辰许镇浩刘瑶钰卜婉荣严凯中山大学环境科学与工程学院

呋喃类化合物是一类重要的生物质基平台分子,可通过多种亲电取代反应升级转化为高价值化学品.近年来,电化学加氢合成生物质基呋喃类高值化学品作为一种绿色、经济、高效的催化转化手段受到研究者们的广泛关注,科研工作者们已经在催化剂... 详细信息

呋喃类化合物是一类重要的生物质基平台分子,可通过多种亲电取代反应升级转化为高价值化学品.近年来,电化学加氢合成生物质基呋喃类高值化学品作为一种绿色、经济、高效的催化转化手段受到研究者们的广泛关注,科研工作者们已经在催化剂制备方面和电化学加氢机理研究方面取得了一系列重要进展.本文首先归纳了电化学加氢呋喃类平台化合物的反应路径及机理,随后详细介绍了近年来该催化反应的研究进展,最后对常温常压下实现呋喃类高值化学品的高选择性合成进行了总结和展望.

关键词：电化学加氢生物质呋喃类高值化学品

双离子电池中阴离子可逆体系设计与正极材料研究进展

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材料导报 2024年第2期38卷 19-31页

作者：帕提曼·阿不都何一涛白翔伊尔夏提·地里夏提罗新泽何晓燕闫秀玲李海金伊犁师范大学化学与环境科学学院污染物化学与环境治理重点实验室新疆伊宁835000 安徽工业大学能源与环境学院能源与动力工程系安徽马鞍山243002

双离子电池(DIBs)基于在充电/放电过程中将阳离子和阴离子分别储存在正极和负极的工作机制,具有工作电压高、成本低和安全性出色等优点,在高效储能方面比锂离子电池更受关注。本文系统全面地综述了DIBs的基本储能原理及阴离子可逆体系... 详细信息

双离子电池(DIBs)基于在充电/放电过程中将阳离子和阴离子分别储存在正极和负极的工作机制,具有工作电压高、成本低和安全性出色等优点,在高效储能方面比锂离子电池更受关注。本文系统全面地综述了DIBs的基本储能原理及阴离子可逆体系理论基础,并回顾了当前DIBs最新进展。以非水系和水系双离子电池为切入点,详细介绍了DIBs正极上阴离子可逆电对设计种类,以及石墨、有机和金属层状正极材料分类及目前的研究进展。此外,还提出了一些策略和展望,希望促进DIBs未来在基础研究和产业化上的进一步发展。

关键词：双离子电池正极材料阴离子可逆体系

基于二维光热材料的界面太阳能光热蒸发系统优化

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化工进展 2024年第8期43卷 4571-4586页

作者：张蕾杜红英冯文浩郭军康陕西科技大学环境科学与工程学院陕西西安710021

海水淡化是缓解全球淡水资源匮乏的重要途径,但传统的海水淡化技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。利用太阳能作为唯一能源输入的界面太阳能光热蒸发技术(interfacial solar steam generation,ISSG)因其低成本、可持续、高效率的优... 详细信息

海水淡化是缓解全球淡水资源匮乏的重要途径,但传统的海水淡化技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。利用太阳能作为唯一能源输入的界面太阳能光热蒸发技术(interfacial solar steam generation,ISSG)因其低成本、可持续、高效率的优势引起了人们极大的关注,ISSG在气-液界面通过高效光热转化将水分子蒸发冷凝收集得到淡水。本文介绍了近年来利用二维光热材料设计的界面太阳能吸收器结构的演变,重点分析了膜(涂层)-气凝胶-水凝胶(泡沫)的发展历程,指出基于水凝胶(泡沫)的光热蒸发系统具有高效热定位、高效光热转换、高效抗盐沉积、快速输水和水活化的独特优势。在此基础上,对ISSG的发展前景及挑战进行了总结,提出了开发自动调节蒸发速率、蒸汽温度的新型智能蒸发系统,并将其与能源、农业、工业等领域互联的新策略,旨在启发从实验室到实际大规模太阳能驱动清洁水生产的光热蒸发系统的科学设计及工程应用。

关键词：光热材料界面蒸发太阳能水凝胶水净化

微囊藻毒素在水环境中的分布及与微生物之间的相互关系

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环境科学与技术 2024年

作者：茅钱博方昊丁程成张帅胡定骏崔益斌南京信息工程大学环境科学与工程学院生态环境部南京环境科学研究所

由蓝藻水华引起的微囊藻毒素（microcystins， MCs）严重威胁水生态系统，是全球关注的环境热点问题之一。以往多数学者聚焦于MCs对动植物的毒害，缺少其与微生物群落之间相互响应关系的综述。因此，该文旨在探讨MCs对水环境中微生物生... 详细信息

由蓝藻水华引起的微囊藻毒素（microcystins， MCs）严重威胁水生态系统，是全球关注的环境热点问题之一。以往多数学者聚焦于MCs对动植物的毒害，缺少其与微生物群落之间相互响应关系的综述。因此，该文旨在探讨MCs对水环境中微生物生态及功能的影响，总结了MCs的化学结构和毒性特点，阐释了MCs在典型水域的分布特征，并重点讨论了MCs对微生物群落的影响。同时，也探讨了功能微生物对MCs的降解机理。MCs对微生物群落具有毒性作用，能够影响原水生态系统的氮磷循环，改变微生物群落的代谢能力和生态系统功能，进而对整个微生物生态系统平衡及稳定造成负面影响。该文进一步对水生态系统中MCs污染及对微生物群落的响应机制进行了总结和展望，可为MCs的水污染控制提供有益参考。

关键词：微囊藻毒素微生物群落微囊藻毒素降解菌

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

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土壤学报 2024年第1期61卷 163-173页

作者：张雨汪家家夏冰罗雪婷胡鹏杰吴龙华骆永明中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 复旦大学环境科学与工程系上海200438 安徽省生态环境科学研究院合肥230041

土壤胶体尤其是水分散性胶体,作为一种重要的污染物载体,在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明,... 详细信息

土壤胶体尤其是水分散性胶体,作为一种重要的污染物载体,在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明,外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度,降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度,提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS),测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围,各粒径颗粒的组成有所差异,主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化,促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。

关键词：土壤胶体重金属水稻秸秆氧化还原水分散性胶体场流分馏

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基于双向重采样的高分辨率前视成像算法

航空学报 2024年第4期45卷 228-241页

作者：郑志瀛谭鸽伟蒋丁一华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

高速平台双基SAR的高速机动特性和双基前视构型使其高分辨率成像面临严峻挑战。在该体制下,发射机以侧视方式发送信号,而高速运动的接收平台在前视模式下接收回波。由于高速度、大加速度的存在,使SAR回波的距离徙动现象以及二维耦合、... 详细信息

高速平台双基SAR的高速机动特性和双基前视构型使其高分辨率成像面临严峻挑战。在该体制下,发射机以侧视方式发送信号,而高速运动的接收平台在前视模式下接收回波。由于高速度、大加速度的存在,使SAR回波的距离徙动现象以及二维耦合、空变特性都更加严重,传统的“停走停”模型不再适用。为了解决上述问题,提出了适用于高速平台的“非停走停”斜距方程及回波模型,然后通过分析信号中的空变分量及其对回波相位的影响,提出了基于双向重采样的成像算法。该算法有效补偿了SAR回波在距离和方位向的空变相位误差,提高了高速平台双基SAR的前视聚焦性能,通过仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：高速平台双基SAR 前视成像 “非停走停”回波模型二维空变特性双向重采样算法

东北典型工业城市冬春季大气降尘中重金属时空分布特征及来源解析

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环境科学学报 2024年

作者：杨奇丽王吉鑫赵芷萱辽宁工程技术大学环境科学与工程学院

对污染源进行解析是实现环境精准防治的关键策略.本研究选取东北典型工业城市-阜新市，以其冬春季节主城区大气降尘为研究对象，在冬季和春季期间共进行4次样品采集，得到64份大气降尘样品.采用反距离权重法（inverse distance weighted... 详细信息

对污染源进行解析是实现环境精准防治的关键策略.本研究选取东北典型工业城市-阜新市，以其冬春季节主城区大气降尘为研究对象，在冬季和春季期间共进行4次样品采集，得到64份大气降尘样品.采用反距离权重法（inverse distance weighted,IDW）和正矩阵因子分解（Positive matrix factorization,PMF）模型对降尘样品中重金属的空间分布特征与来源进行系统解析.研究结果表明，重金属平均浓度的排序依次为为Zn>Cr>Cu>As>Pb>Cd，其浓度分别为1718.95、141.95、119.28、108.49、105.94、2.15 mg·kg-1，均超出当地土壤背景值，且地累积指数均超过轻度污染水平.在主城区西部地区As、Cr、Cu、Zn浓度显著高于其他区域，这一现象可能与该区域的工业生产活动紧密相关.同时Cd西部和中部地区表现出明显富集，这与附近露天开采遗留矿坑以及煤矸石堆积有关，Pb污染主要分布在东北部区域.PMF模型分析显示，大气降尘中重金属的主要来源可以归纳为自然背景、工业生产、煤炭废弃物污染、交通运输以及燃料燃烧5个类别.结合反距离权重法中重金属的空间分布特征，进一步确定了Cr主要来自于自然背景，Cu主要来自于工业生产，Cd主要来自于煤炭废弃物污染，而Zn和Pb主要来源于交通运输，As则主要源于燃料燃烧.

关键词：大气降尘重金属污染来源解析 PMF模型时空分布

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聚合铝钛基絮凝剂的合成与应用

化工学报 2024年第3期75卷 1009-1018页

作者：潘娜田昌怀兰坤刘玉玉张芬芬高晓梅刘伟闫良国赵艳侠济南大学水利与环境学院山东济南250024 齐鲁工业大学(山东省科学院)环境科学与工程学院山东济南250353

聚合铝钛基絮凝剂是一种新型的高分子聚合絮凝剂,研究证明其具有铝盐絮凝剂有机物去除效率高、成本低的优点,也具有钛盐混凝剂低毒性、生物相容性和沉降性能好的优点。研究通过慢速滴碱法与电渗析法制备了两种聚合氯化铝钛絮凝剂(PATC)... 详细信息

聚合铝钛基絮凝剂是一种新型的高分子聚合絮凝剂,研究证明其具有铝盐絮凝剂有机物去除效率高、成本低的优点,也具有钛盐混凝剂低毒性、生物相容性和沉降性能好的优点。研究通过慢速滴碱法与电渗析法制备了两种聚合氯化铝钛絮凝剂(PATC),对两种不同制备方法的PATC进行了絮凝剂结构、絮凝效果以及絮凝动力学三个方面的研究。实验结果表明E-PATC的中、高聚体比S-PATC多3.89%,Zeta电位高8.9 mV。对两者的絮凝动力学进行了对比,发现E-PATC的生长速度快,絮体粒径大,易沉降。综上,E-PATC与S-PATC的絮凝效果相差不大,但E-PATC絮凝产生的絮体粒径大,不易破碎,具有更好的沉降性。

关键词：聚合铝钛基絮凝剂混凝聚合电化学水处理

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化工过程中的电子传递、质子传递和分子传递

化工学报 2024年第3期75卷 1052-1064页

作者：李诗浩吴振华赵展烽吴洪杨冬石家福姜忠义天津大学化工学院天津300072 天津大学环境科学与工程学院天津300072

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”(双碳)目标的相继提出与推进,化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论,以反应动力学为核心,以动量传递... 详细信息

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”(双碳)目标的相继提出与推进,化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论,以反应动力学为核心,以动量传递、热量传递与质量传递为基础,揭示了物质、能量传递与化学反应的协同强化规律,对化工领域的发展具有重要和深远意义。近年来,由于光能、电能等清洁能源以及绿色生物制造、光电化学工程等新学科引入化工反应过程中,以电子传递、质子传递和分子传递为代表的三类传递现象得到了广泛关注和大量研究,为“三传一反”理论注入了新的活力。在此背景下,尝试将电子传递、质子传递和分子传递三类现象进行分析和介绍,针对不同化学反应的特点,初步总结了通过电子传递、质子传递和分子传递过程的单独或协同强化,以实现传递过程与化学反应过程的高度匹配,进而实现化学反应效率的显著提升。

关键词：电子传递质子传递分子传递化工过程化学反应生物催化太阳能

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