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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

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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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生物质黏结剂在锂/钠离子电池中的研究进展

精细化工 2024年第9期41卷 1857-1869,1876页

作者：易聪华焦嘉琦熊旋罗丰怡杨东杰华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

生物质材料是由生命体衍生得到的材料,具有可再生、可降解的特征,而且其结构中富含多种活性基团,能与电极活性材料产生氢键、离子-偶极和化学键等强相互作用。传统的油溶性黏结剂因活性基团缺乏、使用有机溶剂等特点,不利于电池综合性... 详细信息

生物质材料是由生命体衍生得到的材料,具有可再生、可降解的特征,而且其结构中富含多种活性基团,能与电极活性材料产生氢键、离子-偶极和化学键等强相互作用。传统的油溶性黏结剂因活性基团缺乏、使用有机溶剂等特点,不利于电池综合性能和绿色发展,而采用生物质黏结剂是一种实现高循环性能、抗容量衰减的有效手段之一。该文综述了生物质黏结剂的分类及特点、与活性材料之间的作用机理,重点介绍和总结了生物质黏结剂在锂离子电池和钠离子电池中的应用,并展望生物质黏结剂在电化学领域的发展方向。未来的研究仍应集中于对天然生物质进行改性,使其兼具良好的黏附性、分散性、导电性和自愈性,以便更好地利用生物质材料的结构特性和功能特性。

关键词：生物质电池黏结剂再生能源锂离子电池钠离子电池

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水性聚氨酯胶黏剂固含量提高策略的研究探索

精细化工 2024年第9期41卷 1887-1897页

作者：夏至远叶代勇华南理工大学化学与化工学院广东广州510000

随着环保意识和法律法规的加强,水性聚氨酯(WPU)作为一种环境友好型的水性树脂得到了广泛的应用和研究。目前,WPU产品在胶黏剂领域的主要问题之一是固含量低,产品中过多的水分会带来生产效率以及黏接性能方面的问题。该文综述了近年来... 详细信息

随着环保意识和法律法规的加强,水性聚氨酯(WPU)作为一种环境友好型的水性树脂得到了广泛的应用和研究。目前,WPU产品在胶黏剂领域的主要问题之一是固含量低,产品中过多的水分会带来生产效率以及黏接性能方面的问题。该文综述了近年来制备高固含量、低黏度WPU的方法:优化相反转过程、增大空间利用率、减少水合层、内外乳化法结合、超支化结构及复合改性以提高固含量。总结了不同因素对相反转过程的影响,并阐述了如何通过改变工艺和设备来优化相反转过程。针对乳液粒子堆积密度极限、水合层厚度以及黏度等固含量受限制的因素,阐述了相应的解决方案。提高固含量能解决WPU胶黏剂干燥慢、施胶量不够的问题,对优化WPU胶黏剂的制备和使用有重要的意义。

关键词：水性聚氨酯固含量乳液聚合物相反转粒度分布

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电合成碳酸二甲酯的研究进展

化工进展 2024年

作者：吴子锋王红娟王浩帆曹永海余皓彭峰华南理工大学化学与化工学院广州大学化学化工学院

碳酸二甲酯作为一种环保型化工产品，具备广泛的应用前景。而电化学合成碳酸二甲酯作为一种绿色、可持续的制备技术，具备反应体系简洁、高效、易于控制等优势，这是未来工业化生产所追求的目标。本文介绍了碳酸二甲酯的性质、应用领域... 详细信息

碳酸二甲酯作为一种环保型化工产品，具备广泛的应用前景。而电化学合成碳酸二甲酯作为一种绿色、可持续的制备技术，具备反应体系简洁、高效、易于控制等优势，这是未来工业化生产所追求的目标。本文介绍了碳酸二甲酯的性质、应用领域、传统合成方法、简述了电化学合成的优点；并对国内外电合成碳酸二甲酯的研究进展进行了综述。尽管电合成碳酸二甲酯的研究取得了一些成果，但仍面临诸多挑战，如合成过程不够绿色、产率及选择性尚未达到理想状态、未实现产业化等。最后，对电合成碳酸二甲酯可能的研究方向进行了展望，包括电极材料、电解质、电化学池、反应条件等。

关键词：电合成碳酸二甲酯二氧化碳电催化

可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应新进展

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化学学报 2024年第6期82卷 658-676页

作者：李康葵龙先扬黄岳祝诗发华南理工大学化学与化工学院广东省功能分子工程重点实验室广州510640 浙江理工大学化学与化工学院杭州310018

作为有机分子中最基本的官能团之一,包含两个π键的碳碳三键蕴藏着多样有机转化的巨大潜力.其中,基于自由基对炔烃加成的官能团化反应是合成多样的功能化烯烃、酮,乃至烷烃分子的有效途径,同时也是构建多个化学键的重要手段.近十几年来... 详细信息

作为有机分子中最基本的官能团之一,包含两个π键的碳碳三键蕴藏着多样有机转化的巨大潜力.其中,基于自由基对炔烃加成的官能团化反应是合成多样的功能化烯烃、酮,乃至烷烃分子的有效途径,同时也是构建多个化学键的重要手段.近十几年来,由于可见光介导的自由基反应策略符合绿色化学和可持续发展的理念,使得这种策略在炔烃官能团化方面的应用受到了广泛的关注.时至今日,光介导炔烃的自由基官能团化反应得到了空前的发展,随之涌现出许多新方法.本文主要综述了近五年来可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应的新进展,以构建的化学键种类进行分类,对涉及的自由基种类和反应类型进行了系统总结.分析讨论了反应的机理、普适性以及优势与不足,并对该领域所面临的挑战和机遇进行了展望.

关键词：可见光炔烃自由基反应官能团化光催化

微纤复合硼掺杂碳纳米管膜催化剂的制备及其对苯酚的降解性能

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材料研究学报 2024年

作者：庄超君胡俊辉鄢瑛华南理工大学化学与化工学院

以苯硼酸为前驱体用化学气相沉积(CVD)法在纸状烧结不锈钢微纤载体(PSSF)表面生长出硼掺杂碳纳米管(B-CNT)膜，构成了具有梯度多孔结构的微纤复合硼掺杂碳纳米管膜无金属催化剂(B-CNTs/PSSF)。使用FE-SEM、TEM、Raman、TG和XPS等手段对... 详细信息

以苯硼酸为前驱体用化学气相沉积(CVD)法在纸状烧结不锈钢微纤载体(PSSF)表面生长出硼掺杂碳纳米管(B-CNT)膜，构成了具有梯度多孔结构的微纤复合硼掺杂碳纳米管膜无金属催化剂(B-CNTs/PSSF)。使用FE-SEM、TEM、Raman、TG和XPS等手段对其表征，研究催化剂对苯酚的湿式催化降解性能。结果表明，B-CNTs/PSSF对苯酚的降解性能比CNTs/PSSF优异，苯酚的转化率为100%，总有机碳(TOC)的转化率达到68%。根据密度泛函理论(DFT)的研究发现，产生催化性能差异的原因是，B-CNT对H2O2的吸附性能比CNT更强以及片段间的电子转移。

关键词：复合材料硼掺杂碳纳米管湿式催化氧化密度泛函理论无金属催化剂

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二氧化碳转化为氨基甲酸酯的研究进展

物理化学学报 2024年第4期40卷 146-166页

作者：郭艳辉魏丽温中林戚朝荣江焕峰华南理工大学化学与化工学院广东省功能分子工程重点实验室广州510641

二氧化碳(CO_(2))是大气中主要的温室气体,同时也是一种丰富、无毒和可再生的碳一资源。因此,将CO_(2)转化为有价值的化学品对实现可持续发展具有重要意义。然而,由于CO_(2)的热力学稳定性和动力学惰性,其活化转化非常具有挑战性。氨基... 详细信息

二氧化碳(CO_(2))是大气中主要的温室气体,同时也是一种丰富、无毒和可再生的碳一资源。因此,将CO_(2)转化为有价值的化学品对实现可持续发展具有重要意义。然而,由于CO_(2)的热力学稳定性和动力学惰性,其活化转化非常具有挑战性。氨基甲酸酯是一类具有生物活性的重要化合物,广泛存在于天然产物、农用化学品和医药相关分子中,同时也是重要的有机合成中间体。近年来,利用CO_(2)作为光气的替代品用于合成氨基甲酸酯吸引了广泛的关注。本文主要综述了CO_(2)和胺在不同的催化体系下合成氨基甲酸酯的最新研究进展,主要分为无过渡金属催化、过渡金属催化、电催化、光催化四种反应体系来归纳总结,并对CO_(2)转化为氨基甲酸酯的未来研究方向进行了展望。

关键词：胺二氧化碳氨基甲酸酯无过渡金属催化过渡金属催化电催化光催化

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电磁感应加热二氧化碳甲烷化催化反应器模型

化工进展 2024年

作者：王付泳陈健豪李照杨光星周凌云余皓贵州民族大学化学工程学院广州大学化学化工学院华南理工大学化学与化工学院

电磁感应加热技术作为一种新型非接触式供能技术，可用于化学反应器的加热。该技术有望实现化学品生产工艺从化石能源驱动向电能驱动转型，有效降低化学工业的碳排放。本文对电磁感应加热的二氧化碳加氢甲烷化反应器进行了模型研究，建... 详细信息

电磁感应加热技术作为一种新型非接触式供能技术，可用于化学反应器的加热。该技术有望实现化学品生产工艺从化石能源驱动向电能驱动转型，有效降低化学工业的碳排放。本文对电磁感应加热的二氧化碳加氢甲烷化反应器进行了模型研究，建立了电磁感应加热方式下的COMSOL Multiphysics模型，设计了y=An，y=Bn2，y=Cn3，y=Den，y=const.五种缠绕方式，探究了线圈缠绕方式和工艺条件对反应器温度、浓度分布和能耗的影响。研究结果显示，电磁感应加热线圈可在入口段和反应段采取不同的缠绕方式：在入口段，线圈宜紧密缠绕以实现快速升温；而在反应段，线圈应稀疏缠绕以避免反应器出现“热点”。线圈的缠绕方式是优化电磁感应加热反应器性能的关键，有助于避免反应器出现“热点”和失稳，降低反应器的能耗。

关键词：二氧化碳甲烷化电磁感应加热数值模拟反应器模型反应工程