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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

超临界CO_(2)萃取烟草中天然烟碱的工艺研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 81-87页

作者：张会平唐倩如鄢瑛华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

从烟草中提取烟碱可实现废弃烟草的资源化利用,为此采用单因素实验考察了超临界CO_(2)萃取烟草中烟碱的工艺条件(萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO_(2)流量、原料粒径)对烟碱提取率和烟草浸膏萃取率的影响;此外,还以烟碱提取率为指标,... 详细信息

从烟草中提取烟碱可实现废弃烟草的资源化利用,为此采用单因素实验考察了超临界CO_(2)萃取烟草中烟碱的工艺条件(萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO_(2)流量、原料粒径)对烟碱提取率和烟草浸膏萃取率的影响;此外,还以烟碱提取率为指标,萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO_(2)流量为考察因素,设计正交试验对萃取工艺进行优化,并采用气相色谱-质谱法分析了所得烟草浸膏的成分。结果表明,萃取温度对烟碱提取率的影响最大,萃取时间和萃取压力的影响较大,CO_(2)流量的影响最小。最佳萃取工艺条件:萃取温度为65℃,萃取压力为22 MPa,CO_(2)流量为25 L/h(以150.0 g烟草原料为基准),萃取时间为80 min,原料粒径为0.60 mm。在最佳工艺条件下,烟碱提取率为97.89%,烟草浸膏萃取率为5.57%,烟草浸膏的挥发物中共检测出14种成分,且浸膏主要成分为烟碱(相对含量为52.22%)、新植二烯(相对含量为10.29%)、维生素E(相对含量为6.67%),此外还含有植物甾醇、亚油酸、枫香脂等。因其烟碱相对含量较高,该浸膏可作为后期烟碱纯化的良好原料。

关键词：烟碱超临界流体萃取正交试验

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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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

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

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... 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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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

基于概率模型和数据驱动的动力总成悬置系统可靠性优化

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汽车工程 2024年第3期46卷 456-463,488页

作者：吕辉张家明黄晓婷上官文斌广州城市理工学院汽车与交通工程学院广州510800 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641

针对电动汽车动力总成悬置系统(PMS)一部分参数为概率变量,一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,开展了基于概率模型和数据驱动的电动汽车PMS可靠性优化设计研究。首先,基于任意多项式混沌(APC)展开和广义最大熵原理推导了一种求解该... 详细信息

针对电动汽车动力总成悬置系统(PMS)一部分参数为概率变量,一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,开展了基于概率模型和数据驱动的电动汽车PMS可靠性优化设计研究。首先,基于任意多项式混沌(APC)展开和广义最大熵原理推导了一种求解该复杂不确定情形下PMS响应不确定性和可靠性的高效方法;然后,基于蒙特卡洛抽样,给出了该复杂不确定情形下求解PMS响应不确定性和可靠性的参考方法;接着,提出了一种基于APC展开法的灵敏度分析方法,进一步提出了一种考虑响应不确定性和可靠性的PMS优化设计方法;最后,通过应用算例验证方法的有效性,并对系统进行了灵敏度分析和可靠性优化。结果表明,所提出的方法可有效地处理电动汽车PMS一部分参数为概率变量、一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,并能可靠地优化该情形下的系统固有特性,且方法具有较高的计算精度和计算效率。

关键词：电动汽车动力总成悬置系统任意多项式混沌展开最大熵原理数据驱动不确定性

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

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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

电动汽车充电站参与辅助服务的无功功率支撑能力评估

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南方电网技术 2024年

作者：朱晗汪隆君陈志峰王钢华南理工大学电力学院广州城市理工学院电气工程学院

电动汽车（electric vehicle，EV）充电站利用其剩余无功容量向电网提供辅助服务，既能帮助电网实现自动电压控制（automatic voltage control，AVC），也能为充电站带来额外的收益。本文提出了EV充电站调压辅助服务的市场机制，建立了... 详细信息

电动汽车（electric vehicle，EV）充电站利用其剩余无功容量向电网提供辅助服务，既能帮助电网实现自动电压控制（automatic voltage control，AVC），也能为充电站带来额外的收益。本文提出了EV充电站调压辅助服务的市场机制，建立了充电站内充电桩的电路拓扑结构，并分析了充电桩进行无功支撑的基本原理。在此基础上，利用概率统计学和蒙特卡洛法，考虑电动私家车、电动出租车各自对应的充电需求，分别模拟了其充电行为，结合充电桩的功率约束和变压器容量约束，预测出了充电站日内负荷分布曲线，进而评估出充电站日内无功支撑能力，同时也计算出日内充电站参与调压辅助服务所取得的收益。对充电站内快充充电桩的相关参数进行灵敏度分析，体现出不同参数对应的EV充电站无功支撑能力的差异，为充电站申报参与调压服务容量并获取相关补偿收益提供技术分析手段。

关键词：电动汽车充电站无功功率支撑辅助服务序贯仿真