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高载量锂硫电池正极设计优化

化工进展 2024年第1期43卷 364-375页

作者：夏银萍李洲鹏汪倩倩浙江大学宁波科创中心浙江宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027

高载量硫正极是研发高能量密度锂硫电池的必要先决条件。然而,硫载量的提高不可避免地会引起正极导电性不良、多硫化物转化动力学缓慢,穿梭效应加剧等问题。本文从化学工程的角度出发,重点关注高载量硫正极中的传质和反应过程,综述了性... 详细信息

高载量硫正极是研发高能量密度锂硫电池的必要先决条件。然而,硫载量的提高不可避免地会引起正极导电性不良、多硫化物转化动力学缓慢,穿梭效应加剧等问题。本文从化学工程的角度出发,重点关注高载量硫正极中的传质和反应过程,综述了性能优良的高载量锂硫电池正极设计思路。具体而言,从增强电子传导、改善锂离子传质、优化反应动力学、抑制多硫化物穿梭这四种研究思路出发,对比了不同优化策略之间的优劣性,并提出下一代高硫载量硫正极设计的探索方向。分析表明,基于吸附-催化双重功能的三维高导电正极具有巨大发展前景。从应用层面考虑,本文还关注了高载量正极设计中常被忽视的安全性问题,探讨了削弱正极诱导并从源头降低热失效风险的可行性,旨在为研究人员优化高载量(≥4mg/cm^(2))正极设计方案时提供实用指导。

关键词：锂硫电池高硫载量复合正极电化学

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有机电极材料在水系电池中的应用研究进展

化工进展 2024年第7期43卷 3872-3890页

作者：邵威马壮郑宏玮刘光举高翔谢健和庆钢浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求... 详细信息

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求,有机电极材料应具备理论比容量高、资源丰富、设计灵活性强等优点。本文综述了不同储能机理的有机电极材料的最新研究进展,包括羰基化合物、亚胺化合物、导电聚合物、COFs材料、MOFs材料以及复合材料等。同时总结了有机电极材料在水系电池中的导电性和溶解性问题,并提出了不同的解决策略。最后,讨论了水系有机电池的关键挑战以及未来努力方向,未来仍需要更多具有更好电子导电性和快速动力学的电极材料应用于水系有机电池。

关键词：水系有机电池电极材料水系电解液有机化合物高安全性

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羧酸端基Y型全氟聚醚的氟谱解析及结构表征

化工学报 2024年第4期75卷 1718-1723页

作者：张文惠唐茹意崔希利邢华斌浙江大学化学工程与工业生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311200

全氟聚醚及其衍生物(PFPEs)是一类高附加值的含氟聚合物,特异的理化性质使其具有较好的商业前景。目前国内相关产品严重依赖进口,对PFPEs的研究比较缺乏,尤其对Y型PFPEs的研究非常少,亟需加强对相关领域的开发和研究。核磁共振氟谱(^(19... 详细信息

全氟聚醚及其衍生物(PFPEs)是一类高附加值的含氟聚合物,特异的理化性质使其具有较好的商业前景。目前国内相关产品严重依赖进口,对PFPEs的研究比较缺乏,尤其对Y型PFPEs的研究非常少,亟需加强对相关领域的开发和研究。核磁共振氟谱(^(19)F NMR)是解析PFPEs结构的重要技术,但由于技术封锁、制备困难等原因,有关Y型PFPE羧酸(PFPE-CA)的^(19)F NMR谱图解析尚不完善。本研究采用合适的制样条件,得到了清晰的Y型PFPE-CA的^(19)F NMR谱图,并对主链和端基中不同化学环境的F原子化学位移进行归属。对谱峰进行积分可计算活性混合物的组成以及样品的数均分子量。该分析方法准确、快捷,可为Y型PFPEs的生产及分离技术的突破提供研究基础。

关键词：全氟聚醚羧酸 Y型结构解析聚合物电子材料

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镍催化可控/活性自由基聚合反应研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1105-1117页

作者：程骁恺历伟王靖岱阳永荣浙江大学宁波科创中心浙江宁波325000 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

可控/活性自由基聚合是近年来发展的温和、聚合反应进程可控、分子结构可设计性强的自由基聚合反应技术,其核心在于活性自由基中间体与催化剂/链转移剂的可逆活化/失活过程,常用于极性单体聚合制备结构多样的有机高分子材料。镍催化剂... 详细信息

可控/活性自由基聚合是近年来发展的温和、聚合反应进程可控、分子结构可设计性强的自由基聚合反应技术,其核心在于活性自由基中间体与催化剂/链转移剂的可逆活化/失活过程,常用于极性单体聚合制备结构多样的有机高分子材料。镍催化剂具有多变的中心金属价态及多样的聚合反应机理,在可控/活性自由基聚合领域存在独特的优势。对近年来原子转移自由基聚合(ATRP)和有机金属控制的活性自由基聚合(OMRP)中的镍催化剂结构、聚合反应机理、反应行为和产物结构特征进行了综述,并对镍催化的可控/活性自由基聚合未来发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：镍催化剂自由基聚合可控/活性自由基聚合

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高压法LDPE管式反应器的结构优化方法

化工学报 2024年第10期75卷 3557-3567页

作者：从文杰黄嘉雯范小强杨遥王靖岱阳永荣浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学宁波科创中心浙江宁波315100 化学工程联合国家重点实验室(浙江大学) 浙江杭州310027

高压管式反应器是生产低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等产品的重要装备。高压聚合反应条件苛刻,高压管式反应器的设计不仅要满足聚合反应工艺要求,还要满足装备的机械强度和疲劳寿命要求。以高压法LDPE管式反应器为研... 详细信息

高压管式反应器是生产低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等产品的重要装备。高压聚合反应条件苛刻,高压管式反应器的设计不仅要满足聚合反应工艺要求,还要满足装备的机械强度和疲劳寿命要求。以高压法LDPE管式反应器为研究对象提出了管式反应器结构的两步法优化策略,首先根据超高压容器标准确定反应器的管径比要求,并基于管式反应器的详细模型计算引发剂配方对管式反应器升温速率的影响规律,然后以单位转化率下的年度总费用作为目标函数,采用遗传算法优化得到反应器的管径、分区长度等结构参数。所提出的管式反应器的结构优化方法具有较高的准确性,可为高压法LDPE管式反应器的优化设计和技术改造提供理论指导。

关键词：高压聚合管式反应器结构设计优化设计反应工程

电子顺磁共振技术在化工基础研究中的应用进展

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化工学报 2024年第1期75卷 74-82页

作者：王欣雨王永涛姚加李浩然浙江大学化学系浙江杭州310058 化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程... 详细信息

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程研究中,EPR技术的优势是其他谱学无可比拟的。但是化工领域的科学家们使用EPR技术并不广泛。综述了EPR在化工基础相关研究中应用的一些例子,包括催化材料的表征、活性中间体的表征、溶剂性质表征及材料性能表征四个方面,希望能让更多化工领域工作者了解EPR技术,并使用EPR技术解决化工问题。

关键词：电子顺磁共振催化剂活性中间体溶剂材料性能

基于亚锡灭活及链端改性提高聚乳酸热稳定性的研究进展

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化工学报 2024年第3期75卷 760-767页

作者：陈志明王泽凤马高琪王良波余承涛潘鹏举浙江海诺尔生物材料有限公司浙江台州318000 浙江大学衢州研究院浙江衢州324000 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

聚乳酸(PLA)是当前人工合成的生物可降解材料中商业化程度最高的一类,具有良好的力学性能和优异的生物相容性。由于亚锡类催化剂具有催化活性高、价格低且不易发生消旋反应等优点,被广泛应用于PLA的工业化生产。虽然亚锡类催化剂的用量... 详细信息

聚乳酸(PLA)是当前人工合成的生物可降解材料中商业化程度最高的一类,具有良好的力学性能和优异的生物相容性。由于亚锡类催化剂具有催化活性高、价格低且不易发生消旋反应等优点,被广泛应用于PLA的工业化生产。虽然亚锡类催化剂的用量较少,但催化剂的微量残留仍会促进PLA制品的热降解,极大地影响制品的性能和使用寿命。首先综述了亚锡类催化剂促进PLA热降解的机制,而后从亚锡离子的螯合、亚锡离子的氧化和链端基改性3个方面出发,详细总结了提高PLA热稳定性的研究进展,以期为扩大PLA产品的应用范围和延长PLA产品的使用寿命提供指导。

关键词：聚乳酸催化剂失活氧化螯合端基改性耐热性能

山梨醇类成核剂改性聚丙烯及其共聚物的结晶行为与性能

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化工学报 2024年第7期75卷 2688-2699页

作者：齐琪郭利平石李明郑映潘鹏举浙江大学工程师学院浙江杭州310015 浙江大学衢州研究院浙江衢州324000 浙江大学化学工程与生物工程学院化学工程联合国家重点实验室浙江杭州310027

基于聚丙烯(PP)均聚物和不同乙烯含量的PP共聚物,系统地研究了山梨醇类成核剂含量和乙烯单元含量对PP的结晶动力学、结晶结构、结晶形貌、透明性和力学性能的影响,并通过流变行为分析了成核剂在降温过程中的自组装行为。结果表明,PP的... 详细信息

基于聚丙烯(PP)均聚物和不同乙烯含量的PP共聚物,系统地研究了山梨醇类成核剂含量和乙烯单元含量对PP的结晶动力学、结晶结构、结晶形貌、透明性和力学性能的影响,并通过流变行为分析了成核剂在降温过程中的自组装行为。结果表明,PP的结晶、透明性和力学性能依赖于成核剂含量和乙烯单元含量。当成核剂含量增加到0.1%(质量分数)时,显著加快PP均聚物和共聚物的结晶速率,提高结晶度,提高材料的刚性。然而,乙烯单元含量的增加使PP的结晶速率减慢,降低结晶度,降低材料的刚性。乙烯单元和成核剂的加入都促进PPγ晶的形成,而且γ晶的相对含量随乙烯单元和成核剂含量的增加而增加。增加乙烯单元和成核剂含量也提高PP的透明性。

关键词：聚丙烯乙烯含量成核剂结晶透明性

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二甲苯异构体吸附分离研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1081-1095页

作者：刘莹郑芳杨启炜张治国任其龙鲍宗必浙江大学化学工程与生物工程学院生物质化工教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江大学衢州研究院电子化学品研究所浙江衢州324000 浙江大学衢州研究院生物医药研究所浙江衢州324000

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择... 详细信息

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择性两方面均存在不足。金属有机框架和超分子材料具有组装自由、结构多样和性质可调等优点,可通过构建极性孔环境或精准设计孔道尺寸与形状实现二甲苯异构体的高效辨识与分离。本文综述了金属有机框架和超分子材料在二甲苯异构体吸附分离中的研究进展,从静电作用、尺寸筛分和形状筛分等方面探讨了二甲苯异构体分离的内在机制,总结了金属有机框架在二甲苯分离领域存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：吸附分离吸附剂二甲苯异构体对二甲苯金属有机框架