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灰分中碱和碱土金属对生物质快速热解生物油组分的影响

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燃料化学学报（中英文） 2024年第7期52卷 967-975页

作者：丁紫霞蔡博岑珂慧陈登宇马中青浙江农林大学化学与材料工程学院浙江杭州311300 南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037

生物质灰分中的碱和碱土金属(AAEMs)对快速热解生物油的产率和组分分布具有显著影响。本研究选取玉米秸秆为原料,研究梯级脱灰预处理(蒸馏水、醋酸铵和盐酸)对AAEMs的选择性脱除及其生物油组分的影响,研究了碱和碱土金属类别(K、Ca、Na... 详细信息

生物质灰分中的碱和碱土金属(AAEMs)对快速热解生物油的产率和组分分布具有显著影响。本研究选取玉米秸秆为原料,研究梯级脱灰预处理(蒸馏水、醋酸铵和盐酸)对AAEMs的选择性脱除及其生物油组分的影响,研究了碱和碱土金属类别(K、Ca、Na和Mg)、盐质量分数(0.5%、2.5%、5%)和不同钾盐的酸根(SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、AC^(-)、PO_(4)^(3-))对生物油组分的影响。结果表明,在梯级脱灰预处理过程中,随着脱灰溶液酸性程度加深,AAEMs的脱除率逐渐上升,根据AAEMs在梯级脱灰过程中的选择性脱除规律,可将其在生物质中的赋存形态分为水溶性(K)、离子交换性(Ca和Mg)和酸溶性(Na)等形态。经过碱和碱土金属盐浸渍后,AAEMs将起到催化剂的作用,促进热解中间产物左旋葡聚糖的二次降解,导致其相对含量显著降低,形成更多的呋喃和酮类等轻质含氧化合物,导致2,3-二氢苯并呋喃、酮类和长链烷烃等组分的含量显著增加。不同钾盐酸根离子对脱水糖的二次裂解反应及木质素芳基醚键和酚羟基的裂解反应具有较大的影响,根据酸根的酸性强弱,对脱水糖裂解反应的影响大小顺序为HCO_(3)^(-)>CO_(3)^(2-)>AC^(-)>PO_(4)^(3-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-),而对木质素芳基醚键和酚羟基的裂解反应影响大小顺序为CO_(3)^(2)->Cl^(-)>HCO_(3)^(-)PO_(4)^(3-)≈AC^(-)>SO_(4)^(2-)≈NO_(3)^(-).

关键词：生物质脱灰预处理碱和碱土金属快速热解生物油

纤维素生物质与废塑料共催化热解制取富烃液体燃料的研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 438-451页

作者：马中青丁紫霞李逍然朱亮岑珂慧黄明陈登宇浙江农林大学化学与材料工程学院浙江杭州311300 南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037

生物质能是国际公认的零碳可再生能源,其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键,并对中国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术,不仅能制备高附加值的富烃液体燃料,还可达到“以废治废... 详细信息

生物质能是国际公认的零碳可再生能源,其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键,并对中国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术,不仅能制备高附加值的富烃液体燃料,还可达到“以废治废”的目的,进而实现生物质与废塑料的高效资源化利用。本工作从生物质与废塑料高值化利用的角度出发,对生物质和废塑料共催化热解制备富烃液体燃料的研究现状进行了综述,介绍了纤维素生物质和废塑料的基础化学特性差异,论述了废塑料种类、催化剂种类、物料和催化剂比例、催化热解温度等因素对生物质和废塑料共催化热解生物油产率和品质的影响,阐述了生物质和废塑料单独催化热解过程中的化学反应机理,并揭示了共催化热解过程中的协同反应机理,展望了该领域未来的发展方向,为生物质与废塑料的高附加值利用提供参考与思路。

关键词：生物质塑料共催化热解催化剂富烃液体燃料

Co_(0.5)Cu_(0.5)/CNR催化剂制备及其氨硼烷水解制氢性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第9期52卷 1307-1317页

作者：左佑华李蓉花俊峰郝思雨谢婧许立信叶明富万超安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243032 浙江省环境科技有限公司浙江杭州310027 安徽工业大学生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽马鞍山243032 南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071 常州大学江苏省绿色催化材料与技术重点实验室江苏常州213164 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

以硝酸钴和硝酸铜制备溶液A,苯二甲酸(PTA)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)制备溶液B,两种溶液通过溶剂热法制备Co/Cu拉瓦希尔骨架系列材料(Co/Cu-MIL前驱体),进一步直接碳化前驱体制备出MOFs衍生物,即双金属碳纳米棒(CoxCu_(1-x)/CNR)催化剂... 详细信息

以硝酸钴和硝酸铜制备溶液A,苯二甲酸(PTA)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)制备溶液B,两种溶液通过溶剂热法制备Co/Cu拉瓦希尔骨架系列材料(Co/Cu-MIL前驱体),进一步直接碳化前驱体制备出MOFs衍生物,即双金属碳纳米棒(CoxCu_(1-x)/CNR)催化剂。通过SEM、TEM、XRD、XPS等表征手段探究其形貌和组成。结果表明,Co/Cu-MIL经过高温焙烧后成功得到CoxCu_(1-x)/CNR,当x=0.5、溶剂热温度为120℃、焙烧温度为650℃时得到的催化剂催化活性最优,Co_(0.5)Cu_(0.5)/CNR催化剂催化氨硼烷(AB)水解制氢的TOF值为2718.21 h^(-1),反应的活化能为51.64 kJ/mol,且催化剂的循环稳定性较好,在循环10次后催化活性虽然有所下降,但对AB仍然保持100%的转化率。

关键词：拉瓦希尔骨架系列材料 MOFs衍生物双金属碳纳米棒催化剂氨硼烷水解制氢

Ni_(0.6)Cu_(0.4)O/NC催化剂的制备及其催化氨硼烷水解制氢性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第8期52卷 1184-1192页

作者：李蓉左佑华花俊峰郝思雨许立信叶明富万超安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243032 浙江省环境科技有限公司浙江杭州310027 安徽工业大学生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽马鞍山243032 南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071 常州大学江苏省绿色催化材料与技术重点实验室江苏常州213164 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

本研究在氮气气氛下高温碳化Ni/Cu-ZIF前驱体制备了一种含氮炭材料(Ni_(0.6)Cu_(0.4)O/NC)催化剂,并采用多种表征方法对所制备催化剂的微观结构以及组成成分进行了研究。此外,通过控制变量法探究了催化剂的催化性能以及变化规律。研究... 详细信息

本研究在氮气气氛下高温碳化Ni/Cu-ZIF前驱体制备了一种含氮炭材料(Ni_(0.6)Cu_(0.4)O/NC)催化剂,并采用多种表征方法对所制备催化剂的微观结构以及组成成分进行了研究。此外,通过控制变量法探究了催化剂的催化性能以及变化规律。研究结果表明,Ni_(0.6)Cu_(0.4)O/NC催化AB水解制氢的活化能(Ea)为56.8 kJ/mol,TOF值高达1572.2 h^(−1)。该催化剂催化AB水解制氢速率对于AB自身浓度可近似看作零级反应,而相对于催化剂的用量可近似看作一级反应。催化剂经过10次循环后仍然保持良好的催化活性,表明其具有良好的稳定性。

关键词：含氮炭材料氨硼烷水解制氢

层状多孔炭片负载钌催化剂的制备及其催化氨硼烷水解制氢性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 429-437页

作者：左佑华吴慧花俊峰郑君宁许立信叶明富万超安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243000 浙江省环境科技有限公司浙江杭州310027 南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071 宁德师范学院绿色能源与环境催化福建高校重点实验室福建宁德352100 常州大学江苏省绿色催化材料与技术重点实验室江苏常州213164 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

本研究以煤沥青为炭材料,氯化钠为模板剂,碳酸钾为活化剂,在氩气气氛下高温煅烧得到载体层状多孔炭片(LPCS),通过浸渍法向其中加入RuCl3金属溶液,将活性组分Ru负载到LPCS载体上合成Ru/LPCS催化剂,并对其催化氨硼烷水解制氢的性能进行了... 详细信息

本研究以煤沥青为炭材料,氯化钠为模板剂,碳酸钾为活化剂,在氩气气氛下高温煅烧得到载体层状多孔炭片(LPCS),通过浸渍法向其中加入RuCl3金属溶液,将活性组分Ru负载到LPCS载体上合成Ru/LPCS催化剂,并对其催化氨硼烷水解制氢的性能进行了研究。结果表明,Ru/LPCS催化剂中,当煅烧温度为1123 K时,Ru的负载量为2%时,催化剂的反应转化频率(TOF)值最大,此时有光下催化剂的TOF为334.8 min^(-1),是无光照时TOF的1.38倍。在光照下,催化剂的活化能(Ea)从90.60 kJ/mol下降到70.33 kJ/mol。氨硼烷水解制氢速率相对于其浓度的级数为0.75,而相对于催化剂的用量满足于一级动力学关系。

关键词：钌基催化剂氨硼烷水解制氢层状多孔炭片

碳纤维表面改性提高其树脂基复合材料电磁屏蔽性能的研究进展

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功能材料 2024年第2期55卷 2074-2081页

作者：何维清蒲浩岳生金颜春祝颖丹陈明达虞筱琛苏安浙江工业大学化学工程学院杭州310018 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室浙江宁波315201

随着大数据、物联网和新能源汽车等新兴产业的快速发展,相关电子设备与元器件向高性能化、高集成化、轻量化、精密化等方向迈进。随之产生的电磁干扰会威胁人体健康、信息安全以及各种电子设备的正常工作,因此迫切需要高性能的电磁屏蔽... 详细信息

随着大数据、物联网和新能源汽车等新兴产业的快速发展,相关电子设备与元器件向高性能化、高集成化、轻量化、精密化等方向迈进。随之产生的电磁干扰会威胁人体健康、信息安全以及各种电子设备的正常工作,因此迫切需要高性能的电磁屏蔽材料。碳纤维具有优异的力学性能和良好的导电性,其树脂基复合材料更是兼具质量轻、比强度/模量高、耐疲劳性好、可设计性强以及良好的电磁屏蔽性能等优势。但与传统的金属材料相比,碳纤维复合材料的电磁屏蔽性能较低,为了进一步提高其电磁屏蔽性能,通常需要对碳纤维进行表面改性。本文介绍了碳纤维复合材料的电磁屏蔽机理,综述了不同的碳纤维表面改性方法以及对碳纤维增强树脂基复合材料的电磁屏蔽性能的影响,分析了各种碳纤维表面改性方法的优缺点,进一步对碳纤维增强树脂基电磁屏蔽复合材料的发展趋势进行了展望。

关键词：碳纤维表面改性复合材料电磁屏蔽

金属硫化物改性碳材料在超级电容器中的研究进展

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化工新型材料 2024年

作者：申知朋郑浩宇李莹莹张永刚王雪飞宁波大学材料科学与化学工程学院中国科学院宁波材料技术与工程研究所

双电层电容器以碳材料为电极材料，具有功率密度高、循环性能好、充放电速度快等优点，但也存在能量密度低的问题。金属硫化物因具有独特的电子结构和丰富的氧化还原反应活性位点，被用于与碳材料复合构建复合电极以改善碳材料的电化学... 详细信息

双电层电容器以碳材料为电极材料，具有功率密度高、循环性能好、充放电速度快等优点，但也存在能量密度低的问题。金属硫化物因具有独特的电子结构和丰富的氧化还原反应活性位点，被用于与碳材料复合构建复合电极以改善碳材料的电化学性能。主要介绍了通过水热硫化、高温硫化等方法实现金属硫化物对生物质炭、碳纳米管、石墨烯、碳气凝胶和碳纤维的改性，研究了复合电极的电化学性能，对比了超级电容器器件的储能性能，并展望了金属硫化物改性碳材料面临的挑战与发展趋势。

关键词：碳材料金属硫化物改性超级电容器

基于四波前横向剪切干涉的波前传感技术与应用(特邀)

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红外与激光工程 2024年第9期53卷 18-31页

作者：杨甬英凌曈曹频江佳斌浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 南洋理工大学化学化工与生物科技学院新加坡639798 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798 杭州晶耐科光电技术有限公司浙江杭州310027

高科技的发展对精密干涉成像提出了更高的要求。在现代光学和生物医学领域,无标记成像技术不依赖于传统的染料或荧光标记,进行3D活细胞原位观察和分析,促进定量相位显微术的发展。在光学检测技术领域,对于干涉系统的现场化、实时化的应... 详细信息

高科技的发展对精密干涉成像提出了更高的要求。在现代光学和生物医学领域,无标记成像技术不依赖于传统的染料或荧光标记,进行3D活细胞原位观察和分析,促进定量相位显微术的发展。在光学检测技术领域,对于干涉系统的现场化、实时化的应用具有迫切需求,如激光波前的瞬态检测分析、高速流场检测、自适应光学的检测和控制、高精度光学系统像差分析等都迫切需要一个紧凑型、抗环境干扰、瞬态成像的干涉系统。为此,针对针对这些需求,全面介绍了四波前横向剪切干涉相位成像技术的原理、发展历程、波前重构方法以及其广泛的应用。四波前横向剪切干涉仪能够通过在一个单一的干涉图中获取两个正交剪切方向的四个剪切波前来实现瞬态相位成像,由随机编码光栅和相位棋盘组成新颖的四波干涉传感器(Four-wave Interferometric Sensor,FIS4)。FIS4干涉传感器凭借其独特的优势,如紧凑性、鲁棒性、高时间分辨率以及与现有显微系统的兼容性,在生物医学、光学测量、材料表征等众多领域展现出广阔的应用前景。这一技术的发展不仅为相关领域提供了新的研究工具,也为跨学科的创新和发现开辟了新的可能性。

关键词：四波剪切干涉衍射光栅共路干涉高速流场自适应光学白光轮廓仪

MOFs耦合木材复合材料在环境修复方面应用研究进展

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 11-23页

作者：彭荣富朱新锋王军宁张金辉王超海翟尚儒大连工业大学轻工与化学工程学院辽宁大连116034 河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467041 浙江科技大学环境与资源学院浙江杭州310023

在中国积极倡导“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下,开发高效、低成本、零污染的先进可循环污染物去除技术,对于实现“绿水青山”目标至关重要。然而,当前主流的污染物去除技术,如活性炭吸附、高级氧化、膜分离等,虽具备成本优势... 详细信息

在中国积极倡导“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下,开发高效、低成本、零污染的先进可循环污染物去除技术,对于实现“绿水青山”目标至关重要。然而,当前主流的污染物去除技术,如活性炭吸附、高级氧化、膜分离等,虽具备成本优势,却常伴随去除效率低、能耗高及二次污染等问题。在此背景下,以纳米材料为核心的环境纳米技术(涵盖吸附、催化、膜分离等领域)凭借其高效性和功能多样性,在环境修复领域引发了广泛关注。金属有机骨架材料(MOFs)作为一类由金属离子与有机配体构筑的、具有1~3维结构的多功能晶态材料,因其有序的孔道结构、丰富的化学组成及高比表面积,在环境修复领域展现出良好的应用前景。然而,MOFs的粉末形态及其固有的易碎性、不宜加工性及低相容性,限制了其在回收、成型等方面的应用,从而阻碍了其在实际场景中的广泛推广。生物质材料,特别是木材,因其种类丰富、成本低廉及天然的高孔隙率等特性,在环境修复领域备受青睐。木材的多维孔道结构、丰富的羟基/羧基官能团以及良好的加工性能,使其成为固定粉末状MOFs的理想载体。近年来,国内外学者利用木材的这些本征特性,将MOFs作为新型载体,引入功能化纳米粒子或非均相催化剂等活性组分,构建了一系列新型复合结构体系,这些体系在木材、纤维素、凝胶等生物质及其衍生物基复合材料的制备和生物质催化转化中展现出巨大潜力。本文系统阐述了MOFs与木材的耦合策略,包括混合浸泡法、真空浸渍法、溶剂热法及原位生长法等,并深入解析了MOFs负载于木材表面形成MOFs/木材复合材料的机理,如物理吸附、润湿作用、毛细现象及构造成核位点等。同时,梳理并总结了当前MOFs材料在生物质及其衍生化学品领域的研究进展,重点讨论了MOFs/木材复合材料在气相污染物吸附、重金属离子去除、有害颗粒物过滤及高级氧化等环境修复领域的应用现状,并阐明了MOFs微观结构设计与复合材料宏观性能之间的内在联系。最后,展望了MOFs/木材复合材料未来发展所面临的机遇与挑战,为构建面向环境实际应用的MOFs基复合材料提供了新视角,有望进一步推动其在环境修复领域的广泛应用。

关键词：金属有机骨架材料(MOFs) 木材环境修复水处理