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焦耳热催化

中国科学:化学 2025年

作者：崔国庆姜桂元徐春明段雪中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室

随着可再生能源发电技术的迅速发展,利用绿电供能生产高值化学品和燃料成为大规模储能和推进清洁低碳发展的重要途径,有望为促进国家能源结构转型和实现“双碳”目标提供全新解决方案.利用电流流经催化剂产生的焦耳热对化学反应直接供热... 详细信息

随着可再生能源发电技术的迅速发展,利用绿电供能生产高值化学品和燃料成为大规模储能和推进清洁低碳发展的重要途径,有望为促进国家能源结构转型和实现“双碳”目标提供全新解决方案.利用电流流经催化剂产生的焦耳热对化学反应直接供热,具有强化传热和提高性能等诸多优势,其在重整、脱氢、降解等能源和环境催化领域开始有报道,是化工、物理和材料等领域交叉融合的新方向,正在成为国际科学研究前沿,但对焦耳热作用机制、相匹配催化剂设计及化学品可控合成等理解仍存在不足.为进一步深化认识并推进相关领域的深入研究,本文尝试提出“焦耳热催化”概念,阐释其基本原理、科学内涵及作用机制.在此基础上,探讨焦耳热催化的应用场景及未来发展的机遇与挑战.

关键词：焦耳热催化传热反应机理

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磷酸氢二钾提高硅酸镁水泥早期强度的机理

硅酸盐学报 2025年

作者：冷迪飞李相国吕阳李能武汉理工大学材料科学与工程学院硅酸盐建筑材料国家重点实验室石河子大学化学化工学院化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地

硅酸镁水泥（MSHc）较慢的早期水化速率是限制该种水泥应用规模的主要因素。通过X射线衍射（XRD）精修，29Si 核磁共振谱（NMR），扫描电子显微镜（SEM）与密度泛函理论计算探讨了磷酸氢二钾（DKP）加速MSHc水化的机理，证实DKP的引入... 详细信息

硅酸镁水泥（MSHc）较慢的早期水化速率是限制该种水泥应用规模的主要因素。通过X射线衍射（XRD）精修，29Si 核磁共振谱（NMR），扫描电子显微镜（SEM）与密度泛函理论计算探讨了磷酸氢二钾（DKP）加速MSHc水化的机理，证实DKP的引入能够诱导胶凝性更强的水化硅酸镁（M–S–H）结构更快的生成，从而显著提高MSHc的早期强度以及后续强度，其1、3、7、14 d和28 d分别提高3.25、13.78、22.23、34.58 MPa和37.96 MPa。硅酸镁水泥水化产物的XRD精修，29Si NMR，SEM与密度泛函理论计算证实，DKP诱导生成了高杨氏模量和低泊松比的M–S–H，即Superhydrous Phase B。强调这样一种思路，即合适的外加剂能够诱导胶凝性更强的M–S–H结构更快的生成，从而提高水合硅酸镁水泥的水化速度和早期强度，进一步拓展水合硅酸镁水泥的应用范围。

关键词：硅酸镁水泥核磁共振谱 X射线衍射精修加速水化密度泛函理论磷酸氢二钾

分离富集磷酸化/糖基化蛋白质/肽的磁固相萃取新材料

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分析测试学报 2025年第1期44卷 1-11页

作者：鲁艳张森张锋葛鸿延庄琬月乔俊琴练鸿振生命分析化学国家重点实验室南京大学化学化工学院南京大学现代分析中心江苏南京210023

蛋白质磷酸化和糖基化是蛋白质两种主要的翻译后修饰过程。磷酸化和糖基化蛋白质在细胞的各个生命周期内起着关键的作用,对于临床疾病的早期诊断等也具有重要的意义。但由于它们在实际生物样品中含量低、基质干扰大,选择合适的方法对其... 详细信息

蛋白质磷酸化和糖基化是蛋白质两种主要的翻译后修饰过程。磷酸化和糖基化蛋白质在细胞的各个生命周期内起着关键的作用,对于临床疾病的早期诊断等也具有重要的意义。但由于它们在实际生物样品中含量低、基质干扰大,选择合适的方法对其进行分离富集成为蛋白质组学研究中决定性的步骤之一。磁固相萃取(MSPE)是以磁性纳米颗粒为吸附剂的固相萃取技术(SPE),较之常规SPE具有操作简单、环境友好、材料易于回收利用等优势,因而被广泛应用于磷酸化和糖基化蛋白/肽段等分析前的分离富集。该文对近5年文献中用于磷酸化和糖基化蛋白质分离富集的MSPE材料进行系统的归纳和评述,并对此类分离富集材料的未来发展方向进行了展望和探讨。

关键词：磷酸化蛋白质糖基化蛋白质磁固相萃取磁性纳米颗粒

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图形电极在固体氧化物燃料电池中的应用

化工学报 2025年

作者：王子恒李文怀周嵬南京工业大学化工学院南京工业大学材料化学工程国家重点实验室苏州实验室

固体氧化物燃料电池(SOFc)以其高效低排放特性成为可持续能源的关键，但电极反应机理复杂性制约着其性能提升。图形电极作为一种新兴的电极结构，因其可精确调控电极的几何形状，显著提升了三相边界(TPB)的长度和反应表面积，极大促进了... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFc)以其高效低排放特性成为可持续能源的关键，但电极反应机理复杂性制约着其性能提升。图形电极作为一种新兴的电极结构，因其可精确调控电极的几何形状，显著提升了三相边界(TPB)的长度和反应表面积，极大促进了SOFc电化学反应速率，并为反应机理的深入研究提供了理想平台。本文综述了图形电极在SOFc反应机理研究中的应用及其制备技术。图形电极通过微纳加工实现了电极-电解质界面的精确结构控制，显著增加了TPB的长度和反应活性面积，从而提升了电池的电化学性能和长期稳定性。详细探讨了图形电极在SOFc反应机理研究中的独特优势，包括其在电化学反应动力学、物质传输机制以及电荷传输耦合研究中的应用。通过对TPB反应、气体扩散、电流分布等关键过程的精确控制，图形电极能够简化复杂的多孔电极结构，提供了深入分析电极反应过程的理想平台。最后展望了其未来发展方向及面临的挑战，特别是在规模化应用和新型材料探索方面的潜力。

关键词：燃料电池电化学微尺度图形电极三相边界反应机理

北宋定窑茶叶末釉的微观结构与矿物形态学研究

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岩矿测试 2025年第1期44卷 115-126页

作者：徐建业王富芳梁汉东李展平煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 清华大学分析中心北京100084 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分... 详细信息

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分析与数据支撑。本文采用光学显微镜(OM)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-IcP-MS)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、激光共聚焦拉曼光谱(LRS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)等现代科学仪器对北宋定窑茶叶末釉样本中矿物晶体开展了分析和表征。结果表明,釉中主晶相与辽金龙泉务窑一致,为钙长石和辉石;釉面整体表现为酱-黑色釉基质富铁(Fe2O3含量均值9.73%)和矿物结晶富铁(Fe2O3含量均值11.33%),除α-Fe2O3和Fe3O4晶体等熔后重结晶矿物,还有铁镁尖晶石、残余高岭石等未融熔矿物,反演出制釉原料中有镁的加入以及烧成温度可能低于1200℃,异于前人高温烧制的观点。SIMS离子成像揭示了胎釉交界处为厚约20~80μm的钙长石晶体层,而非化妆土或玻璃态的致密反应层。研究揭示了茶叶末古瓷中Fe元素不均匀富集,部分区域过饱和而析出含铁矿物晶体,釉面颜色则主要由黄褐色的矿物晶体斑点和酱-黑色玻璃基质共同组成,同时ToF-SIMS在古瓷微区原位的形貌结构和元素分析上效果显著,能够辨别钙长石、碱性长石等微米级矿物。

关键词：茶叶末瓷矿物元素成像 ToF-SIMS LA-IcP-MS

木质素基炭材料的制备及其在锂硫电池中的研究进展

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化工学报 2025年

作者：石孟琪王欢王守娟席跃宾孔凡功齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室广州大学化学化工学院

木质素作为自然界储量丰富的芳香族高聚物，其结构中富含羟基、羧基、醚基等多种官能团，这些官能团可以使木质素通过简单温和的化学活化制备多孔炭材料，该炭材料通常具有较大的比表面积和多孔结构，有利于硫的负载和电解液的渗透，因... 详细信息

木质素作为自然界储量丰富的芳香族高聚物，其结构中富含羟基、羧基、醚基等多种官能团，这些官能团可以使木质素通过简单温和的化学活化制备多孔炭材料，该炭材料通常具有较大的比表面积和多孔结构，有利于硫的负载和电解液的渗透，因此也引起了研究专家们的浓厚兴趣。近年来，关于木质素基多孔炭在储能装置特别是锂电池中的研究层出不穷，由于锂硫（Li-S）电池展现出高理论比能量、环境友好、成本低廉等优势，它被看作是超越锂离子电池能量密度极限的最有潜力的备选电池之一。文章综述了木质素基多孔炭的制备方法以及在锂硫电池中的应用，并对木质素基炭材料的未来应用前景进行了展望。

关键词：木质素炭材料复合材料锂硫电池

羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭的合成及吸附性能研究

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分析测试学报 2025年第1期44卷 126-134页

作者：夏蒸雷兰石铁应鲍云云梁汝萍邱建丁东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 南昌大学化学化工学院江西南昌330031

该研究以竹笋壳为原料合成了具有多孔结构和亲水性磷酸基团的羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭(BSHAP),用于高效吸附废水中的铀酰离子(UO_(2)^(2+))。BS-HAP的多孔结构可有效增加与UO_(2)^(2+)的接触面积,促进对UO_(2)^(2+)的吸附;BS-HAP中... 详细信息

该研究以竹笋壳为原料合成了具有多孔结构和亲水性磷酸基团的羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭(BSHAP),用于高效吸附废水中的铀酰离子(UO_(2)^(2+))。BS-HAP的多孔结构可有效增加与UO_(2)^(2+)的接触面积,促进对UO_(2)^(2+)的吸附;BS-HAP中的磷酸基团可为化学吸附UO_(2)^(2+)提供结合位点,使得BS-HAP对UO_(2)^(2+)具有优异的吸附性能。同时,ca^(2+)与UO_(2)^(2+)之间的离子交换作用以及生物炭与UO_(2)^(2+)之间的静电相互作用,协同促进了BSHAP对UO_(2)^(2+)的吸附。在酸性条件下,BS-HAP对UO_(2)^(2+)的吸附容量为815.2 mg·g^(-1)。BS-HAP不仅对UO_(2)^(2+)具有强的吸附能力,还具有良好的选择性和稳定性,即使经多次循环使用,仍能保持对UO_(2)^(2+)的高效去除能力。BS-HAP为含铀废水处理提供了有效方法,对推动绿色可持续的废水处理技术发展具有重要意义。

关键词：竹笋壳生物炭羟基磷灰石铀酰离子吸附

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锂离子电池温度状态:定义、检测与估计

中国科学:技术科学 2025年

作者：杨博文刘思垒冯旭宁饶中浩刘吉臻吴伟雄暨南大学国际能源学院清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室河北工业大学能源与环境工程学院华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室

锂离子电池作为新型储能技术的重要载体,其全生命周期的安全性和可靠性备受关注.作为复杂的温度敏感型电化学系统,随着能量密度上升和应用场合的拓展,热效应引起的温度变化极大地影响锂离子电池性能.相较于荷电状态、健康状态等,电池温... 详细信息

锂离子电池作为新型储能技术的重要载体,其全生命周期的安全性和可靠性备受关注.作为复杂的温度敏感型电化学系统,随着能量密度上升和应用场合的拓展,热效应引起的温度变化极大地影响锂离子电池性能.相较于荷电状态、健康状态等,电池温度状态能够直观地反映其内部工作状况和外部环境条件,是未来智能电池管理系统中必不可少的物理量之一.本文首先归纳了电池的4种温度表征指标:表面温度、核心温度、体均温度及温度分布,与此同时,在模组层面讨论了温度极值和温度差值的适用性;随后,从温度检测和温度估计两方面对现有方法进行分类,并系统阐述了各种温度检测估计方法的原理、优势以及局限性;最后,讨论了电池温度状态领域面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

关键词：锂离子电池温度状态智能电池温度检测温度估计

融合深度强化学习与滚动时域优化的智能车辆轨迹跟踪控制

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交通运输工程学报 2025年

作者：谢宪毅赵鑫金立生郭柏苍李克强燕山大学车辆与能源学院清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室

为提升深度强化学习训练的智能车辆轨迹跟踪策略的泛化性，针对在单一速度工况训练的强化学习模型在其他速度工况下轨迹跟踪效果不理想的问题，提出了一种融合滚动优化与双延迟深度确定性策略梯度（ROTD3）的智能车辆轨迹跟踪控制方法... 详细信息

为提升深度强化学习训练的智能车辆轨迹跟踪策略的泛化性，针对在单一速度工况训练的强化学习模型在其他速度工况下轨迹跟踪效果不理想的问题，提出了一种融合滚动优化与双延迟深度确定性策略梯度（ROTD3）的智能车辆轨迹跟踪控制方法；以固定车速跟踪双移线轨迹进行深度强化学习双延迟深度确定性策略梯度（TD3）轨迹跟踪模型训练，通过调试参数获得满足轨迹跟踪精度并快速收敛的策略，基于所训练的TD3模型结合模型预测控制（MPc）的思想构建融合ROTD3框架，在预测时域中以TD3模型输出的前轮转角进行预测，将轨迹跟踪过程中的横向偏差与航向角偏差经过滚动时域优化并通过二次规划方法求解车辆前轮转角增量形式的控制时域序列，以控制时域中的首个控制增量与TD3控制量相加作为车辆前轮转角控制量，将ROTD3与TD3、MPc进行轨迹跟踪仿真试验并对比分析。研究结果表明：ROTD3具有更高的轨迹跟踪精度，在纵向车速为20m·s-1双移线轨迹跟踪过程中，横向偏差平均绝对误差相对于TD3减少了83.52%，相对于MPc减少了91.02%；在跟踪蛇形轨迹时，ROTD3方法的仿真结果与双移线仿真结果基本一致，当TD3模型输出的前轮转角跟踪偏差较大时，ROTD3通过滚动时域优化得到的前轮转角增量可以对其进行有效补偿，ROTD3框架可显著提高不同工况下的车辆轨迹跟踪效果，有效提升了TD3强化学习轨迹跟踪策略的泛化性与适用性。

关键词：汽车工程智能车辆轨迹跟踪 TD3 滚动时域优化