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碳纳米材料对含能材料降感研究进展

含能材料 2024年第4期32卷 422-434页

作者：赵杨金波彭汝芳西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010

为了充分利用碳纳米材料的性能优势,本文总结了碳纳米材料对含能材料降感的研究进展。分析了典型碳纳米材料,如石墨、碳纳米管、石墨烯及其衍生物和富勒烯及其衍生物对降低含能材料撞击感度、冲击波感度和摩擦感度的作用,并探讨了不同... 详细信息

为了充分利用碳纳米材料的性能优势,本文总结了碳纳米材料对含能材料降感的研究进展。分析了典型碳纳米材料,如石墨、碳纳米管、石墨烯及其衍生物和富勒烯及其衍生物对降低含能材料撞击感度、冲击波感度和摩擦感度的作用,并探讨了不同碳纳米材料的降感机制。最后对碳纳米材料在该领域的发展前景进行了展望,认为优化碳纳米材料与含能材料的复合材料制备工艺、深入理解碳纳米材料性质并进行功能化修饰、调控碳纳米材料与含能材料的界面相互作用以及进一步探究碳纳米材料的降感机制将是今后研究的重点工作。

关键词：含能材料降感碳纳米材料石墨烯安全性

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湍流旋流氨气–甲烷预混火焰燃烧特性研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1598-1604页

作者：刘文锋帅瑞洋王平钱伟佳王永倩杨证淳张泽雨 Antonio Ferrante 江苏大学能源研究院镇江212013 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027 能源与环境中心 Gioia del Colle(BA)意大利米兰70023

为了研究NH_(3)-CH_(4)掺混燃气的燃烧特性,设计了一个可视化的旋流湍流燃烧装置,通过实验对当量比(Ф)、氨气掺混比(X_(NH_(3)))和入口空气流量对燃烧特性的影响进行分析。结果表明:随着当量比增加,燃烧室出口NO排放先增加后减小,在Ф=... 详细信息

为了研究NH_(3)-CH_(4)掺混燃气的燃烧特性,设计了一个可视化的旋流湍流燃烧装置,通过实验对当量比(Ф)、氨气掺混比(X_(NH_(3)))和入口空气流量对燃烧特性的影响进行分析。结果表明:随着当量比增加,燃烧室出口NO排放先增加后减小,在Ф=0.9时达到峰值,对其反应速率和燃烧光谱进行分析,发现NO_(2)和HNO浓度协同影响了NO的反应速率,NO排放和OH基强度呈正相关,NH_(2α)基和H_(2)O蒸气产生的链式反应促进了NO的还原。随着X_(NH_(3))升高,火焰由蓝色逐渐转变为橙黄色,NO排放先增加后减少,在X_(NH_(3))=0.4附近出现峰值。另外,随着入口空气流量的增加,气流速度增大导致湍流强度增大,贫燃状态下NO排放增加,而在富燃状态下排放减少,文中对其中机理进行了分析。

关键词：氨气燃烧旋流湍流火焰一氧化氮排放实验测量燃烧特性

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富氮碳材料在H2S选择性氧化反应中的应用

富氮碳材料在H2S选择性氧化反应中的应用

第4届分子科学博士后学术年会

作者：阳灿王佳丽福州大学能源与环境光催化国家重点实验室

天然气、煤层气和油田伴生气等工业生产过程常伴生HS、COS、甲硫醇等挥发性硫化物,传统脱硫技术,如吸收法、吸附法和克劳斯工艺等等,存在对硫化物脱除深度不足、脱硫后续工段尾排硫浓度高,催化剂易失活,产生大量固体废催化剂,造成环境... 详细信息

天然气、煤层气和油田伴生气等工业生产过程常伴生HS、COS、甲硫醇等挥发性硫化物,传统脱硫技术,如吸收法、吸附法和克劳斯工艺等等,存在对硫化物脱除深度不足、脱硫后续工段尾排硫浓度高,催化剂易失活,产生大量固体废催化剂,造成环境二次污染等重要问题。因此,亟待发展硫化物深度治理及资源化的新型纳米催化材料和新技术,解决能源和环境领域面临的重大问题。选择性氧化法是最具应用前景的脱硫技术之一,金属氧化物作为催化剂或载体材料已在该领域得到广泛研究。同时,化学结构稳定、比表面积高、孔容大、化学性质丰富可调的非金属基碳氮材料在硫化物选择性氧化反应中也吸引了广泛关注。碳氮材料因具有丰富的结构性碱中心,能有效地活化硫化物分子并进行选择性催化转化。通对碳氮材料进行结构性碱中心调控、微纳结构调控以及表面电子结构调控,我们制备了一系列具有优异的硫化物选择性催化氧化性能的碳氮材料,实现了硫化物的高效催化转化。

关键词：碳氮材料挥发性硫化物选择性氧化结构性碱中心

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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揭示D-A聚合物光催化剂中的超快激子分离

Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 4-6页

作者：朱君江张淑敏赫荣安武汉纺织大学化学与化工学院生物质纤维与生态染整湖北省重点实验室湖北武汉430200 长沙学院应用环境光催化湖南省重点实验室湖南长沙410022

近年来,具有给-受体结构的有机半导体聚合物在光催化领域中取得了显著的研究进展.研究主要集中在通过分子设计,采用自下而上的方法,合成具有不同分子结构的聚合物材料.研究人员深入考察了聚合物光催化性能与其自身性质(如能带结构、形... 详细信息

近年来,具有给-受体结构的有机半导体聚合物在光催化领域中取得了显著的研究进展.研究主要集中在通过分子设计,采用自下而上的方法,合成具有不同分子结构的聚合物材料.研究人员深入考察了聚合物光催化性能与其自身性质(如能带结构、形貌、吸光能力等)之间的关系.尽管这些研究为光催化领域的发展提供了重要基础,但现有研究方法仍存在一些问题,如自下而上合成路线的规模化应用困难,以及性能与结构关系研究的普适性不足.因此,未来研究需要进一步探索和改进合成方法,以及深化对光催化性能与材料结构之间关系的理解.中国地质大学(武汉)的余家国教授、张留洋教授与美国肯特州立大学的Mietek Jaroniec教授合作,采用傅克烷基化反应合成了具有给体-给体结构的聚合物.随后,通过后合成修饰,实现了该聚合物到给体-受体结构的原位光诱导转化,并系统地研究了转变前后聚合物中激子的分离过程.实验结果表明,在光照条件下,初始聚合物knitting DBT(KDBT)的结构单元二苯并噻吩(DBT)会部分氧化为二苯并噻吩-S,S-二氧化物(DBTSO),进而形成新聚合物KDBT-A,并伴随偶极矩增加和ICT态形成.瞬态技术(时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱)表征结果表明,KDBT与KDBT-A中的激子都能发生解离,但KDBT-A中的激子解离速率要远快于KDBT.这表明ICT态的形成有效抑制了激子复合.因此,随着聚合物结构从给体-给体结构转变为给体-受体结构,其光催化活性得到了显著增强.综上,这种光诱导原位改变分子结构的方法不仅能促进给体-受体型聚合物光催化剂的发展,还为有机太阳能电池、有机发光二极管、传感器等多个领域的研究提供新策略.

关键词：光催化飞秒瞬态吸收给体-受体偶极矩聚合物

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矿井水反渗透系统阻垢剂成分与阻垢机制

工程科学学报 2024年第6期46卷 1004-1011页

作者：李曈徐梦兰赵悦任舒阳王霄郭开祥李从举国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

矿井水反渗透浓水中阻垢剂可以抑制Ca^(2+)、Mg^(2+)结晶沉淀导致双碱法投药量高、除硬效果差,影响后续蒸发结晶分盐效果.探究反渗透系统中阻垢剂成分及阻垢机制是实现Ca^(2+)、Mg^(2+)脱稳、解决深度除硬与零排放问题的关键.本文首先... 详细信息

矿井水反渗透浓水中阻垢剂可以抑制Ca^(2+)、Mg^(2+)结晶沉淀导致双碱法投药量高、除硬效果差,影响后续蒸发结晶分盐效果.探究反渗透系统中阻垢剂成分及阻垢机制是实现Ca^(2+)、Mg^(2+)脱稳、解决深度除硬与零排放问题的关键.本文首先测定反渗透浓水水质条件,通过超滤分级、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(EEM)分析得出溶解性有机物主要为分子量<3 kDa且含有羧基、醇/酚羟基与不饱和烃结构的微生物代谢产物和类腐殖酸物质;根据13C和31P核磁共振(NMR)谱化学位移特征(甲基碳、季碳和C—PO_(3)H_(2)结构),确定阻垢剂主要成分为羟基乙叉二膦酸(HEDP);吸附去除88.55%总磷和38.86%COD后,双碱滴定结果表明,Ca^(2+)沉淀完全所需CO^(2)_(-3)的投加量从2845.8减少至826.8 mg·L^(-1),表明HEDP主要阻止Ca^(2+)结晶成垢;重新利用HEDP复配,CO^(2)_(-3)投加量仅增加至1626.3 mg·L^(-1),说明吸附去除的部分有机物具有一定分散作用,可以抑制溶液中Ca^(2+)结晶团聚.HEDP与溶解性有机物的协同阻垢机制,为矿井水反渗透浓水中Ca^(2+)、Mg^(2+)深度去除提供重要理论依据和调控策略.

关键词：反渗透浓水阻垢剂羟基乙叉二膦酸核磁共振阻垢机制

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密度泛函理论在光催化中的普遍应用

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 1-36页

作者：杜仕文章福祥中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室能源材料化学协同创新中心辽宁大连116023

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升... 详细信息

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升光催化效率至关重要.尽管科研人员在设计开发用于光催化反应的新材料方面付出了巨大努力,但对半导体的内在性质、表面活性位点和催化反应机理之间的深层次联系,仍缺乏充分的理解和认识.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是揭示材料内禀电子结构性质和反应过程能量变化的重要工具,正逐渐获得研究者的广泛关注.并且,随着计算方法的不断优化,该领域也取得了显著的进步.本文通过系统梳理国内外代表性研究工作,深入探讨了DFT计算在光催化领域中的广泛应用.首先,总结了DFT计算在光催化领域中的六大优势:(1)预测光催化材料的电子结构,如能带结构、能带间隙和能级;(2)预测表面反应的吸附位点、吸附能等变化;(3)在原子水平上揭示电荷转移过程,包括电子和空穴的运动;(4)阐明光催化剂与底物之间的相互作用;(5)预测光催化材料中空位、间隙和掺杂等缺陷的形成及其影响;(6)阐明光催化反应的机理细节,包括中间物种、过渡态和反应途径等.接着,简要概述了常用于第一性原理计算的软件和计算方法,并特别关注了如何利用不同策略来纠正传统DFT方法对半导体电子结构特性的不适当估计.随后,分析了基于DFT计算的半导体电子和能量特性的典型研究案例,如能带结构、态密度、电荷分布、功函数、形成能和吸附自由能等.此外,还详细阐述了半导体催化剂在多种太阳能驱动反应中的基本应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应和氮还原反应等.最后,指出了DFT计算在光催化研究中的机遇与挑战,并展望了未来可能的发展方向.综上,本文系统综述了DFT计算在光催化领域中的广泛应用,旨在深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系,并为未来开发设计用于太阳能到化学能催化转化的高效稳定催化剂提供参考.

关键词：光催化密度泛函理论第一性原理计算电子结构能量性质

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农林生物质衍生多孔碳构筑锂电池负极新材料

精细化工 2024年

作者：肖高郑明珠毛诗钰李晓慧福州大学环境与安全工程学院福州大学能源与环境光催化国家重点实验室福建省生物质资源化技术开发基地福州大学至诚学院环境资源工程系

农林生物质废弃物作为一种价廉易得的可再生资源，具有丰富的碳源和多孔通道优势。其通过炭化和活化等制备方法及其他复合改性方法可得到具有优良性能的新型多孔材料，该材料在储能方面具有广阔的应用前景。特别是在锂离子电池中的应用... 详细信息

农林生物质废弃物作为一种价廉易得的可再生资源，具有丰富的碳源和多孔通道优势。其通过炭化和活化等制备方法及其他复合改性方法可得到具有优良性能的新型多孔材料，该材料在储能方面具有广阔的应用前景。特别是在锂离子电池中的应用方面，生物质衍生多孔碳具备可提高电池的循环性能、容量和倍率性能等优势。该文对基于生物质构建锂离子电池负极材料的应用现状进行了总结，主要介绍了稻壳、玉米秸秆、棉花和果壳等生物质衍生多孔碳应用于锂离子电池负极的电化学性能，并探讨了目前生物质基负极材料存在的问题。另外，还讨论了未来生物质在储能领域的研究方向和应用前景，为化工新型碳材料和锂离子电池的可持续发展提供了新途径和新思路。

关键词：生物质衍生多孔碳锂离子电池负极材料农林废弃物应用方向

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风电场站等值模型综合评价体系

电力自动化设备 2024年第7期44卷 271-277页

作者：王晗玥付乐融刘星井航冯谟可许建中华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

为实现多类风电场站等值模型综合评价,搭建全拓扑详细模型作为基准模型,通过集电网络等值与风电机组聚合分别得到单机等值模型、馈线等值模型2个评价对象。提出基于改进层次分析的等值模型综合评价体系,包含多工况的时空层面评价指标。... 详细信息

为实现多类风电场站等值模型综合评价,搭建全拓扑详细模型作为基准模型,通过集电网络等值与风电机组聚合分别得到单机等值模型、馈线等值模型2个评价对象。提出基于改进层次分析的等值模型综合评价体系,包含多工况的时空层面评价指标。针对所提评价指标,在PSCAD/EMTDC环境中对3个模型展开仿真测试,给出2个等值模型的综合评价结果:在对仿真速度要求不高时,馈线等值模型评价综合值更高,具备多种问题分析能力,普适性更好。所提综合评价体系从仿真层面出发,实现了对风电场站等值模型包括稳态运行点、小干扰、暂态运行条件、集电网络空间体征、仿真速度多项指标的全方位评价。

关键词：风电场站等值模型层次分析评价指标综合评价体系

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可逆锌-空气电池锌阳极研究进展及挑战

材料导报 2024年第6期38卷 26-35页

作者：王越周本基徐能能乔锦丽东华大学环境科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201600

锌-空气电池因安全性高、容量大、成本低和环境友好等特点而受到广泛关注。其中,锌-空气电池阴极双功能催化剂的设计开发取得了突破性进展。因此,锌阳极的可逆性成为决定锌-空气电池充放电性能的关键。然而,锌阳极仍面临枝晶、形变、钝... 详细信息

锌-空气电池因安全性高、容量大、成本低和环境友好等特点而受到广泛关注。其中,锌-空气电池阴极双功能催化剂的设计开发取得了突破性进展。因此,锌阳极的可逆性成为决定锌-空气电池充放电性能的关键。然而,锌阳极仍面临枝晶、形变、钝化、析氢腐蚀等严重挑战,直接阻碍了可逆锌-空气电池的实际应用。为此,本文从枝晶形成、电极形变、钝化、析氢腐蚀四个方面系统介绍了锌阳极研究现状;讨论了添加剂、涂层、隔膜和充电方式对锌枝晶生长的影响;提出了电极形变的机理和常见解决方案;归纳了锌阳极发生钝化的关键因素和影响机制;分析了合金组分对析氢腐蚀的抑制。最后,基于锌阳极当前的主要研究现状,本文展望了获得稳定可逆锌阳极的多种策略及研究方向。

关键词：可逆锌空气电池锌阳极枝晶生长形变钝化析氢腐蚀