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低温等离子体协同Ni基催化剂重整焦油研究进展

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：胡锦超常甜肖明艳张甜何雪陕西科技大学环境科学与工程学院西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室

生物质气化制合成气（H2/CO）过程中伴随副产物焦油的产生，会引发环境污染问题和阻碍气化技术发展。低温等离子体与镍基催化剂结合能够利用等离子体的低温反应及催化剂的高选择性优势，将焦油定向重整转化为合成气。但镍颗粒在重整过... 详细信息

生物质气化制合成气（H2/CO）过程中伴随副产物焦油的产生，会引发环境污染问题和阻碍气化技术发展。低温等离子体与镍基催化剂结合能够利用等离子体的低温反应及催化剂的高选择性优势，将焦油定向重整转化为合成气。但镍颗粒在重整过程中会形成积碳沉积易导致催化剂失活，所以设计和改性催化剂提高其抗积碳性能成为解决催化剂失活问题的关键。本文综述了近年来低温等离子体催化重整焦油体系内镍基催化剂失活原理以及催化剂的设计和改性以提高其抗积碳性能、低温等离子体重整焦油反应器类型及其机理、低温等离子体与催化剂的协同作用等方面的研究进展，并对协同体系重整焦油未来发展方向进行展望。本论文为低温等离子体催化重整焦油体系内镍基催化剂的设计与开发提供了参考依据。

关键词：生物质气化焦油催化重整等离子体协同作用合成气碳沉积

重编程微生物底盘用于PHA材料的定制化低成本生物合成

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合成生物学 2024年

作者：陈国强谭丹清华大学生命科学学院清华大学化工系清华大学合成与系统生物学中心西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室

合成生物学为新材料合成提供了无限可能，将为材料学带来变革性影响。环境友好型材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为合成生物学与材料学深度融合的产物，是微生物胞内合成一类线性高分子聚酯，被认为可部分替代传统化学塑料。PHA含有至少15... 详细信息

合成生物学为新材料合成提供了无限可能，将为材料学带来变革性影响。环境友好型材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为合成生物学与材料学深度融合的产物，是微生物胞内合成一类线性高分子聚酯，被认为可部分替代传统化学塑料。PHA含有至少150种单体，其组成、结构及性能的多样性带来了广泛的应用前景，形成了PHA家族或组学。PHA在学术界和产业界已深入研究了30多年，其中个别PHA材料已实现了商业化生产。利用合成生物学和代谢工程重新编程高性能微生物底盘细胞，并控制不同前体底物比例，可实现具有不同结构和性能的PHA材料的定制化合成。下一代工业生物技术是基于嗜盐微生物的节能节水的连续无灭菌开放式工业发酵工艺，能大幅度降低生产成本，更推动了PHA材料的低成本规模化生产。本文就PHA家族的组成以及工程化微生物底盘利用下一代工业生物技术高效低成本地合成多样化的PHA材料方面的进展做一简要综述，将重点介绍PHA家族的单体组成、材料性能和包含塑料、医用、能源、智能材料等领域的PHA应用价值链，以及重编程的假单胞菌和嗜盐单胞菌在PHA定制化低成本合成中的一些工程化技术和成果、产业化应用情况，并针对如何进一步降低生产成本及提高材料性能进行探讨。本文对基于合成生物学的生物材料定制化合成研究有重要参考价值。

关键词：聚羟基脂肪酸酯聚3-羟基丁酸酯定制化材料嗜盐单胞菌下一代工业生物技术 PHA组学

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零价钨活化高碘酸盐降解水中双酚A的研究

四川环境 2024年第2期43卷 159-166页

作者：侯耀杨莹熊仁萱西安工程大学环境与化学工程学院西安710600 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610031

双酚A(BPA)作为一种具有代表性的环境内分泌干扰物质,每年产量巨大,但即使以痕量水平进入水体,也可通过生物积累对人体造成危害,故减少双酚A造成的污染迫在眉睫。采用高级氧化技术降解BPA,零价钨(W^(0))作为催化剂活化高碘酸盐(PI),建立... 详细信息

双酚A(BPA)作为一种具有代表性的环境内分泌干扰物质,每年产量巨大,但即使以痕量水平进入水体,也可通过生物积累对人体造成危害,故减少双酚A造成的污染迫在眉睫。采用高级氧化技术降解BPA,零价钨(W^(0))作为催化剂活化高碘酸盐(PI),建立W^(0)/PI高效催化氧化体系,探究体系降解BPA的影响因素,明确其催化剂稳定性以及反应机制。结果表明,体系温度为25±1℃,PI浓度为1.0 mM、W0浓度为0.3 g/L、BPA浓度为20μM,反应60 min后BPA去除率可达97.66%,W0稳定性较好,该体系中超氧自由基(O_(2)^(·-))和单线态氧(^(1)O_(2))是主要活性物种,且溶解氧对W^(0)/PI体系降解BPA起到促进作用。由此,丰富了金属催化剂活化高碘酸盐催化剂种类,为W^(0)/PI体系在环境中难降解污染物治理中的应用提供了一定的理论依据和数据支撑,为实际工业废水处理应用提供了理论支撑。

关键词：高级氧化高碘酸盐零价钨双酚A

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二氧化硅纳米流体强化对流换热研究进展

工程科学学报 2022年第4期44卷 812-825页

作者：陈真真陈洪强黄磊张永海郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

随着半导体技术和电子技术的快速发展,高集成化和高性能化的微电子器件在航空航天、能源、医疗和汽车工业等领域发挥着越来越重要的作用.为了避免出现高热流密度引起的器件高温失效问题,对微电子器件进行有效热管理是非常关键的.传统的... 详细信息

随着半导体技术和电子技术的快速发展,高集成化和高性能化的微电子器件在航空航天、能源、医疗和汽车工业等领域发挥着越来越重要的作用.为了避免出现高热流密度引起的器件高温失效问题,对微电子器件进行有效热管理是非常关键的.传统的风冷和液冷技术不仅功耗高而且散热效率低,严重影响了器件的稳定性和可靠性.近年来,国内外研究者提出了多种新型被动式和主动式强化换热技术.其中,纳米流体强化换热技术由于成本低、操控灵活和形式多样性的特点,受到了广泛的关注.特别是对于二氧化硅纳米颗粒,良好的机械和化学稳定性、丰富的结构形式和多样化的合成方法等优势引起了研究者极大的兴趣.目前,二氧化硅纳米流体在导热、对流和辐射传热方面都有显著的强化性能.以电子器件液冷技术为背景对二氧化硅纳米流体在强化对流换热的研究进展进行了系统综述,首先介绍了二氧化硅纳米流体的性质和制备方法,然后讨论并总结了二氧化硅纳米流体在单相对流(自然对流和强制对流)和相变对流(池沸腾和流动沸腾)领域的研究现状,最后强调二氧化硅纳米流体对流换热技术存在的问题以及未来发展的方向,为建立高性能纳米流体液冷换热技术体系提供相应的思路和参考.

关键词：二氧化硅纳米流体自然对流强制对流池沸腾流动沸腾

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酶固定化技术的最新研究进展

西安工程大学学报 2024年第1期38卷 83-91页

作者：潘虹陆天炆王晓军洪一楠西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048

酶作为一种催化性能好且安全可靠的生物催化剂,在食品、医药及环境治理等诸多领域得到了广泛应用,但因受限于游离酶较差的环境稳定性而难以实现进一步的工业化应用。酶固定化技术有助于提高游离酶对敏感环境的耐受性和操作过程中的稳定... 详细信息

酶作为一种催化性能好且安全可靠的生物催化剂,在食品、医药及环境治理等诸多领域得到了广泛应用,但因受限于游离酶较差的环境稳定性而难以实现进一步的工业化应用。酶固定化技术有助于提高游离酶对敏感环境的耐受性和操作过程中的稳定性,大大缩减了应用成本。回顾了近五年内固定化技术的发展及现状,总结了吸附法、结合法等传统固定化方法,共固定化酶法等新型固定化方法,以及天然材料载体、复合材料载体和纳米载体等不同固定化载体在各个领域的研究进展。相比于游离酶,固定化酶体系在稳定性和重复使用性等方面得到了显著提升,但同时也存在一些不足,如固定后的活性回收率降低、载体合成途径繁琐且成本较高以及固定化酶作用机理尚不完善等。结合这些不足之处提出了酶固定化技术在未来的发展方向。

关键词：酶固定化固定化载体固定化方法纳米载体共固定

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采出水的臭氧气浮-核晶造粒处理与再生利用特性研究

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工业水处理 2024年

作者：宋吉娜岳雯同霄许兰洲王亚东商亚博金鑫金鹏康西安交通大学人居环境与建筑工程学院中石油长庆油田分公司油气工艺研究院河北工程大学能源与环境工程学院西安建筑科技大学环境与市政工程学院

本研究以油气田采出水处理后配制胍胶压裂液为目标，对比了预臭氧化-混凝和臭氧气浮两种工艺，结果表明臭氧气浮工艺对COD和SS的处理效果最佳，去除率分别可达到59%和88%，处理后COD和SS均满足配制胍胶压裂液的水质要求。此外，对比了... 详细信息

本研究以油气田采出水处理后配制胍胶压裂液为目标，对比了预臭氧化-混凝和臭氧气浮两种工艺，结果表明臭氧气浮工艺对COD和SS的处理效果最佳，去除率分别可达到59%和88%，处理后COD和SS均满足配制胍胶压裂液的水质要求。此外，对比了核晶造粒和化学沉淀两种工艺的除硬效果，结果表明核晶造粒工艺在除硬方面具有显著优势，对Ca2+、Mg2+的总去除率能达到86%，达到配制胍胶压裂液的要求。因此，针对油气田采出水的再生利用，可采用“臭氧气浮-核晶造粒”组合工艺，出水可实现胍胶压裂液的配制，为油气田采出水的资源化利用提供了技术参考。

关键词：臭氧气浮核晶造粒采出水再生利用

质子交换膜燃料电池系统故障机理分析及诊断方法研究综述

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 407-426,I0034页

作者：马睿党翰斌张钰奇霍喆李玉忍高非西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072 贝尔福–蒙贝利亚技术大学法国贝尔福90010

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)以其高效无污染等特性在发电、交通运载以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而可靠性和耐久性不足等问题已成为技术瓶颈,亟需探究高效的系统故障诊断方法。该文在介... 详细信息

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)以其高效无污染等特性在发电、交通运载以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而可靠性和耐久性不足等问题已成为技术瓶颈,亟需探究高效的系统故障诊断方法。该文在介绍质子交换膜燃料电池系统构成及典型故障产生机理的基础上,综述了基于模型方法、数据驱动方法、实验测试方法、融合方法等质子交换膜燃料电池系统的故障诊断方法研究进展,对各种方法进行了分析比对,并对在线诊断技术进行总结分析,最后提出质子交换膜燃料电池系统故障诊断方法发展趋势及展望,以期为其后续研究及快速商业化应用提供参考。

关键词：质子交换膜燃料电池故障诊断故障机理模型

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Pt基催化剂用于丙烷脱氢反应的研究进展

能源环境保护 2024年第4期38卷 53-66页

作者：刘起源何炽西安交通大学能源与动力工程学院环境科学与工程系陕西西安710049

丙烯是一种重要的化工原料,被广泛用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品,也是塑料、橡胶、纤维三大合成材料的基本原料。由于对丙烯的需求量不断增长以及页岩气的广泛开采,丙烷脱氢(PDH)作为一种直接生产丙烯的工业技术备受关注... 详细信息

丙烯是一种重要的化工原料,被广泛用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品,也是塑料、橡胶、纤维三大合成材料的基本原料。由于对丙烯的需求量不断增长以及页岩气的广泛开采,丙烷脱氢(PDH)作为一种直接生产丙烯的工业技术备受关注。然而,商业上使用的铂(Pt)基催化剂活性组分容易烧结和团聚,导致积碳问题,很容易失去催化活性。因此,开发具有高活性和高稳定性的PDH催化剂具有重要意义。近年来,负载型Pt基催化剂在PDH反应中得到了广泛研究。从金属助剂优化和载体效应两个角度,综述了当前Pt基PDH催化剂的研究进展,特别是助剂和载体如何使Pt中心形成高度分散和稳定的活性位点,并系统总结了提高Pt基催化剂稳定性的策略。此外,还展望了Pt基催化剂在PDH反应中的发展方向。

关键词： Pt基催化剂丙烷脱氢金属助剂载体效应金属-载体相互作用

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仿生纳米结构的g-C3N4基光催化剂研究进展(英文)

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第8期43卷 2141-2172页

作者：林波夏梦阳许堡荣种奔陈子浩杨贵东西安交通大学化学工程与技术学院西安交通大学-牛津大学催化国际联合实验室

太阳能的绿色高效利用可减缓化石燃料消耗,有助于“双碳”目标的实现.光催化技术不仅可在温和条件下转化太阳能为化学能,还能实现有机污染物的高效降解,是太阳能开发利用的理想技术.光催化技术的核心在于半导体光催化剂的开发.近年来,... 详细信息

太阳能的绿色高效利用可减缓化石燃料消耗,有助于“双碳”目标的实现.光催化技术不仅可在温和条件下转化太阳能为化学能,还能实现有机污染物的高效降解,是太阳能开发利用的理想技术.光催化技术的核心在于半导体光催化剂的开发.近年来,由于石墨相氮化碳(g-CN)具有易调节的电子结构、优异的耐热性和化学稳定性,廉价无毒等优势,成为光催化领域中的明星催化剂.然而,未经改性的块体g-CN存在结晶度差、可见光吸收能力弱、表面积小、载流子易复合以及电荷迁移慢等问题,导致其较低的光催化反应活性.g-CN微观形貌结构的调控可提升光吸收性能,促进载流子分离与迁移,加快表面反应速率,进而大幅提升g-CN光催化活性.除了传统的微观形貌结构调控策略以外,模仿自然界中生物结构来设计和构建仿生结构,是提升g-CN光催化性能的有效途径之一.本综述以传统的微观形貌结构调控策略为铺垫,重点介绍了设计构建仿生结构g-CN基光催化剂的理论基础,包括仿生体系的设计原则、合成策略、反应机制以及优缺点.从结构仿生学角度,归纳总结了五种仿生结构的g-CN基光催化剂在制备方法、形貌结构、光催化活性以及活性提升机制方面的最新进展,包括蜂窝状结构、花状结构、鱼鳞状结构、叶状结构和螺旋状结构.从功能仿生学角度,详细介绍了木状结构和类叶绿体结构的g-CN基光催化剂的最新进展.在此基础上,总结了g-CN基仿生催化剂在光催化降解有机污染物、光催化分解水制氢、光催化CO还原、光催化固氮合成氨、光催化制备HO等领域的应用.此外,从理论计算层面归纳总结了g-CN基仿生光催化剂的构效关系和催化机理研究,同时详细介绍了g-CN基仿生光催化剂的改性策略.最后,从仿生催化剂的构建与开发、反应机理研究、影响反应的重要指标、应用领域拓展以及工程化应用等角度指出了g-CN基仿生光催化剂所面临的挑战和前景.综上,本文将仿生学和g-CN基光催化剂有机结合,通过提供新认知和新视角来拓展g-CN基仿生光催化剂的相关知识,为仿生光催化领域的发展提供一种新思路.

关键词： g-C3N4基体系仿生设计结构调控仿生光催化反应机理