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锂硫电池中的硫正极电催化认识

物理化学学报 2024年第2期40卷 45-57页

作者：汪涛董琴李存璞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学锂电及新材料遂宁研究院四川遂宁629000

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用... 详细信息

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用前需要解决的关键问题。而电化学催化的引入是解决上述问题行之有效的策略。本文从电化学催化角度出发,重新讨论认识多硫化物的存在形式,并从吸附-催化、活性中间体两个方面,根据不同的反应机理、路径分析多硫化物转化机制,总结定量评价催化性能方法,以期为锂硫电池高效电催化剂的设计提供思路。

关键词：锂硫电池催化转化电催化化学吸附硫自由基

Al改性MgB_(2)材料与金属界面特性及其超导性能研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4007-4012页

作者：唐诗雨何佳黎学明杨文静王爱峰倪子惠周善彬重庆大学化学化工学院重庆400000 重庆大学物理学院重庆400000

针对MgB_(2)超导材料用于液氢液位传感器的临界转变温度与液氢液化温度差异大和原始粉末与金属护套界面反应导致测量控制难的问题,研究了降低MgB_(2)临界转变温度的改性技术,以及改性后粉末与金属护套Fe、Monel反应产物及退火温度对其... 详细信息

针对MgB_(2)超导材料用于液氢液位传感器的临界转变温度与液氢液化温度差异大和原始粉末与金属护套界面反应导致测量控制难的问题,研究了降低MgB_(2)临界转变温度的改性技术,以及改性后粉末与金属护套Fe、Monel反应产物及退火温度对其超导转变宽度的影响。结果表明,当掺杂量x=0.15时,Mg_(1-x)Al_xB_(2)多晶样品的临界转变温度为30 K左右,满足液氢液位传感器使用环境。金属护套Fe、Monel与前驱体粉末Mg、Al之间都有不同程度的扩散界面发生,Fe金属护套样品扩散层厚度较小,大约为25μm,更适合于Al掺杂MgB2超导线材的制备护套材料。不同退火温度下的带金属护套的Fe、Monel改性MgB_(2)样品仍具有明显的超导转变,且超导转变温度满足液氢液位计使用环境。

关键词： MgB_(2) Al掺杂扩散层临界转变温度超导性能

基于化工机理与工业数据孪生建模的甲醇精馏过程优化

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化工进展 2024年第1期43卷 310-319页

作者：王雄杨振宁李越申威峰重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆长风化学工业有限公司重庆400021

在化学工业生产中,分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据作为反映过程生产状况的关键信息,通常由于测量误差影响而不能满足过程精准建模与优化的要求。常规过程建模与优化研究一般无法充分考虑工业实际生产与设计数据产生... 详细信息

在化学工业生产中,分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据作为反映过程生产状况的关键信息,通常由于测量误差影响而不能满足过程精准建模与优化的要求。常规过程建模与优化研究一般无法充分考虑工业实际生产与设计数据产生的偏差。为此,本工作在结合化工机理、DCS工业数据及工业经验的基础上,从底层逻辑出发,提出一种基于甲醇精馏工业生产数据与化工机理孪生建模框架来指导工业过程更精准的优化。将仪表的测量范围作为权重赋予测量变量,使用非线性规划算法基于化工机理约束对测量变量进行校正并求解校正值。结合校正值和工业经验提出过程变量的置信分数模型,实现对测量变量的置信评价。基于校正后的测量变量构建更贴近工业实际的甲醇双效精馏过程模型并实现对其更精准的过程工艺优化。该工作提出的化工机理与工业数据孪生建模思想,对构建数字化工孪生系统和智能化工厂的数据甄别、工艺优化等过程具有重要的科学意义和实际应用价值。

关键词：数据驱动置信分析数据协同过程优化甲醇精馏数字孪生

分形排布式穿流搅拌桨强化流体混沌混合行为研究

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化工学报 2024年

作者：谷德银李昌树杨豪刘作华重庆工商大学环境与资源学院重庆大学化学化工学院

为减小混合隔离区，增大混沌混合区，强化流体的混沌混合过程。本文基于分形理论的自相似特性，提出了一种具有分形排布式穿流孔的搅拌桨来强化流体的混沌混合行为。采用计算流体力学（CFD）和实验相结合的方法探究了流体混合过程中的... 详细信息

为减小混合隔离区，增大混沌混合区，强化流体的混沌混合过程。本文基于分形理论的自相似特性，提出了一种具有分形排布式穿流孔的搅拌桨来强化流体的混沌混合行为。采用计算流体力学（CFD）和实验相结合的方法探究了流体混合过程中的功耗特性、速度分布、剪切应变率分布、隔离区结构以及庞加莱截面。研究结果表明，在相同Reynolds数下，与Rushton桨相比，分形排布式穿流搅拌桨（FAPT）能够有效降低搅拌功耗和功率准数，且随着穿流孔分形迭代次数的增加，搅拌功耗和功率准数进一步降低。其中，FAPT-1体系的功率准数降低6.57%～12.50%，FAPT-2体系的功率准数降低10.95%～19.32%，FAPT-3体系的功率准数降低15.25%～24.66%。在相同功耗下，与Rushton桨相比，FAPT桨能够增强对流体的剪切作用，增大剪切应变率，减小混合隔离区，缩短流体的混合时间，提高流体的混合效率，且随着穿流孔分形迭代次数的增加，这一效果更为明显。

关键词：分形排布式穿流搅拌桨搅拌混合流场计算流体力学

基于3DEEM-FRI溶解性有机氮混凝机制研究

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中国给水排水 2024年

作者：刘冰陈燕敏卢鑫韩帅军时凯歌古励郑州师范学院化学化工学院重庆大学环境与生态学院

考察了硫酸铝、氯化羟铝和氯化铁对溶解性有机物(DON)去除的变化特征，分析DON分级组分和极性之间的关系，并利用三维荧光光谱(3DEEM)和荧光区域标准体积(FRI)分析DON组分和转化特征。结果表明，硫酸铝(27 mg/L)、氯化羟铝(40 mg/L)和... 详细信息

考察了硫酸铝、氯化羟铝和氯化铁对溶解性有机物(DON)去除的变化特征，分析DON分级组分和极性之间的关系，并利用三维荧光光谱(3DEEM)和荧光区域标准体积(FRI)分析DON组分和转化特征。结果表明，硫酸铝(27 mg/L)、氯化羟铝(40 mg/L)和氯化铁(70 mg/L)的DON平均去除率分别为25.7%、45.3%和48.6%。当阳离子型聚丙烯酰胺投加量为0～4 mg/L时，铝盐对DON的去除率呈先增加后降低的趋势，氯化铁对DON的去除率逐渐减少。当pH为4～10时，硫酸铝和氯化铁的DON去除率变化受到显著影响(17.6%和27.1%)，氯化羟铝的DON去除率变化幅度最小(≤3.2%)。经砂滤处理后，DON混凝去除率均有一定增加。氯化羟铝和氯化铁对DON的去除量与DON初始浓度具有一定的相关性(R2=0.64和0.57)。氯化铁对DOC和正磷酸盐的去除率最高，分别约为42%和96%。氯化羟铝和氯化铁将浊度降低到0.1 NTU以下，硫酸铝混凝后浊度为(0.8±0.3)NTU。小分子质量DON(<3 ku)占主要部分(47.3%)。0.45～0.1 μm 和0.1 μm～10 ku DON去除率均大于80%，10～3 k u和<3 ku DON的去除率低于20%。混凝对疏水性DON的去除率更高。所有组分中区域Ⅰ和区域Ⅱ的FRI占主要部分(28%和30%)，区域Ⅳ和区域Ⅴ的FRI所占比例最低(12%)。区域Ⅰ和区域Ⅱ的FRI下降率小于15%，这表明二级出水中酪氨酸类和色氨酸类有机物是强化混凝提高DON去除率的关键组分。通过以上研究有利于DON混凝去除机制的理解，以及控制其浓度水平。

关键词：二级出水溶解性有机氮混凝三维荧光光谱荧光区域体积积分法

S型异质结NiTiO_(3)/CdS光催化页岩气返排废水产氢性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 413-420页

作者：刘雪妍谭文雯王婧茹张茹徐龙君刘成伦重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 重庆大学化学化工学院重庆400044

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进... 详细信息

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进行表征,并通过光催化页岩气返排废水产氢实验测试其产氢性能。结果表明,NiTiO_(3)和CdS两者成功复合,15%NiTiO_(3)/CdS表现出最强的产氢性能(1568.9μmol/(g·h))和优异的循环利用潜力。本研究对开发高效稳定的S型异质结光催化剂、废水的多效利用及缓解能源短缺具有重要意义。

关键词：钛酸镍/硫化镉异质结光催化产氢页岩气返排废水

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二元包合水合物储氢及促进剂作用的理论研究

高等学校化学学报 2024年第1期45卷 119-128页

作者：张宏淑梁攀薛颖颖韦瑶瑶陕西学前师范学院化学化工学院西安710100 陕西师范大学化学化工学院西安710119 临沂大学化学化工学院临沂276000

尽管包合水合物因其高储能密度和环境友好等优点,可以作为大规模工业化应用的潜在储氢材料,但在理解包合水合物中氢气的结构和扩散方面尚存在较大争议.本文应用密度泛函理论(DFT)探讨了sI型包合水合物的储氢结构和性质.结果表明,纯氢气... 详细信息

尽管包合水合物因其高储能密度和环境友好等优点,可以作为大规模工业化应用的潜在储氢材料,但在理解包合水合物中氢气的结构和扩散方面尚存在较大争议.本文应用密度泛函理论(DFT)探讨了sI型包合水合物的储氢结构和性质.结果表明,纯氢气水合物中512笼中可容纳2个H_(2)分子,CH_(4)和C_(2)H_(6)促进剂对其结构和性质没有明显影响;而在N_(2)和CO_(2)促进剂作用下512笼可容纳的H_(2)分子增加到3个,氢气水合物稳定性得到提高,主客体间的静电和氢键相互作用增强且H—H伸缩振动峰值蓝移.当N_(2)和CO_(2)包合物512笼中氢气的占据达3个H2分子时,1个H_(2)分子通过五边形面的扩散能垒接近于纯氢气水合物中的2倍,有效阻碍了氢气在笼间的扩散.

关键词：包合水合物储氢稳定性扩散促进剂作用

C/N对HN-AD菌藻颗粒污泥体系处理农村污水的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1296-1306页

作者：刘欢杨晨曦秦树敏龙昆赵婷婷张千重庆理工大学化学化工学院重庆400054

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统... 详细信息

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统的总氮去除率高于ABGS系统(12.05%)和好氧颗粒污泥(AGS)系统(44.86%).微生物群落分析显示,适应低碳环境的Thauera菌属和脱氨关键菌属norank_f__A4b可能是确保H-ABGS系统在低碳环境下具备高脱氮性能的关键.微生物群落的共生模式和相关性分析表明,引入HN-AD菌有助于最小化生态位,与藻共同形成稳定的共生体系,从而确保系统的稳定性.此外, C/N为4时,高表达的硝酸还原酶可能有助于确保H-ABGS系统在低碳环境下具备卓越的脱氮性能.

关键词：菌藻共生 HN-AD菌微生物群落脱氮

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微波焙烧赤泥-稻壳压块回收铁

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1702-1711页

作者：曾一钧曾奎全学军姜启彬闫春宇蒋孟芝重庆理工大学化学化工学院重庆400054

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下... 详细信息

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下,得到铁品位为60.1%、回收率为86.3%的铁精矿。利用X射线衍射和X射线荧光光谱分析研究了赤泥中铁氧化物还原过程的机理,赤泥中的含铁矿物被还原成Fe和FeO等磁性物质。

关键词：微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块铁回收