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1. 绝热加速量热仪在反应安全风险评估应用中的常见问题
吴展华, 盛敏
化工进展    2023, 42 (7): 3374-3382.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0509
摘要1433)   HTML127)    PDF(pc) (2807KB)(933)    收藏

绝热加速量热仪(ARC)目前已被广泛运用于反应安全风险评估中。本文在总结ARC在反应安全风险评估中应用的基础上,指出在进行ARC测试时一些常见问题一直被人忽略,这些问题中一部分是可以通过更好地设计实验方法来避免,如进样量过少、样品池的不兼容性和样品低温反应等问题;另外一部分是仪器自身的问题,需要了解其根本原因从而避免使用错误的数据得出错误的结论,如绝热炉最大温升速率限制、压力链接接头的热损失、压力链接管道中的蒸气冷凝和温升速率较大时ARC样品温度测量准确性等问题。本文就这些问题作系统性分析,旨在提醒科研学者可以更好地设计实验和解读数据。文中分析得出结论:推荐ARC进样量为4g左右,选择与测试样品兼容的样品池,尽量使用新制备的样品做测试,且能分辨当样品的最大温升速率大于ARC绝热炉的最大温升速率时的非绝热数据。文章总结以上几种方法为在工艺反应安全风险评估中更准确地使用ARC数据提供参考。

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2. 碳足迹评估技术及其在重点工业行业的应用
刘含笑, 吴黎明, 林青阳, 周烨, 罗象, 桂志军, 刘小伟, 单思珂, 朱前林, 陆诗建
化工进展    2023, 42 (5): 2201-2218.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1501
摘要439)   HTML33)    PDF(pc) (1524KB)(355)    收藏

我国碳足迹研究起步较晚,建立完善的碳足迹评估体系是我国有效应对复杂国际关系和日益激烈的国际低碳经济竞争、科学推动和引导绿色低碳转型发展、有序实现“双碳”目标的必然选择。基于国内外文献调研,本文系统梳理和分析了碳足迹概念、碳足迹评估方法、碳足迹评估标准、碳足迹评估边界划分及数据获取等。虽然学术上对碳足迹的定义尚未完全统一,但更多倾向于从全生命周期来进行阐述,本文从“全生命周期”和“全工艺流程”2个角度对工业产品碳足迹概念进行了补充完善。与投入产出分析法(IOA)相比,生命周期评价法(LCA)发展相对较为领先,在普适性、系统化、定量化上具有一定的优势,并对产品系统在时间和空间上进行了扩展,但在截断误差控制、数据质量保证和标准体系统一等方面还需进一步完善。PAS2050、GHG Protocol和ISO14067是目前应用最为广泛的全生命周期碳足迹评估标准,但针对具体的产品门类,还需开展更细化、精准、明确的产品类别评估规范(PCR)。基于上述研究总结及碳足迹评估技术在电力、钢铁、水泥、石油和化工等重点工业控排行业的应用进展分析,提出了目前研究存在的问题及国内碳足迹评估技术发展面临的挑战:多领域全生命周期全流程的本土化碳排放数据库尚待完善;高精度、标准化、国际互认的碳足迹评估方法体系尚待构建;碳足迹和碳减排量化评估相结合的研究还不够深入,碳足迹支撑低碳化方案实施的标志化示范项目较少。未来需进一步探索碳足迹评估技术与排放量核算、碳交易研究的结合,产品碳足迹与产品碳标签、绿色产品认证(EPD)机制相结合,充分发挥碳足迹评估技术在推动科学有序降碳、引导绿色低碳消费、应对贸易壁垒等方面的作用。

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3. 分子筛催化反应过程高效化的技术进展
王达锐, 孙洪敏, 王一棪, 唐智谋, 李芮, 范雪研, 杨为民
化工进展    2024, 43 (1): 1-18.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1274
摘要412)   HTML34)    PDF(pc) (2856KB)(528)    收藏

以分子筛为活性组分制成的催化剂广泛应用于石油化工领域。设计开发高效能的分子筛催化剂来实现化学反应过程高效化,可为化工企业节能降耗和降本增效提供技术支撑。种类繁多的催化反应对分子筛提出了不同的需求,本文从四个方面综述了开发高效分子筛的技术进展,包括硅铝分子筛酸性活性中心调变和钛硅分子筛Ti活性中心构建的活性中心修饰方案、微孔分子筛内部造介孔和介孔SiO2包覆分子筛的孔道结构调变方案、制备纳米级颗粒和控制择向性生长的晶体形貌控制方案、创制新结构分子筛的拓扑结构创新方案,探讨了分子筛催化剂的未来发展方向,指出我国仍需在该领域持续加强技术创新,尤其是原始创新,做到产学研深度结合,将先进技术转化为可实际操作的方案,最终服务于生产装置、实现工业应用是提高石油化工技术进步的重点工作。

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4. 中国流态化技术研发史略
金涌, 程易, 白丁荣, 张晨曦, 魏飞
化工进展    2023, 42 (6): 2761-2780.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0218
摘要392)   HTML55)    PDF(pc) (10339KB)(424)    收藏

现代流态化技术始于20世纪40年代其在石油催化裂化工艺的成功应用,迄今已有近80年的发展历史。在中国,流态化技术在经历了艰难的初期发展阶段后,随着改革开放和科技复兴才开始深入系统的基础及其工业应用的研究,进入到快速发展的高潮期和稳定发展期。本文在回顾了世界流态化研究的起源与进展后,概述了流态化技术在中国数十年的发展历程。按照流态化技术在中国发展的三阶段,依据本文作者的亲历和认知,回顾了中国学者多年来对世界和中国流态化理论和技术发展所做的重要贡献,特别是在产业化技术方面取得的成果。最后,展望了流态化技术未来的研究和技术发展方向。

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5. 固体储氢材料的研究进展
刘木子, 史柯柯, 赵强, 李晋平, 刘光
化工进展    2023, 42 (9): 4746-4769.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1906
摘要353)   HTML33)    PDF(pc) (4027KB)(444)    收藏

氢的廉价制取、安全储运以及高效应用是目前氢能研究领域的重点,而安全、高效的氢储运是实现氢能规模化应用的技术关键,因此高容量固态储氢材料的研发具有重要的学术意义和应用价值。固体材料储氢因储氢密度大、安全系数高而成为最有前景的储氢技术,得到了研究者们的广泛关注。本文针对目前国内外固体储氢材料研究现状,论述了几种固体储氢材料的研究进展,包括物理吸附类储氢材料、金属基储氢材料、配位氢化物和水合物储氢材料。重点评述了固态储氢材料中最具发展潜力的镁基储氢材料,并阐述了合金化、纳米化、添加催化剂以及复合轻金属配位氢化物等几种改性方法对镁基储氢材料储氢机理、微观结构、热力学性能、动力学性能的影响。制氢-储氢-用氢一体集成化设计应是固态储氢尤其是镁基储氢产业化应用发展道路,而镁基固态储运氢技术的发展,将可能实现氢气安全高效及大规模储运。

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6. 数字孪生技术助力石化智能工厂
索寒生, 贾梦达, 宋光, 刘东庆
化工进展    2023, 42 (7): 3365-3373.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0643
摘要348)   HTML14)    PDF(pc) (1076KB)(376)    收藏

数字孪生技术的应用已经在多个领域发挥着越来越重要的作用,我国工业和信息化部《“十四五”智能化制造发展规划》中也强调了数字孪生技术的重要性。本文阐述了数字孪生技术在石油石化行业的应用现状,并介绍了石化智能工厂全生命周期数字孪生平台框架。该框架以工业互联网平台为支撑,以石化企业复杂的工艺与装置为核心,可以提供石化智能工厂的数字化交付、智能建设服务、智能运行模拟以及智能维护等服务。同时,本文还规划了基于数字孪生的智能工厂生产调度可视仿真、基于增强现实的智能工厂设备智能巡检和基于虚拟现实的智能工厂沉浸式培训与安全演习三个应用场景。最后,本文分析了数字孪生技术在石油石化行业的应用挑战与措施,为数字孪生技术在智能工厂应用提供了指导建议。本文的研究成果对于推动数字孪生技术在石油石化行业的应用具有重要意义,同时也为数字孪生技术在智能工厂应用提供了新的思路和方法。

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7. 碳中和目标下推动绿色甲醇发展的必要性分析
舒斌, 陈建宏, 熊健, 吴其荣, 喻江涛, 杨平
化工进展    2023, 42 (9): 4471-4478.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0647
摘要344)   HTML29)    PDF(pc) (845KB)(402)    收藏

目前我国甲醇产能接近9800万吨、产量8000万吨,表观消费量约占世界总量的60%,自给率达90%以上,但以煤为主天然气和焦炉气为辅的原料格局导致甲醇生产每年产生2亿吨CO2排放。文章指出:在碳中和背景下,随着以电力领域为代表的烟气CO2捕集工作的深入开展、绿电装机规模的不断增加,将有越来越多的CO2和绿电以产品形式存在,捕集1t CO2的综合成本达到300元左右。在该成本边界下,如不能将捕集获得的CO2进行资源化利用带来效益,将会对双碳目标的达成带来不利影响,因此如何对CO2进行转化利用成为研究热点,将CO2加氢合成绿色甲醇则是一个很好的解决方案,并且相关研究和工业开发也逐渐掀起热潮。本文从政策驱动、工艺优势、降碳效应、绿电及CO2转化消纳、市场需求、甲醇产业升级6个方面进行了分析,认为发展绿色甲醇是实现碳中和目标重要且必要的举措之一。

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8. 氮掺杂生物炭的制备与应用研究进展
李艳玲, 卓振, 池亮, 陈曦, 孙堂磊, 刘鹏, 雷廷宙
化工进展    2023, 42 (7): 3720-3735.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1563
摘要337)   HTML14)    PDF(pc) (3817KB)(313)    收藏

生物质不仅储量丰富、分布广泛且可再生,是一种亟待高值化利用的资源。将其炭化后制备的生物炭具有良好的理化性质,常被用于吸附污染物、制作电极材料。但与活性炭相比,生物炭存在孔隙结构欠发达、表面官能团种类和数量稀少等问题,其应用受到了很大限制。通过对生物炭进行N元素掺杂改性制成N掺杂生物炭(NBC)可丰富生物炭孔隙结构和表面活性位点,提高吸附、导电和催化性能。本文综述了国内外近几年来关于NBC的制备/改性方法(热解法、活化法、水热法、模板法和后处理法等)及其优点和局限性,梳理了各方法得到的NBC的形貌结构及表面化学特征,概括了氮掺杂对NBC的催化、吸附、电化学性能的影响及NBC在各领域的应用。以“制备-结构-性能及应用”相结合的思路,从NBC的应用角度逆向出发,思考如何通过探究N掺杂机理和优化制备方法,来充分发挥NBC在各领域中的应用价值,并对今后该领域的研究发展提出了展望。

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9. 柔性吸附材料最新研究进展
路建美
化工进展    2023, 42 (6): 2781-2798.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0537
摘要327)   HTML35)    PDF(pc) (7811KB)(355)    收藏

近年来,具有柔性三维框架结构的吸附分离材料逐渐引起研究人员极大兴趣,其独特的动态吸附行为和富化学环境的结构框架赋予了其完全不同于传统刚性吸附材料的特性,这种特殊的柔性吸附材料在吸附分离、环境净化和传感等领域显示出巨大潜力。然而,由于研究者们缺少对柔性吸附现象的深入理解和相应的理论研究方法,该领域的发展较为缓慢。本文立足于作者自身研究工作,对柔性吸附的定义、理论发展和分类等方面的最新研究进展以及其在污染物去除、共沸物分离等方面的应用实例进行深度分析,力求为该领域发展提供相应的理论支撑。文中也指出了柔性吸附材料的产业化方向及前景,即应该努力探索柔性吸附材料大规模、高效率地处理环境中高浓度(低浓度)的液相(气相)污染物的应用前景,以此来推动柔性吸附材料的产业化。

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10. 填料塔液体分布器的研究进展
李春利, 韩晓光, 刘加朋, 王亚涛, 王晨希, 王洪海, 彭胜
化工进展    2023, 42 (9): 4479-4495.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1986
摘要299)   HTML27)    PDF(pc) (3392KB)(292)    收藏

填料塔作为化工单元操作过程中重要的汽液传质设备,因具有传质效率高、整塔压降低、能耗低等优点,已经成为精馏操作中的关键设备。液体分布器是填料塔中重要的塔内件,其结构形式直接关系到液相物料在塔内的分布情况,从而影响填料塔的分离效果。本文系统介绍了液体分布器的发展现状,从自然流分布、径向分布系数等方面详细总结了分布质量对填料塔分离效率的影响;深入分析了国内外关于各种结构类型的液体分布器的理论研究以及设计优化过程;并总结了不同液体分布器分布质量评价方法的适用场景。文章最后对液体分布器的发展进行了展望,为液体分布器的设计与优化提供了思路。

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11. 木质纤维素类生物质水热炭化机理及水热炭应用进展
王雪, 徐期勇, 张超
化工进展    2023, 42 (5): 2536-2545.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1223
摘要298)   HTML24)    PDF(pc) (1347KB)(273)    收藏

通过水热炭化方法(HTC)制备纤维类生物质炭材料,是当前废弃生物质高值化处理的一种方式。生物质具有种类繁多、结构复杂的特点,在不同的水热条件下涉及水解、降解、聚合等复杂反应。制备的水热炭性质如形貌、孔结构、表面官能团分布等受原料物理化学结构和水热反应条件影响较大,而水热炭的性质直接影响水热炭的应用。木质素炭化需要较高的水热强度,生成的水热炭石墨化程度和稳定性更高,可应用于导电、耐高温材料等领域;纤维素、半纤维素相对于木质素炭化温度低,更易形成多孔结构,获得更高的比表面积。另外二者因富含羟基,制备的水热炭表面具有丰富的含氧官能团,有利于通过静电吸附、离子交换等过程实现污染物吸附,进一步应用于环境治理等领域。水热温度主要影响炭化程度和水热炭得率,而水热时间则对水热炭形貌具有更明显的作用。通过改性可以定向调控水热炭性能,扩大其应用领域范围。为明晰不同条件下水热炭的结构变化,本文综述了纤维类生物质的种类、原料组成及水热条件对水热炭结构的影响,深入分析了水热炭生成机理,探讨了生物炭改性方法,归纳了生物炭在不同领域的应用并展望了未来的发展方向和前景,为生物质基水热炭研究提供参考。

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12. 微反应器在含能材料合成与品质提升中的应用
刘卫孝, 刘洋, 高福磊, 汪伟, 汪营磊
化工进展    2023, 42 (7): 3349-3364.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0329
摘要292)   HTML14)    PDF(pc) (8223KB)(306)    收藏

含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物。由于含能材料的特殊性,其合成过程具有强烈放热、对温度敏感的特点,同时,在实际应用中武器装药对含能材料的粒度控制也有很高的要求。微反应器具有传热传质效率高、安全性高、设备微型化和集成化、环境污染小等优点,十分适合于含能材料的合成过程与粒度控制,近年来成为国内外含能材料领域研究的热点与重点之一。本文第一部分介绍了硝酸酯、硝基、叠氮、氮杂环四类含能化合物的微反应合成,点明了微反应器可以显著提高合成安全性、加快合成效率和安全性;第二部分总结了微化工技术在含能材料微纳米化、球形化以及复合含能材料制备方面的应用,发现了微反应器具有粒度控制更精确、球形度高等特点。最后指出了微反应器在含能材料领域具有广阔的应用潜力,并对未来研究的重点及改进方向进行了展望。

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13. 镁基储氢材料的性能及研究进展
史柯柯, 刘木子, 赵强, 李晋平, 刘光
化工进展    2023, 42 (9): 4731-4745.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1905
摘要288)   HTML18)    PDF(pc) (6811KB)(266)    收藏

镁基储氢材料具有储氢容量高、价格低廉、在自然界中镁资源丰富等优点,被认为是最具有发展前景的一类固态储氢材料。由于MgH2稳定性好且放氢焓值高(75kJ/mol H2),氢分子在Mg表面解离能高及氢原子在镁晶格中扩散速率慢,导致吸放氢热力学稳定、动力学缓慢,从而限制了其在储氢方面的应用。对于镁基储氢材料性能的改善,目前已经取得了许多研究成果。本文综述了国内外镁基储氢材料的研究报道,归纳了镁基储氢材料的改性方法,重点阐述了合金化、纳米化和添加催化剂对于优化和改善热力学和动力学性能以及吸放氢机理的影响。最后对该领域的研究成果和发展前景进行了总结和展望,基于现有分析认为,在未来的研究中可以综合运用添加催化剂和纳米化改性双重机制对MgH2体系热力学性能进行调控,以获得具有高容量、高性能的Mg/MgH2储氢体系,满足商业化应用的要求。

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14. 退役锂电池正极材料资源化回收技术研究进展
王昊, 霍进达, 曲国瑞, 杨家琪, 周世伟, 李博, 魏永刚
化工进展    2023, 42 (5): 2702-2716.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1239
摘要277)   HTML48)    PDF(pc) (1256KB)(589)    收藏

新能源汽车产业快速发展带动锂离子电池消费不断增加,直接导致用于生产电池材料的钴、锂、镍等能源金属严重短缺。未来退役锂离子电池产量将呈指数增加,其资源化回收受到广泛关注。资源化回收不仅可以缓解电池材料紧缺现状,还解决了废旧电池堆积而引起的危害。本文针对退役锂离子电池放电预处理和湿法、火法两种资源化回收工艺最新研究现状进行了综述,并就未来发展趋势进行了讨论。在现有火法回收工艺基础上提出一种利用高温熔融冶炼渣处理废旧锂离子电池回收有价金属的新方法,通过添加适宜的氯化剂将渣中锂转化为高温易挥发的LiCl,实现从烟尘中富集并高效回收锂的新思路,解决了传统火法工艺需从渣中对锂进行二次提取的技术缺陷。

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15. MOFs材料在光电催化领域应用的研究进展
葛全倩, 徐迈, 梁铣, 王凤武
化工进展    2023, 42 (9): 4692-4705.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0598
摘要275)   HTML23)    PDF(pc) (4131KB)(516)    收藏

为满足可持续发展的要求,光电催化在水分解制氢、CO2还原和污染物降解等方面的应用由于其在储能和运输方面的可预测性优势而成为研究热点。金属有机框架(MOFs)材料具有高比表面积、金属/有机配体丰富、孔体积大、结构和组成可调等优点,在光电催化领域应用中具有巨大的潜力。因此,本文主要从水分解制氢、CO2还原、有机污染物降解这三个方面,综述了MOFs材料在光电催化领域中的应用研究进展。首先简要介绍了近年来MOFs材料在催化领域的进展,总结了几种MOFs催化剂应用较广的合成方法,并就其优劣进行比较;其次分别介绍了MOF基光电催化剂在这几个应用方面的基本机理和最新研究进展;最后,本文对MOFs材料在光电极中的作用及其在光电催化领域所面临的机遇和挑战进行了简要的总结与展望。

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16. 溶剂脱沥青技术应用与进展
廖志新, 罗涛, 王红, 孔佳骏, 申海平, 管翠诗, 王翠红, 佘玉成
化工进展    2023, 42 (9): 4573-4586.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2012
摘要274)   HTML12)    PDF(pc) (2183KB)(284)    收藏

溶剂脱沥青可拓宽原料组成及性质限制范围,避免高残炭及高金属含量制约,与转化工艺灵活组合可处理分子量大、氢含量低、杂质含量高的渣油、油浆及油砂沥青等,显著提高转化率、降低装置操作苛刻度、提高经济效益。本文分析了溶剂脱沥青技术特点及国内外工业化溶剂脱沥青技术应用情况和实施效果,综述了以溶剂脱沥青技术为上游或下游工艺的氢转化、裂化、气化等组合工艺最新进展。以低碳数烃类、CO2及其改性剂、共沉淀剂分类阐述了溶剂作用及研发进展,分析了塔及内构件结构优化、设备改造的新技术,指出未来仍需对溶剂脱沥青技术进行更多基础和优化研究。提出进一步提高抽提效率、降能耗,扩大在非常规原油改质中的应用,将劣质油/油砂/未转化油直接或间接转化为高附加值化学品等可能是溶剂脱沥青技术的未来发展方向。

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17. 化工科研范式智能化转型的思考与展望
李蓝宇, 黄新烨, 王笑楠, 邱彤
化工进展    2023, 42 (7): 3325-3330.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0530
摘要257)   HTML18)    PDF(pc) (1135KB)(411)    收藏

化工行业作为国家的支柱性产业,不断地积极响应国家号召,推动行业数字化、智能化发展。实验室和研究院作为化学工程核心技术支撑,是化工行业智能化转型中必不可少的一部分。站在智能化变革的起点,本文调研归纳了目前国内外化工实验室的智能化转型最新进展,围绕科研创新展望了化工实验室的智能化转型蓝图,提出了从信息化、数字化到智能化过渡,涵盖不同发展层级的智能研究院建设大纲,为规划智能研究院建设的具体方案提供指导,并展望了人工智能全面赋能的化工科研范式变革。

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18. 纳米材料用于铁死亡联合治疗的研究进展
徐沛瑶, 陈标奇, KANKALA Ranjith Kumar, 王士斌, 陈爱政
化工进展    2023, 42 (7): 3684-3694.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1595
摘要255)   HTML13)    PDF(pc) (2696KB)(211)    收藏

铁死亡作为一种新发现的调节性细胞死亡形式已成为新型的肿瘤治疗策略,然而复杂的肿瘤微环境及肿瘤部位特殊的病理微环境严重限制了铁死亡的治疗效果。将铁死亡与传统的抗肿瘤治疗方式结合,能提高治疗效率并减少毒副作用。为实现药物在肿瘤部位富集效果并发挥协同治疗效果,基于纳米材料的药物递送体系在抗肿瘤领域显示出广阔的临床应用前景和发展价值。本文首先介绍了不同种类纳米材料(铁基纳米材料及非铁基纳米材料)用于铁死亡协同肿瘤治疗的相关进展,归纳了铁死亡与多种治疗方法(包括化学治疗、光热治疗、光/声动力治疗、其他治疗方式等)协同治疗的相关研究;最后阐明了铁死亡协同肿瘤治疗的挑战,并指出确认铁死亡的具体抗癌机制、开发多功能纳米材料并探索高效协同治疗手段将是未来的研究方向。

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19. 漂浮型光催化材料的制备及其在水处理领域的应用研究进展
张宁, 吴海滨, 李钰, 李剑锋, 程芳琴
化工进展    2023, 42 (5): 2475-2485.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1273
摘要254)   HTML16)    PDF(pc) (2079KB)(354)    收藏

漂浮型光催化材料以高效光催化剂为核心,以太阳光等绿色清洁能源为驱动力,克服了纳米光催化剂难以回收利用这一瓶颈问题,通过吸附、光催化等耦合作用高效原位降解水体中的污染物,是实现光催化高级氧化技术规模化应用最有前景的途径之一。本文从载体类型出发,概括总结了近年来漂浮型光催化材料的轻质特性构建策略、形貌结构和不同载体利弊;分析比较了典型光催化剂-载体复合材料制备方法的优缺点;分类阐述了漂浮型光催化剂在水处理领域的应用研究成果。通过归纳漂浮型光催化材料在实际应用中存在的问题,指出未来漂浮型光催化剂的研究开发应重点关注环境友好型载体和材料性能稳定性;同时可通过构建多功能复合材料或采取多工艺耦合的方式以推动高效光催化剂在水处理方面的规模化应用。

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20. 阴离子交换膜电解池的研究进展
冯江涵, 宋钫
化工进展    2023, 42 (7): 3501-3509.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1687
摘要251)   HTML9)    PDF(pc) (1089KB)(402)    收藏

阴离子交换膜电解池(AEMWE)可以将稀碱性溶液或纯水作为电解液,使用较为廉价的阴离子交换膜和高活性的非贵金属催化剂,有效降低电解水能耗且大幅减少投入成本。本文对AEMWE的性能特点和发展优势进行了总结,详细分析了AEMWE中的催化剂材料、阴离子交换膜和离聚物等关键组件的研究进展。研究认为,Ni-Fe基催化剂将是最有可能的阳极材料,通过设计新型催化剂层,制造多孔结构,解决催化剂的溶解问题;通过提高离子交换容量来有效提升离聚物和阴离子交换膜的离子电导率、水扩散系数和耐久性等。最后提出了未来AEMWE的研发方向,通过对膜电极组件进行材料创新和工艺优化,发展纯水作为电解液,提高测试体系的灵活性,获得高效、低成本、稳定的AEMWE制氢装置。

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21. 相变蓄冷材料及系统应用研究进展
汤磊, 曾德森, 凌子夜, 张正国, 方晓明
化工进展    2023, 42 (8): 4322-4339.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1777
摘要250)   HTML3)    PDF(pc) (7931KB)(146)    收藏

相变蓄冷技术利用相变材料在相变时伴随着的吸热或放热过程对能量进行储存和应用,起到控制温度、降低能耗和转移用能负荷的作用。本文综述了相变温度在25℃以下的相变蓄冷材料及其在不同应用场景的筛选依据,介绍了相变蓄冷材料在食品医疗冷链物流、建筑节能控温与数据中心应急冷却、人体热管理和医疗保健的相变纺织品等领域的应用。从调节相变蓄冷材料相变温度、过冷度、热导率和循环稳定性等方面总结了材料热物性的调控策略,分析了不同调控策略存在的优缺点,指出相变蓄冷系统可通过增强蓄冷系统热导率和强化传热结构来改善普通材料传热性能差的问题。最后从复合相变材料制备到系统设计优化和应用场景拓展等方面对相变蓄冷技术研究方向进行了展望。

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22. 铂基纳米催化剂的制备及在加氢领域的进展
陈怡欣, 甄摇摇, 陈瑞浩, 吴继伟, 潘丽美, 姚翀, 罗杰, 卢春山, 丰枫, 王清涛, 张群峰, 李小年
化工进展    2023, 42 (6): 2904-2915.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1484
摘要249)   HTML21)    PDF(pc) (1784KB)(193)    收藏

铂基金属催化剂在许多重要的液相加氢化学转化中起着至关重要的作用,研究尺寸、晶型及形貌可控的催化剂以制备铂利用率高及活性好的催化剂具有重要意义。本文系统地介绍了铂基金属催化剂的研究进展,包括不同铂基金属纳米催化剂的合成方法、还原剂的种类以及影响铂基催化剂性能的重要因素(包括粒子粒径、形貌、组成、载体)对催化活性和选择性的影响。铂基催化材料催化效率高但价格昂贵,文中指出进一步探索铂基催化剂对加氢反应机理的影响机制,降低成本的同时提高催化剂寿命并实现铂基催化剂的可控制备仍是未来的重点研究方向。

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23. 中国炼油创新技术MIP的开发策略及启示
许友好, 王维, 鲁波娜, 徐惠, 何鸣元
化工进展    2023, 42 (9): 4465-4470.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0920
摘要246)   HTML33)    PDF(pc) (1722KB)(270)    收藏

车用汽油质量升级是世纪之交的国家重大需求,中国炼油工业基于自身的技术力量,设计了正确的技术开发策略,提出具有原创性的多产异构烷烃催化裂化(MIP)技术,由此开发出适应不同排放阶段汽油生产的中国自主技术及相应的技术路线。本文回顾了MIP技术诞生之初的国际环境、当时国内催化裂化技术面临的难题以及MIP技术在汽油质量升级过程中的作用和技术开发策略。文中指出,需基于市场需求,对MIP技术持续迭代,使其在激烈的竞争环境下始终保持强劲的生命力。

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24. 气固流化床化学反应数值模拟中颗粒尺度模型研究进展
邱沫凡, 蒋琳, 刘荣正, 刘兵, 唐亚平, 刘马林
化工进展    2023, 42 (10): 5047-5058.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2138
摘要241)   HTML20)    PDF(pc) (3627KB)(386)    收藏

气固流化床由于其优良的气固接触效率和传热传质效率,已经被广泛应用于能源、矿冶、化工、制药等工业领域。本文针对颗粒流态化-反应系统数值模拟研究进行了综述,阐述了数值模拟的三个尺度:化学反应工程模型、双流体模型以及颗粒尺度模型。然后聚焦于基于CFD-DEM方法的变粒径颗粒流态化-化学反应过程模拟,梳理分析了6种颗粒反应模型,即均匀转化模型、缩粒反应模型、缩核反应模型、联合收缩模型、细颗粒反应模型和随机孔隙模型,并从颗粒性质变化、化学反应模型、不同尺度耦合三个角度探讨了不同的颗粒反应模型的优点和应用中的局限性,分析了跨尺度颗粒系统模拟方法的发展近况,最后讨论了CFD-DEM方法在气固流化床化学反应过程模拟的应用上未来可能的发展方向,包括颗粒尺度大规模高效计算算法、颗粒反应模型的精确化以及颗粒-气体信息传递的精细化描述方面。有助于气固流化床化学反应模拟领域的梳理和发展,尤其是可供颗粒尺度模拟领域的研究人员参考和借鉴。

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25. 2023年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学领域科学基金项目申请与评审工作综述
王天富, 周晨, 张国俊
化工进展    2024, 43 (1): 560-564.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0060
摘要240)   HTML23)    PDF(pc) (390KB)(232)    收藏

总结了2023年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学(B08)领域科学基金各类项目的申请、受理和资助概况,对B08下属16个二级代码的各类项目申请与资助情况进行了分析,为下一年度国家的项目申报提出了建议。

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26. 化工本征安全技术发展路径的思考与探索
乔旭, 张竹修
化工进展    2023, 42 (7): 3319-3324.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0309
摘要238)   HTML22)    PDF(pc) (437KB)(234)    收藏

目前我国化工行业安全生产形势严峻。本文首先阐述了化工本征安全“四原则”的具体含义及其在生产源头和制造过程中降低甚至消除风险时发挥的作用,然后从技术成熟度角度出发,对本征安全“四原则”的落实情况及存在的问题进行了分析,提出重点围绕本征安全“四原则”中的最小化和替代原则对现有化工技术和装备进行提档升级,开发相应的本征安全工艺设备与技术。在此基础上,探讨了最小化和替代原则的技术路径:通过设计开发泛厘米尺度下的最小化单元设备,积极融合人工智能手段,研发智能化单元集成技术与装备,减少装置内的危化品存量和能量密度,确保生产安全风险可控。此外,还需要将最小化和替代原则拓展至化工清洁生产中,减少“三废”处置不当造成的安全隐患,实现生产、安全、环保三者之间的统一。最后列举了两项泛厘米单元智能集成技术在化学品生产和化工废气治理中的应用案例,反映出该类技术的普适性和产业化应用前景。可以预见,本征安全技术可以从根本上改变“高塔林立、釜罐成群”的化工业态,切实提升化工安全风险防控水平,助力化工产业安全化、高端化、智能化发展。

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27. 生物质与塑料催化共热解技术研究进展
王志伟, 郭帅华, 吴梦鸽, 陈颜, 赵俊廷, 李辉, 雷廷宙
化工进展    2023, 42 (5): 2655-2665.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1316
摘要227)   HTML9)    PDF(pc) (1271KB)(245)    收藏

生物质是唯一一种可再生碳源,其高效利用是解决能源与环境问题的纽带。近年来,基于化石能源的塑料制品使用和废弃量快速增加,其难于自然降解,对环境造成严重威胁。生物质与塑料的催化共热解技术能够得到选择性更高的产品,进而提升高附加值产物的产率和品质,是生物质与塑料规模化利用的重要方向。本文从生物质与塑料高效转化的角度出发,梳理了生物质与塑料催化共热解技术研究进展,对生物质与塑料共热解机理、ZSM-5基催化剂共热解、过渡金属基催化剂共热解、碱/碱土金属催化剂共热解、多催化剂共热解等不同种类的催化共热解研究前沿进行了综述,并对比了原位催化和非原位催化的共热解方式,展望了生物质与塑料催化共热解的主要技术和发展方向,以期为生物质与塑料的高效协同转化提供方法参考和研究思路。

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28. 垃圾焚烧飞灰重金属毒性浸出评价方法研究进展
李卫华, 吴寅凯, 孙英杰, 尹俊权, 辛明学, 赵友杰
化工进展    2023, 42 (5): 2666-2677.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1314
摘要224)   HTML6)    PDF(pc) (1226KB)(138)    收藏

垃圾焚烧飞灰产生量大且属于危险废物,其妥善处理是垃圾焚烧全过程污染控制的重点,选择适宜的重金属毒性浸出评价方法对飞灰的污染控制尤为重要。针对国内外涉及飞灰重金属毒性浸出常用评价方法进行了系统总结,分类比较了相关评价方法实验参数/条件和应用背景的差异性,重点分析了主流模拟场景类方法的应用情况及其局限性,剖析了当前评价方法存在的问题,并为研究者和管理者选择合适的毒性浸出方法给予了指导性建议。指出为实现对飞灰的精细化管理,应当根据社会、环境及科技变化及时更新方法内容,尤其在方法的应用中应充分考虑环境条件的多维性(如处置环境的多元化),同时更应基于现实需求(如污染物赋存的长期稳定性)探索符合我国国情且因地制宜的飞灰重金属毒性浸出评价方法。

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29. “双碳”目标下的氨能技术与经济性研究进展
李卫东, 李逸龙, 滕霖, 尹鹏博, 黄鑫, 李加庆, 罗宇, 江莉龙
化工进展    2023, 42 (12): 6226-6238.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0066
摘要224)   HTML14)    PDF(pc) (1661KB)(327)    收藏

由于氨的高能量密度和零碳特性,其作为氢能和可再生能源载体具有良好的未来市场。氨比氢更易储运且本质安全性强,有望成为推动能源革命、社会进步和国家发展的零碳能源发展路线之一。本文从氨能的全产业链角度出发,介绍了合成氨产业发展趋势以及各类合成氨技术的最新进展和成本经济性;列举了目前氨的主要储运方式、效率、成本和安全性特征;综述了氨的新能源燃料应用,包括氨燃料电池、氨内燃机、氨燃气轮机等技术体系发展现状和燃料成本经济性,以及氨分解制氢效率和生产成本优势。通过上述技术和经济性分析,探讨了氨能在能源系统中的重要作用,进一步梳理了氨能技术发展方向。

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30. 功能固体材料智能合成研究进展
陈森, 殷鹏远, 杨证禄, 莫一鸣, 崔希利, 锁显, 邢华斌
化工进展    2023, 42 (7): 3340-3348.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0655
摘要223)   HTML23)    PDF(pc) (4126KB)(336)    收藏

先进功能材料是现代工业发展的基础与先导,加快材料研发与筛选速度的关键在于研究范式的创新。以过程自动化、合成高通量、信息数字化为核心要素的智能合成模式作为新的研究范式逐渐成为现代材料研发的新趋势。本文介绍了近年来功能固体材料在智能合成领域的研究现状,着重梳理了以沸石、金属有机框架材料、多孔有机聚合物为代表的多孔材料以及其他功能固体材料在自动化、高通量合成方面的研究进展。文章指出了目前功能固体材料智能合成中仍存在的全流程自动化实现难、与人工智能结合程度有限等不足,对比了几种高效合成方法在反应时效性、产物影响等方面的特性及优缺点,分析了以“人工智能+大数据”为代表的数据驱动模式对功能材料性能预测与辅助合成带来的影响,最后总结出功能更全、精度更高、微量化自动合成平台的开发,准确性更高、泛用性更广的人工智能算法的构建以及两者的高度集成将成为未来的发展方向。

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31. 耐盐型太阳能驱动界面光热材料及蒸发器的研究进展
李吉焱, 景艳菊, 邢郭宇, 刘美辰, 龙永, 朱照琪
化工进展    2023, 42 (7): 3611-3622.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1732
摘要223)   HTML11)    PDF(pc) (2552KB)(238)    收藏

太阳能驱动界面蒸发技术(SDIE)依靠光热材料和蒸发器进行海水淡化,因光热转换效率高、环境友好、制造工艺简单和材料丰富等优点引起了学者们的广泛关注。但在海水淡化过程中,光热材料和蒸发器表面盐结晶的积累会直接影响太阳能界面蒸发效率,解决光热材料和蒸发器表面盐结晶问题是SDIE中重要的一步。本文简述了近年来耐盐型光热材料及蒸发器的设计理念与研究现状,阐述了不同耐盐设计的优点和局限性,梳理了其耐盐机制和性能,分析表明通过调控光热材料的孔结构、亲-疏水性、离子基团等方法可以增强光热材料的耐盐性,通过调控盐溶液的浓度和盐的结晶位置等可设计多种耐盐型蒸发器,讨论了目前在SDIE中解决盐结晶问题存在的共性问题并提出未来的研究挑战,以推进未来SDIE的研究与发展。

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32. 煤气化渣资源化利用
张丽宏, 金要茹, 程芳琴
化工进展    2023, 42 (8): 4447-4457.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1845
摘要222)   HTML7)    PDF(pc) (2124KB)(101)    收藏

煤气化技术作为清洁利用技术得到迅速发展,但同时产生大量的煤气化渣。本文从煤气化渣的来源及危害、煤气化渣的基本性质、煤气化渣制备材料(介孔材料、活性炭、复合材料)和煤气化渣的应用(废气废水处理、建工建材、农业)4个方面进行概述总结,对存在的问题、应用前景分别进行了分析和展望。文中指出:煤气化渣含碳量高、铝硅资源丰富、比表面积较大、孔隙结构比较发达,可用于制备高值化产品,但制备过程中所产生的废液需要进行处理与处置,剩余的含铝、硅和碳残渣也需要进行回收利用。煤气化渣的研究虽然取得了良好的效果,但大都处于实验室研究阶段或试验推广阶段,无法实现规模化利用。建议开发工艺简单、可行性强且具有经济效益的煤气化渣资源化利用技术,在分级利用的基础上实现铝、硅、碳资源的协同利用;在全利用的基础上实现其规模化利用。

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33. 氨储能在新型电力系统的应用前景、挑战及发展
杨鹏威, 于琳竹, 王放放, 蒋昊轩, 赵光金, 李琦, 杜铭哲, 马双忱
化工进展    2023, 42 (8): 4432-4446.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1817
摘要221)   HTML11)    PDF(pc) (2325KB)(270)    收藏

储能技术及其产业化应用对建设新型电力系统具有重大意义。在传统电力系统到新型电力系统升级转型的过程中,风能、太阳能等新能源发电占比持续提高,但其波动性和间歇性制约了对新能源的高水平消纳,导致电力系统对灵活性调节资源的需求剧增。氨具有大规模、跨季节和跨区域储存的优势,加快氨能产业发展和氨储能在新型电力系统中的应用,是实现“双碳”目标和保障国家能源安全的战略性选择。本文对比了氨储能和其他储能系统的特征,比较了氨储能与氢储能、甲醇储能等化学储能的共性及优缺点,重点介绍了目前国内外现有的氨储能技术、氨储运方式和低浓度氨分离技术,阐述了氨储能在电源侧、电网侧和用户侧的应用价值,最后,指出了氨储能在新型电力系统中应用面临的挑战,并展望了其未来发展。

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34. 微通道内气液流动与传质特性的研究进展
袁谅, 从海峰, 李鑫钢
化工进展    2024, 43 (1): 34-48.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1167
摘要219)   HTML20)    PDF(pc) (7263KB)(234)    收藏

微化工过程具有高效、安全、节能、体积小和高传热传质率等方面的固有优势,其在气液非均相传质与反应强化领域表现出巨大的发展潜力。本文系统论述了微通道内气液两相流动与传质特性的研究现状,总结了微通道内气液两相流型及分布情况,从操作条件和微通道设计等方面分析了影响两相流型的关键因素,并讨论了多种因素对传质与过程强化的影响方式,对目前研究的微通道内气液两相的传质模型进行了总结分类。以气液两相在主要流动通道的流动形态为基准,分类介绍了多种气液两相微反应器的最新研究进展。文中指出进一步探究微化工过程强化方式以及开发新型气液微通道反应器仍是未来微化工研究的重点发展方向。

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35. 含碳掺氨燃料的研究进展
赖诗妮, 江丽霞, 李军, 黄宏宇, 小林敬幸
化工进展    2023, 42 (9): 4603-4615.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2005
摘要215)   HTML5)    PDF(pc) (2602KB)(371)    收藏

随着经济和社会的发展,国家对能源的需求量越来越大,这与化石能源短缺、环境污染、温室效应等问题相矛盾,因此寻找高效清洁的替代燃料势在必行。氨的体积能量密度较高、成本低且完全燃烧时产物的污染性小,具有成为新时代绿色能源的潜力。但它的燃烧性能较差,通常需要掺混煤、CH4和合成气等燃料来改善。本文主要介绍了含碳掺氨的煤掺氨和甲烷掺氨混合燃料在基础燃烧特性和燃烧应用优化方面的研究进展。总结了不同燃烧策略及燃烧器设计中掺混氨燃料的燃烧特性和排放规律,为未来工业化应用研究提供一定的参考。但在实际应用氨燃料过程中仍存在不少挑战,未来可进一步对优化分级燃烧的策略、改善相关燃烧设备的结构、调整含氨燃料的喷射方式等方面进行研究,以实现高效低污染氨燃料的应用目标。

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36. 可再生能源合成绿氨研究进展及氢-氨储运经济性分析
曾悦, 王月, 张学瑞, 宋玺文, 夏博文, 陈梓颀
化工进展    2024, 43 (1): 376-389.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0228
摘要211)   HTML9)    PDF(pc) (2063KB)(263)    收藏

可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可再生能源、充当储氢载体易于储运等优势,在碳达峰碳中和的目标下,开发绿氨合成工艺具有重要意义。本文总结了工业Haber-Bosch法合成氨、电化学、光催化、等离子体和化学链合成氨取得的研究进展及面临的挑战,阐述了可再生能源电解制氢合成氨工艺的技术路线和发展现状,对比了煤制灰氨和可再生能源制绿氨工艺的技术经济可行性,分析了电价、电解制氢能耗等因素对电解制氢合成氨成本的影响,论述了分别以氨为载体储氢和储存液氢的成本构成,研究了分别以氨为载体运氢和运输气氢的成本,提出了对绿氢合成绿氨、以绿氨为载体储运氢产业发展的思考。

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37. 气力输送颗粒系统中静电的研究进展
刘浩宇, 赵彦琳, 姚军, WANG Chi-Hwa
化工进展    2024, 43 (2): 565-578.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1341
摘要210)   HTML25)    PDF(pc) (6571KB)(199)    收藏

在过去的几十年里,由于许多工业问题和相关新技术的发展,颗粒和颗粒流的静电学得到了越来越多的关注。颗粒-颗粒和颗粒-壁面之间发生碰撞从而产生静电。静电的发生会受多种因素的影响,随着颗粒与壁面之间的接触会在它们的表面产生静电荷的积累,静电量可以达到饱和状态。本文分别综述了气力输送颗粒系统中的静电发生及静电平衡,着重分析了颗粒与壁面之间接触带电的两种方式(碰撞带电和摩擦带电)、颗粒流模式及受力情况,讨论了颗粒带电过程所受的影响因素,包括外界条件(温度、相对湿度)、颗粒几何条件(尺寸、形状、接触面积、粗糙度)以及受力条件(摩擦力、常压)等。此外,对气力输送颗粒系统中静电的数值计算作了简单介绍。最后,为澄清气力输送颗粒系统中静电发生的机理,对单颗粒发生静电的物理机制进行了分析。根据对相关研究结果的总结,发现由于碰撞或摩擦造成的电荷转移的工作机制尚未完全明了,这些问题将在未来逐步得到解决。

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38. 模拟移动床分离过程及其优化方法研究进展
凌山, 刘聚明, 张前程, 李艳
化工进展    2023, 42 (5): 2233-2244.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1321
摘要209)   HTML15)    PDF(pc) (1825KB)(146)    收藏

模拟移动床技术具有产率高、纯度高、过程连续性等优点,适用于多组分体系及各组分性质比较接近的难分离体系,其过程设计和优化工作一直是研究的重点和难点。本文首先对模拟移动床分离机理及其各种变型进行了介绍,其中重点阐述了目前应用广泛的顺序式模拟移动床技术的分离模式和优越性能。在此基础上,总结并分析了模拟移动床领域的各种优化方法和研究进展。从传统的三角形理论开始,总结归纳了三角形理论应用体系,指出其重要地位及局限性。之后依次介绍了基于三角形理论衍生而出的序列二次规划算法、应用较为广泛的驻波设计、体积分离分析和基于遗传算法的过程模拟、多目标优化等多种优化方法。分析结果表明,除多目标优化以外,无论是最传统的三角形理论,还是其他几种优化方法,在参数选择和实验设计等方面都存在诸多局限性,而多目标优化方法已被证明表现更为优异,可以适用于模拟移动床操作模式的各种变型,在未来将具有极大的发展潜力和应用前景。

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39. 光催化及其协同电化学降解VOCs的研究进展
徐伟, 李凯军, 宋林烨, 张兴惠, 姚舜华
化工进展    2023, 42 (7): 3520-3531.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1577
摘要206)   HTML9)    PDF(pc) (820KB)(113)    收藏

各类行业的废气排放导致环境污染问题严重。挥发性有机污染物(VOCs)作为工业废气中首要组成部分,因其成分的复杂性而难以处理,无选择性氧化的光催化高级氧化技术在VOCs降解领域引起广泛研究。为了解决光催化反应历程中存在的效率低问题,本文从VOCs的光催化工艺参数影响因素(温度、相对湿度、初始气体浓度、氧浓度和气体流速)展开描述,总结了各种工艺参数的影响机理和影响趋势。随着光化学技术和电化学技术的不断发展,将光电技术结合起来成为新的研究方向,外加偏压能够有效降低光催化反应历程中电子空穴对的复合率,本文总结了各类光电催化反应器中外加偏压对光电催化的影响机理和影响趋势。总结近五年的光/光电催化的实验研究进展,对于光/光电催化领域降解工业废气VOCs的工艺流程设计与优化具有借鉴意义。文中指出,未来进行与工业废气VOCs相契合参数范围的实验研究和简洁且高效的光/光电催化反应器研发将成为今后的发展趋势。

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40. 光伏电池封装胶膜材料发展现状与前景分析
黄格省, 师晓玉, 丁文娟, 王春娇, 慕彦君, 侯雨璇
化工进展    2023, 42 (10): 5037-5046.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0872
摘要205)   HTML8)    PDF(pc) (1435KB)(241)    收藏

光伏发电是我国优化能源消费结构、大力发展可再生能源与新能源、实现“双碳”目标的重要途径,展现出广阔前景。本文介绍了光伏电池结构和胶膜分类,详细分析了国内外乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)生产技术现状及其生产与消费结构,并对光伏胶膜产业发展前景进行分析展望。文章认为,EVA胶膜是光伏电池胶膜的主流材料,在电池技术不断进步的趋势下,电池封装胶膜技术迭代加快,POE胶膜和多层共挤胶膜(EPE)消费需求不断扩大。当前我国EVA胶膜已经完全国产化,在市场需求驱动下,POE胶膜成为新材料行业关注的重大热点,项目研发与投资建设活动十分密集,POE技术攻关进展迅速,聚合单体高碳α-烯烃技术、茂金属催化剂技术以及高温溶液聚合技术壁垒逐渐取得突破,2025年将迎来国产POE产能集中释放期,支撑POE胶膜生产供给加快实现国产化,推动我国光伏产业和新能源行业高质量发展。

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41. 微气泡发生器的研究与应用进展
翟霖晓, 崔怡洲, 李成祥, 石孝刚, 高金森, 蓝兴英
化工进展    2024, 43 (1): 111-123.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1171
摘要203)   HTML14)    PDF(pc) (3127KB)(212)    收藏

微气泡具有体积小、稳定性高、停留时间长、比表面积大和具有较强自增压效应等优点,可以显著增加气液两相的接触面积和接触时间,强化气液两相的传质速率。目前,多种基于不同原理的微气泡发生器均可以有效产生微气泡,而不同领域利用微气泡的侧重点有所不同,因此其应用的微气泡发生技术也有所区别。本文综述了微气泡发生器在水处理过程、生物和医学领域、矿物浮选过程以及化工过程中的应用,重点阐述了各工业过程中常用的微气泡发生器类型和微气泡发生器的发泡原理,简述了各类微气泡发生器的气泡生成效果,指出了微气泡发生器的结构和操作条件对微气泡发生性能的影响,总结了各类微气泡发生器的使用条件。当下,依靠单一原理的微气泡发生技术仍具有一定的局限性,而耦合式微气泡发生器结合多种微气泡生成原理的优势,可以产生尺寸更小、分布更均匀的微气泡,因此耦合式微气泡发生器的研发对未来微气泡技术的应用具有重要意义。本文最后对微气泡发生器的应用前景、研发方向等进行了总结和展望。

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42. CH4和CO2共转化反应机理研究进展
成昊霖, 年瑶, 韩优
化工进展    2024, 43 (1): 60-75.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1069
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综述了CH4和CO2共转化生成合成气、乙酸和C2烃3种反应路径的反应步骤、关键中间体及反应产物选择性的影响因素。当生成合成气时,CH4与CO2的活化解离是关键步骤,催化剂载体表面为酸性或中性时反应遵循单功能机理,CH4和CO2在同一活性中心被活化,当载体为表面碱性时,CH4和CO2遵循双功能机理,在不同活性中心被活化,通常双功能机理的催化效率更高。当生成乙酸时,C-C耦合过程应被重点关注,该过程中气相CO2可能直接插入M—CH3键(Eley-Rideal机理)或先被吸附活化后再插入(Langmuir-Hinshelwood机理),后者反应能垒更低。当生成C2烃时,活性氧物种被认为是反应过程中的关键中间体,其可能来源于催化剂中的晶格氧或CO2的活化与解离。因此,在催化剂表面构建多个独立活性位点,以分别对CH4和CO2进行多位点协同催化被认为是良好的催化剂改性策略。另外,先进的模拟计算方法和原位表征手段能够深入揭示反应过程中催化剂和反应中间体的动态演变过程及机理,从而为真实CH4和CO2共转化反应过程中催化剂的设计提供理论指导。

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43. 过渡金属磷化物的改性方法及其在电化学析氢中的应用
王蕴青, 杨国锐, 延卫
化工进展    2023, 42 (7): 3532-3549.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1682
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过渡金属磷化物催化活性高、稳定性好,是电催化析氢的良好催化剂。然而,实现过渡金属磷化物在电解水制氢领域的大规模应用,还需要进一步提升其催化性能。本文以过渡金属磷化物的组成变化为出发点,从金属/磷(M/P)化学计量比的角度对过渡金属磷化物的性能进行了总结,介绍了其常见的制备方法,详细综述了元素掺杂、构造缺陷、构建界面工程、耦合炭材料、调控微观结构、改善材料浸润性等改性方法对过渡金属磷化物电催化制氢性能的影响。最后在新型磷源的开发、测试标准化、晶面调控等方面对过渡金属磷化物的发展趋势进行了展望。

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44. 元素掺杂生物质炭材料在电化学储能中的研究进展
王帅晴, 杨思文, 李娜, 孙占英, 安浩然
化工进展    2023, 42 (8): 4296-4306.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1797
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在“双碳”目标的背景下,新型生物质炭材料的开发及其在电化学储能领域中的应用引起了人们广泛的关注。在各种优化生物质炭材料性能的方法中,元素掺杂能够解决比容量低、稳定性差的问题,为提高生物质炭材料电化学性能提供了一种简单、有效的方法和策略。本文从植物基、动物基和微生物基三方面介绍了元素掺杂生物质炭材料的来源,并根据掺杂元素的种数将元素掺杂生物质炭材料归纳为单元素掺杂和多元素共掺杂。回顾了元素掺杂生物质炭材料在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等电化学储能器件中的应用,在此基础上分析了其化学组成和微观结构对电化学性能的影响。同时对其今后的发展和商业化前景做出展望,指出掺杂元素的种类和含量的调控、制备方法和工艺的优化、生物质自掺杂属性的激活仍是目前亟待解决的问题和未来的发展方向。

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45. 改性纳米零价铁材料制备的研究进展
杨竞莹, 施万胜, 黄振兴, 谢利娟, 赵明星, 阮文权
化工进展    2023, 42 (6): 2975-2986.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1395
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纳米零价铁(nZVI)是一种具有发展潜力的材料,但是过高的活性导致其易在空气、水中腐蚀,形成的钝化层覆盖在颗粒表面使得活性位点减少。研究表明,对nZVI进行改性可减少其氧化、钝化、团聚等问题。本文主要介绍了包覆、负载、双金属、硫化四种改性方式,探讨改性后nZVI性能强化机制,分析在应用中存在的问题,并提出相关建议。通过多种改性方式制备的nZVI复合材料,不仅能够减缓nZVI的团聚,提高对目标污染物的处理效果,而且能减弱nZVI的生物毒性。纳米颗粒的尺寸、改性材料的稳定性等问题是未来研究的重点内容之一。

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46. 金属有机框架材料用于海水提铀的研究进展
朱雅静, 徐岩, 简美鹏, 李海燕, 王崇臣
化工进展    2023, 42 (6): 3029-3048.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1434
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随着核能需求的增加,从海水中提取铀作为传统铀资源的补充或替代具有重要意义。金属有机框架材料(MOFs)具有高的比表面积和可调控的孔结构,作为一种新兴的除铀吸附剂,在学术界已引起了广泛关注。针对MOFs在海水中吸附铀时存在的水稳定差、选择吸附性差和分离困难等关键问题,研究发现可以通过定向官能化改性和与异相材料复合来提高海水提铀性能。本文简要介绍了MOFs材料在水中提取铀的结构优势,分析了水稳定性的影响因素,列举了具有代表性的三类高水稳定性MOFs材料特性,重点总结了该三类MOFs应用于海水中提取铀的性能以及机制研究,同时比较了原始MOFs、表面官能化MOFs和MOFs复合材料的提铀性能。基于MOFs的结构特征与对铀酰离子的吸附作用机制,得出除铀MOFs吸附剂的未来发展方向是提高水体稳定性、进行MOFs表面功能化以及拓展多种材料复合方式。

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47. 染料废水处理用纳滤膜制备及改性研究进展
杨凯璐, 陈明星, 王新亚, 张威, 肖长发
化工进展    2023, 42 (10): 5470-5486.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2105
摘要199)   HTML9)    PDF(pc) (6160KB)(450)    收藏

印染行业耗水多,并产生大量染料废水,限制了相关行业的绿色和可持续发展。传统染料废水处理方法局限颇多,作为一种新型分离技术,纳滤膜分离技术能够高效分离染料废水中的染料,进而实现染料废水的清洁处理和可用资源的回收利用,具有能耗低和分离效率高的优点,但所用纳滤膜仍存在通量低、耐热性能和抗污染性能差等问题。本文介绍了染料废水处理用纳滤膜制备及改性研究进展,重点综述了包括相转化法、界面聚合法、表面仿生沉积法、层层自组装法、表面涂覆法和表面接枝法等纳滤膜制备方法,分析了纳滤膜亲水改性、耐氯改性、抗菌改性、机械性能改性和耐高温改性等功能化改性的意义。最后指出目前纳滤膜在制备和应用时存在的问题,并对未来纳滤膜在改进现有制膜工艺,开发新型膜材料和探索新的制膜工艺等方面的研究进行了展望。

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48. 液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展
李文鹏, 刘晴, 杨志荣, 高展鹏, 王景涛, 周鸣亮, 张金利
化工进展    2024, 43 (1): 215-231.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1595
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石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料,广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而,石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展,重点探讨了电化学插层法、溶剂插层法、高温膨胀法和微波膨胀法等液相剥离的前处理方法原理以及对石墨烯剥离效果的影响;分析了水基溶剂、有机溶剂和混合溶剂等剥离溶剂的优缺点与选取原则;对比了超声、高剪切和微通道等过程强化设备的剥离原理和优缺点;简述了离心分离的后处理方法以及分离效果;最后对液相剥离法宏量制备石墨烯的发展趋势进行了展望:通过结合人工智能等方法进行多目标优化,开发无残留的功能化插层剂并匹配温和快速的膨胀方法,寻找低毒、低沸点、高分散的溶剂体系,精确调控液相剥离设备作用机理,设计连续化梯级离心设备,实现液相剥离制备石墨烯的连续化、规模化、低成本快速制备。

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49. 烯烃水合反应工艺与催化剂研究进展
韩恒文, 韩伟, 李明丰
化工进展    2023, 42 (7): 3489-3500.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1590
摘要196)   HTML3)    PDF(pc) (864KB)(522)    收藏

综合介绍了多种烯烃水合反应的机理、生产工艺及催化剂的研究成果。分类详细归纳了环己烯、丙烯、高碳烯烃等通过水合反应生产相应产物醇的生产工艺和催化剂的最新研究进展,并分析了烯烃水合技术的未来发展趋势。分析发现:烯烃水合反应的路径主要分为直接路径和间接路径;其反应机理主要有马氏规则的亲电加成机理、反马氏规则的亲电加成机理、自由基反应机理等;烯烃水合反应用催化剂从液体酸、碱,过渡金属盐或氧盐,不断向分子筛、固体酸、合成树脂、光催化剂、酶催化剂方向发展。未来,光催化和生物酶催化是烯烃水合科技研究的重点方向;而反应设备参数优化、提升催化剂性能、强化物料混合效果、改善传质过程等,则是烯烃水合生产工艺优化的发展趋势。

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50. PEMFC阴极催化层氧传质阻力影响的研究进展
马哲杰, 张文励, 赵炫凯, 李平
化工进展    2023, 42 (6): 2860-2873.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1504
摘要195)   HTML28)    PDF(pc) (11422KB)(119)    收藏

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)阴极催化层的氧传质阻力是限制高电流密度下低Pt载量膜电极极化性能的主要瓶颈。研究如何降低阴极催化层氧传质阻力对于提高PEMFC的性能、加快其商业化应用至关重要。本文首先分析了催化层氧传质阻力产生的根源及构成,指出氧气穿越气相、离聚物、Pt纳米粒子三相接触界面时产生的局部氧传质阻力是其重要部分;接着从Pt纳米粒子、离聚物、碳载体和水这四方面阐述了各因素对氧传质阻力特别是局部氧传质阻力的影响,归纳总结了降低氧传质阻力的方法;最后对低Pt载量PEMFC阴极催化层设计进行了展望,提出从构建适宜的载体孔结构、合理分布孔道内外Pt粒子数量、控制离聚物厚度及分布,以及强化水转移等方面着手,以降低氧传质阻力,提高电池在高电流密度下的功率输出。

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