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1. 合成气制高级醇Co基催化剂研究进展
张琪, 王涛, 张雪冰, 李为真, 冯波, 蒋智慧, 吕毅军, 门卓武
化工进展    2025, 44 (2): 773-787.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0129
摘要289)   HTML16)    PDF(pc) (4004KB)(1900)    收藏

合成气高选择性制取高级醇对推动煤炭清洁高效利用具有重要意义。Co基催化剂的双活性位点对高级醇合成反应具有独特优势。CoCu催化剂因材料成本低、高级醇产量高,成为近年来的研究热点,但其双功能活性位点作用机制尚不清晰,基础理论研究仍待完善。本文概述了Co基催化剂的最新研究进展,重点综述了Co基催化剂在合成高级醇反应中活性位点的性质和反应机理,厘清了Cu/Co比例、CoCu分布均匀性对催化剂性能的影响关系。梳理了碱金属、Zr、Ga等助剂对催化剂构效关系的影响,及其对改善碳链生长、抑制甲烷化、防止碳沉积、提高稳定性等作用。系统论述了具备独特层状结构的LDHs,及CNTs、AC等众多碳基材料作载体对Co基催化剂性能的影响。通过深度剖析合成气制高级醇机理,针对性开发新型催化剂结构及载体材料,可进一步提高Co基催化剂性能,实现更高效、环保和可持续的高级醇合成,为实现商业化夯实基础。

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2. 合成生物学优化酵母代谢过程中的碳保存和碳固定
孙涛, 汪鑫, 孙美莉, 王凯峰, 纪晓俊
化工进展    2025, 44 (5): 2834-2845.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1834
摘要343)   HTML12)    PDF(pc) (1264KB)(1596)    收藏

随着化石资源的不断开发和利用,由此带来的CO2高排放引发的气候变化备受人们关注,亟须寻找可持续性的解决方案。借助于微生物的代谢功能,利用合成生物学的手段对其进行优化改造,实现化学品的生物制造是一种优异的解决方案。酵母作为合成生物学研究中一类重要的底盘微生物,已经被成功应用于多种产品的生物制造。对酵母的天然碳代谢途径进行改造以实现更大程度的碳保存,并通过构建人工途径将无机碳转化为有机碳从而实现碳固定是进一步减少碳排放的有效途径。本文综述了近年来利用合成生物学手段在酵母中构建碳保存和碳固定系统的研究进展,重点介绍了以酿酒酵母、解脂耶氏酵母和毕赤酵母为代表的酵母类微生物的研究概况,包括避免非必要脱羧反应减少碳损耗和强化天然羧化反应促进碳保存,以及构建基于二氧化碳回用和代谢利用的碳固定系统,在此基础上展望了通过构建低碳酵母细胞工厂进行生物制造的未来发展方向。

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3. 管内梯度多孔镀层强化R245fa流动沸腾传热
曹泷, 刘贺, 郭家驹, 胡春霞, 杨卧龙, 吴学红
化工进展    2025, 44 (7): 3794-3803.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1085
摘要126)   HTML2)    PDF(pc) (5815KB)(1377)    收藏

基于梯度多孔表面定向输运原理,采用烧结与电镀耦合的方法在不锈钢换热管内壁面制备一层轴向三梯度微-纳多孔镀层,以R245fa为工质进行管内流动沸腾传热实验,并同光滑管对比。两测试管内径均为10mm,有效加热长度800mm。实验工况为:饱和压力维持在0.6MPa;质量流速为200~700kg/(m2·s);热通量为5~75kW/m2;实验段入口干度为0.01~0.9。得益于三梯度强化管内镀层具有的定向输运及较强的表面再润湿特性,管内流动沸腾换热系数显著提升,相较光滑管最大可达1.71倍。同时通过控制调节实验段热通量、入口干度、质量流速等工况参数,得出了一系列传热系数随工况参数变化的规律,揭示了不同工况下沸腾传热效率的变化趋势。

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4. 木质素降解酶人工调控的研究进展
王鑫颖, 李爱朋, 苏文蕊, 费强
化工进展    2025, 44 (5): 2694-2704.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1965
摘要388)   HTML11)    PDF(pc) (2332KB)(1293)    收藏

作为可再生生物质的重要组分,木质素是自然界储量最为丰富的芳香族高聚物,是芳香高值化学品合成的潜在绿色原料。然而,木质素的异质性和复杂结构给其降解利用造成了严峻挑战。自然界存在种类繁多、特异性多样的木质素降解酶,使得酶介导的生物降解能够突破木质素顽固性结构的限制,在温和条件下降解木质素。尽管如此,天然木质素降解酶的表达量、催化活性和稳定性等往往不尽人意。近年来,通过蛋白质表达调控、酶分子改造,木质素降解酶的合成和催化性能的人工调控已取得诸多优秀成果。鉴于此,本文首先对重要的木质素降解酶及其催化特性进行了简要介绍;在此基础上,重点总结了木质素降解酶的表达和催化性能强化方面的研究进展,对当前面临的理论和技术挑战进行了深入分析并提出了针对性的应对策略。希望为更高效木质素生物降解体系的开发提供有价值的参考,助力“双碳”目标的实现。

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5. 多环芳烃加氢裂化制BTX催化剂研究进展
孔肖阳, 刘振涛, 邹予桐, 王丹丹, 段爱军, 徐春明, 王喜龙
化工进展    2025, 44 (6): 3468-3485.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0639
摘要174)   HTML9)    PDF(pc) (3508KB)(1162)    收藏

加氢裂化是将催化柴油中的多环芳烃定向转化为高附加值的单环芳烃化合物的重要工艺,与热裂解相比工艺简单,节能降耗并减少了加工成本。本文综述了多环芳烃加氢裂化制高值化学品(BTX,即苯、甲苯和二甲苯)反应的双功能催化剂的研究进展。首先讨论了活性金属组分和酸性载体的选择对催化性能的影响。过渡金属硫化物、磷化物、碳化物和氮化物催化剂具有类似贵金属的高效加氢活性,贵金属与过渡金属结合或使用过渡双金属能够节省成本,且表现出优异的催化加氢活性和选择性。多级孔硅铝分子筛、改性介孔分子筛和酸性沸石与氧化物的复合载体具有促进反应分子骨架裂解的酸性位点,以及利于扩散传质的孔结构性质,是加氢裂化催化剂备受关注的载体。同时讨论了金属-酸平衡和协同作用对产物选择性的影响,纳米级接近度的金属-酸位点具有最佳的双功能协同作用。最后探讨了不同催化剂负载方法对金属颗粒尺寸、分散度和催化剂结构及性能的影响,将金属纳米颗粒高度分散在载体上是制备高效加氢裂化催化剂和提高目标产物选择性的关键。

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6. g-C3N4/TiO2异质结光催化剂的制备及其对NO的降解性能
张佩, 高莉宁, 丁思晴, 李立, 祝锡爇, 何锐
化工进展    2025, 44 (4): 2045-2056.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0583
摘要383)   HTML11)    PDF(pc) (6305KB)(1118)    收藏

对石墨相氮化碳(g-C3N4,CN)进行改性是提高其光催化性能的重要手段。采用热聚合法以硫脲为前体制备了S掺杂氮化碳(SCN),以石墨相氮化碳、S掺杂氮化碳和TiO2作为光催化剂的主要组分,制备了二元异质结复合光催化剂CN-Ti和SCN-Ti,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积、紫外可见漫反射、电化学测试等表征手段分析了光催化剂的形貌、结构、光学和电化学性能,通过对NO的降解评价了其光催化性能,根据自由基捕获实验进一步研究了其光催化降解机理。结果表明,二元异质结复合光催化剂SCN-Ti具有更优的光催化性能,SCN和TiO2质量比为5∶5时所得的光催化剂SCN-Ti-50在紫外光和可见光条件下对NO的降解率最高,分别可达84.9%和57.1%,显著高于CN在紫外光和可见光下对NO的降解率(分别为61.7%和44.2%),且经5次循环后,其仍具有良好的光催化活性。光催化活性的提高主要归因于SCN和TiO2构建的Ⅱ型异质结促进了载流子分离,提高了降解NO活性物质光生电子、空穴和·O2-的生成效率。本文为拓宽g-C3N4在光催化领域的应用提供了可借鉴的思路。

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7. TiO2纳米颗粒烧结机制分子动力学模拟
戴月明, 周梅芳, 沈建华, 姜海波, 李春忠
化工进展    2025, 44 (4): 2202-2214.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0495
摘要234)   HTML9)    PDF(pc) (8497KB)(1037)    收藏

氯化钛白是化工、储能等领域重要的无机原料,其性能受到烧结热处理等多因素控制。传统实验手段难以准确量化烧结过程,而分子动力学模拟能从原子尺度准确评估烧结的动态演化过程,但现有研究对诸如温度、粒度、排列方式等因素的机理阐释比较单一局限。本文引入非等径多颗粒模型、烧结颈尺寸、Lindemann指数和表观活化能等有效表征参数,通过分子动力学模拟系统研究了温度、粒度及排列方式对TiO2纳米颗粒的烧结行为的影响。结果表明,升高温度有利于激发剧烈的原子迁移扩散,加速烧结体的致密化进程。温度相同时,较小粒径的TiO2纳米颗粒烧结速率更快,但易被较大粒径颗粒吸收融合。此外,颗粒排列方式也会影响烧结行为,堆垛排列比线性排列有更明显的烧结优势。烧结初期主要通过表面扩散生长,而后期通过晶界扩散致密化。研究结果对优化工业烧结参数、制备高性能纳米材料具有指导意义。

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8. ZSM-5分子筛结构与反应性的研究进展
李知行, 代卫炯, 刘相洋, 王飞, 李瑞丰
化工进展    2025, 44 (2): 788-808.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0155
摘要626)   HTML41)    PDF(pc) (8959KB)(1016)    收藏

ZSM-5分子筛作为一种具有开放孔结构的固体酸催化剂,其结构与催化性能之间构效关系的建立一直是该领域的研究热点。基于此,本文系统总结了近年来关于ZSM-5分子筛结构(骨架铝分布、孔道结构及骨架缺陷)调控合成的研究进展。本文介绍了骨架铝原子的多样性分布及其表征技术,探讨了铝分布对催化性能的影响;归纳了ZSM-5分子筛孔道结构调变的手段,讨论了孔道尺寸、孔程长短对客体分子的吸附扩散、择形和催化的影响;总结了骨架缺陷的调控策略,并探讨了骨架缺陷对分子筛的酸性、亲疏水性及抗积炭性的影响。最后,对未来研究方向进行了展望,指出铝分布的精准表征、铝分布与催化性能构效关系的建立、结合对合成机理的深刻认识制备特定结构的分子筛及根据反应需求可控调节缺陷是未来ZSM-5分子筛研究领域的重要方向。

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9. 原料替代对化工生产过程新工艺安全的影响与风险评估
孟凡志, 孙冰, 杨哲
化工进展    2025, 44 (5): 2955-2971.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1697
摘要411)   HTML8)    PDF(pc) (2920KB)(1001)    收藏

化工行业是我国国民经济的支柱产业,在实现“碳达峰、碳中和”的过程中发挥关键作用,化工行业原料替代已成为推动绿色转型和产业升级的重要驱动力。针对原料替代过程中产生的安全隐患,本文深入探讨了原料的反应性差异、健康和环境风险、设备兼容性及工艺流程变化对化工过程安全的潜在影响。结果表明,不同原料在化学性质与传热特性等方面的差异可能导致反应速率、温度、压力及副产物类型的变化,进而增加工艺的不稳定性;替代原料毒性和排放特性的变化可能引发新的健康与环境风险,对生态系统和人员安全产生负面影响;新原料的腐蚀性和兼容性问题可能会导致设备的失效概率上升,甚至无法维持新工艺正常运行;对工艺流程改变引发的新风险缺乏充分考虑可能会引发安全事故。该研究为原料替代过程中的安全管理提供了理论支持和技术指导,并为未来原料替代过程的工艺优化和风险控制奠定了基础。

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10. 茂金属催化线性α-烯烃聚合获取高分子量产物研究进展
刘俊杰, 吴建民, 孙启文, 王建成, 孙燕
化工进展    2025, 44 (3): 1309-1322.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0411
摘要236)   HTML8)    PDF(pc) (3631KB)(985)    收藏

相比传统Ziggler-Natta催化剂和Lewis酸催化剂,茂金属催化剂具备活性高、产物分子量高、分布单一和环境友好等特点。但催化剂的复杂制备过程和无水无氧的反应环境等苛刻要求严重限制其发展。基于此,本文概述了以往研究中催化聚合不同种类线性α-烯烃(LAO)的茂金属催化剂及其反应条件和性能表现,从催化剂的空间结构、催化剂的电子结构、助催化剂的影响等方面详细分析了造成不同性能表现的主要原因,如空间位阻、β-H占比和整体分子刚性等,并分别提出适合于催化聚合不同种类LAO的茂金属催化剂类型和最佳操作条件。对以有机硼化物为助催化剂的催化聚合LAO的体系构建,后续LAO的催化聚合机理和影响因素研究,以铪为金属活性中心的茂金属催化剂的合成设计进行了展望。旨在为LAO催化聚合获取高分子量产物的茂金属催化剂的开发设计提供理论指导。

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11. 绿氢转化制绿色甲醇与绿氨
高建刚, 姜亚鹏, 包宝青, 王书琦, 崔书明
化工进展    2025, 44 (4): 1987-1997.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1731
摘要648)   HTML22)    PDF(pc) (899KB)(935)    收藏

绿色氢能有望在未来与基于可再生能源的新型电力系统并肩发展,共同助力碳中和目标的实现,它可在下游燃料、化工、炼钢、炼油等领域广泛应用,在所有的动力领域也有潜在应用前景。自2022年以来,绿色氢能在绿色甲醇、绿氨合成方面需求强劲,并有望在众多的氢能应用领域率先实现工业化。但绿色氢能究竟适用于合成甲醇还是合成氨,在技术和产业层面理解均不清晰。本文就绿氢转化制绿色甲醇和绿氨进行技术和产业层面分析,主要内容包括绿色甲醇、绿氨合成/分解技术介绍,过程及经济性的定性描述与定量分析等,试图给出一个较清晰的脉络,期盼为我国绿色氢能发展提供参考。

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12. 群体感应调节对废水生物处理工艺影响的研究进展
张千, 秦树敏, 杨晨曦, 杜泽宇, 唐清平, 杨周洪, 江佳骏, 冯尧, 万娟, 李伟
化工进展    2025, 44 (6): 3630-3641.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0676
摘要150)   HTML3)    PDF(pc) (1705KB)(885)    收藏

群体感应(quorum sensing,QS)是一种细胞间的通信机制,通过自诱导物(autoinducer,AI)的产生和响应,实现对细胞群体密度的调控,进而调节基因表达。在生物处理工艺中,QS对于微生物群落的功能和结构具有显著影响。本文综述了QS的三种主要信号分子类型:酰基高丝氨酸内酯(acyl-homoserine lactones,AHLs)、自诱导肽(autoinducing peptides,AIPs)和自诱导物-2(autoinducer-2,AI-2),并探讨了它们在QS机制中的作用。此外,本文还系统地综述了QS增强和抑制的方法,以及QS在生物处理领域中的应用,包括活性污泥、生物膜工艺、颗粒污泥工艺和菌藻共生技术以及膜生物反应器。尽管QS在生物处理工艺中的应用取得了一定的进展,但该领域仍面临诸多挑战和未解决的问题。例如,多种信号分子的产生增加了理解QS机制的复杂性;QS调控生物处理的研究大多还停留在实验室阶段,尚未大规模用于实际污水处理中。因此,深入研究QS在生物处理中的调节机制对于开发新的废水生物处理策略、提高废水处理效率具有重要意义。

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13. 油气水三相流多模式超声测试信号分析与流型辨识
史雪薇, 谭超, 董峰
化工进展    2025, 44 (4): 1834-1848.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1759
摘要238)   HTML7)    PDF(pc) (10004KB)(786)    收藏

针对水平管道油气水三相流流型的准确辨识问题,提出一种脉冲波/连续波超声组合式测试手段与多域特征提取方案。研究中,首先利用单晶的脉冲波超声传感器与双晶的连续波超声传感器对水平管道油气水三相流开展动态实验测试,同步获取流动过程中的回波强度数据与多普勒频移数据。通过分析测试数据在不同流型下的响应特性,揭示了油气水三相流不同流型的流动特点,并从回波强度剖面中峰值所在管道径向位置的概率分布、平均流速波动时间序列与多普勒频移的频率分解中提取了相关特征,量化了相界面的空间域分布特性与流速的时域、频域波动特性。最终,利用所提取的多域特征向量搭建了基于随机森林的分类器,实现了水平管道中8种油气水三相流流型的准确识别,平均识别率达96.6%。所提方法为复杂工业多相流的流型辨识问题提供了一种简单、高效、低成本、非侵入性的解决方案,具有重要的科学与工程应用价值。

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14. 沉淀法合成氧化镁吸附剂及其对氟化物的吸附机理
赵鹬, 石翎, 张栋强, 李宁
化工进展    2025, 44 (2): 971-981.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0149
摘要257)   HTML13)    PDF(pc) (4844KB)(777)    收藏

氟化物移除是全世界范围内急需解决的水处理问题。本文通过一种简单的沉淀-煅烧法合成了氧化镁吸附剂并将其应用于废水除氟研究。pH对合成的氧化镁材料比表面积影响较大,pH在10~10.5时合成的材料比表面积最大(101.1~154.8m2/g)。通过批量吸附实验及等温线研究,发现最大吸附容量为61.337mg/g;该过程符合Freundlich模型,说明吸附过程为非均相吸附;通过动力学研究,发现吸附过程符合拟二级动力学模型,说明吸附过程包含化学吸附。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征结果推断出氧化镁的吸附机理为静电相互作用、离子交换机制。在pH为2~10时氧化镁能有效去除水中的氟化物;常见竞争阴离子中仅有CO32-、PO43-对氟化物的吸附有不利影响;循环吸附实验表明氧化镁吸附剂具有可再生利用的潜力。因此,通过对合成的氧化镁材料进行批次吸附实验及吸附机理的探究,为废水除氟的工业应用提供一定的理论积累。

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15. 防冰涂层研究进展及抗冻蛋白防覆冰应用前景
李庆斯, 张黎明, 张雷
化工进展    2025, 44 (5): 2505-2514.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1858
摘要541)   HTML26)    PDF(pc) (2428KB)(770)    收藏

户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法(如加热、化学除冰剂及机械除冰)存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此,亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来,构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重要需求,也成为了防冰领域的研究热点。本综述梳理了当今防冰涂层的前沿研究进展,并讨论了防冰涂层的生物基原料替代的可能性。首先,综述了防冰涂层的主要类型(包括超疏水、超润滑、光热、电热以及活性防冰涂层)及其发展现状。其次,重点介绍并分析了自愈合防冰涂层的研究进展,讨论了自愈合特性给防冰涂层带来的重要价值。然后,总结了抗冻蛋白(AFP)的防冰作用机制与AFP防冰涂层的研究现状。最后,对防冰涂层的未来发展方向进行了展望。

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16. 基于R245fa制冷剂高温热泵构建的蒸汽发生系统性能
吴锋明, 李帅旗, 戴春江, 何世辉, 陈翔, 宋文吉, 冯自平
化工进展    2025, 44 (2): 752-763.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0166
摘要173)   HTML10)    PDF(pc) (5562KB)(696)    收藏

高温热泵蒸汽发生系统具有替代小型燃煤锅炉的潜力,不仅可以满足工业领域对110℃以上蒸汽的需求,而且可以降低供热设备的二氧化碳排放量。本文搭建了R245fa制冷剂高温热泵蒸汽发生系统,探究了不同蒸发温度(35~50℃)与冷凝温度(95~125℃)匹配条件,不同热源温度(45~65℃)与产生热水/蒸汽温度(95~120℃)匹配条件下的性能表现,以及热源温度对系统启动状态的影响。结果表明,制热性能系数(COP)、ηisoηvol总体呈现出随蒸发/冷凝温度差值增大而减小的趋势;较常规热泵系统,高温热泵系统压缩比水平更高,本机组平均水平为6.09,最高可达8.28,且系统等熵效率与容积效率受机组运行温度的影响更加明显。在压缩比基本保持不变的情况下,蒸发温度由35℃上升至45℃,等熵效率以及容积效率分别下降3.65%、6.16%;COP、制热量随热源温度与产生热水/蒸汽温度差值增大而降低。本机组直接蒸发原理使得产生蒸汽压力低于0.170MPa,设备符合正常压力容器标准;热源温度对系统制冷剂流量变化有一定影响,但影响幅度有限。以本机组为例,热源温度由50℃变化至60℃时,系统制冷剂流量因热源温度升高引起的提升幅度小于5%;启动过程的负载转换会导致系统性能快速变化;热源温度的提高会加快系统的启动速度,热源温度从45℃变化至65℃,启动阶段所花时间减少了520s;热源温度对系统启动稳定性有明显影响,过高或过低都将降低系统启动稳定性。根据稳定性结果分析,本机组的合适热源温度为50~60℃。

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17. Mg改性对低铂载量Pt/ZSM-22烷烃加氢异构性能的影响
毕文涛, 王学林, 曲炜, 王从新, 田志坚
化工进展    2025, 44 (3): 1355-1367.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0379
摘要253)   HTML15)    PDF(pc) (6993KB)(696)    收藏

以ZSM-22分子筛为载体,采用共浸渍法制备了Mg改性低Pt载量(Pt质量分数0.1%)的PtMg/ZSM-22催化剂,采用N2物理吸附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、羟基红外光谱(OH-FTIR)和2,6-二叔丁基吡啶吸附红外光谱(2,6-DTBPy-FTIR)等手段对催化剂进行表征,结果表明Mg的引入降低了Pt/ZSM-22催化剂的比表面积和微孔体积,以及中强B酸量和总酸量。以正十二烷为模型原料,在固定床反应器上考察了催化剂的加氢异构化性能。反应结果表明,与未改性的Pt/Z22催化剂相比,引入Mg助剂后的Pt0.5Mg/ZSM-22催化剂上异构体选择性显著提升,实现84.3%的异构体收率。结合表征结果和反应评价,探讨了Mg助剂对催化剂孔道性质、酸性质以及异构化性能的影响。

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18. 基于嗜盐底盘的可再生资源利用与生物制造
王婉泽, 丁军, 闫煦, 陈国强
化工进展    2025, 44 (5): 2421-2428.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1846
摘要293)   HTML11)    PDF(pc) (1830KB)(694)    收藏

在“碳中和”目标的驱动下,以化石燃料为原料的传统生产模式正在逐渐被绿色、可持续发展的生物制造所替代。嗜盐微生物是一类需要在高盐环境中才能正常生长的微生物,因其适应极端条件的特性和在资源化利用中的潜力,近年来受到生物制造行业的广泛关注和研究。本文综述了盐单胞菌在开放式连续发酵的条件下合成可降解的生物基塑料——聚羟基脂肪酸酯(PHA)的研究进展,同时探讨了其应用廉价底物或废弃物生产多种高附加值产品的可行性,为生物制造业的可持续发展提供了有利支持。通过开发基因调控元件、优化基因编辑技术以及改造代谢通路和形态学特性,盐单胞菌作为底盘细胞低成本生产多种聚合物、小分子化合物、氨基酸和蛋白质的应用潜力进一步提升。在廉价碳源的资源化利用方面,本文介绍了嗜盐微生物利用淀粉、纤维素、乙酸、餐厨废弃物等为底物生长和生产的相关研究。最后,展望了利用盐单胞菌进行一碳资源高值化应用的潜力和前景,以推动下一代工业生物技术发展和“碳中和”目标的实现。

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19. 微生物合成白藜芦醇及其衍生物
盛华康, 张博, 申晓林, 孙新晓, 王佳, 袁其朋
化工进展    2025, 44 (5): 2463-2474.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1830
摘要511)   HTML26)    PDF(pc) (2797KB)(691)    收藏

白藜芦醇具有抗氧化、抗炎、抗衰老、抗癌、预防心脑血管疾病等生物活性,经羟基化、糖基化、甲基化等结构修饰后的白藜芦醇衍生物展现出更好的溶解度、稳定性、生物相容性和生物活性。目前,白藜芦醇及其衍生物在医药、化妆品、食品等领域受到广泛应用。传统的白藜芦醇及其衍生物获取方式目前主要依赖植物提取,存在含量低、植物生长周期长、易受气候影响等局限。近年来,随着合成生物学的迅猛发展,构建微生物细胞工厂以廉价、易获得的碳源为原料生产白藜芦醇及其衍生物成为近年来研究的热点,并取得了显著进展。本文综述了白藜芦醇及其衍生物的微生物合成现状,着重探讨开发有效的代谢工程策略应用于构建高效的白藜芦醇及其衍生物微生物细胞工厂,包括强化前体供应、异源合成途径酶的挖掘、筛选与优化等。本文旨在为白藜芦醇及其衍生物的大规模生物制造提供借鉴与参考。

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20. 生物质衍生芳香族含氧化合物中C—O键断裂研究进展
邱泽刚, 石亚斐, 李志勤
化工进展    2025, 44 (3): 1183-1193.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0352
摘要310)   HTML23)    PDF(pc) (2051KB)(663)    收藏

木质生物质含有芳香环结构,但是其含氧量高。生物质衍生芳香族含氧化合物高值化利用的关键问题是其C— O键的活化断裂。生物质衍生芳香族含氧化合物中的C— O键有多种类型,主要包括连接芳环碳与羟基氧的Caryl— O(H)键、醚键Caryl— O— CH3、芳环侧链中的C̿    O键等。通过催化加氢脱氧(HDO)使芳香族含氧化合物C— O键活化断裂。本文综述了生物质衍生芳香族含氧化合物的C— O键完全断裂,以及C— O键选择性断裂的研究现状;阐述了苯酚、甲基酚、苯甲醚、愈创木酚、丁香酚和香兰素等典型芳香族含氧化合物的C— O键催化断裂机理;分析了催化剂的加氢能力、亲氧性、酸位点、电子结构和金属位点等性质和结构对芳香族含氧化合物C— O键催化断裂的作用;进而提出了芳香族含氧化合物C— O键催化断裂的一些关键问题和研究重点。

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21. 轻烃分离材料和机理的研究进展
罗伊雯, 赵亮, 张宇豪, 刘东阳, 高金森, 徐春明
化工进展    2025, 44 (5): 2938-2954.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-2067
摘要284)   HTML10)    PDF(pc) (1626KB)(642)    收藏

随着我国新能源的发展和石油需求峰值的临近,石油行业面临炼油产能过剩的问题。将石油通过轻烃分离后转向生产化工原料是缓解炼油产能过剩、弥补当前化工原料短缺和实现石油高值化利用的有效途径。本文首先介绍了轻烃在化工行业的重要性和轻烃分离的意义,讨论了轻烃分离机理,具体介绍了分子筛效应、动力学效应、热力学平衡效应和协同效应的分离原理和适用材料。然后按照不同烃类的分离进行分类,详细讨论了各种轻烃分离的研究现状,并对不同材料的分离效果进行对比,总结了不同分离材料的适用范围。最后,对未来轻烃分离的研究方向进行了展望,为今后开发分离效果更好、成本更低的轻烃分离技术和分离材料提供了借鉴。

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22. 低碳智慧化转型:能源化工领域的未来发展与挑战
刘东阳, 何福鹏, 邱伟, 周天航, 赵亮, 徐春明
化工进展    2025, 44 (6): 3305-3323.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0063
摘要237)   HTML10)    PDF(pc) (4999KB)(636)    收藏

能源化工是支撑国民经济发展和保障国家战略安全的重要领域,正面临着低碳化、智慧化和可持续发展的深刻变革。本文系统综述了传统能源低碳化与低碳能源实用化的研究进展及关键技术。在传统能源的低碳化方面,通过传统能源分子精准表征与转化过程模型化,推动高效工艺的开发以降低碳排放,并结合定向催化转化技术实现传统化石能源的绿色转型。在低碳能源的实用化方面,探讨了长时大规模储能技术的进展以及应用,以提高可再生能源的利用率和支撑低碳能源系统的构建。以液流电池为例,探索了智慧化技术在储能性能优化中的应用。同时,新催化反应机理与基于电磁供能及多物理场耦合机制分析的工艺装备开发技术,推动了传统能源低碳化与智慧化的深度融合。最后,本文展望了“能源化工+人工智能”发展前景,提出从分子层面、过程装备层面、系统优化层面协同推进能源化工领域的低碳化与智慧化转型,并引入思维链驱动的推理大模型,通过多学科的交叉合作,以实现更高效、更绿色的能源系统,为应对全球气候变化和资源短缺挑战提供切实可行的解决方案。

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23. 塑料催化资源化利用研究进展
付东龙, 冯冠晴, 徐心泉, 陆振谱, 裴春雷, 巩金龙
化工进展    2025, 44 (5): 2758-2766.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1931
摘要501)   HTML22)    PDF(pc) (2182KB)(633)    收藏

塑料的催化资源化对于应对全球塑料污染至关重要,但其大规模商业化应用面临着多种挑战。本文重点讨论了近年来在应对塑料催化资源化过程挑战的最新研究进展,探讨了塑料化学升级回收中的两大重要挑战,即低转化效率与高能耗问题。深入探讨了通过提高传统催化体系碳利用效率实现塑料废弃物高效利用的方法,并综述了新型反应体系在实验温和条件下塑料资源化利用的相关研究进展。本文通过对传统和新型塑料催化转化中催化剂、反应工艺等方面的系统讨论,提出可利用微波、等离子体等外场强化方式或其他可再生能源突破传统基于对流和热辐射的热传递方式限制,充分利用不同能量形式的协同效应,为促进面向可持续循环的塑料废弃物资源化利用的未来研究提供了新思路。

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24. 毕赤酵母利用甲醇生产重组蛋白技术的研究进展
王媛媛, 张翀, 韩双艳, 邢新会
化工进展    2025, 44 (5): 2441-2450.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1843
摘要569)   HTML15)    PDF(pc) (1874KB)(565)    收藏

甲醇等一碳化合物作为生物制造的一种绿色可持续低碳原料,不存在与人争粮的问题,具有巨大的应用发展潜力。能够天然利用甲醇的毕赤酵母研究历史长,已被广泛应用于多种重组蛋白的生物制造中,成为甲醇利用性能优良的底盘细胞工厂。近年虽然对毕赤酵母的生理学、甲醇代谢网络、蛋白分泌表达途径及关键元件挖掘开展了大量的研究,积累了大量知识,但仍存在影响其高效应用的一系列关键问题,如甲醇及其代谢物对细胞毒性的复杂影响机制认知有限、细胞鲁棒性及甲醇利用相关的“生命暗物质”挖掘能力不足、甲醇高效转化成目标蛋白的工程化手段有限等。本文综述了国内外有关毕赤酵母生物转化甲醇合成重组蛋白的研究现状,重点总结讨论了毕赤酵母细胞工厂转化甲醇及蛋白表达优化策略,最后探讨了当前毕赤酵母生物转化甲醇生产重组蛋白过程中面临的挑战,并对其未来的生物技术创新和应用进行了展望。

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25. 基于有限体积法-有限元法的油水两相流超声衰减特性规律分析
苏茜, 王金咯, 刘振兴
化工进展    2025, 44 (4): 1825-1833.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1758
摘要314)   HTML7)    PDF(pc) (4692KB)(555)    收藏

油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)的三维流体仿真软件,构建油水混合输入的动态流动过程模型。通过提取多相界面横截面坐标,在多物理场耦合仿真软件中基于有限元法(FEM)构建被测场二维几何剖分模型,建立FVM-FEM耦合的多相流可视化仿真平台。在超声波激励作用下研究油水两相流与超声相互作用的机理。研究结果表明:水平管道动态水包油与油包水流型中,离散相数量在一定范围内增大,但由于聚拢作用离散相数量会有所减少,超声衰减系数与离散油泡或水泡数量为正相关。最后,对水包油向油包水流型反相的过渡过程进行了深入探究,油水两相均以非离散形式存在,超声衰减系数随分层数量的增加而增大。

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26. 以CO2为原料的第三代生物炼制现状
李煜真, 贺铭敬, 王皓明, 马小清, 刘立成, 李福利
化工进展    2025, 44 (5): 2811-2824.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1982
摘要358)   HTML9)    PDF(pc) (1739KB)(543)    收藏

利用微生物发酵一碳气体生产生物燃料及化学品,是当今实现碳资源捕捉利用和绿色生物制造的重要途径之一。CO2和CO、甲烷、甲醇以及甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳(one carbon,C1)资源,其来源广泛且价格低廉,有望成为生物制造的替代原料。C1原料生物转化有助于缓解温室效应、助力“碳中和”目标。本文总结了近年来以CO2为原料通过微生物炼制生产重要能源和化学品的研究进展,论述CO2的生物代谢途径以及产物合成途径,讨论以CO2为原料的C1生物炼制中微生物的工程化改造,并展望未来绿色生物制造的新路线。

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27. “氨-氢”能源背景下临氨设备失效行为及分析技术研究进展
刘曦, 林钰婷, 王栋, 卢凯, 滕霖, 王大彪, 罗宇, 江莉龙
化工进展    2025, 44 (10): 5547-5562.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0322
摘要158)   HTML2)    PDF(pc) (3615KB)(540)    收藏

在“双碳”目标的推动下,氨作为一种高能量密度、高安全性且便于运输和储存的无碳富氢介质,具有广阔的发展前景和良好的未来市场。临氨设备作为氨工业的核心组成部分,其安全性和可靠性至关重要。然而,复杂的服役环境使临氨设备面临开裂、泄露等失效问题,可能影响整个生产流程的安全与效率。基于此背景,本文总结了目前主要临氨设备的失效类型与特点,分析了临氨设备的失效机理,包括应力腐蚀、氢脆、高温腐蚀与蠕变、晶间腐蚀等,综述了无损检测、宏观观察、微观观测、力学性能分析等方法在临氨设备失效检测与分析上的应用,概括了临氨设备失效风险评估方法,最后对临氨设备失效机理探索与安全评估的未来研究方向进行了展望。

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28. 基于热力学拓扑理论的三塔变压精馏分离四氢呋喃/甲醇/乙醇多目标优化设计
杨傲, 邓苇, 黎勇, 罗婧, 王梓霖, 张俊, 申威峰
化工进展    2025, 44 (8): 4582-4593.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0567
摘要137)   HTML2)    PDF(pc) (5449KB)(526)    收藏

四氢呋喃(THF)、甲醇(MeOH)和乙醇(EtOH)三元体系包含一条精馏边界与两个共沸点,导致采用常规精馏技术分离尤为困难。为了解决这一问题,本文探究了三元体系THF/MeOH/EtOH在不同压力下相图的变化趋势及共沸点的移动方向,基于精馏边界、剩余曲线等热力学拓扑理论分析变压精馏分离三元共沸混合物THF/MeOH/EtOH的可行性。进一步地,结合剩余曲线、组分平衡线和精馏边界等热力学拓扑理论对两种变压精馏分离序列进行工艺概念设计。最后,通过组件对象模型(COM)技术连接Aspen Plus和Matlab,采用多目标粒子群算法以经济和安全指标为目标函数对不同分离序列进行优化设计。结果表明:热力学拓扑理论分析可以快速实现变压精馏分离三元共沸混合物的概念设计;相比于EtOH-THF-MeOH分离序列,EtOH-MeOH-THF分离序列在经济和安全性能方面表现出了较强的优势。

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29. 本期封面、中英文目次表、版权页
化工进展    2025, 44 (3): 0-.  
摘要97)      PDF(pc) (5103KB)(524)    收藏
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30. 聚乙烯常规及微波催化热解产物分布特征的研究进展
张莹, 郑雪梅, 马爱元, 田时泓
化工进展    2025, 44 (6): 3224-3237.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-2128
摘要153)   HTML9)    PDF(pc) (3001KB)(521)    收藏

聚烯烃类塑料制品因碳氢链结构化学稳定性好、难自然降解,其处理方式备受关注。催化热解技术被认为是废塑料回收利用的绿色方法。区别于常规热解技术的低效能和低产率,微波催化热解因加热速率快、受热均匀、能量转换率高,能显著提升微波转化效率,提高高价值化学品的产率与品质。本文从常规和微波催化热解的工艺应用出发,系统阐述过渡金属(Fe、Co、Ni等)负载型催化剂对常规催化热解聚乙烯产生的气液固三相产物的影响,以及铁基复合金属催化剂和分子筛类催化剂对微波催化热解聚乙烯产生的氢气、碳纳米管和芳烃油的选择性差异,梳理了常规和微波催化热解废塑料的产物分布规律,对比了铁基复合催化剂对常规和微波催化热解产物的选择性,探讨了常规及微波催化热解废塑料的反应机理和发展趋势。针对微波催化热解废塑料催化剂的性能问题,提出开发具有良好吸波性能和催化能力的催化剂来提高微波利用率和催化活性,进一步改善微波催化废塑料高附加值产品的质量,最后对微波热解废塑料产物的可控性和纯度进行了展望。

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31. 有机液态储氢载体甲基环己烷脱氢研究进展
王家慧, 李培雅, 杨福胜, 王斌, 方涛
化工进展    2025, 44 (6): 3208-3223.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-2009
摘要163)   HTML7)    PDF(pc) (4906KB)(515)    收藏

氢能作为一种清洁、无污染的替代能源而受到广泛关注,而储氢技术是制约其发展的关键。甲基环己烷(MCH)-甲苯-氢气系统(MTH)作为一种有机液态储氢体系,由于其安全性高和成本低而具有大规模利用的潜力。甲基环己烷脱氢过程作为MTH体系发展的瓶颈,反应条件苛刻、能耗高,理解其反应机理、寻找高性能的催化剂并对反应进行优化是其研究的重点。本文从机理出发,对甲基环己烷脱氢动力学、催化剂设计以及反应过程强化的研究现状进行总结,重点阐述目前贵金属Pt基催化剂和非贵金属Ni基催化剂的研究进展,探讨了通过载体调控、处理方法改进、助剂添加等策略提升催化剂性能的方法。同时,对反应器设计和操作条件调整实现过程强化的相关研究进行了总结。本文旨在为MTH体系的进一步发展提供理论指导和技术支持,并在此基础上对未来发展方向进行展望。

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32. 基于改进Swin Transformer的HMX造型粉图像处理方法
邹藻, 田昌, 苏明旭, 尹华模, 屈延阳, 何冠松
化工进展    2025, 44 (4): 1957-1967.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1481
摘要293)   HTML3)    PDF(pc) (7232KB)(504)    收藏

针对原位、在线获取奥克托今(HMX)造型粉形貌信息的需求,设计了颗粒图像探针及采集系统,获取了造型粉悬浮颗粒图像。以掩模区域卷积神经网络(Mask RCNN)为框架,提出了一种基于改进Swin Transformer的图像处理方法,通过并联通道注意力模块和窗口自注意力机制提出CA-Swin Transformer结构以合理分配图像通道的关注度,并进一步结合特征增强模块建立了一种颗粒识别网络(particle recognition network,PRNet),有效提高了颗粒识别精度。以标注的HMX造型粉图像数据集对PRNet进行训练与测试。结果表明,PRNet的AP、AP50和AP75分别达到了62.3%、84.4%和72.5%;识别特征粒径D10D50D90Dmax与人工标注值的相对误差分别为-4.788%、-0.770%、-0.272%和0.313%,均优于基准网络Mask RCNN及其以Swin Transformer为主干网络的变体。此外,对重叠颗粒的遮挡部分进行复原,重叠颗粒圆形度、Feret直径和长宽比与人工标注绝对相对误差分别小于8%、4%和5%。

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33. 甲基环己烷脱氢催化体系的研究进展
刘诗哲
化工进展    2025, 44 (6): 3486-3496.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0008
摘要151)   HTML8)    PDF(pc) (2415KB)(497)    收藏

有机液体储氢技术是氢能储存和运输的一种很有潜力的解决方案。甲基环己烷具有储氢密度高、储存和运输状态下化学性质稳定等特点,可作为优良的储氢载体。通过甲基环己烷-甲苯-氢(MTH)体系的可逆加氢-脱氢反应,可以有效实现氢的储存和释放。目前,甲苯加氢技术已较为成熟,但甲基环己烷脱氢技术中催化剂的活性和稳定性仍不能满足工业应用的需要。本文分析了国内外甲基环己烷脱氢催化体系的研究现状,介绍了贵金属催化剂和非贵金属催化剂在活性组分与载体的选择、制备方法和催化脱氢性能等方面的研究进展,并对脱氢催化剂未来的发展方向进行了展望。开发具有良好的催化活性、产物选择性和稳定性的脱氢催化剂是MTH体系应用于储氢技术的关键。

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34. 生物基呋喃二甲酸关键技术路线和产业发展现状
乔凯, 张震宇, 马会霞, 傅杰, 周峰
化工进展    2025, 44 (5): 2577-2586.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0185
摘要428)   HTML17)    PDF(pc) (3649KB)(478)    收藏

在全球“碳中和”与循环经济发展的推动下,生物基材料正逐步成为石油基材料的重要替代品。其中,2,5-呋喃二甲酸(FDCA)凭借其刚性芳环结构及优异的物理化学性能,被认为是最具潜力的对苯二甲酸生物基替代品,在可持续高分子材料领域展现出广阔的应用前景。本综述系统分析了FDCA的主流制备技术路线(如HMF、MMF/RMF、葡萄糖二酸、糠醛/糠酸路线),对比了各技术的经济性与环境效益,指出HMF路线是当前走在工业化最前端的技术路径,但仍面临中间体HMF稳定性差、分离能耗高及催化体系选择性受限等关键挑战。通过系统梳理化学法制备FDCA的技术路线、关键环节和产业化进程,旨在为推动FDCA产业的高效发展及产业升级提供理论参考与技术支持。未来通过聚焦高附加值市场、开发HMF衍生化新工艺、推动链式集成生产,并结合政策与产业链协同,有望突破成本制约,加速FDCA产业化进程。

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35. 金属有机框架(MOF)基混合基质膜界面改性方法及其气体分离性能
王雪莉, 杨卫亚, 张会成, 王少军, 凌凤香
化工进展    2025, 44 (2): 928-940.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0202
摘要363)   HTML11)    PDF(pc) (3071KB)(461)    收藏

气体膜分离技术在化工行业中极为常见,与传统气体分离技术相比,具有占地小、能耗低、操作简单和节能环保等优点,应用前景广泛。膜材料作为气体膜分离技术的核心,被广泛研究,其中基于金属有机框架(MOF)材料的混合基质膜(MMM)兼具高渗透性和高选择性,是有潜力的气体分离膜材料。MOF材料种类繁多,具有孔道结构可调性和表面可修饰性,但MOF颗粒与聚合物存在性质差异,相容性较差,易分散不均匀,导致MMM中存在颗粒团聚、聚合物链段僵化和颗粒孔道堵塞等界面缺陷,进而影响膜的气体分离性能和机械性能。本文根据改性方法原理的不同,归纳了改善MOF基MMM相容性的四种方法,分别是MOF的改性、MOF表面修饰、聚合物的改性和MMM的后处理。结合研究者们的实例,阐述其制备MMM的聚合物种类、MOF种类、目标气体、改性方法的机理和改性目的,并通过对改性前后MMM的渗透率、选择性和机械性能进行数据对比,体现界面改性后达到的分离效果。最后,对目前存在的改性方法进行探讨,提出现有界面优化方法的发展空间,比如对分子本身特性、温度、老化条件的考虑,以及利用预测模型来预筛选聚合物-填料组合。未来,应重点关注MMM的工业应用场景,提升负载量,最大化多孔MOF的优势,增强膜的机械性能和耐老化性能,促进MMM进一步商业化发展。

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36. 己二腈制备方法的研究进展
杜磊, 曹志涛, 许浪, 张英杰, 孙宝昌, 邹海魁, 初广文, 陈建峰
化工进展    2025, 44 (7): 3683-3696.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0892
摘要487)   HTML27)    PDF(pc) (4040KB)(452)    收藏

己二腈作为生产聚酰胺(尼龙66)的主要原料之一,其生产工艺长期被国外公司垄断。近年来,随着尼龙66需求量的增加,己二腈的供需缺口逐渐增大,其高效的生产技术逐渐成为研究热点。本文介绍了己二腈的制备方法如丁二烯法、丙烯腈电解二聚法和己二酸氨化法的基础研究、工艺特点及发展方向等;从机理出发探讨了过程强化技术在丙烯腈电解二聚法和己二酸氨化法中的应用可行性,并对己二酸氨化法的动力学和热力学进行了总结。将过程强化技术应用于己二腈生产过程是推动己二腈高效绿色生产的关键,对己二腈生产技术的提升和自主化具有重要意义。

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37. 分步脱羟/脱碳催化剂实现高效裂解甲醇制氢
何志勇
化工进展    2025, 44 (5): 2724-2732.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1844
摘要360)   HTML30)    PDF(pc) (4250KB)(443)    收藏

甲醇是一种重要的氢能载体,利用甲醇裂解制氢是解决氢能储存、运输难题的有效解决方案。铜基催化剂是目前工业化应用最为广泛的甲醇裂解制氢催化剂,其常规制备方法为中和沉淀得到前体、再焙烧成相应金属氧化物。然而,热焙烧过程往往会导致铜活性组分团聚、晶粒度增大,影响活性位点的可接触程度,从而制约甲醇裂解制氢的反应活性。本工作剖析了铜基催化剂前体锌孔雀石物相组成,创新性地将前体焙烧过程拆分为脱羟和脱碳两部分,避免过于剧烈的热解过程导致活性颗粒过热烧结。相较于传统一步焙烧催化剂,经脱羟/脱碳分步焙烧制得的催化剂,CuO晶粒度从9.0nm减至6.3nm,最可几孔径由36.5nm缩至8.1nm,孔道结构规整度更高。因此,分步焙烧催化剂实现了比一步焙烧催化剂更低的甲醇裂解起活温度,同时甲醇裂解转化率和选择性也显著提升。

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38. 三元尖晶石与孪晶ZSM-5分子筛在苯与二氧化碳甲基化中的应用
杨帆, 赵溢涛, 朱学栋, 王达锐
化工进展    2025, 44 (2): 856-866.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0133
摘要177)   HTML9)    PDF(pc) (4998KB)(434)    收藏

将三元尖晶石型锌镓铝金属氧化物和孪晶ZSM-5分子筛制备成双功能催化剂用于苯与二氧化碳甲基化反应。结果表明,相对于二元锌铝或锌镓金属氧化物和常规形貌ZSM-5分子筛组成的双功能催化剂,三元锌镓铝尖晶石可提高催化剂的活性,孪晶分子筛可有效增加产物中对二甲苯的含量。结合各种表征发现,三元锌镓铝尖晶石所具有的更多氧空位强化了二氧化碳的吸附,能够产生更多的甲基化中间体;同时,孪晶分子筛较少的表面酸性位点和较低的(010)晶面暴露程度有效抑制了分子筛表面二甲苯的异构化反应并凸显了对二甲苯的扩散优势,使产物中对二甲苯含量超过了热力学平衡组成。优化后的催化剂在425℃、3MPa的反应条件下表现出高达39.2%的苯转化率和37.1%的二氧化碳转化率,产物中甲苯、二甲苯总选择性为91.2%,且对二甲苯在二甲苯中的比例高达55.6%,催化性能相比二元尖晶石和常规ZSM-5组成的双功能催化剂有显著提升。

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39. 氢-氨绿色循环研究进展与展望
刘威, 侯雪兰, 杨贵东
化工进展    2025, 44 (5): 2625-2641.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1744
摘要456)   HTML20)    PDF(pc) (5916KB)(433)    收藏

氢-氨绿色循环是指利用氢和氨的相互转换来实现能源的存储和运输,这个过程主要包括绿氢制氨(hydrogen to ammonia,H2A)与绿氨制氢(ammonia to hydrogen,A2H)。该循环不仅有望解决传统Haber-Bosch工艺合成氨的高能耗与过量CO2排放问题,还可能为氢能产业链中高压氢气储存与运输的挑战提供可行性方案,成为贯通可再生能源、氢能、氨能和传统产业如钢铁行业的重要环节,促进资源的高效利用。在H2A过程中,当前的研究主要集中在中低温、室温条件下的合成氨工艺以期取代Haber-Bosch法,但这些工艺面临诸多尚待解决的科学挑战。此外,氢-氨绿色循环的顺利运行依赖于氨的有效能量释放,即A2H过程的有效进行,以确保氨分解为氢气和/或直接将氨转化为电力或能量。H2A与A2H互为可逆过程,全面理解氨合成与氨分解反应对于更深入与全面理解氢-氨循环十分重要。因此,本文将立足氢-氨循环,首先简要介绍氢与氨之间的关系,随后着重总结当前利用可再生能源驱动的中低温、室温条件下的H2A和A2H研究的最新进展。最后,总结了目前氢-氨绿色循环的进程及面临的挑战,并对该领域未来的发展方向进行展望。

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40. 生物质基平台分子转化升级的研究进展
许镇浩, 易子骁, 曾晨, 王宇辰, 严凯
化工进展    2025, 44 (5): 2642-2654.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1657
摘要455)   HTML15)    PDF(pc) (2993KB)(428)    收藏

生物质基平台分子的转化升级在实现生物质原料高值化过程中具有重要意义,已成为生物质领域的研究重点之一。本文首先介绍了生物质的组成成分以及多种预处理技术,同时阐述了生物质基平台分子催化转化的研究进展,特别是均相催化、非均相催化转化体系以及不同溶剂催化体系的应用与优势,涵盖了它们在提高转化率和目标产物选择性方面的贡献。其次,总结了几种典型的生物质基平台分子的性质、生成途径和转化升级的研究进展,并对其在燃料及化学品等高附加值产品中的应用潜力做了简要评估。最后,通过对当前研究现状的总结,指出生物质基平台分子转化升级过程中面临的若干挑战(如催化反应机理不清晰、催化剂的选择性和稳定性不足以及催化剂成本高昂等),并对未来发展进行了展望。

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41. 十二烷基硫酸钠(SDS)和强碱(NaOH)对聚酰胺复合纳滤膜的协同调控机理
薛立新, 董永平, 陈梦瑶, 高从堦
化工进展    2025, 44 (4): 2225-2237.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0602
摘要325)   HTML8)    PDF(pc) (6810KB)(409)    收藏

针对传统聚酰胺复合(TFC-PA)纳滤(NF)膜溶剂渗透性和溶质分离选择性相互制约、无法同时提升的问题,本文从界面聚合调控出发,由适当比例表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和强碱(NaOH)组成二元调节剂。其中,SDS单分子层通过静电作用富集哌嗪(PIP),包裹有机酰氯避免其被NaOH水解,同时降低界面张力,加快PIP分子跨界面均匀扩散,提高界面聚合的速度和均匀性;适量的NaOH吸酸保持SDS的表面活性,同时去质子化活化PIP,加快界面聚合速度,形成均匀聚酰胺分离层。这种协同增强效应使在水相溶液含有0.35%(质量体积浓度)SDS和0.3%(质量体积浓度)NaOH条件下,生成的聚酰胺复合膜MPA-SDS-NaOH与TFC-PA NF膜相比,聚酰胺层交联度从44.8%提高到88.4%,孔径分布变窄的同时,厚度从125nm降到42nm,渗透通量从的6.04L/(m2·h·bar)提高到19.20L/(m2·h·bar)(1bar=0.1MPa),NaCl和Na2SO4的单盐分离选择性也从29.4上升到152.6,实现了膜渗透通量和分离选择性的同时提升。SDS和NaOH协同补偿调控策略为制备高渗透选择性脱盐聚酰胺纳滤膜提供了新的思路。

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42. 临近空间飞行器再入DSMC方法表面催化反应模型
胡佳志, 蒋新宇, 李凡, 李志辉
化工进展    2025, 44 (8): 4478-4487.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0055
摘要73)   HTML1)    PDF(pc) (4067KB)(408)    收藏

随着国家载人航天的不断发展,临近空间飞行器对极高速度和长航时的需求日益增长,如何准确模拟航天器再入过程中热化学非平衡气动加热对热防护系统的影响,一直是航天再入空气动力学前沿难题。本文根据宏观表面催化反应理论,在直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法架构的基础上构建有限速率表面催化反应模型。考虑五组元混合气体气相反应、表面催化反应的耦合作用,通过典型算例分析表面催化反应对飞行器再入大气层飞行器表面的影响,其表面热流相比未考虑表面催化反应的结果提高近30%。表面催化反应模型的加入为热化学非平衡表面效应难表征问题提供了新的手段,进一步提升了飞行器再入环境下高超声速气动加热预测能力,支撑飞行器热防护设计向高热载荷、轻量化方向发展。

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43. Zn2+-Ca2+二元离子调控HPMC肠溶空心胶囊性能
喻喜华, 何楚琪, 许福春, 石贞香, 刘振宇, 肖美添
化工进展    2025, 44 (4): 2250-2257.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1690
摘要299)   HTML2)    PDF(pc) (3454KB)(404)    收藏

针对结构致密性不足的问题,采用乳酸锌和氯化钙复合离子溶液对海藻酸钠基囊胚进行二元离子交联反应,制备致密性好且力学性能优良的HPMC肠溶空心胶囊。通过FTIR、XRD、SEM、EDS、力学性能试验等对胶囊膜进行结构表征和性能测试,并探究了复合离子溶液的Zn2+-Ca2+摩尔比对HPMC肠溶空心胶囊微观形貌及理化性能的影响。研究表明,添加一定量的乳酸锌能够提高胶囊结构的致密性,但当Zn2+-Ca2+摩尔比大于1∶4时,经交联后胶囊膜中锌元素和钙元素的总含量降低,剩余钠元素含量增大,即海藻酸钠与离子的交联率有所降低,这不利于胶囊膜的力学性能和胶囊的成型性指标。通过结构表征及理化性能评估,确定n(Zn²⁺)∶n(Ca²⁺)=1∶4时为胶囊交联反应的最佳比例,此时胶囊力学性能与致密性较优,拉伸强度达50.12MPa,断裂伸长率为2.0%,水蒸气透过率为2.75×10-11g/(m·s·Pa),成囊率达94%,松紧度合格率为96%,脆碎度合格率为96%。由最佳交联比例制得的HPMC肠溶空心胶囊产品表观质量良好,各项指标均符合《中国药典》(2020年版)和相关行业标准。

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44. 面向氢能本质安全利用——氢致损伤研究进展与挑战
孙彬涵, 张显程, 涂善东
化工进展    2025, 44 (5): 2898-2906.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0211
摘要654)   HTML11)    PDF(pc) (3042KB)(392)    收藏

氢致损伤或氢脆(hydrogen-induced damage or hydrogen embrittlement)是氢能装备安全服役过程中面临的主要挑战之一。本文综述了氢致损伤的特性与机理、测试与评价技术以及抗氢损伤材料本质安全设计的最新研究进展与挑战。近年来在氢致损伤机理和测试技术方面取得了显著进展,但其高度复杂性的本质仍使可靠性评价和工程实践面临诸多难题。未来,需进一步完善氢致损伤理论体系,按实际应用场景评价临氢部件在全寿命周期的氢致损伤敏感性,并结合抗氢损伤设计的工程实践,为氢能产业的安全健康发展提供技术支撑。

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45. 硫酸盐还原菌群的构建及其在酸胁迫条件下的响应
张艳梅, 李江, 袁涛, 刘亚洁, 孙占学
化工进展    2025, 44 (4): 2338-2351.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0512
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环境pH降低会影响硫酸盐还原系统的生化性能,因此提升体系在酸胁迫条件下的耐性受到广泛关注。本研究通过构建高效的硫酸盐还原菌群(SRBs),以接种脱硫弧菌的纯菌体系作为对照组,利用菌群体系开展批式试验,研究了不同pH条件对系统微生物生长和硫酸盐还原性能的影响,解析了体系微生物对酸胁迫的生理应答。结果表明,随着pH的降低,纯菌体系的细菌生长和硫酸盐还原反应受到了明显抑制,pH降至5.0后体系细菌存活率不到10%,基本丧失硫酸盐还原功能。相比之下,SRBs体系微生物能够通过提高ATP水解酶(H+-ATPase)活性、产生应激蛋白、调节细胞膜脂肪酸组成及分布等途径提高系统抵御酸胁迫能力,在经过7天的生长适应期后逐步实现SO42-还原,达到30.90%的SO42-去除率,表现出一定的耐酸优势。进一步采用高通量测序技术分析SRBs体系中微生物群落对pH变化的响应,发现酸胁迫对SRBs体系微生物α多样性的影响并不显著(p>0.05),但改变了系统微生物群落结构组成,其中芽孢杆菌属Bacillus、梭菌属Clostridium等的相对丰度显著升高(分别为26.26%、5.14%),成为了优势菌属。研究结果揭示了弱酸环境中SRBs体系的适应性调控机制,从而为生化系统在低pH条件下的稳定运行提供理论参考。

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46. Gyroid三周期极小曲面换热构件流动换热特性
王兆霖, 张志刚, 周静, 高琛, 彭克臣, 姜敏迪, 奚溪, 徐胜利, 刘红
化工进展    2025, 44 (8): 4454-4462.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1901
摘要88)   HTML1)    PDF(pc) (4707KB)(385)    收藏

以三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)Gyroid胞元构造微通道换热器,通过数值模拟方法分析其流动换热特性。对Gyroid胞元的数学描述及结构特征进行了阐述,并对不同尺寸的Gyroid胞元填充的高温换热器换热构件进行了模拟计算,将结果进行对比分析并生成了流动换热经验关联式。为了降低压降,提出各向异性Gyroid胞元结构并研究其对流动换热特性的影响。研究结果表明:胞元尺寸越小,Gyroid的换热特性越好,但压降随之增大;研究确定了适用于G型胞元结构的流动换热经验关联式,为TPMS换热器设计提供了基础;在各向异性胞元中,增大流向尺寸可以提升流动换热综合性能,但会牺牲一部分换热性能;减小展向尺寸几乎不影响综合性能,可以同时减小体积和单位长度压降,并提高单位体积换热量。因此,需要综合考虑设计需求。

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47. 我国纤维素乙醇的研究进展和发展趋势
陈彦君, 戴杰, 单军强, 张思欣, 计磊, 朱晨杰, 应汉杰
化工进展    2025, 44 (5): 2541-2562.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1849
摘要519)   HTML15)    PDF(pc) (3172KB)(367)    收藏

随着石油资源的逐渐枯竭和生态环境的日益恶化,使用可再生能源技术替代粮食作物等将地球上广泛存在的木质纤维类生物质资源转化为可被利用的纤维素乙醇燃料,已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分和科学研究关注的热点及焦点。然而作为一种绿色可再生能源,纤维素乙醇在解决现有问题上表现出巨大潜力的同时,在其生物炼制过程也面临着诸多难点和挑战。本文从介绍我国燃料乙醇发展历程入手,聚焦当前纤维素乙醇的研究现状,围绕木质纤维类生物质的原料预处理、纤维素酶水解、纤维素乙醇发酵、乙醇分离纯化和副产物木质素利用五个方面,介绍了纤维素乙醇生物炼制的工艺流程及特征,剖析了其生产过程的主要技术瓶颈,并对纤维素乙醇未来的研究重点和发展前景进行了展望。

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48. 聚氯乙烯废塑料水热脱氯技术研究进展
郝清泉, 隋立华, 刘静如, 张树才
化工进展    2025, 44 (7): 4117-4125.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0863
摘要152)   HTML4)    PDF(pc) (2529KB)(360)    收藏

热解是当前废塑料最具前景的处置技术之一,但混合废塑料中的聚氯乙烯(PVC)在热解过程中会导致产物氯含量严重超标及设备腐蚀问题,成为了废塑料资源化利用过程中的关键问题。本文首先介绍了PVC处置过程的危害,综合对比了现有PVC脱氯技术的优劣。其次,着重围绕PVC水热脱氯技术,剖析了PVC水热处理过程的脱氯机理及外源添加物的强化脱氯机制,列举了PVC水热产物的利用、水热处理反应器及规模化应用情况。最后,指出了当前PVC水热脱氯技术中存在的问题,并针对性地提出了解决思路及展望,以期为含氯混合废塑料无害化、资源化及高值化利用技术的开发提供指导。

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49. 超临界CO2长输管道多管段多点放空方案设计
廖涛, 王梓丞, 张海帆, 安国钰, 熊小琴, 张文辉, 李欣泽, 邢晓凯
化工进展    2025, 44 (10): 5582-5589.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1355
摘要78)   HTML0)    PDF(pc) (1541KB)(359)    收藏

放空系统是超临界CO2长输管道的重要组成部分,已有的研究关于放空点位对CO2管道放空特性的影响鲜有提及,而放空点位的确定对于放空系统及多管段计划放空方案设计非常重要。基于OLGA软件所建立的放空计算模型,对新疆已规划的某超临界CO2长输管道多管段多点放空进行模拟研究。结果表明,放空远端点压降速率可间接反映出管道整体的放空速率;含中间阀室放空的多管段放空方案,中间阀室放空点的流体同时来源于上下游两段管道,该点的压力温度可由两个方向的高温高压流体进行补充,其压降及温降速率较端点放空点有所减缓;多管段放空时,随着放空点数的增加,相同放空点位置处压降及温降速率逐渐增大;双管单点放空方案管线最低点温度降至-20℃的时间为0.51h,总放空时长为4.29h,具有放空时长短,放空点温降、压降缓的优点。因此,超临界CO2长输管道实施多管段放空时,推荐优先采用双管单点放空,即中间阀室放空方案,在保证温度可控的同时,实现二氧化碳的快速泄放。通过研究得到了超临界CO2长输管道多管段放空作业时放空点的确定原则,可为放空系统以及计划放空方案设计提供参考。

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50. 氢原子转移反应活化能垒预测研究进展
李想, 李佳莹, 倪恒, 孙浩然, 曹家伟, 陈宇轩, 刘凤娇
化工进展    2025, 44 (6): 3336-3344.   DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0662
摘要186)   HTML3)    PDF(pc) (2286KB)(357)    收藏

氢原子转移(hydrogen atom transfer,HAT)是自然界中的基本化学反应之一,准确预测其反应性和选择性对于合理设计相关化学反应至关重要。其中一种重要方法是通过预测反应的活化能垒来研究其反应性和选择性。本文从经验模型和机器学习模型两个角度综述了当前预测活化能垒的研究进展。经验模型基于已知反应的实验数据和化学规律,采用经验公式(如线性方程)进行拟合,具有较好的可解释性,但在适用性和准确性方面存在一定局限性。而机器学习模型则能够处理更大量级的数据和更复杂的反应机理,在准确预测活化能垒方面更有潜力,但是预测效果依赖于数据的质量,并且可解释性较弱。最后,本文对未来如何开发更准确且可解释的活化能垒预测模型进行了展望,并且期待通过提高活化能垒预测模型的可解释性进而提高人们对反应活性影响因素的理解。

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