摘要：对于精馏塔内的多相传质过程,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)不仅可用于模拟流动现象,而且可以用于研究传热传质过程及其与流动的相互作用规律。基于之前精馏塔板气液流动模拟的研究工作,本研究应用OpenFOAM平台的多相流求解器,考虑了能量方程与组分输运方程,构建了精馏体系的传热传质模型,分别对环己烷-正庚烷理想体系与乙醇-水非理想体系进行了模拟,并分析了塔板上气液两相流动、组分浓度及温度等参数的分布规律。对于理想体系,理想溶液传质模型能够较准确地预测多层塔板上的温度及浓度场;对于非理想体系,需要在理想溶液传质模型的基础上引入活度系数模型,为此对比了UNIQUAC与NRTL两种活度系数模型的效果。在当前模拟框架下,引入活度系数模型有助于提升非理想体系温度场与浓度场的模拟精度,两种活度系数模型预测的整体趋势与文献结果基本一致,但在数值上UNIQUAC模型与文献结果吻合更好。此外,气液两相流场与浓度场分布的对比分析表明,液相的循环流动能够提升塔板的局部传质效率,导致液相入口与塔板堰处的效率高于塔板中心,但是循环区域内气液两相无法及时更新,将导致塔板整体传质效率下降。以上研究有望用于精馏塔板的设计与优化,为提高精馏塔传质效率、降低精馏能耗提供指导,对于其他气液两相流的CFD传热传质模拟也具有参考价值。

摘要：为探究微观状态下非晶态合金Co-Mo-P三元体系的磁学性质,基于拓扑学原理对团簇Co_(2)Mo_(2)P_(3)进行空间立体结构设计,使用密度泛函理论在B3LYP/Lanl2dz水平下对设计构型进行优化分析,得到8种稳定构型,其中二重态和四重态各4种,运用Gaussian09和Multiwfn软件对团簇Co_(2)Mo_(2)P_(3)的原子轨道成单电子数分布、电子自旋磁矩和自旋态密度进行微观层面理论分析.结果表明:s轨道和p轨道成单电子数较少,对团簇磁性的贡献较小;d轨道上成单α电子对团簇磁性贡献最大;Co是团簇中产生磁性的主要贡献原子.s轨道和p轨道上均出现了α电子和β电子自旋方向变化的现象;s轨道会在某一点上改变自身的电子自旋方向,而d轨道不会改变自身的电子自旋方向,p轨道与s轨道一样会改变方向.电子自旋密度图对称性最差的是d轨道.

摘要：温室气体CO_(2)的大量排放引发了气候变化等诸多环境问题。针对CO_(2)的资源化利用,介绍了生物酶技术转化CO_(2)的研究进展,分析了天然固碳途径和人工固碳途径中关键固碳酶的改造与设计,总结了酶催化CO_(2)技术中典型生物酶(碳酸酐酶、甲酸脱氢酶)的固定化以及多酶体系的联合催化,并指出了当前生物酶技术存在的缺陷和未来研究方向。

摘要：为提高铁皮石斛的综合利用率,建立一种绿色高效的铁皮石斛多糖提取方法。本研究以铁皮石斛多糖提取率为指标,通过单因素考察了低共熔溶剂浓度、提取温度及液料比对铁皮石斛多糖提取率的影响,采用响应面设计优化铁皮石斛多糖的提取工艺,并对纯化后的多糖进行结构分析。结果表明:响应面优化后得到最佳工艺为低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)浓度40%、提取温度80℃、液料比110:1(mL/g),在此条件下实际提取率为33.2%±0.28%,与预测值33.5%接近,多糖的纯度为56.95%±1.2%。多糖经阴离子交换柱及葡聚糖凝胶柱纯化后,纯度可达90.8%,其单糖主要由葡萄糖和甘露糖构成,质量比约为43:37,此外还含有少量的木糖、鼠李糖、核糖等,结构中同时含有α糖苷键和β糖苷键。本研究提供了一种低共熔溶剂提取铁皮石斛多糖的高效绿色提取方案,具有多糖提取率高及绿色的特点,为后续铁皮石斛多糖的开发提供了借鉴。

摘要：与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求,有机电极材料应具备理论比容量高、资源丰富、设计灵活性强等优点。本文综述了不同储能机理的有机电极材料的最新研究进展,包括羰基化合物、亚胺化合物、导电聚合物、COFs材料、MOFs材料以及复合材料等。同时总结了有机电极材料在水系电池中的导电性和溶解性问题,并提出了不同的解决策略。最后,讨论了水系有机电池的关键挑战以及未来努力方向,未来仍需要更多具有更好电子导电性和快速动力学的电极材料应用于水系有机电池。

摘要：基于密度泛函理论(DFT)对烟碱分子印迹聚合体系进行辅助设计,并优化了烟碱分子印迹聚合物(NMIPs)的制备工艺。以三氟甲基丙烯酸(TFMAA)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,烟碱与TFMAA摩尔比为1∶3、乙腈用量为60 mL时,所得NMIPs吸附效果较优,印迹因子为1.8。考察了NMIPs的吸附性能,并借助Scatchard模型分析发现:NMIPs存在高亲和和低亲和两类吸附结合位点,最大表观结合量为28.56 mg/g。利用所制备的NMIPs纯化烟草复烤尾气,使烟碱相对含量由63.58%上升至89.78%;经NMIPs纯化,新鲜烟叶挥发油中的烟碱相对含量由89.39%上升至95.71%。

摘要：近年来,具有独特电子效应和协同效应的异质界面工程策略在扩展催化功能和提高本征活性方面显示出较大的应用潜力.其中,具有晶型/无定形（c/a）异质结构的电催化剂,由于结构上的巨大差异,展现出显著的催化活性.然而, c/a-异质界面的可控调控及其与电催化性能的内在联系仍缺乏系统研究.因此,本文采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,合成了具有可调控c/a异质界面的q-CoPS材料,并将其应用于碱性整体水分解.同时,通过控制淬火的初始温度,实现了对CoPS纳米棒中c/a比例的有效调控.一般来说,在晶型材料中,表面催化往往发生在固定的晶面上.而无定形材料可以同时满足体积和表面的催化.同时,无定形材料具有柔韧性,在催化反应过程中可以转化为任何需要的其他形式,因此在耐腐蚀方面也具有较好的自愈性能.此外,无定形材料还具有丰富的缺陷,运用缺陷工程可以带来一定的性能提升.因此,二者的协同作用可以提升催化剂的催化性能.本文创新性地提出了通过改变淬火初始温度对CoPS纳米棒中c/a比进行调控.采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,成功制备了具有独特c/a-CoPS核壳异质结构的q-CoPS纳米棒.随着淬火初始温度的升高,无定形CoPS壳的面积也在逐渐增大.这可能是由于处于非平衡状态的磷硫化物在超低温液氮中突然淬火,处于热运动的Co, P和S原子会迅速冷却,趋向于形成无序的CoPS无定形材料.值得注意的是,制备得到的q-CoPS纳米棒具有合适的c/a含量比,提供了丰富的c/a界面活性位点,并优化了Co位点的电子构型.在析氢反应（HER）中, q-CoPS/CF仅需90 m V的过电位即可以达到1000 m Acm-2的工业级电流密度,结果优于先进的Pt/C.同时, q-CoPS/CF在肼氧化反应（HzOR）中,仅0.06 V时即可实现1000 m Acm-2的电流密度.密度泛函理论计算表明,在HER和HzOR中,界面处的Co原子的内在活性远高于P原子和S原子, c/a-异质界面处活性位点的能垒远低于晶型CoPS和无定形CoPS.此外, Co位点作为c/a界面的双功能活性位点,有效地优化了HER和HzOR的反应动力学.综上所述, q-CoPS/CF催化剂电催化性能的提升主要是由于其具备高活性的CoPS、合适的晶型/无定形（c/a）比例和较大的比表面积.本文为设计具有c/a异质结构的高活性电极提供参考,为进一步探索c/a异质结构的演化和确定c/a界面的活性位点提供借鉴.

摘要：为了应对环境污染和气候变化、达成碳中和的目标,新能源汽车是低碳技术发展的主要方向。磷酸铁锂(LiFePO_(4))具有化学稳定性高、循环寿命长、理论比容量高(170 mAh·g^(-1))、环境友好和成本相对较低等优点,被认为是一种理想的锂离子电池正极材料。然而,纯相的LiFePO_(4)材料具有离子扩散缓慢和电子电导率低的缺点,减小粒径和包覆碳涂层是改善其缺点的有效方式。本研究通过喷雾干燥法和旋风分离方法制备了粒径分布可控且碳包覆均匀的微纳米球形磷酸铁锂材料。研究自行设计和制作了多级旋风分离装置,筛选出磷酸铁锂材料(LFP@C-X3)表现出优秀的电化学性能,在0.1C倍率下初次放电比容量为151.3 mAh·g^(-1),在0.5C倍率下100次循环后的放电比容量为132.6 mAh·g^(-1),容量保持率为97.9%。这归因于微纳米球形磷酸铁锂颗粒缩短了电子/离子的传输路径,增强了材料的导电性,有效提高了材料的电化学性能。研究结果表明,旋风分离方法可以有效控制磷酸铁锂颗粒的粒径大小和粒径分布,以此增强磷酸铁锂材料的电化学性能,具备一定的应用价值。

摘要：为探究团簇FePS_(3)各优化构型内部电子在受外电场影响时的变化情况及其催化性质,运用密度泛函理论的B3LYP杂化泛函方法,并使用def2-tzvp基组对设计出的几何构型进行全参数优化和频率计算,共得到在二、四重态下的12种优化构型.从各构型的极化率、能隙差、态密度图、HOMO和LUMO轨道图以及反应活性参数分析发现:构型1^((2))的极化率和极化率各向异性不变量均最大,易受外电场影响且容易发生形变.构型4^((4))和2^((2))对外电场响应能力较弱且结构最紧凑,不易发生形变.构型6^((2))的能隙差最小,电子跃迁最容易,并且该构型的第1电离能相对较小,电子亲和能、电负性和亲电指数均相对较大,催化活性最强.分析比较态密度图和HOMO、LUMO轨道图发现:团簇FePS_(3)的失电子能力强于其得电子能力,且S原子对团簇HOMO轨道和LUMO轨道的贡献大于P、Fe原子,这表明团簇FePS_(3)的催化活性主要由S原子贡献,但是P、Fe原子的贡献作用亦不可忽视.

摘要：为探究团簇MnPS_(3)的电子性质,设计出团簇MnPS_(3)模型,运用密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp水平下对其进行优化处理,最终得到9种优化构型;利用原子电荷量、布居数以及电子自旋密度对团簇MnPS_(3)的电子性质进行综合分析。实验结果表明,由团簇MnPS_(3)布居数可知,电子主要由Mn原子的3d轨道、P原子的3s和3p轨道以及S原子的3s轨道流向剩余轨道;由团簇各原子的电荷量可知,Mn和P是电子的主要提供者,且Mn的失电子能力强于P,S则是电子的主要接受者;由团簇MnPS_(3)电子自旋密度可知,若原子间电子均匀分布以及原子间存在更多自旋向下的电子,则可能使团簇MnPS_(3)具有更良好的稳定性。