摘要：近年来,全球二氧化碳排放超过370亿吨/年,对气候和自然环境造成严重影响,亟需发展碳捕集、利用与封存技术。气体膜分离是一种条件温和、操作简单的无相变分离技术,随着高渗透性、高选择性膜材料的不断涌现,逐渐成为全球碳捕集技术的主要发展方向。聚离子液体膜材料中含有大量高度亲和二氧化碳的功能基团,有望实现超高渗透选择性,被誉为下一代气体分离膜材料。综述了聚离子液体膜材料的研究进展,以渗透机制为主线重点介绍了面向碳捕集的阳离子型聚离子液体膜材料(主链型和支链型)的设计合成,包括阳离子和阴离子基团的选择,合成途径的选择,以及聚离子液体膜的结构设计优化。讨论了聚离子液体作为二氧化碳分离膜材料的优势和面临的挑战。

摘要：膜法二氧化碳分离具有无相变、低能耗等优势,在碳捕集和气体净化等领域具有极大的潜力。膜分离是一种基于组分渗透速率差异的分离过程,其中,气体组分的物化性质差异是实现分离的前提,而膜材料有效识别组分的差异则是高效分离的关键。烟道气、天然气、合成气是最典型的三种二氧化碳分离体系,组成以及操作条件都存在显著的不同。膜材料的设计,既要充分利用组分的性质差异,进行功能基团和聚集结构的针对性设计,实现高分离性能,又要充分考虑操作条件的特殊性,保证良好的分离效率、耐受性和操作稳定性。以二氧化碳分离膜的渗透传质机理为基础,结合不同体系的组成差异和操作条件差异,综述近年来二氧化碳分离膜材料的研究进展,并对未来的研究方向以及瓶颈问题进行展望。

摘要：设计并制备了6种可低温固化的疏水性低共熔溶剂(DESs)。将其作为萃取剂,建立了一种悬浮固化分散液液微萃取(SFO-DLLME)方法,结合气相色谱法(GC),对水体环境中4种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行富集测定。最佳萃取条件为:50μL麝香草酚和癸酸以摩尔比2∶1形成的低共熔溶剂(DES-4)作为萃取剂,超声5 min,样品溶液中NaCl浓度为2%(w/V),pH 5。在优化条件下,4种PAEs在5~800μg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数R^(2)为0.9921~0.9985,检出限为1~2.5μg/L。将建立的方法应用于市售塑料瓶装矿泉水、自来水和河水样品中4种PAEs的测定,3个浓度水平下加标回收率为75.5%~119.0%,相对标准偏差为0.43%~8.9%。该方法可用于水体环境中4种PAEs的富集测定。

摘要：膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳,节能优势显著,此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺(PI)是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料,脱碳选择性较高、化学稳定性好,近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此,通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性,从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积,仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发,归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律,对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望,兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

摘要：为培养知识、能力和素质全面发展的科技创新人才,膜分离基础课程教学团队以科研成果和学科发展前沿为导向,通过科教融合设计模块化课程内容,增加课程的基础性、创新性和实效性;建设工程化科研成果案例、先进性教材,实现课程资源的开放共享;建设国际化师资,采用两层次、多维度的教学方法,提高课堂教学效果和课程学习的挑战度;实施多元化过程考核方式,完善课程评价体系,注重学习全过程监管。膜分离基础课程形成了“立德树人、科研引导、创新思维”的特色教学模式。

摘要：以硝酸镍为镍源、硝酸钴为钴源,通过钼酸根和二甲基咪唑改变活性位点和结构,制备层状双金属氢氧化物,并以次磷酸钠为磷源制备了磷化镍钴双金属催化剂。利用电化学工作站对催化剂的析氢反应和析氧反应性能进行了测试,并使用电子显微镜对催化剂的显微结构进行表征。通过改变镍钴加入量探究双金属比例对催化剂电催化性能的影响。结果表明,当Ni、Co比例为1∶1时性能最好。

摘要：采用静置等方法,通过改变反应物配比和溶剂合成得到不同结构的Co-Zn双金属ZIFs材料。将碳化样品用于催化燃料电池的阴极氧化还原反应,通过分析测试结果发现制备的双金属ZIF-L与双金属ZIF-8催化性能(半波电位分别为0.83 V和0.82 V)均接近市面上催化性能较好但昂贵的Pt/C催化剂,有较好的应用前景。通过以上科研转化型综合化学实验能够将配位化学与电催化方面的知识较好地融合在一起,可以让学生了解仪器表征的原理和操作方法,有利于培养学生的实验技能和锻炼学生运用前沿科学知识解决问题,可以作为化学工程相关专业综合性实验项目。

摘要：以电镀废水中金属污染物离子的吸附为例,展示了如何在硕士研究生课程“环境纳米技术”中引入量子化学计算的知识,介绍其在材料筛选及吸附作用机理研究中的具体实践。通过金属离子Cr^(3+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)与配位剂CN^(−)离子在石墨烯及改性石墨烯表面吸附的教学实例,说明了吸附材料的前线分子轨道会影响吸附效果。Cu^(2+)与Cu^(+)以及Fe^(3+)与Fe^(2+)两组离子的吸附行为表明高价金属离子在碳材料表面具有更高的吸附能,这为筛选适宜碳材料进行单一离子选择性吸附提供了理论指导。将量子化学计算引入研究生课堂教学环节有助于提升学生的创新思维与创新能力,学会运用计算化学手段高效地设计实验,筛选适合于具体应用的功能材料,并更直观地开展机理研究。