摘要：Metal-organic-framework （MOF）-based materials with novel physicochemical properties have emerged as promising catalysts for various hydrogenation reactions. In addition to metal clusters and multifunctional organic ligands, MOF-based catalysts can incorporate other functional species, and thus provide various active sites for hydrogenation processes. The structural properties of the catalysts play significant roles in enhancing the interactions among the reactants, products, and catalytic sites, which can be rationally designed. Because of the synergistic effects between the ac-tive sites and the structural properties, MOF-based catalysts can achieve higher activities and selec- tivities in hydrogenation reactions than can be obtained using traditional heterogeneous catalysts. This review provides an overview of recent developments in MOF-based catalysts in the hydro-genation of alkenes, alkynes, nitroarenes, cinnamaldehyde, furfural, benzene, and other compounds. Strategies for improving the catalytic performances of MOF-based catalysts are discussed as well as the different active sites and structural properties of the catalysts.

摘要：该文设计一种基于三角形腔体的菲涅尔线聚焦集热系统,通过搭建测试平台,在实际天气条件下测试腔体有无盖板、腔体内铜管表面有无覆盖黑漆和太阳直射辐照度等因素对腔体出口温度及系统集热效率的影响。研究结果表明:光洁铜管腔体增加盖板后,集热效率由22.10%增加至25.82%;而黑漆铜管腔体增加盖板后,系统集热效率由30.40%下降至29.50%。光洁铜管表面覆盖黑漆后,腔体无盖板情况下的系统集热效率由21.94%增加至34.57%;腔体有盖板情况下的系统集热效率由25.26%增加至29.91%。太阳直射辐照度对腔体出口温度波动影响显著,但对系统集热效率的影响不明显。

摘要：为揭示离子基团结构及其分布对阴离子交换膜(AEM)扩散渗析行为的影响,设计并制备了3种侧链型离子结构和1种主链型离子结构的聚芳醚砜阴离子交换膜.对所制备的膜的结构以及基础性能、耐酸性、机械性能、扩散渗析性能等进行了系统表征,发现对称离子结构有利于提高膜的离子渗透选择性,且主链型对称离子结构有利于形成更为紧致的聚集态结构,进而增强离子渗透选择性.基础性能、耐酸性及机械性能测试结果表明,所制备的膜满足扩散渗析工艺的要求.模拟废酸扩散渗析实验结果表明,所制备的AEM的扩散渗析性能优于商业膜TWDDA1,尤其是主链型QMPAES膜的酸渗析系数达0.025m/h,分离因子达42.49,在废酸回收领域具有很好的应用前景.

摘要：传统的Pt/C催化剂,由于仅仅是处于纳米粒子表层的Pt原子参与电催化反应,而大多数位于粒子内层的Pt却未能得到有效利用,由此造成燃料电池成本高昂,阻碍了它的大规模商业化进程。核壳结构催化剂是近年来出现的一类极其重要的低Pt催化剂,这类催化剂是使用廉价贵金属、过渡金属、合金及导电化合物的纳米粒子作为核,在其表面覆盖一个原子层厚度或者几个原子层厚度的Pt为壳层而制得的新型高性能催化剂。核壳结构低Pt催化剂可大幅度降低燃料电池的贵金属Pt的使用量,进而降低燃料电池的成本,是实现质子交换膜燃料电池大规模商业化的希望所在。有关核壳结构低Pt催化剂的研究已成为燃料电池领域最热门的研究课题之一。综述了近年来低Pt核壳结构催化剂的研究进展,包括低Pt核壳结构催化剂制备技术的研究进展,以廉价贵金属、合金及导电化合物纳米粒子作为核的低Pt核壳结构催化剂的设计、制备及其相关研究情况。介绍了不同类型的核与Pt壳层之间的相互作用,讨论和总结了影响低Pt核壳结构催化剂电催化活性的相关因素,并对低Pt核壳结构催化剂的研究及其应用进行了展望。

摘要：水合物储运(NGH)是近几年发展起来的天然气储运技术,已具备实现工业化的潜力。但水合物的生长是传质传热控制的反应,因此在放大实验中存在诸多不确定因素。针对该问题,对水合物反应器中多孔材料内甲烷水合物生成传热过程建立了基于化学反应动力学和多孔材料内传质传热的甲烷水合物生成传热数学模型,可用于计算反应器内水合物生成分布和热量分布,指导水合反应器的设计和优化。通过模拟与实验数据对比验证了该模型的可靠性,并对使用了不同热导率填料的水合反应过程进行数值模拟。结果显示,模拟值与实验值的绝对平均相对误差小于6%,生成传热模型准确性高;在水合反应过程中,热量传递是影响水合物生成速率的关键因素之一。导热不良时,易在水合物生成中心部分形成局部过热,对水合物生长造成热抑制。在进行水合物生成放大实验时,应特别注意反应器内部的热量控制。

摘要：核壳结构低铂催化剂具有可大幅提高贵金属铂的利用率、有效降低燃料电池铂使用量及成本的重要特点,被誉为质子交换膜燃料电池大规模商业化的希望之所在,相关研究已成为燃料电池领域最为热门的课题之一。本文综述了近年来提出的各种高性能核壳结构催化剂的设计思路及新型制备技术,介绍了各种不同组成和结构的核壳结构催化剂性能及特点以及在核壳结构催化剂表征技术方面的最新进展。最后对核壳结构催化剂制备技术的发展和应用前景进行了展望:通过发展或改进制备工艺,制备各种形貌组成可控以及高活性低Pt载量的核壳结构催化剂,有望实现质子交换膜燃料电池商业化。

摘要：在碳达峰、碳中和的目标之下,燃料电池、金属-空气电池、电解水等清洁能源技术提高了能源利用率,在未来将成为新的能源消费方式。氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)因其缓慢的动力学过程而导致此类清洁能源技术的发展受到阻碍。贵金属催化剂虽被认为是最高效的催化剂,但其成本高、稳定性低,寻找非贵金属催化剂已成为相关研究的趋势。共价有机框架材料(COFs)作为一类新兴的材料,由有机单体通过特殊的共价键连接而成,因其具有可调控的结构、低密度、高稳定性、较大比表面积等独特的优点,通过合理的设计策略,将其应用于电催化剂的研究在近年来逐步兴起。本文回顾了近期适用于ORR、OER及ORR/OER双功能电催化的二维COFs(2D COFs)材料,主要介绍了以纯COFs作为电催化剂、COFs与其他材料形成复合结构、COFs热解碳化等策略制备高效电催化剂,并从分子设计及电子调控等层面上梳理了上述策略对电催化活性中心的形成或电催化活性提升的原因,对当前存在的问题提出总结,以期在今后的研究中起到一定借鉴意义。

摘要：采用硫单质作正极和金属锂为负极组成的锂硫(Li⁃S)电池具有很高的理论比能量(2600 Wh·kg^(-1)),被认为是一种具有广泛应用前景的二次电池。其中,正极硫具有高的理论比容量(1675 mAh·g^(-1)),储量丰富且环境友好。然而,硫较差的导电性、多硫化物的穿梭效应和锂枝晶生长等导致了Li⁃S电池在循环过程中容量衰减快、库仑效率低和安全隐患等问题,严重阻碍了其大规模应用。通过隔膜修饰提高Li⁃S电池的性能是一种有效的方法,近年来取得了很大进展。碳材料是较常见的一种隔膜修饰材料,本文综述了近年来常见碳材料及碳基复合材料用于修饰Li⁃S电池隔膜进而改善电池性能方面的研究进展,重点介绍了修饰层的设计及提升Li⁃S电池容量的机理。

摘要：析氧反应(OER)在电化学能源存储与转化技术(例如,电解水与金属-空气电池)中扮演着至关重要的角色.OER涉及四个电子的连续转移,动力学较为缓慢,因此需要较高的过电位来驱动反应进行,这严重限制了其在电化学储能和转换系统中的应用.IrO_(2)和RuO_(2)等贵金属基催化剂资源稀缺、价格高昂,因此,开发高活性、高稳定性及低成本的OER电催化剂显得尤为重要,并且极具挑战.杂原子掺杂是一种有效提升过渡金属化合物OER电催化剂活性的策略,但是当前对其本征活性位点的识别及活性提升机制的研究仍然不足.本文提出了一种阳离子掺杂策略,通过引入金属阳离子调控多金属组分的电子结构,优化OER中间体吸附能,进而提升OER活性.通过简单的一步热解硫化钴镍双金属有机框架材料前驱体,成功制备了Ni掺杂CoS/氮掺杂介孔碳(Ni-CoS/NC)复合结构电催化剂;并采用循环伏安法研究了其电化学行为与OER性能,结合谱学研究结果与密度泛函理论(DFT)计算,从原子层面揭示了OER条件下真实活性位点及掺杂型电催化剂的活性提升机制.电化学研究结果表明,所制备Ni-CoS/NC催化剂在1.0 mol L^(-1)KOH溶液中表现出较好的OER反应活性,其在10 mA cm^(-2)电流密度下的过电位为270mV,Tafel斜率为37 mV dec^(-1).采用X射线光电子能谱、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜与电子能量损失谱等表征方法分析了OER前后催化剂的结构变化;结果表明,在OER电位下Ni-CoS/NC催化剂由金属硫化物转变为羟基氧化物Co_(x)Ni_(1–x)OOH,Co_(x)Ni_(1-x)OOH才是OER反应的活性位点.理论结算结果表明,在Co_(x)Ni_(1–x)OOH材料中,Ni部分取代Co位点,使两种金属之间产生强烈的电子相互作用,导致Co位点带有更多的负电荷,Ni位点带有更多的正电荷,从而增强了对中间物种OOH*的吸附,提升OER活性.综上,金属阳离子掺杂调变金属活性中心的电子结构,是提高电催化剂OER活性的有效策略.过渡金属硫化物电催化剂在OER电位下发生了重构,由晶态的金属硫化物转变为非晶态的金属羟基氧化物,作为OER催化剂的活性位点.本文为低成本、高性能电催化剂设计提供了一种可行的阳离子调控策略,并且加深了对本征活性位点及活性提升机制的认识,可为电化学能源存储与转化材料的开发提供借鉴.