摘要：近年来,节能环保、智能制造和绿色低碳等行业持续发展壮大,伴随国家“十四五”政策逐步落实,炭材料起到了举足轻重和不可替代的作用。软/硬炭作为和石墨、石墨烯、纳米炭同等重要的一种炭材料,引起了科学界和产业界的广泛关注,目前在新能源、新技术和生态环境等领域的开发和应用方兴未艾。首先介绍了软/硬炭的重要性、研究热度及其专业术语的历史发展,并对其结构特性和经典结构模型进行了系统梳理;然后围绕软/硬炭的制备方法 (气相、液相和固相炭化)及控制手段(包括碳质原料的合理选取)、微晶结构调控措施、高温衍变规律及相互转化进行了全面概括;简要概述软/硬炭在传统领域应用的同时,重点介绍了其在能源存储与转化、先进催化材料和高效吸附环保等新兴领域的应用;最后对软/硬炭的研发前景和发展趋势进行了总结和展望,为设计和开发低成本生产、精细结构及优异性能调控、高附加值和高端领域应用的软/硬炭提供了一个全面视角。

摘要：过渡金属碳化物(TMCs)因高导电、高硬度、耐酸碱、热稳定性良好等优势,被广泛应用于化学化工、电子器件等领域。研究发现,TMCs纳米材料因特殊的d带电子排布和暴露的活性位点,能促进氢的吸附与脱附,进而表现出较高的催化析氢活性。但是,TMCs在合成中易团聚,活性位点易被覆盖会严重阻碍其性能的发挥。通过对纳米结构的合理调控,在维持TMCs自身活性的同时可进一步提高材料自身的催化活性。不同维度TMCs纳米材料的结构优势集中体现在材料表面的有效利用与活性位点的暴露上。介绍了TMCs纳米材料的制备方法及其催化析氢性能,指出了TMCs纳米材料面临的挑战及存在的问题,以期为不同维度TMCs纳米材料的研究提供参考。

摘要：温室气体的过量排放对全球气候产生严重不良影响,如何减少碳排放已成为全球性议题。超级电容器具有使用寿命长、功率密度高、碳排放量相对较低的优点。大力发展超级电容器储能是建立未来能源系统的可靠和有效措施。MXene材料具有优良的亲水性、电导率、高电化学稳定性和表面化学可调性,近年来在超级电容器储能应用研究领域广受关注,但MXene严重的自堆叠问题限制了其储能性能充分发挥,开发更先进的MXene材料对于下一代高性能电化学储能设备至关重要。基于此,本文综述了MXene材料在超级电容器储能应用领域的研究进展,介绍了MXene的结构和储能特性,探讨了MXene的储能机理,重点剖析了纳米工程改进MXene电极性能的结构设计,详细总结了MXene复合材料构效关系和在超级电容器应用方面的最新研究进展,最后提出了MXene材料用作超级电容器电极的研究方向和发展趋势。

摘要：近年来,离子液体以其独特的优势成为催化体系研究的热点。离子液体具有良好的溶解性、较低的挥发性、可设计性和可重复使用性等特点,作为反应催化剂和溶剂,其相比于传统溶剂展现出更好的选择性和反应速率。综述了离子液体作为反应催化剂、反应溶剂、共催化剂或活性催化剂、负载型离子液体等在催化体系中的应用研究进展,并展望了离子液体在催化中的发展前景。

摘要：非层状过渡金属碳化物(NL-TMCs)具有多样化的形貌结构和可调控的化学计量比,从而表现出高比容量、高导电性和良好的稳定性等优异的电/催化性能。因此,本文对NL-TMCs在储能与转换领域的最新进展进行了总结。首先阐述了NL-TMCs的可控制备策略,其中包括碳热还原法、化学气相沉积法、模板辅助法、水热/溶剂热法。其次,探讨了NL-TMCs在锂离子电池、锂硫电池、全水解等能源储存与转换领域中应用,并对其未来的发展方向进行了展望,为合理地设计和构建NL-TMCs以供实际应用提供了理论基础。

摘要：采用低熔点合金和多孔聚碳酸酯模板辅助制备了自支撑镍纳米线阵列电极,并研究了其催化肼电氧化的性能. SEM,XRD和TEM测试结果表明,该电极由镍平板和支撑在其上的镍纳米线阵列构成;镍纳米线的絮状表面增加了电极的比表面积.循环伏安和计时电位测试结果表明,当肼的浓度为24. 6 mmol/L时,该电极的起始氧化电位低至-0. 25 V,氧化电流密度高达163 m A/cm^2;当肼浓度较低时,肼电氧化反应和电极自身的Ni(OH)_2/NiOOH转化反应共存;当肼浓度较高时,仅发生肼电氧化反应;肼的反应分级数约为1,反应活化能为16. 13～21. 24 kJ/mol;镍纳米线阵列电极的一体化、开放式结构使其电催化性能明显优于商业镍片和泡沫镍,并表现出良好的稳定性.

摘要：微电子及通讯技术领域的快速发展对热管理材料提出了更高要求,迫切需要设计和开发高定向导热炭材料。高定向炭材料因其较高的石墨微晶结晶度和石墨化度、有序规整堆叠的石墨烯层片,而具有典型的各向异性高导热特性。粉末状炭材料(如鳞片石墨、气相生长炭纤维、纳米碳管、石墨烯等)的热导率虽然很高,但作为导热填料制备的复合材料的整体导热效果不佳,因此其在大型高功率集成器件散热领域的应用会受到一定限制。控制炭材料内部石墨微晶大小、取向和取向连续性是实现炭材料高定向导热性的关键。通过选择合适的碳质前驱体、成型工艺和热处理条件,调控石墨烯层片连续取向得到的宏观尺寸炭材料(如柔性石墨、天然鳞片石墨模压块、高定向热解石墨、聚酰亚胺石墨膜/块体、中间相沥青基炭纤维连续长丝及其复合材料等),可使石墨晶体沿(002)晶面方向保持高导热特性,实现高定向、连续、多维度可调控热传导,因此在导热、散热、热防护等领域具有广阔的应用市场。

摘要：采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的褐煤-玉米芯混合物进行低温共热解实验.结果表明:当玉米芯配入量为30%(质量分数,下同)时,焦油产率达到最大值11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%.对褐煤、玉米芯及褐煤与玉米芯配入量为30%的混合样进行热重分析可知,玉米芯的添加降低了煤热解初始温度,整个TG曲线向低温区移动,表现出明显的促进热解作用.对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%的玉米芯后热解焦油的脂肪类和酚类质量分数分别提高了27.79%和193.96%,酸类和杂原子类质量分数分别下降了26.42%和55.19%,轻质油含量由原来的4.68%提高到27.13%.玉米芯的添加实现了热解焦油大幅度轻质化和高品质焦油的生成.

摘要：采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.

摘要：焦化废水以其成分复杂、难降解有机物多、COD排放不达标等问题,给环境带来了严重的威胁。采用合理的实验设计方案,探讨膜过滤结合Fenton法处理焦化废水。结果表明,在最佳铸膜液配比、凝固浴温度、预蒸发时间条件下,当添加剂TiO_2-Fe_3O_4的质量分数为0.8%时,所制备出的改性膜具有最优的综合评分,其焦化废水通量达到115.23 L/(m^2·h),COD截留率达到90.2%。该方法可为焦化厂的废水处理提供参考和借鉴。