摘要：利用丰富且价廉易得的烯烃和CO_(2)直接反应可提供一种经济安全环保的高附加值环状碳酸酯生产工艺,具有减少CO_(2)排放、缓解温室效应等优点。本工作以一步氧化羧化、顺序氧化羧化以及羟溴化羧化三种方法为主线,综述了近年来烯烃和CO_(2)直接制备环状碳酸酯相关催化剂的研究进展,包括用于氧化羧化反应的催化剂,主要是同时具有烯烃环氧化催化功能和CO_(2)羧化功能的多组分组合催化剂和多活性位点的单一催化剂,如金属氧化物、金属配合物、离子液体、改性分子筛、金属有机骨架化合物等;以及作用于羟溴化羧化反应的含Br-, I-阴离子的卤代试剂-无机/有机碱脱质子试剂组合催化剂。同时对未来烯烃和CO_(2)制备环状碳酸酯反应的催化剂的设计及工艺开发进行了展望。

摘要：针对环氧乙烷在生产、储存、运输和使用环节中存在的安全问题,对环氧乙烷特殊的物理化学性质进行分析.环氧乙烷化学性质非常活泼,易开环并释放大量热量,在空气中的爆炸极限浓度为3%～100%,引燃能最小只需0.06 mJ,易燃易爆.结合其自身反应特性及易自聚、歧化或分解等特点,讨论了其在安全操作、化工设计中的注意事项,并提出了具体建议措施,包括相关装置布置方案设计、安全温度和压力设计、设备安全及紧急处理设计等,以期能提高环氧乙烷在生产、运输和使用过程中的安全性和可靠性,减少相关事故的发生.

摘要：在电解水制氢、电催化还原CO_(2)等过程中,常伴随着电极表面纳微气泡的产生,其中气泡的成核、生长、运动等演变行为会极大影响电极表面活性位点的覆盖和释放,进而影响电化学反应效率.因此,电催化反应界面气泡的演化行为及调控机制,以及其如何影响反应速率、反应稳定性及选择性,是当前研究的热点.本文综述了电催化反应中电极界面纳微气泡的多尺度演化过程及其与电催化性能间的构效关系的研究进展,阐述了气泡的成核、生长和脱离的演化机制;以电解水制氢和CO_(2)电催化还原反应为典型研究体系,重点论述了电极结构和电解液设计对纳微气泡演化行为和反应效率的影响规律;从实验研究和计算角度,对电催化反应中电极界面纳微气泡的重点研究工作及发展趋势进行了展望.

摘要：电流响应催化剂是一类可在电场诱导作用下产生电流的新型催化材料,以其为介质的催化反应过程可突破热力学局限,在温和条件下即可发生,具有显著节能减碳潜力。本文综述了近年来电流响应催化剂强化合成氨、甲烷高值利用、丙烷脱氢三个典型反应的研究进展,总结了所开发系列电流响应催化剂,其中以负载型金属催化剂为主,其由载体(半导体型或钙钛矿型金属氧化物)和活性金属(单一金属或合金)组成,对比了不同催化剂的催化性能,分析了“质子跳跃”在强化上述反应过程的作用。最后,分析了电流强化技术未来发展方向及面临挑战,提出开发适于电流作用下的原位表征技术及分子模拟方法,这对从微观层面深入揭示反应机理具有重要意义,可反向指导催化剂设计,推动相关领域发展,助力化工行业低碳转型。

摘要：离子液体是一种饱和蒸汽压低、结构可设计、稳定性强、液态温度范围宽的绿色溶剂,同时对CO_(2)又有较高的溶解度,因此成为当前CO_(2)分离领域的研究热点材料。将离子液体和二维纳米材料结合得到的分离膜材料兼具离子液体和二维纳米材料的优势,在气体分离方面展现了良好的应用前景。其中,离子液体和氧化石墨烯的结合备受关注。针对这一热点问题,本工作综述了国内外通过氧化石墨烯、离子液体及离子液体-氧化石墨烯膜材料在CO_(2)分离方面的研究和进展。相关研究表明,离子液体-氧化石墨烯膜材料具有较好的CO_(2)选择性能、渗透性能和稳定性能,是一种非常有潜力的CO_(2)分离材料。最后,提出了利用离子液体、氧化石墨烯及离子液体-氧化石墨烯膜材料进行CO_(2)捕集分离的未来研究挑战和展望。要点:(1)离子液体-氧化石墨烯膜材料具有良好的选择性、渗透性、机械性能、热稳定性和高压稳定性。(2)离子液体-氧化石墨烯膜材料是一种具有良好发展前景的CO_(2)分离材料。

摘要：二元胺是聚酰胺、聚氨酯和聚脲等高分子材料合成的核心单体,生产需求巨大。在碳中和大背景下,合成生物基二元胺是实现低碳生产和可持续发展的有效途径,借助合成生物学、代谢工程、蛋白质工程等策略能够设计和开发高效的二元胺生物合成关键酶和途径。本工作简述了1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺的天然或人工合成路径,围绕微生物从头合成发酵和全细胞催化两种合成策略综述了二元胺的合成进展,丁二胺的生物合成主要包括鸟氨酸脱羧与赖氨酸脱羧路径,目前主要以发酵法生产丁二胺,但丁二胺的产率较低,不能达到工业生产的需求;戊二胺的生物合成路径为赖氨酸脱羧,主要采用发酵法和全细胞催化法,其中全细胞催化合成戊二胺更为高效,技术趋于成熟,已被广泛应用于规模化生产;己二胺目前主要是通过构建人工途径进行生物合成。另外,针对二元胺生物合成过程遇到的副产物多、菌株活性差、产率低、分离纯化困难等问题与挑战,提出了结合代谢工程和蛋白质工程优化关键酶催化、探索二元胺积累造成细胞损伤的影响机制、增强酶催化专一性和活性以提高生产强度、优化发酵体系、简化后续分离纯化步骤等提高生物合成二元胺的方法,同时指明了未来生物基二元胺工作的重要方向并展望了生物基二元胺的发展前景。

摘要：电解液作为电化学储能系统的重要组成部分,是决定电池容量,支撑超级电容器储能、循环稳定性等特性的关键因素之一。离子液体作为一类新型软功能材料,因其高导电率、宽电化学窗口、良好的热稳定性、无显著蒸气压等特性,被广泛应用于电化学储能元件如锂电池、超级电容器等,逐步成为传统有机电解液最佳替代者之一。目前有关离子液体电解液的设计与研究大多采用实验测试法,其搜索范围大、成本高且难以从纳微水平精确获得对其动态结构、形成机理、作用机制等深刻认识。因此,本文综述了离子液体电解液在模拟计算方面的相关进展。首先根据不同的模拟尺度,介绍了用于离子液体电解液的3种模拟计算方法,并讨论了它们的优缺点。其次,按照离子液体在电解液中的不同组成部分,分别回顾了离子液体电池及超级电容器中的模拟研究现状。最后,讨论了离子液体电解液未来面临的挑战和发展方向,为电解液的模拟提供了新的研究思路。

摘要：以三元碳环作为张力能结构单元,合成了基于N,N‑(二环丙基甲基)环丙胺为阳离子,二氰胺根和氰基硼氢根为阴离子的系列离子液体。采用核磁(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨率质谱(HRMS)等表征方法,确认了所得离子液体的结构,并对其物化性质(如熔点、热分解温度、密度、粘度、生成焓、比冲和点火延迟时间)进行了测定或计算。结果表明:设计合成的10种离子液体均能与白烟硝酸(WFNA)发生自燃,氰基硼氢类离子液体与相应的二氰胺类离子液体相比,点火延迟时间更短。张力环结构的引入可提高离子液体生成焓(0.87~1.96 kJ∙g^(-1)),三元环结构紧凑的堆积有利于提高离子液体密度(1.01~1.18 g∙cm^(-3)),张力环基自燃离子液体表现出更高的密度比冲(436.7~454.4 s·g·cm^(-3))。分子结构中引入张力环基团为提高自燃离子液体的能量密度提供了新的思路。

摘要：可再生电能驱动CO_(2)电催化合成化学品或燃料,具有反应条件温和、产物选择性可调且可利用分布式可再生能源优势。合成气作为一类重要的化工原料气,可制备甲醇、乙醇、烯烃等大宗化学品,是CO_(2)电催化转化的重要途径,如何高电流密度、高选择性且精准调控碳氢比例(CO/H2)是需要解决的关键科学技术难题。本文从提升电流密度和效率、拓宽合成气比例角度出发,综述了CO_(2)电催化还原制合成气的最新研究进展,包括电极材料设计、电解液开发、电解槽结构创新等;论述了利用原位表征和理论模拟(DFT、MD)方法对CO_(2)电催化还原制合成气反应机理的研究进展。在此基础上,提出可通过催化剂多级形貌调控、多活性位点设计、CO_(2)捕集与转化系统集成、CO_(2)还原与阳极反应耦合等途径,提升CO_(2)电催化还原制合成气效率的策略。最后,探讨和展望了实现CO_(2)电催化还原制合成气工业化的挑战和问题。

摘要：全球工业化的迅速发展及人口增长使得化石燃料消耗不断增加,导致二氧化碳(CO_(2))排放量逐年递增,引发全球化气候问题。醇胺吸收法目前在工业CO_(2)捕集应用最广泛,主要以单乙醇胺、甲基二乙醇胺等水溶液为吸收剂,存在溶剂损耗大、再生能耗高等问题,开发高效低能耗的新型吸收剂是实现CO_(2)大规模捕集的关键。离子液体具有气体亲和性好、蒸气压低、结构性质可调等特点,其中相变离子液体体系因节能潜力大被认为是新一代CO_(2)吸收剂,其吸收CO_(2)后由均相变为互不相溶的液-液或液-固两相,再生时仅需对CO_(2)富相加热处理,可有效减少吸收剂再生体积,降低再生能耗。重点总结近五年相变离子液体体系在CO_(2)分离的研究现状和进展,对不同相变行为的液-液和液-固相变离子液体体系分类阐述和讨论,并对其发展趋势进行展望。