氢作为一种零碳、高能量密度的燃料,在替代化石燃料发电及清洁能源利用方面展现出广阔前景。然而,氢气的生产、运输和储存仍存在显著挑战。氨作为一种极具潜力的储氢介质,具有含氢量高、能量密度大以及分解过程无碳排放等显著优势,推动了氨分解制氢技术的深入研究。当前该领域的关键瓶颈在于,如何在较高空速[约30 000 mL/(g_cat·h)]和较低温度(约350 ℃)条件下,利用成本合理的催化剂实现氨的完全转化。本文系统梳理了氨分解领域的实验与理论研究进展,总结了尺寸效应、碱度调控、金属-载体相互作用以及合金化效应四种关键催化剂设计策略,并分别阐释了它们促进反应的作用机制。此外,对近年来各类氨分解反应器的技术特点进行了简要评述,探讨了不同能源输入方式与反应器构型对催化剂性能的影响,以期为后续研究提供一个较为全面的参考框架,推动氨分解制氢技术从理论走向实际应用。

乙苯选择性氧化制备苯乙酮(OEB-AP)是精细化工中合成高附加值含氧化合物的重要反应。OEB-AP绿色、经济的特性使其成为传统Friedel-Crafts酰基化和Hock工艺的理想替代方案。然而,该反应面临C—H键活化困难、转化率与选择性低等问题,亟需开发高效催化剂。钴基催化剂因多价态特性(Co²⁺/Co³⁺)和优异的氧化还原性能,在OEB-AP反应中展现出显著优势。本文系统综述了多相钴基催化剂的研究进展,多相体系通过载体设计(如SiO₂、CeO₂、碳材料)和结构调控(单原子、MOF衍生催化剂)优化性能,其中CeO₂载体的氧空位与钴物种的协同作用、碳基材料的杂原子掺杂(N/S)及MOF衍生Co-N-C催化剂表现突出。未来研究需聚焦于抑制苯甲酸副产物、降低反应条件苛刻性,并探索钴活性中心与载体相互作用的机制,以实现工业化应用。

综述了高碳α-烯烃齐聚所用茂金属催化剂及其催化性能的研究进展和现状,介绍了不同类型α-烯烃单体对催化体系性能的影响和所制备mPAO基础油之间的性能差异。通过对催化体系进行归纳和总结,指出催化剂结构、取代基效应、反应条件、改性优化等对mPAO基础油的分子链结构、产物选择性及产物性能的影响规律。最后对mPAO领域的发展前景进行展望,以期为高性能、差异化mPAO产品的设计和开发提供参考。

纳米酶是一类具有类酶催化活性的功能纳米材料,因高稳定性、可大规模制备及成本低等优势,在生物医学领域,特别是肿瘤催化治疗中展现出巨大潜力。有机硒纳米层材料作为一种新兴的纳米酶,因独特的硒活性中心、可调的电子结构及优异的光热转换性能,引起了广泛关注。有机硒纳米层纳米酶(OSe-NS-NZs)通过抗氧化应激、诱导肿瘤细胞凋亡与自噬等机制,在催化治疗、化学动力学治疗、声动力治疗、光热治疗及免疫治疗协同中表现突出,并能显著增强放疗和化疗效果。主要综述了有机硒纳米层纳米酶设计及合成方法,探讨了有机硒纳米层纳米酶抗癌机制,有机硒纳米层纳米酶的结构-活性关系,多模态成像与治疗功能的协同增效机制,为构建诊疗一体化纳米平台提供了新思路。尽管面临靶向递送、体内代谢及临床转化等挑战,但未来通过优化结构-活性调控、开发智能响应型及多功能集成化纳米酶,有望推动该技术向临床转化迈进。

随着全球石油资源的逐渐枯竭,原油组成变得越来越复杂,油品中砷含量的增加不仅造成后续加工困难,更能引发严重的环境污染。以三维立方结构的KIT-6分子筛为载体,采用一步合成法引入铝源(异丙醇铝),成功制备了Al-KIT-6载体,并进一步负载金属活性组分MnO₂,开发出一种高效的脱砷催化剂Mn/Al-KIT-6。利用脱砷催化剂表面酸位点以及MnO₂实现由As(Ⅲ)向As(Ⅴ)的催化转化,结合MnO₂对As(Ⅴ)的吸附实现油品中砷的高效脱除。研究发现,当硅铝比为50时,Al-KIT-6载体的脱砷效率达到最高值62.57%。进一步优化锰负载量发现,12%Mn/Al-KIT-6脱砷催化剂的脱砷效率最高,达到99.85%。在7次循环使用过程中,其脱砷效率均保持在80%以上,展现出优异的脱砷性能和循环稳定性。

有机胺吸收-再生法是燃烧后CO₂捕集的成熟路线,但溶剂再生能耗高与溶剂降解限制了其工程应用。为降低胺溶液热再生能耗并提高解吸率,本文研究了单一胺和复合胺的解吸率,开发了一种基于多孔碳载体负载SO₄^2-/ZrO₂等活性组分的异相固体酸催化剂,并探究其对富胺溶液催化再生的促进作用。在不同焙烧温度、负载量与合成顺序下制备催化剂,并通过N₂吸附-脱附、TEM、XRD及NH₃-TPD等手段对材料进行表征。通过循环解吸实验评估催化剂对解吸速率、解吸率及循环稳定性的影响。结果表明,优化制备条件的异相催化剂可在温和解吸条件下明显提高CO₂解吸速率并改善循环稳定性,同时对溶剂的副产物生成与长期降解表现出抑制趋势。本工作为胺法CO₂捕集的低能耗再生提供了材料设计思路与工艺验证的实验依据,并为后续放大试验与经济性评估提供了初步数据支撑。

采用等体积浸渍法制备P改性HZSM-5(P/HZSM-5)及过渡金属负载型M-P/HZSM-5(M=Fe、Co、Ni、Mo)催化剂,采用XRD、BET、NH₃-TPD等表征手段对催化剂结构与表面性质进行分析。在固定床热解装置上,系统考察不同催化剂对神府煤田红柳林烟煤热解挥发分的原位催化裂解性能。结果表明,P物种与过渡金属在HZSM-5载体上分散均匀且存在相互作用,改性后催化剂骨架结构保持完整,但比表面积与孔容有所降低,表面酸性位数量减少且强酸性位消失;M-P/HZSM-5催化剂对红柳林煤热解挥发分表现出优异的催化裂解活性,热解焦油中重质组分含量显著降低,最高降幅达10.4%,而轻质组分各馏分含量均有不同程度提升;其中Mo-P/HZSM-5催化剂表现出最佳的催化性能与抗积炭能力,这主要得益于其平衡的表面酸性与适宜的孔结构分布。

电解水制氢已成为解决全球能源危机和环境污染问题的热门研究方向之一。通过氢气泡模板法制备了不同钨(W)掺杂浓度的镍钴铜(Ni-Co-Cu)多元合金催化剂,对催化剂进行了SEM、EDS、XRD、拉曼光谱和XPS表征,并研究了其在1 mol/L KOH碱性溶液中的析氢(HER)性能。研究结果表明,钨掺杂能有效调控合金催化剂的表面形貌、电子结构和活性位点分布。当电沉积溶液中钨离子浓度为5.0 g/L时,催化剂表面形成均匀的三维多孔结构,比表面积显著增大,晶格畸变显著增强,暴露出丰富的活性位点。电化学测试显示,该催化剂在1 mol/L KOH中表现出最优的析氢性能,过电位仅为37 mV,Tafel斜率为54 mV/dec,且具备优异的稳定性(12 h电解后电位波动仅8 mV)。钨的适量掺杂通过优化电子协同效应和表面粗糙度提升了合金催化剂的催化活性,但过量掺杂会导致活性位点堵塞。

以硫酸铜、氢氧化钠和葡萄糖为原料,采用液相还原法制备了Cu₂O微粒,并通过浸渍法对其修饰制备了Ag-Cu₂O催化剂。通过表征和测试分析了Ag-Cu₂O的结构特征和光电性能,基于实验提出Ag-Cu₂O催化剂光芬顿降解机理。结果表明,Ag-Cu₂O催化剂表现出良好的光催化性能,对左氧氟沙星废水的降解率达73.2%。活性增强主要是由于Ag的添加促进了光生电子-空穴的分离,增加了对可见光的吸收利用;同时促进了H₂O₂的分解,更多活性自由基的形成加速了左氧氟沙星的降解。该研究成果为更加绿色、高效降解水体中抗生素提供了思路。

考察不同合成条件对ZSM-5分子筛结晶度和形貌的影响,以及不同形貌分子筛的催化性能。结果表明,硅胶的物性对合成的分子筛具有重要影响,其中以海陵硅胶作原料得到的产品结晶度较高。在钠体系下,使用正丁胺作模板剂时,改变晶化条件能够获得不同形貌和尺寸的分子筛,在其它原料及晶化条件相同的情况下,单独改变铝源能得到不同形貌的ZSM-5分子筛;使用己二胺作模板剂时,只改变晶化条件或铝源对分子筛形状和晶粒尺寸影响较小;以正丁胺和己二胺同时为模板剂时,能得到高结晶度的ZSM-5纯相分子筛,二者的共存可协同调控产物性能和形貌。评价数据表明,含有小晶粒ZSM-5分子筛的催化剂对低碳烯烃具有较好的选择性。

丙烷脱氢(PDH)是生产丙烯的关键工艺。丙烷原料中存在的二甲醚会导致Pt基脱氢催化剂失活,为保证催化剂活性和生产装置正常运行,采用吸附法脱除二甲醚,并通过再生的方式实现其连续运行。工业应用数据表明,固定床吸附法脱除二甲醚技术可将丙烷原料中二甲醚体积含量降低至1.0×10^-6以下,完全满足装置对丙烷原料的净化要求。该技术在装置上的成功应用,实现了国内副产丙烷在丙烯生产中的资源化应用,降低了丙烷的成本,为我国PDH装置原料多元化提供了可行路径。

以渣油加氢脱金属催化剂及保护剂载体所需的大尺寸扩散孔道为研究对象,利用聚合物作为大孔-介孔软模板造孔剂、长玻璃纤维作为支撑剂,在低水粉比条件下,使用挤出成型、造粒工艺,制备出了含大孔-介孔结构的齿球形、双峰孔渣油加氢保护剂载体。采用压汞法对载体的孔隙特征及孔道结构进行表征,结果表明,长玻璃纤维的加入显著增加了载体中>500 nm孔占比(21.86%),满足保护剂载体对大孔占比的要求。经过对玻纤增强的保护剂齿球形载体强度、空隙率和磨耗率等指标的考察,可以满足工业应用要求。

为确定桥梁桩基混凝土具备良好抗腐蚀性能的最佳低温,在低温高盐环境干湿循环下,研究了桥梁桩基混凝土腐蚀性能。选取水泥、粉煤灰以及碎石等主要原材料,在-15 ℃、-10 ℃以及-5 ℃的干湿循环机内,制备不同混凝土试件B-1、B-2和B-3;并在低温高盐环境下,分别进行三种试件的腐蚀深度测试、抗压强度测试以及相对动弹模量测试,以此找寻具备最佳抗腐蚀性能的桥梁桩基混凝土试件。试验结果表明,试件B-3的硫酸根离子浓度低于1.5%,相较其他两种试件处于较低水平;且该试件的抗压强度耐腐系数大于84.1%、相对质量损失小于3.2%,说明-5 ℃高盐环境干湿循环下的桥梁桩基混凝土试件B-3具备更加良好的抗腐蚀性能。