石墨烯基复合材料应用于光电二氧化碳还原的基本原理，研究进展和发展前景

In response to aggravated fossil resources consuming and greenhouse effect, CO₂ reduction has become a globally important scientific issue because this method can be used to produce value-added feedstock for application in alternative energy supply. Photoelectrocatalysis, achieved by combining optical energy and external electrical bias, is a feasible and promising system for CO₂ reduction. In particular, applying graphene in tuning photoelectrochemical CO₂ reduction has aroused considerable attention because graphene is advantageous for enhancing CO₂ adsorption, facilitating electrons transfer, and thus optimizing the performance of graphene-based composite electrodes. In this review, we elaborate the fundamental principle, basic preparation methods, and recent progress in developing a variety of graphene-based composite electrodes for photoelectrochemical reduction of CO₂ into solar fuels and chemicals. We also present a perspective on the opportunities and challenges for future research in this booming area and highlight the potential evolution strategies for advancing the research on photoelectrochemical CO₂ reduction.     

二氧化碳对同质外延生长单晶金刚石内应力的影响

本文研究了在反应气体中引入不同浓度的CO₂对微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法同质外延生长单晶金刚石内应力的影响，并对其作用机理进行了分析。研究发现，随着CO₂浓度增加，单晶金刚石内应力逐渐减小，这是由于添加的CO₂提供了含氧基团，可以有效刻蚀金刚石生长过程中的非金刚石碳，并能够降低金刚石中杂质的含量，从而避免晶格畸变，减少生长缺陷，并最终表现为单晶金刚石内应力的减小，其中金刚石内应力以压应力的形式呈现。此外反应气体中加入CO₂可以降低单晶金刚石的生长速率和沉积温度，且在合适的碳氢氧原子比(5∶112∶4)下能够得到杂质少、结晶度高的单晶金刚石。     

分子模拟在二氧化碳转化研究中的应用

本文介绍了国内外近年来运用分子模拟技术辅助CO2转化研究的部分工作,主要包括CO2分子在金属原子、团簇、金属表面上的吸附活化以及CO2催化转化的反应路径分析等。分子模拟作为一种有效的分子水平认识工具将在CO2的俘获、封存、利用和储存(CCUS)研究领域中发挥着越来越重要的作用。     

二氧化碳基脂肪族聚碳酸酯的功能化研究进展

简要介绍了二氧化碳基塑料的工业化进程,同时针对当前二氧化碳共聚物结构中缺少可反应基团、难以进行化学修饰导致的品种和功能单一、亲水性差等问题,介绍了二氧化碳基脂肪族聚碳酸酯的功能化研究进展,主要包括侧链含有双键、碳酸酯键和液晶基团的侧基功能化二氧化碳共聚物的合成与性能研究,以及二氧化碳共聚物的亲水性调制和刺激响应行为探索,试图为丰富二氧化碳基聚碳酸酯结构和性能提供借鉴.     

双峰泡孔结构聚苯乙烯材料的制备

以超临界二氧化碳(Sc-CO2)为物理发泡剂,在高压釜中采用两种温度设定方式和降压对聚苯乙烯(PS)进行发泡,测试、分析发泡样品的泡孔结构、泡体密度和断面润湿性能.结果表明,仅通过降压只获得单峰的泡孔结构,而升温与降压协同作用可获得双峰的泡孔结构,大、小泡孔分别在升温和降压阶段成核形成;在发泡温度100℃、饱和温度30~70℃下制备的发泡样品中,大、小泡孔的平均直径分别为50~216和10~15μm.大泡孔的直径较大和密度较高都有利于降低样品的泡体密度,最低达0.15 g/cm3.单峰泡孔结构能在一定程度上提高样品断面的疏水性,使静态接触角(CA)从PS的本征值(87.1°)增大至138.8°;双峰泡孔结构可赋予样品断面更高的CA(155.1°),呈现超疏水特性.     

沉淀剂对悬浮共沉淀法制备二甲醚催化剂的影响

以无水乙醇为溶剂,将Cu、Zn和Al的硝酸盐并流共沉淀在HZSM-5分子筛的悬浮溶液中,一步合成CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5双功能催化剂.研究了沉淀剂的种类、加入顺序和加入量对催化剂活性的影响.结果表明,以适量的草酸作沉淀剂,采用悬浮液并流共沉淀法制备的双功能催化剂,对CO2加氢直接合成二甲醚有较高的催化性能:在固定床反应器中,温度为270℃,压力为3.0 MPa,空速为4 800 h-1的反应条件下,CO2的单程转化率达到28.7%,二甲醚的选择性达到53.2%.BET、XRD、TPR、TPD和N2O滴定等对催化剂结构表征结果表明,双功能复合催化剂CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5的结构影响CO2加氢合成二甲醚的催化性能.     

负载型CuO/TiO2催化剂催化CO2加氢制甲醇

采用浸渍法制备了CuO/TiO₂负载型催化剂,并将其用于CO₂加氢制甲醇反应。重点考察了铜的负载量对催化剂性能的影响,并对其物化性能和催化性能之间的关系进行了讨论。结果发现,随着铜负载量的增加,催化剂中金属铜的比表面先增加后减小,当铜的负载量为10%（质量百分数）时达到最大值。催化剂的表面碱性位数量随铜含量的增加持续减小,中等碱位和强碱位的强度下降。当铜的负载量不高于10%时,CO₂的转化率与铜的比表面积呈线性关系。甲醇选择性与催化剂的表面碱位性质有关,过强的碱性位会降低甲醇选择性。     

超临界CO_2在内螺纹管内换热特性研究

建立了外径为3 mm的内螺纹管三维实体模型,使用Fluent软件研究了在不同的进口雷诺数和操作压力下超临界二氧化碳在水平内螺纹管内的流动与传热特性。研究表明:不同截面局部换热系数和相同流体局部平均温度下的局部换热系数均随着冷却压力的增大而增大;相同流体局部平均温度下的局部换热系数随着进口雷诺数的增加而增大;不同冷却压力和进口雷诺数下,流体局部平均温度越接近超临界二氧化碳的临界点温度,局部换热系数也就越大。     

水平螺旋管内超临界CO2冷却换热的数值模拟

采用RNG k-ε 湍流模型对超临界CO₂流体在内径为4 mm, 长度2000 mm, 节距为10 mm, 曲率为0.1的水平螺旋管内的冷却换热进行了数值模拟.研究了质量流量、热流量以及压力对换热系数的影响, 并和超临界CO₂在水平直管内的冷却换热进行了对比.研究结果表明, 超临界CO₂在水平螺旋管内流动产生的二次流强于水平直管内的二次流, 前者的换热系数大于后者; 换热系数随质量流量的增加而增大; 在似气体区, 换热系数随着热流量的增加而增大, 而在似液体区, 热流量对换热系数几乎没有影响; 换热系数峰值点随着压力的升高而下降, 并向高温区偏移.     

地表反照率对短波红外探测大气CO2的影响

在卫星短波红外遥感二氧化碳的过程中, 表征地表特征的地表反照率是影响探测精度的重要参数之一. 针对温室气体二氧化碳高精度探测的需求, 本文研究了地表反照率对正演模拟光谱和反演近地面二氧化碳平均柱浓度XCO₂的影响. 模拟计算结果显示, 地表反照率数值增大时, 观察的光谱强度也相应增大, 并且在O₂-A波段造成的光谱差异比1.6 μm波段高出一个数量级, 即地表反照率在O₂-A波段的影响比较大. 选取了两个不同地表类型的实际观测光谱, 仅改变O₂-A波段和1.6 μm波段地表反照率数值, 得出草地点在O₂-A波段地表反照率达到0.25的误差时, 会给XCO₂的反演结果造成大于1%的相对误差, 而1.6 μm波段的地表反照率变化对XCO₂的反演结果造成的误差可以忽略不计, 说明了地表反照率在反演XCO₂过程中的重要性主要来自对O₂-A波段的影响. 此研究表明了地表反照率在卫星遥感温室气体过程中的重要性, 为提高遥感探测二氧化碳的精度提供了重要的理论依据和指导.