用于电热转化、存储与利用的导电相变材料

电能和热能作为生活生产中最大的供应端和消耗端,二者间的转换、存储与利用在能源体系里占据了重要的一环。因此,研发高效率的电热转换-存储功能材料,在能源、环境和气候危机频现的今天,具有重要的意义。相变材料的储热密度高、相变时吸放热而温度不变,在热能存储中具备独特的优势。然而大多数相变材料的本征低电导率与当下储能系统的功率要求不匹配,通过与导电材料结合得到电热转化的相变复合材料可以有效地改变这种情况。本文对电热转换相变材料最新研究进展进行了综述,从电热转换相变材料的功能机制、影响因素和应用三个方面,对添加导电填料、负载导电骨架或导电高分子聚合的复合相变材料进行了综述与比较。最终对此领域未来的研究方向和重点进行了展望。     

中空MOFs材料制备及电催化应用的研究进展

水分裂、金属-空气电池和燃料电池等能源转换技术对解决未来的能源危机和环境问题至关重要.氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)和氢析出反应(HER)作为其核心反应,存在反应动力学速率较慢的问题,因此,开发研制高效的非贵金属电催化剂具有重要意义.金属有机骨架(MOFs)材料因具有高度可调的组成和多孔晶体结构,在不同的应用领域引起了越来越多的关注.中空MOFs纳米材料具有MOFs材料高度可调的组成和结构优势,又具有中空结构纳米材料的优点(如更快的物质传输、更丰富的孔隙率、灵活多变的活性组分、更多的暴露活性位点及对苛刻条件的更好相容性等),在电催化领域显现出巨大的应用潜力.本文对近几年来基于中空结构MOFs材料的制备及在电催化方面应用的研究进展进行了综合评述,并对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结和展望.     

集成二氧化碳捕集与甲烷化转化研究进展

开发新型高效的二氧化碳捕集或利用技术对于减少化石能源利用过程的二氧化碳排放、缓解全球变暖等具有重要意义。集成二氧化碳捕集与利用技术(ICCU)因其能耗低和效率高等优势获得了广泛关注。该技术利用一种双功能材料通过集成二氧化碳吸附和原位转化两个主要过程,实现CO₂的高效转化并获得含碳燃料。本工作综述了ICCU中主要技术之一集成二氧化碳捕集与甲烷化转化。首先对实现该过程的双功能材料的组成和特性进行概述,重点从反应温度、反应时间、反应气体成分等角度探讨了影响ICCU甲烷化反应的因素,并对该技术未来的机遇和挑战进行总结和展望,以期为中国“双碳”目标下致力于二氧化碳捕集和利用的相关研究提供一定的借鉴。     

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.     

氮氧共掺杂多孔炭的制备及其锌离子混合超级电容器性能研究

本研究以价格低廉、来源广泛的煤沥青作为炭前驱体、尿素作为氮源和模板、氢氧化钠作为活化剂,通过结合模板法与化学活化法成功制备了具有纳米片状结构的氮氧共掺杂的多孔炭材料。多孔炭电极在0.05 A/g时最大比容量高达255.5 m A·h/g,在电流密度为1 A/g时,放电比容量达到78 m A·h/g。经过12000次循环,容量保持率仍有72.4%,并且能量密度最高达到99.6 W·h/kg,展现出作为正极材料的巨大潜力。以煤沥青为原料制备的氮氧共掺杂多孔炭材料作为锌离子混合超级电容器的正极材料表现出了优异的电化学性能。     

金属有机框架材料在表面增强拉曼光谱中的应用研究进展

金属有机框架材料（MOFs）是一种由金属离子和有机配体通过配位化学原理自组装形成的具有周期性网格晶态的多孔结构材料,其独特的结构和性质使其成为具有广阔应用前景的材料。由于MOFs可极大地提高金属表面增强拉曼光谱（SERS）基底的目标富集和信号增强性能,因此,基于MOFs的SERS基底受到了广泛关注。同时,高效的SERS基底使SERS技术可实现高灵敏、高选择性、无损和快速检测。将MOFs应用于SERS技术,极大地促进了SERS技术的发展并拓宽了其应用范围。本文总结了SERS的发展、MOFs基底的类别及其在SERS中的应用,提出了亟待解决的关键问题和挑战,并对其发展前景进行了展望。     

金属有机框架材料在催化领域的研究现状与展望（英文）

金属有机骨架材料(MOF)又称多孔配位聚合物(PCP),是一类由金属团簇和有机配体通过配位作用形成的新型晶态多孔材料.近30年, MOF材料在催化领域受到了广泛的关注和研究.MOF的多孔结构和高比表面积可以实现催化位点的空间分离并促进物质传输,从而提高催化活性.MOF可以像均相催化剂一样在原子精度进行灵活剪裁和调控,同时具有非均相催化剂易分离回收的优势.通过结合均相和非均相催化剂的优点, MOF表现出了诸多优于传统催化材料的独特性质.本文首先简要介绍了MOF基催化材料设计的基本原理和MOF应用于催化的独特性,其次对MOF在催化中面临的瓶颈和局限进行了论述,最后指出了MOF在未来催化领域中潜在的独特应用前景.MOF材料中金属节点、有机配体和孔空间都可以进行灵活功能化,从而赋予催化活性.金属节点上的不饱和配位点可作为路易斯酸催化中心.配体可以通过修饰不同功能基团从而赋予催化活性.此外,金属节点和有机配体还可以通过接枝外来催化位点进行功能化.更重要的是, MOF孔空间可以限域客体活性单元,极大扩展了活性位的来源.MOF还可以作为前驱体通过化学转化获得多孔碳、金属化合物及其复合材料.MOF的高...     

用于电解水制氢的过渡金属有机骨架基催化剂

金属有机骨架(MOFs)材料因具有无机和有机的杂合性质、高度有序的多孔性、结构可修饰性、比表面积大和孔隙率高等特点,在催化领域具有广阔的应用前景。本文从氢能的开发利用角度出发,在纯MOFs、MOFs复合及衍生材料三个方面对近十年来过渡金属MOFs基催化剂在电解水制氢方面的重要研究进展进行了综述,着重针对材料的合成进行了探讨,以及在基础研究和产业应用的角度指出当前过渡金属MOFs基制氢催化剂面临的挑战和机遇,对其应用前景进行展望。     

铈基介孔金属有机骨架固定化酶的构建及催化性能

金属有机骨架(MOF)材料由于其孔隙率高、比表面积大以及具有发达的内联通孔道结构等优点,可以作为优良的生物分子固定化载体。通过表面活性自组装策略制备了铈基介孔MOF(Ce-MOF-F),表征结果表明,该材料有大的比表面积和呈辐射状的介孔孔道结构。以其为载体、南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)为模型酶,通过物理吸附法制备了生物催化剂CALB@Ce-MOF-F,对该固定化酶的酶载量和催化性能进行了研究。在优化条件下,CALB的负载量为162.0mg/g载体,水解活性为899.1U/g蛋白。与游离CALB相比,CALB@Ce-MOF-F表现出对高温、酸碱和有机溶剂等有更强的耐受性;将Ce-MOF-F用于多种酶的固定化,研究其作为载体的普适性,结果表明,介孔Ce-MOF-F对洋葱伯克氏菌脂肪酶(BCL)和漆酶有良好的固定效果,可以作为良好载体,并能对酶起到较好的保护作用。     

Ziegler-Natta催化剂的功能化及聚烯烃高性能化

介绍了Ziegler-Natta催化剂功能化的几种策略,以及其应用于聚烯烃高性能化的研究进展。Ziegler-Natta催化剂/先进聚合助剂复合策略可有效扩展Ziegler-Natta催化剂性能,其中Ziegler-Natta/ω-烯烃甲基二氯硅烷功能催化剂体系在制备长链支化/高熔体强度聚丙烯方面已显示出工业潜力,而Ziegler-Natta/非共轭α,ω-双烯烃体系为丙烯多相共聚提供了革命性的技术,使丙烯多相共聚不但可生产高抗冲聚丙烯(低橡胶含量),也可生产聚丙烯基热塑性弹性体(高橡胶含量)。Ziegler-Natta/茂(非茂)复合催化剂和纳米负载Ziegler-Natta催化剂可进一步丰富Ziegler-Natta催化剂性能,制备新型高性能聚烯烃材料。