熔盐电化学还原二氧化碳制备碳材料研究进展北大核心CSCD

二氧化碳浓度持续升高导致的温室效应已在全球范围内引发极端天气、冰川融化等一系列生态环境问题。为降低二氧化碳含量,改善气候变暖带来的恶劣影响,研发高效、绿色、安全的二氧化碳处理技术,促进碳资源循环可持续发展刻不容缓。熔盐离子液体作为一种良好的电化学转化介质,为二氧化碳还原提供了一条极具应用前景的技术路线。综述了国内外近几年高温熔盐中二氧化碳的捕获与电化学还原的研究,简述了熔盐电沉积碳的电化学机理和热力学机制,对不同形貌高附加值碳材料:无定形碳、碳球和碳纳米管的制备进行了总结,最后对未来发展方向做出展望。     

在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd(III)在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程.结果表明:在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中,Nd(III)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物.基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd(III)离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd(III)离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率.实验结果表明:-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd(III)离子浓度接近于零,提取效率为99.67%.在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd2Zn17,LiZn和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

苹果酸酶结合域定点突变对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸类似物催化性能的影响

通过对苹果酸酶(ME)辅酶结合域L310、Q401、L404饱和位点突变库与辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)类似物库的高通量筛选,研究了苹果酸酶结合域位点对NAD+及其类似物(B1~B7)催化活性的影响。结果表明,突变后酶ME-Q401H/L404T对类似物B4的kcat/Km是野生型酶的50倍;突变后酶ME-L310M/Q401N对类似物B4的kcat/Km是野生型酶的16倍,对类似物B3的kcat/Km是野生型酶的5倍,因此通过对结合域定点突变,NAD+类似物的催化活性得到提高。     

利用人工氧还酶体系催化L-苹果酸氧化脱羧反应

利用含人工氧还酶体系的粗酶液代替纯酶催化反应,以省去酶分离纯化过程.由苹果酸酶突变体ME-t(MEL310R/Q401C)和非天然辅酶烟酰胺5-氟胞嘧啶二核苷酸(NFCD+)组成的人工氧还酶体系可以催化氧化L-苹果酸生成丙酮酸,并得到非天然辅酶的还原态(NFCDH).利用含人工氧还酶体系的粗酶液催化反应,只得到单一产物丙酮酸,其选择性与纯酶催化的相同.来自粪肠球菌Enterococcus faecalis的NADH氧化酶(NOX)可再生NFCD+.与含NAD+,ME粗酶液和NOX粗酶液的偶联反应体系相比,含NFCD+,ME-t粗酶液和NOX粗酶液的体系获得的丙酮酸产率高9%,而副产物乳酸明显减少.可见人工氧还酶体系使用更方便,且产物选择性更高,有望代替纯酶催化反应.这为降低生物催化剂的成本,扩大生物催化反应的应用提供了一种新的策略.     

AlCl3(ZnCl2,MgCl2)对Sm2O3的氯化效果及电化学行为

研究了AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)对Sm₂O₃的氯化效果以及Sm₂O₃在LiCl-KCl-AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)熔盐体系中的电化学行为。在LiCl-KCl-Sm₂O₃熔盐中加入AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)后,ICP测量结果表明,AlCl₃体系中Sm(Ⅲ)离子的浓度最高,并且在923 K时达到最大值;固相反应表明,AlCl₃氯化Sm₂O₃生成SmCl₃,而Sm₂O₃和ZnCl₂(MgCl₂)反应生成SmOCl。电化学行为表明,AlCl₃体系中观察到了两种Al-Sm的合金峰,而ZnCl₂体系中只观察到Zn-Sm金属间化合物的形成峰,MgCl₂体系中没有形成合金。在-6.25 A·cm^-2下,W电极上恒电流电解2 h获得了Al-Li-Sm合金,经XRD分析,合金为Al₂Sm相。     

AlCl3(ZnCl2,MgCl2)对Sm2O3的氯化效果及电化学行为

研究了AlCl_3(ZnCl_2、MgCl_2)对Sm_2O_3的氯化效果以及Sm_2O_3在Li Cl-KCl-AlCl_3(ZnCl_2、MgCl_2)熔盐体系中的电化学行为。在Li Cl-KCl-Sm_2O_3熔盐中加入AlCl_3(ZnCl_2、MgCl_2)后,ICP测量结果表明,AlCl_3体系中Sm(Ⅲ)离子的浓度最高,并且在923 K时达到最大值;固相反应表明,AlCl_3氯化Sm_2O_3生成SmCl_3,而Sm_2O_3和ZnCl_2(MgCl_2)反应生成Sm OCl。电化学行为表明,AlCl_3体系中观察到了两种Al-Sm的合金峰,而ZnCl_2体系中只观察到Zn-Sm金属间化合物的形成峰,MgCl_2体系中没有形成合金。在-6.25 A·cm~(-2)下,W电极上恒电流电解2 h获得了Al-Li-Sm合金,经XRD分析,合金为Al_2Sm相。     

氯化物体系中La的电化学提取及共沉积Zn-La合金

通过循环伏安、方波伏安和开路计时电位等方法研究了723 K时,La(Ⅲ)在LiCl-KCl和LiCl-KClZnCl_2熔盐体系中Mo电极上的电化学行为.结果表明,La(Ⅲ)还原为金属La是一步扩散控制的不可逆还原反应.在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐中,La(Ⅲ)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成4种Zn-La金属间化合物.在923 K时通过恒电流电解获得Zn-La合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及附带的能谱仪(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.采用恒电位电解提取La并用方波伏安曲线检测La(Ⅲ)离子浓度的变化,电解50 h后,La(Ⅲ)离子浓度接近于零,提取效率达到99.55%.     

在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd（Ⅲ）在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程. 结果表明：在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐中,Nd（Ⅲ）在预先沉积的Zn 阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物. 基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd（Ⅲ）离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd（Ⅲ）离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率. 实验结果表明：-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd（Ⅲ）离子浓度接近于零,提取效率为99.67%. 在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对合金的相组成和微观形貌进行了分析. XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd₂Zn₁₇,LiZn 和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.