降低电解水过程中传质过电压技术的研究进展

目前电解水技术中因反应过电压和传质过电压的存在使得电解效率较低,现有研究大多侧重开发活性更高的催化剂来降低反应过电压,提高电解效率。本文主要从气液流动和电解液内发生的传质的角度出发,对降低电解过程中传质过电压的技术进行综述：包括设置磁场,超声场,超重力场,并对其强化原理进行分析;另外,对通过优化电解过程操作条件来降低过电压的方法也进行了综述：包括改变电解槽操作温度、操作压力和供电方式。磁场变化可以加速离子迁移;超声场能有效降低电解液中弥散气泡的平均粒径和气泡脱离时间,加强传质;超重力会提供更强的传质驱动力,气泡也更易从电极表面脱离;温度升高可以加快反应速率,降低电能消耗,但需要提高压力来调节氢气在电解液中的溶解度,可能导致设备成本上升;脉冲电源供电比传统稳定的直流电源能耗更低。     

热力学和计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用

目前,纳微结构新材料已成为化工过程强化的重要手段之一.金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键自组装而成的新型纳米多孔材料,有望在储气、分离、催化、传感及制药等领域获得广泛应用.本文以MOF材料为例,结合本课题组的工作,介绍了热力学与计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用.     

碳催化剂在催化反应中的应用

由于碳材料表面存在缺陷,可生成具有不同性能的活性位,因此可催化不同的热催化反应.我们首先介绍了单质碳材料的表面结构化学:其表面活性位主要为含杂原子官能团;然后对其可催化的反应进行了介绍:碳单质材料可催化选择性氧化反应、高级氧化反应、还原反应、烷烃活化反应、酸催化反应、电催化还原和氧化反应等.对碳单质催化剂的制备方法、所催化的各类反应、催化活性位、催化效果及催化机理也进行了简介.单纯的碳材料并不能完全满足不同反应的催化要求,可通过掺杂杂原子、焙烧、酸处理等手段对碳催化剂进行改性,使其具有不同的催化性能.相信随着对碳催化认识的不断加深,碳催化的应用范围会越来越广,在不远的未来将应用于工业化生产.