1,3-丁二烯选择性加氢催化剂的设计策略以及构效关系

催化裂化是石油化工的核心单元之一.从催化裂化尾气中分离出来的碳四馏分富含许多的不饱和烯烃,如1-丁烯、顺、反式-2-丁烯以及少量的1,3-丁二烯,这些不饱和烯烃可以通过后续聚合反应,生成合成橡胶和工程塑料的重要原料,具有重要的应用价值.上述工艺过程对原料中1,3-丁二烯的含量(<100~200 ppm)有严苛的要求.采用选择性加氢技术对碳四馏分中的1,3-丁二烯进行选择性加氢,将其转化为更高附加值的单烯烃是一个理想的解决方案.然而,1,3-丁二烯加氢反应得到的单烯烃可能发生深度加氢得到副产物丁烷.因此,开发高效选择性加氢催化剂对碳四资源的利用具有重要的现实意义.另一方面,1,3-丁二烯加氢反应可以作为模型反应,用来考察选择性加氢催化剂的性能.基于此,该反应无论在工业界还是学术界均受到广泛关注.尽管如此,有关1,3-丁二烯加氢催化剂研究进展方面的综述极少.仅有关于1,3-丁二烯加氢作为模型反应的综述报道.本文对过去半个世纪以来1,3-丁二烯加氢反应中不同催化剂的发展历程进行系统综述,特别是包括Pd,Pt和Au等的单一贵金属催化剂.重点介绍以下内容:(1)固体催化剂构效关系,包括活性金属尺寸效应、晶面和形貌效应以及载体效应(晶相、孔道和酸碱性);(2)高性能催化剂的设计新策略,如单原子催化剂、核壳结构催化剂、金属-离子液复合催化体系以及载体的形貌调控;(3)催化剂的反应机理和失活机理.提出了1,3-丁二烯选择性加氢高性能催化剂开发面临的挑战,并对潜在的发展方向进行了展望.本文认为随着纳米技术和金属纳米材料合成方法的快速发展,对贵金属活性组分进行原子层面上的调控(包括形貌、尺寸以及单原子配位环境等)已成为可能.这将有助于研制出一类新型高性能选择性加氢催化材料,从而实现高转化率条件下高附加值单烯烃的定向转化.此外,载体的酸碱性和孔道结构的调控有助于进一步调节催化剂的抗积炭性能,也是未来发展的一个重要方向.     

Strong π-π stacking interactions led to the mis-assignment of dimer emissions to the monomers of 1-acetylpyrene

Both experimental and computational studies showed owing to strong π-π stacking interactions, 1-acetylpyrene mainly exists in dimers and molecular aggregates even at low concentrations, which led to the mis-assignment of its monomer emission peaks.     

基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法

针对我国氧碘化学激光器输出能量不断提高的情况下,主要限制光束质量的因素之一是出光过程中的光腔失调,提出了一种基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法。该研究方法利用氦氖穿腔光通过凹腔镜中心孔,并在凸腔镜后方放置工业相机,在屏幕上方形成一个干涉同心圆环。通过借助OpenCV库中二值化、霍夫圆检测等图像处理的方法,获得干涉同心圆环的圆心坐标,再通过以圆心为中心将图像分成上下左右四个部分,通过判断这四部分亮点像素的数量差值来预估干涉同心圆环的偏移状态,进而获得空腔条件下光学谐振腔发生变化的理论判据。实验结果表明,该方法可以获得相当精准的光学谐振腔失调判据,其失调判据选取左右亮点像素差值30000,上下亮点像素差值45000,为今后失调判据与步进电机自动调腔的结合做好充足的准备。     

Comprehensive Profiling by Non-targeted Stable Isotope Tracing Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry: A New Tool Complementing Metabolomic Analyses of Polar Metabolites

Mass spectrometry (MS) driven metabolomics is a frequently used tool in various areas of life sciences; however, the analysis of polar metabolites is less commonly included. In general, metabolomic analyses lead to the detection of the total amount of all covered metabolites. This is currently a major limitation with respect to metabolites showing high turnover rates, but no changes in their concentration. Such metabolites and pathways could be crucial metabolic nodes (e.g., potential drug targets in cancer metabolism). A stable-isotope tracing capillary electrophoresis–mass spectrometry (CE-MS) metabolomic approach was developed to cover both polar metabolites and isotopologues in a non-targeted way. An in-house developed software enables high throughput processing of complex multidimensional data. The practicability is demonstrated analyzing [U-¹³C]-glucose exposed prostate cancer and non-cancer cells. This CE-MS-driven analytical strategy complements polar metabolite profiles through isotopologue labeling patterns, thereby improving not only the metabolomic coverage, but also the understanding of metabolism.     

Synthesis of efficient Vulcan–LaMnO3 perovskite nanocomposite for the oxygen reduction reaction

In situ autocombustion has been developed as a novel and efficient route for the synthesis of perovskite–carbon nanocomposites for the oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline media. We demonstrate the synthesis of crystalline LaMnO_3 + δ perovskite–Vulcan composite with a high accessibility of active sites and high electronic conductivity required for efficient electrocatalysis. The rotating disc electrode measurements evidenced an excellent activity of the composite for the ORR.     

Electrodeposited Sn-based Catalysts for CO2 Electroreduction

Electrochemical CO2 reduction reaction(CO2RR) has been considered as a feasible avenue for simultaneous conversion of renewable energy and CO2. Economic and technical analysis suggests that the production of valuable C1 chemicals such as formic acid and CO is the most economically practicable route for CO2RR. This perspective summarizes the performance of electrodeposited Sn-based catalysts for C1 chemicals production and the relative mechanism of CO2RR. Further fundamental understanding and industrial applications of electrodeposited Sn-based catalysts in CO2 electrolyzer device are also discussed.     

具有学习和退化效应的单机干扰管理问题

针对工件同时具有学习和退化效应、机器具有可用性限制这一问题,建立可预见性单机干扰管理模型。在这一模型中,工件的加工时间是既与工件所排的加工位置又与工件开始加工的时间有关的函数。同时,在生产过程中由于机器发生故障或定期维修等扰动事件导致机器在某段时间内不能加工工件。目标是在同时考虑原目标函数和由扰动造成的偏离函数的情况下,构建一个新的最优时间表序列。根据干扰度量函数的不同研究了两个问题,第一个问题的目标函数是极小化总完工时间与总误工时间的加权和;第二个问题的目标函数是极小化总完工时间与总提前时间的加权和。对于所研究的问题,首先证明了最优排序具有的性质,然后建立了相应的拟多项式时间动态规划算法。     

Ni单原子催化剂表面CO2电还原动力学的电化学谱学解析

针对Ni单原子催化剂表面的CO₂电还原反应(CO₂RR), 提出了以Ni为活性位点的“单中心”机理以及同时借助Ni位点还原和碳氮锚定位水解的“双功能”机理. 依据稳态极化的实验结果, 开展了CO₂RR的动力学解析与模型参数的敏感性分析; 借助暂态模型方程, 分别获取可表达CO₂RR线性与非线性频响特征的电化学阻抗谱(EIS)与总谐波失真(THD)谱. 研究结果表明, CO₂的溶解分压对CO₂RR活性影响最显著. 若CO₂RR遵循“单中心”机理, Ni位点COOH_ads的形成为速率控制步骤; 但若为“双功能”机理, 碳氮锚定位的水解与Ni位点的CO_2,ads还原同为速率控制步骤. EIS理论上可用于区分CO₂RR的“单中心”机理与“双功能”机理; 与之相比, THD谱在CO₂RR的机理识别中并无优势.