固态氧化物电解池中碳-分子电化学转化为可再生燃料

近年来,随着社会环保意识的迅速提高以及对可再生能源利用能力的大幅增强,以燃料电池和电解池为代表的电化学技术已经逐渐在能源的存储、转化和利用方面发挥着不可或缺的独特作用.其中,固态氧化物电解池经过多年的发展,在装置成本和工作效率上取得了长足的进步,在储能转化方面具有重要的潜力.与此同时,伴随着《巴黎协定》签订以来各国的“碳中和”路线图逐渐出台,利用相对廉价易得的可再生电能,将二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)等碳-(C1)分子电解转化为高附加值的可再生燃料(如水煤气、乙烯等),对于碳中和目标的实现具有重要的意义.因此,C1分子电化学转化的研究成为了当下重点关注的研究领域,许多重要的研究成果和技术进步在过去几年中不断涌现.固态氧化物电解池作为一种代表性的C1分子电解和转化平台,也日渐引起相关领域研究人员的关注和兴趣.与传统的C1分子催化转化方法相比,基于固态氧化物电解池的电解转化技术具有两个重要优点:高能量转换效率与体系抗中毒能力.这两个特性作为体系稳健性的基石,保障了C1分子转化为可再生燃料的反应过程的长期可持续性.本文首先简要回顾了固态氧化物电解池的前沿技术与发展,并从电解池系统分类、反应体系的特征和反应体系发展的前景与挑战这三个方面,简要介绍了近年来基于固态氧化物电解池体系的C1分子电化学转化的代表性工作.CO₂与CH₄作为廉价易得的C1分子的代表,其转化因其反应分子惰性及反应过程不可控性而广受研究者关注,本文重点关注了在固态氧化物电解池中CO₂,CO₂/H₂O和CH₄三个体系的电化学反应过程和近期研究进展,希望可为相关研究人员未来设计更合适的催化剂和构建更优的电解池结构提供有益的参考.本文还针对目前固态氧化物电解池体系在C1分子转化领域所面临的挑战,提出了未来的一些可能的研究方向,以期助力研究者在不远的将来实现C1分子电解生产可再生燃料的实用化.     

对环氧化反应具有高催化活性的钛硅介孔分子筛的制备

 使用短链二元羧酸（包括草酸、戊二酸、柠檬酸和酒石酸）为模板剂，采用溶胶－凝胶法合成了具有大比表面积，孔径在3～7nm的钛硅介孔分子筛．EDX和紫外可见漫反射光谱的研究结果表明，所合成的钛硅介孔分子筛中钛的分布均匀，钛物种以孤立态四面体构型为主．本方法所合成的钛硅介孔分子筛对环己烯环氧化反应具有很高的催化活性和选择性．     

SO42−/ZrO2 上异丁烷重构化反应机理的原位核磁共振研究

 采用原位魔角旋转固体核磁共振技术研究了 2-13C-异丁烷在 SO42−/ZrO2 上的重构化反应机理, 考察了反应温度和 H2 气氛对反应的影响. 结果表明, 反应初期, 异丁烷在 SO42−/ZrO2 上的重构化反应以单分子机理为主, 之后向双分子机理转变; 反应温度的升高有利于单分子机理向双分子机理的转变; H2 的存在抑制了异丁烷的重构化反应, 特别对其双分子机理的反应有较强的抑制作用.     

GaxCs2.5-3xH0.5PW12O40的固相法制备及其催化正丁烷异构化反应的活性

利用室温固相法制备了一系列掺镓的钨磷酸铯盐催化剂GaxCs2.5-3xH0.5PW12O40(x=0.05,0.1,0.15).与钨磷酸铯盐相比,掺镓的钨磷酸铯盐催化剂的结构未产生变化,但其酸强度提高,在正丁烷异构化反应中催化活性增强,其中以Ga0.1Cs2.2H0.5PW12O40和Ga0.15Cs2.05H0.5P...     

分光光度法测定铁吸收图谱的分析

本文对分光光度法测铁实验的原理及绘制吸收曲线中出现的吸收平台进行分析,结合可见吸收光谱原理说明吸收曲线中产生平台的可能原因：极性溶剂的负效应作用使得吸收谱带发生蓝移.     

过氧化钙制备实验中氨水的用量分析

从反应热力学以及实验设计比较两方面出发,研究氨水对CaCl_2和H_2O_2反应制备CaO_2的影响。发现氨水用量与过氧化钙产量相关,当NH_3/Ca~(2+)摩尔比小于2时,CaCl_2无法反应完全;当NH_3/Ca~(2+)摩尔比为2时,过氧化钙产量增加,且无过多氢氧化钙杂质生成,较为符合制备反应的实验设计。     

Rh/H-BEA催化剂上甲烷和二氧化碳的碳交换反应

 13C原位魔角旋转固体核磁共振光谱研究发现,573 K时甲烷和二氧化碳在Rh/H-BEA催化剂上发生碳交换反应. 原位红外光谱检测到HnCO(n=1,2,3)中间体,说明甲烷与二氧化碳在Rh/H-BEA上可以发生低温活化. 提出了发生碳交换反应的可能途径.