膜电极构型CO2还原电解单池的稳定性研究

电化学还原CO₂可实现CO₂的资源化转化,是缓解因其过度排放所导致诸多环境问题的关键技术. 本文提出了一种膜电极（membrane electrode assembly,MEA）构型CO₂还原电解单池的结构设计,可同步实现气体扩散阴极两侧CO₂的供给与电解质液层的更新. 基于该MEA构型电解池,实验考察了电解质液层中KHCO₃浓度和更新与否对氮掺杂石墨烯锚定的Ni电极表面CO₂电还原制备CO的反应活性、产物分布与稳定性的影响. 结果表明,若电流密度低于5 mA·cm^-2,KHCO₃浓度显著影响电解电势而非产物分布. CO₂还原电解单池在稳定运行中存在着“可逆”与“不可逆”两种衰减模式. 其中,阴极/电解质界面处催化剂的流失是 “不可逆”衰减形成的原因;而电解质液层中KHCO₃溶液的流失导致了MEA构型CO₂还原单池的“可逆”衰减,周期性更新KHCO₃电解质是降低其“可逆”衰减的有效方法.     

基于流动池的电化学二氧化碳还原研究进展

采用电化学方法将二氧化碳（CO₂）还原转化为基础化学品或碳基燃料是目前极具前景的碳资源利用新方式. 考虑到该技术未来的发展方向和大规模应用需求,人们亟需开发具有高转化效率和高稳定性的电解设备. 在本文中,作者详细介绍了现阶段发展的两种流动池的结构特点及性能优势,阐述了每种反应体系的内在局限性, 深入分析了整个反应体系所用组件（电解池、气体扩散电极、离子交换膜）对于性能的影响. 最后,针对目前该领域存在的挑战及未来发展趋势进行了总结与展望.     

碱性膜燃料电池阳极碳酸化模型研究

碱性聚电解质燃料电池（APEFC）近年来取得了可观的进展,但是在使用空气作为氧化剂工作时仍然面临着性能损失. 文献中已有多个理论试图解释性能损失的来源,但是缺乏定量化的分析. 本文根据实验发现和热力学及阳极反应的动力学分析,提出了分层的阳极碳酸化模型和方程组.模型的定量化模拟结果进一步和实验结果进行验证,提出了电池性能损失的可能原因.     

超临界二氧化碳中马来酸锌催化合成环状碳酸酯

在超临界二氧化碳中, 利用马来酸锌催化二氧化碳与环氧化物反应合成环状碳酸酯. 单独使用马来酸锌作为催化剂时, 对二氧化碳与环氧丙烷反应的催化活性较低, 而在DBU、DMAP、三乙胺、吡啶、咪唑或4-氨基吡啶等有机碱的存在下, 反应活性较高, 产物的收率得到明显提高. 有机碱作用的强弱顺序为DBU>Et3N>咪唑>4-氨基吡啶>DMAP>吡啶. 在压力为8 MPa, 温度110 ℃, 反应时间48 h条件下, 马来酸锌与DBU组成的二元催化系统可以催化二氧化碳与环氧丙烷反应, 得到83.4%产率的碳酸丙烯酯. 该二元系统也能催化其它环氧化物高产率地转化为相应的环状碳酸酯.     

超临界CO2固相接枝法制备马来酸酐改性聚丙烯的分级与表征

采用不同溶剂的连续萃取法,对超临界CO2固相接枝法制备的马来酸酐改性聚丙烯(PP-g-MAH)进行分级并获得了等规度不同的级份。对所得级份用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)表征,结果表明:接枝率不同的级份所对应的材料性能存在明显差异,接枝反应更易发生在非晶区或结晶不完善的区域,但接枝率越高的PP-g-MAH接枝越均匀。     

锌-钴氰化络合物催化剂的改性及其在聚醚碳酸酯二元醇合成中的应用

双金属氰化物(double mental cyanide,DMC)是一种用于二氧化碳与环氧丙烷(PO)共聚反应的催化剂。DMC催化剂是具有晶体结构的有机金属配合物,其催化活性与结晶度密切相关。加入配体、共配体能够破坏立方晶体结构、增加无定形态结构从而降低结晶度。研究证明,以叔丁醇为配体的DMC催化剂活性较高,但是对共配体的使用则鲜有报道。本研究使用不同共配体(Span80、Tween80、D400、D2000)对DMC催化剂改性以达到两个目的：一是降低结晶度,提高催化剂活性;二是减小催化剂粒径。此外,利用PO与CO₂的共聚反应对催化剂性能进行考察。结果表明,使用D2000作为共配体改性后的DMC+D2000催化剂,催化活性为1547 g/g_cat,聚合产物中碳酸酯单元占聚合部分的质量分数为25.3%,选择性为92.1%。     

多组分反应策略将二氧化碳固定为氨基甲酸酯的研究进展（英文）

二氧化碳是主要的温室气体,也是地球上储量最丰富、廉价易得的碳一资源,具有无毒、不燃和可循环使用等优点.发展将二氧化碳转化为各种高附加值化学品的新方法、新策略,引起了人们的极大兴趣.但由于其化学性质稳定,实现二氧化碳在温和条件下的活化仍然具有极大挑战性.氨基甲酸酯是许多具有生物活性的天然产物和药物的重要骨架,也是重要的化工原料、合成中间体,在有机合成中具有广泛的应用.传统的氨基甲酸酯合成方法以光气或异氰酸酯类化合物为原料,但由于光气或异氰酸酯类化合物毒性高,容易造成环境污染,威胁人类的身体健康,所以使用受到极大限制.过去几十年,人们相继开发出一些非光气合成氨基甲酸酯的方法,如硝基芳烃的还原羰基化、胺的氧化羰基化、Hofmann和Curtius重排反应等,但这些方法存在反应条件苛刻、底物适用性不广等问题.因此,发展更加高效绿色的氨基甲酸酯合成新方法十分必要.而利用二氧化碳替代光气来合成氨基甲酸酯化合物无疑具有很多优势,因此受到各国化学家的广泛关注.近十年来,二氧化碳化学转化为氨基甲酸酯的研究取得很多新进展,其中通过多组分策略构建氨基甲酸酯化合物的研究格引人关注.利用二氧化碳非常容易和有机胺...     

纳米晶枝CuAu合金催化剂对二氧化碳电催化还原性能的研究

利用可再生清洁能源将CO2转化为CO和其他小分子是合成含碳燃料的可观方法之一.间歇性可再生能源存储的重要策略之一是将二氧化碳进行电化学还原.选择具有高活性和稳定性的电催化剂对于电化学还原CO2至关重要.在这项研究中,我们使用简单的电沉积方法合成了具有纳米晶枝状结构的CuAu合金电极.各项表征显示原子比约为1∶1的CuA...     

二氧化碳与环氧化物的三元共聚反应动力学过程控制

二氧化碳共聚物的分子结构调控有助于改善其物化性能,尤其是对深受低玻璃化温度困扰的二氧化碳(CO₂)-环氧丙烷(PO)共聚物(PPC).引入氧化环己烯(CHO)为第三单体进行三元共聚是提高PPC耐温性能的重要途径,但是三元共聚反应过程复杂,其动力学研究还处于探索阶段.本文以均相的卟啉铝配合物为催化剂,利用Fineman-Ross方程和在线红外光谱研究CO₂/PO/CHO的三元共聚反应.实验发现较低共聚温度(60～70℃)下PO与CHO的单体竞聚率均小于1,因此通过调整单体投料比即可制备出无规共聚物,进而调整三元共聚物的热力学性能.当共聚温度高于70℃时,CHO竞聚率大幅提高,更容易生成嵌段共聚物.在线红外反应动力学研究表明,此催化体系70℃即使在极低黏度下依然可以快速引发聚合反应,但聚合温度提高后,环状碳酸酯生成量会大幅提升,可明显观察到聚合物的解拉链反应.     

纳米色料的制备及应用

纳米色料是一类可以结合颜料和染料两者优点的新型色料,除了在传统的着色领域具有独特优势外,在光电高新技术领域也具有广阔的应用前景。本文综述了国内外有机纳米色料在制备和应用上的最新研究进展,归纳出几种有代表性的制备有机纳米色料以及有机色料/无机物杂合纳米色料的最新研究方法。着重论述了细乳液聚合法制备纳米色料,对各种制备方法作出比较评价,并结合研究现状对纳米色料在光电领域的应用提出了一些设想。