《化学与社会》——化学与和谐社会的可持续发展

化学在推动人类文明进程中起到了不可估量的作用。在人类社会生活的各个方面,从衣食住行到高科技太空探险,从笔墨纸砚到迅速发展的计算机等等,无一不和化学有着密切的关系。能源、环境、材料、食品、药品等社会各界普遍关注的热点问题,其产生、发展乃至最终解决,都离不开化学。     

高温固体氧化物电解制氢技术

高温水蒸气电解制氢是解决大规模氢源问题的潜在途径之一。高温固体氧化物电解池（SOEC）可以利用各种可再生能源以及先进核能提供的热能和电能,在高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气。SOEC结合先进核能可以实现高达50%的热氢转化效率,已经成为近年来能源领域的一个研究热点。本文较详细介绍了SOEC的原理、分类、组成材料和特点,综述了SOEC制氢的发展现状、关键材料和核心技术,展望了SOEC在先进能源技术领域的应用前景。     

甲壳质类聚合涂层材料的改性及性能研究 Ⅰ.几丁聚糖的提纯与性质

工程蝇壳经盐酸脱钙，稀碱脱脂脱蛋白和高温浓碱脱乙酰三步后可得几丁聚糖，收率１２％～２０％．几丁聚糖的脱乙酰度、粘度、色度及灰份取决于酸碱浓度、温度和作用时间等提纯工艺条件；１ｍｏｌ·Ｌ－１ＨＣｌ室温浸泡蝇壳１６ｈ，稀碱脱蛋白，在１００℃下，７６２．５ｇ·Ｌ－１ＮａＯＨ脱乙酰４ｈ，可得到脱乙酰度和粘度均较高，色白含灰份约３％的样品．间歇法脱乙酰是提高产品质量的重要途径．随着氨基的暴露，几丁聚糖具有化学反应活性而易于进行化学与电化学改性．     

天然高分子甲壳素／壳聚糖在生物和医药方面的应用

天然高分子甲壳素／壳聚糖在生物和医药方面的应用徐健，金鑫荣（上海华东理工大学化学系上海２００２３７）甲壳素又称甲壳质、几丁质、壳蛋白、蟹壳素、壳聚糖等，广泛存在于低等动物，特别是节肢动物（如昆虫、蜘蛛、甲壳类）的外壳，以及低等动物（如真菌、藻类、酵母...     

基于固定化酶的化学发光停流法测定D-氨基酸

基于固定化酶的化学发光停流法测定Ｄ－氨基酸封满良,黄玉文,宫志龙,章竹君（陕西师范大学化学系,西安,７１００６２）关键词固定化酶,化学发光,甲壳质,Ｄ－氨基酸自从发现人体有关组织及血桨中Ｄ－氨基酸的水平与某些疾病有关以来,已报道了许多测定Ｄ－氨基酸的...     

新能源变革背景下的超导电力技术发展前景

自从1911年超导体发现以来,人们一直梦想超导体能够在电力技术中得到大规模应用.20世纪60年代以来,随着NbTi超导线材,特别是氧化物高温超导带材达到商业化水平,世界范围内广泛地开展了超导电力技术的研究与应用示范.单从技术上讲,超导电力技术已经接近实用化水平.当今,人类社会正在经历一次新的能源变革,超导电力技术在应对能源变革带来的挑战方面将会发挥重要的作用.文章介绍了近年来超导电力技术的发展趋势,并就其在新能源变革背景下的发展前景进行了探讨.     

超导技术在未来电网中的应用

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。     

简单晶体结构的硒化锡单晶中实现高热电性能

<正>自从发现热电直接转换中的泽贝克效应(Seebeck effect,又称温差电效应,1821年)、佩尔捷效应(Peltier effect,1833年)和汤姆孙效应(Thomson effect,1855年),人们逐渐意识到了热电转换技术在量热、发电和制冷等方面的应用。近几十年来,随着全球能源短缺与环境恶化问题日益突出,可再生能源的利用受到广泛关注。具有小尺寸、高可靠性、无传动部件、无噪音、无污染等优点的热电转换技术成为材料科学研究热点之一。     

Conversion of xylose and xylan into furfural in biorenewable choline chloride–oxalic acid deep eutectic solvent with the addition of metal chloride

An environmentally benign processing approach for furfural production from xylose and xylan under very mild conditions(353–373 K) was developed with the addition of metal chlorides in ChCl–oxalic acid(a deep eutectic solvent(DES)) synthesized from cheap and renewable starting materials). ChCl–oxalic acid acted as both a Br?nsted acid catalyst and a reaction medium in this catalytic route. In addition, a biphasic system with methyl isobutyl ketone as an extracting reagent(DES/MIBK) to further increase furfural yield was also proposed. This processing approach for producing furfural eliminated the large energy consumption for high pressure saturated steam and the generation of acidic effluent, which was very difficult to handle. The whole catalytic system was more environmentally friendly compared with the commercial process for furfural production.     

利用多功能、多用途的可再生甲酸实现化学品的绿色与可持续合成

近年来,随着化石资源日趋短缺以及由此带来的人类生存环境日益恶化,生物质等可再生资源的高效、可持续利用已成为各国科学家研究与关注的焦点。甲酸,生物精炼中的主要副产物之一,具备廉价易得、无毒、能量密度高以及可再生可降解等特性,将其应用于新能源利用与化学转化,不仅有助于甲酸应用领域的进一步拓展,还有助于解决面向未来的生物精炼技术中的一些共性瓶颈问题。本文简要回顾了甲酸利用的研究历史,总结了甲酸作为高效、多用途试剂与原料在化学品合成及生物质催化转化等方面的最新研究进展,并对利用甲酸活化来实现高效化学转化的基本原理及催化体系进行了对比分析,指出今后研究重点应着眼于努力提高甲酸的利用效率,同时实现高选择性合成两方面,并在此基础上进一步拓展其应用领域。在化学品合成方面,甲酸作为一种环境友好可再生的多功能试剂可应用于多种官能团的选择转化过程。作为一种高含氢量的氢转移试剂或还原剂,甲酸相较传统氢气具有操作简便可控、条件温和、具有良好化学选择性等优点,广泛应用于醛酮、硝基、亚胺、腈、炔烃、烯烃等的选择还原以制取相应的醇、胺、烯烃和烷烃类化合物,以及醇类和环氧化物的氢解和官能团去保护等过程。鉴于甲酸亦可用作C1原料,作为多用途的关键基础试剂甲酸还可应用于包括喹啉衍生物的还原甲酰化、胺类化合物甲酰化和甲基化,烯烃羰化以及炔烃还原水合等多级串联反应,是实现精细复杂有机分子高效简约绿色合成的重要途径。该类过程的挑战在于寻求对甲酸及特定官能团的可控活化兼具高选择性和高活性的多功能催化剂。此外,近期有研究表明以甲酸为C1原料还可通过催化歧化反应直接高选择性合成甲醇等大宗化学品。在生物质催化转化方面,甲酸的多功能特性为实现绿色、安全、高原子经济性生物精炼过程提供了潜在可能。生物质资源是储量最大、最具潜力的可持续替代资源,但将其转化为可利用的资源形式仍然面临挑战。甲酸的酸性质及良好溶剂特性可应用于生物质原料预处理过程,实现木质纤维素组分分离和纤维素提取,相较传统无机酸预处理体系具有沸点低、易分离、不引入无机离子、对下游反应兼容性强等优点;而作为高效氢源,甲酸也被广泛研究应用于生物质平台化合物选择催化转化制高附加值化学品、木质素降解制芳烃化合物和生物油加氢脱氧精制处理等过程,相较依赖H2的传统氢化过程具有转化效率高、反应条件温和,简便安全并可有效减少相关生物精炼过程中化石资源的物耗与能耗等优势。最新研究表明,通过在温和条件下甲酸水溶液中解聚氧化木质素,可得到重量比大于60%的低分子量芳烃溶液,这一创新性发现为从木质素中直接提取高值芳香化学物等化学品带来了新的机遇。综上所述,生物基甲酸在绿色有机合成和生物质转化等方面表现出巨大潜力,而其多功能性和多用途性对于实现原料的高效利用及目标产物的高选择性至关重要。该领域目前已取得了一定成果并得到了快速发展,然而距实际产业应用还有相当距离,需要进一步探索。今后的研究重点应着眼于以下几个方面：(1)如何针对特定反应优选合适的催化活性金属及反应体系;(2)如何在其他原料和试剂存在条件下高效、可控地活化甲酸;(3)如何从分子层面理解复杂反应的反应机制;(4)如何在相关过程中稳定相应催化剂。展望未来,基于现代社会对环境、经济和可持续发展的需求,甲酸化学将得到产业界与学术界越来越多的关注和研究。