为推动中国氢能产业绿色化发展,研究如何促进可再生能源电解水制氢(绿氢)代替化石能源制氢具有重要现实意义。通过卫星遥感数据获取中国各个省份的可再生资源禀赋氢,并在考虑可再生能源波动情况下构建了可再生能源电解水制氢仿真模型,可以探究各个省份可再生能源电解水制氢成本。最终与当地煤制氢成本做比较,在考虑技术进步以及不同碳交易价格水平下分析了中国未来各个时间节点绿氢对灰氢的替代潜力,并给出我国未来应如何发展绿氢的建议。

通过分析煤炭产业与氢能产业协同发展的现实意义与发展现状,厘清二者的协同发展关系,探讨协同发展路径:以煤促氢,即通过示范与推广煤炭制氢结合CCS实现煤炭制氢的低碳发展;以氢促煤,即促进绿氢生产与煤化工的结合,以降低化工产品生产过程中的碳排放,提高产品的环保性能;探讨煤炭气化联合循环制氢技术、煤浆电解制氢技术、煤炭超临界水气化制氢技术以及地下煤炭气化制氢技术等其他有潜力的煤氢协同发展路径。最后提出了促进煤氢产业发展政策建议,以助力实现双碳目标。

微塑料污染已逐渐成为环境保护的热点问题之一。阐述了微塑料的污染现状,分析其可能的形成原因,剖析其对环境的影响,并解析微塑料对水环境、土壤环境和大气环境的影响以及对生物的危害,着重从物理法、化学法、生物法和其他新方法等方面介绍了微塑料的有效去除技术。目前对微塑料降解的研究大多集中在早期阶段,未来研究应进一步确定影响微塑料降解的关键参数和性能,促进微塑料污染去除技术的发展。

系统性地梳理了水环境中性激素的主要来源、环境分布与潜在风险;详细评述了以羟基自由基为氧化物质的高级氧化过程的工作原理和应用优势;同时,综合考察了高级氧化过程及其复合技术在性激素去除方面的实际应用效果和未来发展方向,为性激素污染水体的高效治理提供理论参考。

简述了光学相干层析成像技术(Optical coherence tomography,OCT)的成像原理和监测优势;由于可快速生成高分辨率的污染层二维和三维图像,可用于表征污染层形成过程、定量分析污染层、表征膜内部污染与润湿、耦合深度学习模型预测膜污染,促进对膜污染形成过程和机制的理解;总结了OCT在膜污染分析中的主要问题,并对未来的研究进行了展望。

离子液体改性的金属有机框架材料(MOFs@IL)作为一种高活性、高稳定性、易分离的新型催化剂在CO₂环加成反应研究中逐渐吸引人们的注意。从催化机理、合成策略、性能表现3个方面介绍了MOFs@IL材料在CO₂捕获及转化为环状碳酸盐领域最新研究进展,并对未来发展方向进行总结和展望。

综述了工程纳米材料的迁移和沉积行为的研究现状,包括工程纳米材料特性和稳定性、迁移沉积理论和机制、环境因素对迁移沉积的影响。同时,探讨了如何提高工程纳米材料在含水层中迁移的措施。最后,指出未来工程纳米材料迁移沉积行为研究的方向与挑战,包括迁移模型、多尺度模拟与实验相结合、工程纳米材料全生命周期等研究,提高强化迁移手段的效率和可行性,为原位反应带修复技术提供实际应用的指导和参考。

介绍了聚氨酯材料的导电机理以及金属材料、碳系材料、导电聚合物等导电材料对聚氨酯的改性研究现状;对所制备聚氨酯导电复合材料的导电性能进行了概述;并对聚氨酯导电复合材料的在3D打印、生物医药、传感器等领域的应用进行了综述和展望。

系统介绍了高熵合金的制备方法,包括脱合金法、机械合金法、热还原法及其他方法,评述了高熵合金催化剂在电催化析氢反应、析氧反应及氧还原反应中的应用,提出了目前面临的问题并进行了展望。

总结分析了有机废弃物厌氧发酵沼液的来源及性质,综述了物化法和生物法沼液脱氮工艺的发展概况,重点分析了当前沼液脱氮的主流技术生物脱氮法,以期为沼液脱氮提供借鉴与参考。

目前合成气主要经过费托合成与双功能催化2条路线合成液体燃料。针对费托合成路线,可通过调控催化剂晶粒尺寸、晶相结构、金属表面暴露位点等改变产物分布;双功能催化路线则在费托催化剂上引入酸催化功能或将C—O键高效活化与C—C键精准偶联结合,实现高选择性制备液体燃料。今后合成气的定向转化一方面可借鉴纳米合成领域新方法,使产物分布打破经典ASF限制,最大限度地提高目标产物选择性;另一方面可通过对两步反应的活性中心精细设计,实现对产物选择性的精确调控。

生物质碳气凝胶具有高孔隙率、大比表面积、突出的机械性能和非凡的导电性等优点,是全球绿色发展背景下的研究热点。对生物质碳气凝胶的发展历程、原料种类、制备过程、应用领域及未来发展前景等方面进行了综述。

综述了含油废水的定义、油的存在形态、油水分离技术以及吸油材料的研究进展。油水分离技术包括物理分离法、化学分离法、物理化学分离法以及组合工艺等。阐述了各种油水分离技术的基本原理、流程和特点,综合比较分析发现,应依据含油废水中油品的性质及存在形式选择合适的油水分离技术,并且兼顾经济效益。组合工艺是油水分离的发展趋势;高性能低成本油水分离材料以及油水分离设备的研发是未来油水分离技术发展的重点。

说明了当前电池级碳酸锂的技术标准,并详述了以卤水为锂源制备电池级碳酸锂的方法、现状和存在的问题,展望了电池级碳酸锂制备工艺的发展趋势。根据不同卤水资源的特点,采用多种除杂工艺联合过程强化耦合的方法,深度去除杂质离子和有机质,提高锂富集效率,控制碳酸锂生成的反应,最终形成制备高质量电池级碳酸锂的自主技术路径。

综述了高盐有机废水现有处理技术的研究现状,重点介绍了高级氧化法、吸附法、电解法和萃取法等;膜处理技术与热法处理技术可对废水中的盐分进行脱除;指出新兴集成技术是未来处理高盐有机废水的发展趋势。

围绕甲醇液相重整制氢技术展开,介绍了甲醇液相重整反应机理,对比了不同甲醇重整制氢技术,讨论了不同工艺下的适用场景。总结发现了工艺温度在250~350℃的水蒸汽重整技术更适合在分布式加氢站中采用,液相重整技术在氢燃料电池体系中更具应用潜力。针对液相重整技术低温、高选择性的工艺特点,对液相重整制氢使用的催化剂进行了综述和展望。

以棉短绒(MCC)为原料、丙烯酰胺(Acrylamide,AM)为单体、过硫酸铵(Ammonium persulfate,APS)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(N,N'-Methylenebisacrylamide)为交联剂,采用水溶液聚合的方式共聚制备水凝胶绿色絮凝材料。考察了体系共聚时间、共聚温度、APS投加量和单体质量比对接枝率的影响。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)和Zeta电位等对所制备的材料进行表征,并考察其对高岭土模拟废水的絮凝效果。结果表明,当AM与MCC质量比为5∶1、引发剂投加质量为0.06 g、反应温度为50℃、反应时间为3 h时,可制得较高接枝率的产品,且其对pH为3、7、11高岭土悬浊液(300 mg/L)的浊度去除率分别达到98.6%、97.6%和98.3%,表现出良好的絮凝性能。

通过在水凝胶体系内引入梯度排布的空心玻璃微珠(hollow glass microsphere,HGM),制备了一种具有超高导水效率的分形自泵(fractal self-pumping,FS)水凝胶。在所制备的分形自泵空心玻璃微珠水凝胶(FS-HGM hydrogel)中,水凝胶骨架通过硅烷偶联剂将相邻空心玻璃微珠紧密结合固定,在玻璃微球间形成了逐级变小的亲水分形毛细微通道。结果表明,独特的分形毛细微通道极大地提高了水凝胶的导水性能,在动态接触角实验中表现出超过传统水凝胶约240倍的吸水速率,并且吸水效率随着FS-HGM水凝胶层的增厚有所提升。所制备的快速吸水分形凝胶通过高效移除过量渗出液,加速烫伤伤口愈合,为临床应用中输运生物流体开辟了新途径。

通过碳化负载镍络合物的沸石咪唑骨架(ZIF-8)合成了一种高性能镍-氮-碳催化剂(Ni-NC)。通过透射电镜、BET、X射线光电子能谱仪对材料的多孔结构及金属-氮的配位情况进行表征。结果表明,合成的Ni-NC催化剂表现出优异的CO₂ ER活性和选择性:在较低的过电位490 mV下达到92.6%的CO法拉第效率,并在-0.7 V达到最大值94.6%,电流密度为20.6 mA/cm²,性能优于未负载镍的氮掺杂多孔碳,表明镍纳米颗粒在催化反应过程中起着至关重要的作用。此外,在10 h的电解中,CO法拉第效率可保持在90%以上。合成的Ni-NC催化剂在电催化还原CO₂为CO方面具有广阔的应用前景。

为研究高效经济的碱水电解析氢阴极材料,采用化学沉积、化学沉积后气相磷化和电化学沉积3种方式在紫铜片上制备不同的镍基三元非贵金属磷化物NiMoP,其中电沉积制得的NiMoP₃/Cu电极性能最佳,在1 mol/L KOH溶液、10 mA/cm²电流密度下,NiMoP₃/Cu电极进行析氢反应(HER)的过电位仅为-114 mV;在10 mA/cm²和100 mA/cm²下测定400 h,HER的过电位无明显变化。结果表明,镀层中Mo质量分数的提高增大了电极材料的电化学表面积,降低了电化学反应阻抗,增强了其电化学性能。该高活性、高稳定性、低成本的NiMoP/Cu析氢电极材料在工业碱性水电解制氢中具有很大的应用潜力。