氢能产业国际化发展是中国构建新型能源体系、形成新质生产力的关键路径。通过对主要国家氢能战略进行梳理,总结全球氢能发展趋势,指出中国氢能国际化发展在释放新能源优势、重塑国际能源秩序、推动人民币国际化三大机遇,同时强调中国面临国际话语权不足、国际合作受阻、国际竞争加剧三大挑战,最后从细化规划、加快科技创新、积极参与标准制定、重视国际合作四方面提出相关建议。

在全球积极推进碳中和战略的背景下,绿氢作为深度脱碳的关键载体,其系统集成技术正成为氢能产业链的核心突破口。系统综述了绿氢系统集成技术的最新进展,重点分析了电解制氢动态响应控制、电解制氢系统的波动适应性等关键技术,探讨了绿氢制储用一体化系统设计及多能流协同优化方案等。同时指出了当前在设备兼容性和经济性等方面面临的挑战,并对未来发展方向进行了展望。

围绕可再生氢在合成氨、合成甲醇及炼化场景的推广应用,系统分析相关应用的技术经济可行性、市场空间及未来发展路径。研究表明,合成氨、合成甲醇以及炼化行业对于可再生氢的接受价格分别为12~15元/kg、8~10元/kg、12~18元/kg;到2030年,化工行业将成为中国最大的可再生氢需求市场,总体可再生氢消费量预计达到360万~420万t。相关地方、行业应结合现有化工项目产能周期、新增项目规划布局、零碳资源潜力,因地制宜推动可再生氢的产业化利用,同时应加强可再生氢制备技术、可再生氢耦合合成氨/合成甲醇/炼化技术的研发迭代。

总结了近年来CO₂捕集-矿化一体化技术的研究进展,详细讨论了有机胺捕集体系、CO₂矿化过程影响因素以及CO₂捕集-矿化一体化循环工艺。在将该技术应用于广泛应用之前,探究在该工艺各个阶段分别加入的、能够提高捕集与解吸效率的催化剂类型,以及选取和制备晶型控制剂以合成高附加值产物,将是该技术下一步发展的重要方向。

系统综述了多元金属氧化物(Al、Fe、Zr及稀土金属等)及其复合材料在含氟废水处理中的研究进展,重点剖析其吸附特性、除氟机理及应用潜力。多元金属氧化物凭借高比表面积、丰富表面羟基及多金属协同效应,通过静电吸引、配体交换和配位络合等机制实现高效除氟。针对纳米金属氧化物易团聚、难回收的缺陷,通过将其负载于聚合物、碳基等载体材料上构建复合吸附材料,显著提升了材料的稳定性与固液分离效率。然而,多元金属氧化物及其复合材料仍面临构效关系不明确、制备工艺复杂及再生损耗等问题。未来研究需结合原位表征与理论计算揭示多金属协同机制,发展绿色规模化合成技术,并开发智能响应型材料以提升复杂水体中氟的吸附选择性与循环稳定性,实现高效除氟材料从实验室向工程应用的跨越。

综述了铈(Ce)掺杂光催化剂在多个领域的研究进展,重点探讨了其在催化降解、析氢和CO₂转化等方面的应用。Ce掺杂通过调控光催化剂的能带结构、表面特性和电荷传输行为,显著提高了光催化效率。研究表明,Ce掺杂能够有效促进光生电子-空穴对的分离,通过形成氧空位促进反应物分子的吸附和活化。在催化降解方面,Ce掺杂光催化剂在降解有机污染物(如染料、酚类和药物残留)中表现出高效性和稳定性;在析氢领域,Ce掺杂显著提升了光催化剂的析氢性能;在CO₂转化方面,提高了CO₂光催化还原为有价值化学品的效率。还总结了Ce掺杂光催化剂的制备方法及其在复杂环境中的协同机制,展望了未来在低成本制备和性能优化方面的研究方向。

臭氧微纳米气泡(O₃-MNBs)体系较单独臭氧体系,通过微纳米气泡的高表面积与长滞留效应同步强化传质和反应时间,使臭氧利用率和有机物矿化率显著提升。对O₃-MNBs的理化性质进行研究,阐明了其通过直接氧化与自由基间接氧化的双重氧化机制,并评估了该技术在降解芳香族化合物、药品类有机物及藻类等方面的应用效果。研究表明,O₃-MNBs对多种有机物的降解效率较传统臭氧工艺提升1.5~3.6倍,同时降低50%以上的臭氧消耗量。本文为O₃-MNBs技术的理论优化与工程应用提供科学参考。

通过分析各种增溶策略的作用机理及理论模型,发现溶剂化鞘中金属离子、阴离子和溶剂的分子相互作用与SEI膜之间的科学关系。研究表明,LiNO₃对固体电解质界面膜(SEI)的形成具有关键作用,为锂离子电池电解液的开发提供了新思路。

总结了活化法、水热法和模板法在生物质炭基锂离子电池负极材料制备方面的优势与局限性。针对这3种技术的不足,进一步总结了原子掺杂、负载纳米材料以及高容量过渡金属原子复合对生物质炭材料的改性效果,综述了国内外在生物质炭复合材料领域的研究进展,为锂离子电池负极材料的深入研究和应用提供理论依据和技术参考。

从电极结构设计、电极浆料改性以及外场强化3方面,系统综述了提升锂离子电池厚电极润湿性的最新进展。在电极结构设计方面,重点阐述了通过构建三维多孔骨架、垂直排列孔道或梯度化孔隙结构,以优化电极内部的离子传输路径。在电极浆料改性方面,分析了活性材料、黏结剂等关键组分的特性调控,并探讨了其对改善电极界面润湿性的作用。在外场强化方面,总结了利用电场辅助等外部物理场手段增强电解液渗透驱动力,从而缩短浸润时间的方法。最后,指出了该领域目前面临的挑战与未来发展方向。

综述了用于二氧化碳捕集的混合胺溶液研究进展,包括CO₂捕集技术分类,重点阐述相变体系捕集CO₂现状,如有机胺相变体系(传统与新型有机胺)、离子液体相变体系,分析各体系优缺点并阐明分相机理。相变体系可降低再生能耗但也面临一些挑战,离子液体体系有良好应用前景但存在黏度高、合成复杂和成本高问题,相变机理涉及热致相变、盐析效应、产物亲水性和氢键作用等多种因素。

高性能炭分子筛膜(CMSMs)因独特的孔结构和优异的气体分离性能,在气体分离领域展现出巨大潜力。然而,老化问题导致膜的气体分离性能和稳定性降低,制约了其工业化应用。介绍了老化对膜结构和性能的影响,阐明了CMSMs的老化机理,综述了现有的抗老化和再生策略,对开发抗老化CMSMs材料、优化膜分离工艺做出展望,旨在改善CMSMs的老化问题,以推动其在气体分离领域的规模化应用。

介绍了矿化固碳的方式和发展现状,化学循环矿化的原理和优势,并结合工业应用和实践,从循环助剂、浸出和碳酸化反应工艺优化及碳酸钙产品控制3方面,分析利用固废实现化学循环矿化固碳目前面临的主要技术难度和研究进展。我国已初步形成化学循环矿化的技术体系,但仍需要进一步丰富矿化原料,在关键反应设备开发和放大、能耗和水耗优化、碳酸钙产品质量控制、零废排放以及配套工艺开发等方面继续投入研发,为我国实现碳中和目标提供有力支撑。

综述了可降解材料的主要可降解机制,包括光降解、热降解和生物降解,论述了可降解材料在一次性卫生用品中面层、吸收层和底膜的研究与应用进展,展望了可降解一次性卫生用品的发展趋势。可降解材料在卫生用品中的应用已取得进展,但仍面临降解效率、材料相容性和生产成本等挑战。未来研究应聚焦于优化降解机制、降低生产成本,并推动可降解卫生用品的产业化,以实现资源节约和环境保护的双重目标。

综述了国内外近几年丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯(4MP1)催化剂上取得的进展,介绍了固体碱催化剂及过渡金属催化剂的催化机理及研究现状,分析了不同催化体系的特点,对丙烯二聚催化剂今后的发展方向做出展望。

通过水热法合成双配体Cu-MOF材料Cu-Bipy-BTC,电催化CO₂还原CO₂RR主产物为甲酸。随后采用热解策略制备系列衍生物Cu-Bipy-BTC-X,电催化CO₂RR主产物均为乙烯。产物的转变是由于热解使骨架中Cu析出转化为CuO纳米颗粒均匀分布在碳骨架上,促进了C—C偶联反应。在系列衍生物中,350℃热处理3 h得到的Cu-Bipy-BTC-350性能最佳,乙烯法拉第效率高达52.7%,且在-1.3 V(vs.RHE)下可以连续电解7 h仍能保持良好的稳定性。热处理策略不仅实现了高热值产物的可控转化,且大大提高了材料的导电性,为多功能MOF衍生材料应用于高效电催化CO₂RR提供了新思路。

探究TS-1催化剂在1-戊烯(AM)环氧化反应中的性能、失活原因及再生性能。利用X射线衍射谱、N₂物理吸附、紫外拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱等研究了TS-1的结构及钛物种配位状态在反应及再生前后的变化情况。研究发现,新鲜TS-1在1-戊烯环氧化反应中表现出优异的催化性能,但失活较快。失活原因可归结为被副产物堵孔和其活性钛物种的转化。焙烧再生可脱除堵孔物质,但钛物种的转化是不可逆的,因此再生难以使其催化性能完全恢复。

针对创伤修复材料中止血与抗菌性能割裂的难题,通过构建载药壳聚糖冷冻凝胶体系,实现了止血与抗菌功能的协同增效。该材料基于三维互连大孔网络,兼具超高吸液率(>5 800%)与表面氨基质子化特性,通过毛细效应快速浓缩血液成分并介导红细胞聚集,使凝血时间较传统纱布止血缩短70%以上。同时,左氧氟沙星(LEV)的双相释药模式(0~40 min释放88.6%的药物)在创面形成动态抗菌屏障:初期快速释放实现40 min内99%病原菌清除率,后期缓释维持24 h抑菌圈直径>43 mm,壳聚糖的静电破膜作用与LEV的DNA旋转酶抑制机制协同增强抗菌效力。材料血液相容性优异(溶血率<0.3%),其“物理止血-化学抑菌”协同策略为急性创伤救治提供了兼具快速响应与高效防护的多功能解决方案。

采用水热法合成了FeSe₂,对光辅助FeSe₂活化过一硫酸盐(PMS)去除内分泌干扰物双酚A(BPA)的性能进行了研究。通过SEM、XRD、XPS表征了FeSe₂的结构与性能。探究了不同的催化体系、催化剂浓度、PMS浓度、pH、阴离子对降解BPA的影响。结果表明,在PMS浓度为1 mmol/L,FeSe₂催化剂浓度为0.2 g/L,pH为3.0时对BPA的降解效果最好,1 h对BPA的降解率达到99%。探究了在体系降解过程中产生的活性物质,通过淬灭实验和电子顺磁共振发现 ¹O₂、SO₄^·-和·OH起主要作用。同时材料具有较好的稳定性,循环5次对BPA的降解仍能达到98%。

探索了一种用于高压甲烷干重整(DRM)的倒载型M-Au/MgAl₂O₄(M=Ni、Co)催化剂,高分散且不溶于Au表面的活性金属Ni/Co具有抗积碳和抗烧结性能。利用SEM/Mapping与Line-scan对新鲜M-Au/MgAl₂O₄的表面结构进行分析,证明了活性金属在Au/MgAl₂O₄上高度分散且与Au不互溶。设计的催化剂在化学计量比进料、850℃、2 MPa条件下表现出显著的稳定性(100 h)。XRD、TGA、TEM对反应后催化剂上积碳分析,在M-Au/MgAl₂O₄上仅检测到少量积碳物种,而对照样品上识别出明显的顽固石墨和晶须碳,且存在明显烧结,揭示了具有高度分散活性金属形态的M-Au/MgAl₂O₄(M=Ni,Co)催化剂在高压甲烷干重整中的抗积碳和抗烧结性能。