碳捕集、利用与封存技术(CCUS)作为实现深度脱碳的关键技术,在全球碳中和目标实现中具有重要战略地位。通过系统对比中美CCUS技术的政策体系、技术成熟度和工程化应用现状,深入分析两国在技术创新能力等方面的差异化特征及机理。研究发现:(1)美国构建了完善政策框架,中国建立了多元化支持体系,但税收激励政策相对分散。(2)美国在燃烧后捕集、直接空气捕集(DAC)等关键技术领域已达到TRL7-9水平;中国整体处于小试至工程化示范阶段(TRL4-7),在矿化封存、DAC等前沿技术领域略微落后,海洋封存领先;(3)技术差距的形成主要基础研究起步落后、专利壁垒等因素驱动。研究为我国在新一轮科技革命中抢占CCUS技术制高点、实现碳达峰碳中和目标提供决策参考。

我国化工园区发展水平差异显著,在绿色低碳转型背景下,产业耦合成为推动园区高质量发展的重要战略。立足国家“双碳”战略目标与相关产业政策内涵,结合国内外典型案例,从能源低碳化、原料绿色化、废物循环化3个维度,系统提出化工园区产业耦合发展的五大主要实施路径,包括新能源、钢铁、环保产业与化工产业耦合以及化工领域细分产业的横向耦合,最后给出促进产业耦合发展的政策建议。研究成果对于优化化工园区产业结构布局、加快构建现代化工产业新格局具有重要指导意义,可为我国化工园区发展建设提供理论支撑与实践参考。

近年来,国内苯乙烯产能快速扩张,导致市场供需关系失衡,苯乙烯下游市场的聚合物材料产品普遍面临亏损的局面。为了应对这一挑战,企业迫切需要研发具有更高性能和附加值的新材料产品,通过优化产品结构来改善盈利能力。梳理和评估了苯乙烯下游九类共聚材料产品的生产流程、性能特点、应用领域和市场现状,精选出苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物SMMA、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物MABS、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物ASA和间规聚苯乙烯sPS等四类具有显著优势的材料,建议相关企业加速推进这些材料的科技创新工作,加快其国产化的步伐。

首先分析了含钒钢渣的物性特点,在此基础上论述了以含钒钢渣为原料进一步提钒的研究进展,其中焙烧-浸出是目前成熟度较高的一类提钒工艺,但由于能耗很大、钒浸出率不高、污染严重等问题,已逐渐变得不再适宜;直接浸出提钒(酸浸为主)去掉了焙烧过程,在一定程度上简化了流程、节约了能耗、避免了烟气污染,并可获得很高的钒浸出率,是提钒的发展方向,但常规的直接酸浸,因含钒钢渣中钙、铁含量高而导致的酸耗过高、酸浸液难以净化富集等问题尚未解决,无法推广应用;其他一些新兴技术用于含钒钢渣提钒,工艺尚不成熟,还需进一步完善和发展。最后,针对“高钙”、“高铁”难题,自主开发了一种含钒钢渣提钒的新工艺,即“钙净化与回收-选择性分段酸浸提钒”,为含钒钢渣提钒的关键性突破和跨越式发展提供参考。

从LDHs的结构特性与重金属吸附性能的构效关系出发,分析了共沉淀法、离子交换法和水热法3种典型制备工艺对材料性能的影响。通过对4类LDHs复合材料的探讨,阐明了其对典型重金属离子的吸附机理,并提出了面向实际应用的LDHs复合材料设计策略及应用前景。

综述了SrTiO₃的单金属原子掺杂改性方面的主要工作,包括碱金属和碱土金属、稀土金属、贵金属和过渡金属掺杂等,阐述了原子掺杂对SrTiO₃结构和性能的重要影响,指出目前研究中存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望。

系统综述了微生物(如细菌、真菌、藻类)通过生物吸附和生物降解去除微塑料的机制,重点探讨了胞外聚合物和酶的关键作用,阐明了环境因素对微塑料生物降解效率的影响,并剖析了复合菌群协同降解的优势以及合成生物学在优化降解菌株中的应用前景。通过对比物理、化学方法的局限性,强调了生物技术的创新性和必要性,提出了强化微生物修复技术联用和工程化应用的展望。

综述了基于气凝胶材料的光催化技术,包括一些典型的气凝胶材料,并讨论了它们在不同类型污染物催化中的应用。最后,结合研究现状,对光催化用气凝胶材料发展面临的挑战和前景进行了展望。

综述了废旧光伏组件中银回收的技术进展,系统对比了湿法冶金(硝酸、深共晶溶剂(DES)、熔盐)、电化学法及激光剥离等方法的效率、成本与环境影响。研究表明,硝酸浸出法虽工艺成熟,但废液处理成本高且环境风险大;DES浸出法与激光剥离法因绿色高效更具产业化潜力。经济分析揭示,绿色溶剂与工艺集成是未来规模化应用的关键。最后,提出需加强技术协同创新、政策引导及标准化建设,以推动光伏回收产业的可持续发展。

分别从吸收工艺优化、解吸工艺优化、多工艺组合优化以及系统工艺与吸收剂之间的匹配问题并且结合实际案例进行了系统性分析,在吸收优化工艺方面重点讨论了级间冷却工艺与富液循环工艺的技术路径;解吸工艺优化则涵盖了闪蒸压缩、富液分流、多工艺优化等创新工艺。研究结果表明,闪蒸压缩、级间冷却、多工艺优化展现出了显著的优化效果,而多工艺组合优化系统则有巨大的降低能耗的潜力。基于上述研究未来的研究方向应着重提升经济性与技术可行性,并积极与人工智能、大数据分析等新兴技术进行深度结合,以实现碳捕集系统的智能化。

对近年来四环素污水的处理技术及其研究现状进行了综述,同时对目前四环素污水处理技术的问题进行了总结归纳,以期为后续污水中四环素的去除提供借鉴和参考。

分析了过渡金属硫化物的特点、优势,总结出针对过渡金属硫化物的优化性能策略:形貌调控、空位调控、构建异质结以及杂原子掺杂,暴露了更多的活性位点,加快电子传输,促进了电荷的转移,有效提高了过渡金属硫化物的电催化性能,促进了过渡金属硫化物发展,并对过渡金属硫化物未来在电化学制氢领域的发展进行展望。

为推动铺面工程可持续发展并利用废弃生物质,综述了生物油再生沥青研究进展,涵盖再生剂来源、类型、制备及性能,阐述老化机理、再生机理及性能恢复,并分析路用及长期服役表现。未来研究应聚焦于多源生物油复合、沥青多级再生及性能长期稳定性。

二维层状材料MXene由于独特的晶体结构和表面化学特性,特别是良好的机械强度、亲水性和超高比表面积,在新兴水处理膜技术领域得到广泛关注。分析了MXene基复合膜的构建策略,包括其与有机和无机材料的复合,阐明各改性策略对复合膜结构与性能的影响。重点解析其在新兴污染物处理方面的多维应用及机理,并对MXene复合膜今后的研究进行了展望。

从多角度对土壤微塑料进行综述发现,其赋存特征为分布广泛、含量差异大,形态和聚合物类型多样。来源包括农用薄膜残留破碎、化肥使用、污水灌溉及大气沉降等。前处理中,H₂O₂消解效果与聚合物保护平衡较好。分析检测方法多由水体提取法演变,缺乏标准化。微塑料进入土壤后会横纵迁移,影响土壤理化性质,还可能吸附污染物,增强迁移性与生物可利用性,威胁人类健康。综合上述分析将有助于揭示微塑料在土壤中的赋存迁移规律及相关机理,并提供科学思路和理论基础。

利用油酸和硫醇协同化学修饰液态金属界面,构建了一种具有低接触热阻和高热导率的液态金属基热界面材料。该热界面材料主要通过油酸的羧酸基团和硫醇的巯基与液态金属界面的相互作用,以及油酸与硫醇之间反应生成磺酸酯来实现液态金属界面的协同稳定。所制得的液态金属基热界面材料展现出低接触热阻(最低达0.01 mm²·K/W)和高热导率[最高达8.5 W/(m·K)]的特点,且展现出比良好的CPU散热性能。研究结果为创制高效液态金属基热界面材料提供了新思路。

提出了一种水热-高温碳化的合成策略,利用糠醛与三聚氰胺的聚合包覆K₂CO₃制备出多级孔碳(MPC)载体材料。将MPC与三氧化钼(MoO₃)进行湿法混合后高温碳化得到α-MoC_1-x/MPC。再利用浸渍法并还原得到Pt/α-MoC_1-x/MPC催化剂。碳基底材料的引入可以暴露更多α-MoC_1-x的活性位点,增强与Pt的相互作用,进而提升活性。优化后的Pt/α-MoC_1-x/MPC结构展现出卓越的HER性能,在达到10 mA/cm²和100 mA/cm²的电流密度时,过电位分别低至18 mV和121 mV。该催化剂在100 mV过电位时的质量活性达到了5.0 A/mg_Pt,相比商业20% Pt/C催化剂(1.4 A/mg_Pt)提高了3.6倍。

为使Cr(Ⅵ)还原菌Bacillus cereus W-1更好地在实际修复Cr(Ⅵ)污染水体中发挥效果,以海藻酸钠为固定化载体,通过添加腐殖酸以提升其对Cr(Ⅵ)的去除效果,并通过多种表征手段探究其吸附还原特性。结果表明:以质量比为20∶1的海藻酸钠和腐殖酸为载体的固定化菌株去除Cr(Ⅵ)的最佳投加量为6 g/(100 mL)、温度为45℃、最佳pH为8。在最佳条件下,固定化菌株反应24 h时对50 mg/L Cr(Ⅵ)去除率高达98.9%。表征结果显示,固定化菌株表面含有大量的羰基、羧基、胺基等含氧和含氮基团,这些基团的存在提高了其吸附还原Cr(Ⅵ)的能力。实验表明固定化Bacillus cereus W-1具有良好的可循环利用性。

通过钠掺杂氮化碳(Na-CN)与TiO₂(P25)复合构建了S型异质结光催化剂(Na-CN/T),实现了高效光催化产过氧化氢(H₂O₂)。在异丙醇溶液中,Na-CN/T的光催化产H₂O₂速率高达2 360.7 μmol/(g·h),较TiO₂和未改性氮化碳(bulk-g-C₃N₄)分别提升2.1倍和82.7倍。实验结果表明,钠掺杂在氮化碳中引入了氮缺陷,有助于实现光生载流子的高效分离。Na-CN和TiO₂的S型异质结的构建在保留复合催化剂强氧化还原能力的同时进一步提高了光生载流子的分离效率。

以磁性Fe₃O₄-ZIF-8核壳粒子作为填料,采用嵌入晶种法在PSF有机中空纤维上制备了ZIF-8/PSF@Fe₃O₄-ZIF-8复合膜,并对膜结构和O₂/N₂分离性能进行研究。结果表明,优化条件下PSF中空纤维表面制备了厚度为8.67 μm的连续 ZIF-8膜,其O₂渗透通量为3.52×10^-8 mol/(m²·s·Pa),O₂/N₂理想选择性为4.05。经过216 h运行和20次压力循环(0.1~0.2 MPa)测试,复合膜的O₂渗透通量以及O₂/N₂理想选择性基本保持恒定,表现出优异的长期运行稳定性和良好的制备重现性。相比掺杂纯ZIF-8晶种制备的有机中空纤维膜,ZIF-8/PSF@Fe₃O₄-ZIF-8有机中空纤维复合膜的O₂/N₂分离性能得到提升,证实磁性Fe₃O₄纳米粒子弱吸附和ZIF-8孔道筛分的协同增效作用。