橄榄石型磷酸铁锂是目前应用十分广泛的锂离子电池正极材料之一,具有成本低、安全性高、环境友好、循环寿命长和工作电压稳定的特点。近年来,随着CTP技术、刀片电池技术等取得的突破性进展,磷酸铁锂的商业化程度得到了大幅提高。但磷酸铁锂存在电子导电性较差和离子扩散系数低的缺陷,严重限制了锂离子电池的电化学容量,因此开展磷酸铁锂制备工艺和性能强化研究对磷酸铁锂的性能提升具有重要意义。对比了磷酸铁锂电池与其他正极材料锂离子电池的性能差异和发展现状,系统总结了磷酸铁锂正极材料制备与强化的改性方法及相关研究进展与挑战,并提出了未来的发展方向与研究思路。
中国盐湖中蕴藏着丰富的锂资源,溶剂萃取法提锂是目前研究较多且较深入的方法之一。大量研究表明,萃取剂分子的结构是决定萃取效率的关键因素。对近年来盐湖卤水提锂萃取剂及萃取体系的研究进展做了综述,着重综述了醇+酮、有机磷、季胺盐-偶氮离子螯合-缔合、冠醚和离子液体等不同类型萃取剂及萃取体系的研究现状,分析了各类萃取剂在提锂过程中的机理、特点及存在的问题,并在此基础上对溶剂萃取法盐湖提锂萃取剂的发展方向做了展望。
能源与环境是世界发展的两大议题。海洋资源丰富,蕴含结构多样、性质丰富的生物质材料、矿物材料等,在储能领域展现出良好的应用前景。对新型海洋材料,如海洋生物质材料、衍生碳功能材料和海洋矿物材料等在储能领域的应用做了系统评述。海洋生物质材料自然界储量丰富、环境友好,被广泛应用于储能体系的黏结剂等功能组分;海洋生物质碳化材料富含丰富的孔隙结构,作为先进电极显示出优异的应用潜力;海底矿物材料被作为电极材料和模板材料应用于储能体系中,海底矿物的开采是其未来应用的重要技术保障。对新型海洋材料的类型以及在储能领域中的应用形式做了总结,并对海洋与能源的交叉发展做了展望,以期进一步推动新型海洋材料的可持续利用。
首先结合国内外氟化工行业发展现状以及环境污染问题,分析了各工业含氟废气的来源以及处理方法。含氟废气源主要来自化工、冶金、建材、热电、半导体等行业,处理方法有化学分解、湿法吸收和干法吸附。其次通过实际工程案例,介绍了如何处理氟化合物强温室废气和低浓度含氟粉尘,并重点介绍利用高浓度含氟尾气或磷肥副产品生产无水氟化氢、冰晶石、氟盐类、白炭黑等高价值产品的方法,经济有效地解决工业排放问题和实现氟硅资源的高效利用。最后对工业含氟废气的未来研究重点进行了展望。
黑磷作为一种新型的单元素直接带隙半导体,因其独特的二维结构展现出诸多优异特性,在光电、生物、传感、信息等领域具有很大的应用潜力。近年来,针对黑磷的制备和应用,发展出许多新方法和新技术,例如：通过液相超声/剪切、高能球磨、电化学剥离和等离子体辅助剥离等技术实现了二维黑磷的高效制备;发展了系列物理、化学方法对二维黑磷进行表面修饰,抑制其与水、氧接触,提高了二维黑磷的稳定性并提升了光电等物理性能;借助构建异质结构、掺杂等方式改变黑磷表面电子态密度、增加活性位点,提高了二维黑磷材料的催化活性。从二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化三方面出发,综述目前的研究现状和未来可能的发展方向。
利用太阳能光催化技术生产清洁燃料、降解污染物及转化高附加值产品，是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径。随着对金属卤化物钙钛矿的深入研究，成功开发出一系列能够制备出成分和形貌控制精确、产物均匀性好、结晶度高的钙钛矿量子点的合成方法，使钙钛矿量子点应用到光催化领域中。综述了热注入法、配体辅助再沉淀法、溶剂热法、微波辅助法等金属卤化物钙钛矿量子点的合成方法及金属卤化物钙钛矿量子点在光催化析氢、光催化还原二氧化碳、光催化合成有机物以及光催化降解有机物等方面的研究进展，最后对金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展前景进行了展望。
氢能是公认的较为理想的绿色能源,开发利用氢能不仅能摆脱对传统化石能源的长期依赖,还能解决能源短缺及环境污染问题,低成本且高效环保地制取氢气有利于中国能源结构转变与可持续发展战略的实施,其中利用可再生生物质衍生物重整制氢技术越来越受到人们的关注。从化学与能源角度出发,综述和评论了国内外以生物醇类、苯酚类、酸类三大主要生物质衍生物为原料重整制氢的研究,分析了这些生物质衍生物重整制氢的反应机理,集中阐述了催化剂和载体对重整制氢的作用效果,以及催化体系所面临的问题及改进办法。结合目前制氢发展着重于催化剂改性、载体优化、工艺改进等方面的研究趋势,提出未来可深入开发新型载体和助剂、丰富催化剂体系、整合各种制氢工艺的研究方向。
通过对盐湖提镁技术与镁合金等重点技术的专利分析,得到全球镁产业链不同环节的技术优势国家;从镁合金的专利权人排名来看,日本和韩国的企业展现出优势;基于专利权人的分析,挖掘中国镁技术领域的主要研究团队等重要情报信息;通过对中国及青海镁产业的专利布局分析,确定中国镁产业技术优势省、相关研发机构,总结青海省在镁产业领域的当前水平与可能的突破点,对镁产业关键技术进行导航探究,深度剖析镁产业研究价值与发展空间。同时对青海盐湖产业发展的优劣势条件进行分析,提出青海镁产业未来发展应该结合本地特色增加专利申请量,综合开发利用资源,提升关键技术,加强人才引进,促进产学研深度融合等发展建议。
甲酸是一种很有前途的化学储氢材料,可作为低温液体燃料电池的直接燃料。钯基催化剂作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）阳极材料,对甲酸氧化具有良好的催化活性,能克服一氧化碳的毒化,在甲酸电化学氧化反应中主要按直接途径进行。降低贵金属含量、提高催化活性、提升稳定性是当前钯基催化材料研究领域的主要方向。主要介绍了当前研究中钯催化剂对甲酸电氧化的催化机理,综述了近5 a的钯合金催化剂制备、特殊形貌控制、碳负载对甲酸氧化活性增强的研究,对钯基催化剂的持续开发具有实际应用意义。
综述了近年来国内外铂系低碳烷烃脱氢催化剂的技术现状与研究进展。首先从热力学角度论述了低碳烷烃脱氢反应与相关副反应的反应机理,随后分别从活性位点性能与催化脱氢的关系,氧化铝、分子筛等载体的作用,以及锡、碱金属、碱土金属、过渡金属等助剂改性对催化剂的影响等3个方面分析了铂系低碳烷烃脱氢催化剂的优势与存在的问题,进而探究了铂系脱氢催化剂的失活原因。最后对铂系脱氢催化剂的研究前景做了展望,提出该系列催化剂的主要发展方向包括降低贵金属铂的负载量、提高催化剂的稳定性、减少积炭副反应等。
利用简单易行的复分解反应,以氯化钙和碳酸钠为合成试剂,以可溶性淀粉（SS）为晶型调控剂,制备出以球霰石晶型为主的碳酸钙多孔微球。通过单因素条件实验,分别考察可溶性淀粉添加量、碳酸钠溶液滴加速度、氯化钙与碳酸钠的物质的量比对碳酸钙形貌和晶型的影响。利用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）对其晶型、形貌进行表征。研究表明当SS添加量为0.5 g,滴加速度为1.5 mL/min,氯化钙与碳酸钠的物质的量比为1∶1时,可制备获得4~5 μm的多孔球霰石碳酸钙。
垃圾焚烧飞灰中的氯含量影响其在水泥窑协同处置生料中的占比,因此需要对飞灰做脱氯处理。利用XRD对飞灰氯元素的存在形态研究表明：氯元素以水溶性氯和非水溶性氯2种形态存在于飞灰中,炉排炉飞灰的水溶性氯化物为CaCl2·Ca（OH）2·H2O、CaClOH、CaCl2·2H2O、KCl和NaCl,非水溶性氯化物为AlOCl和Ca10（Si2O7）2（SiO4）Cl2（OH）2等;流化床飞灰的水溶性氯以CaCl2·2H2O和KCl形式存在,非水溶性氯以AlOCl、Ca10（Si2O7）2（SiO4）Cl2（OH）2和Ca4OCl6等形式存在。对水洗脱除水溶性氯的研究结果显示：对于炉排炉飞灰,控制液固比（mL/g,下同）为10+4+2、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达97.01%;对于流化床飞灰,控制液固比组合6+6+4、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达99.17%;酸、碱洗及高温煅烧均能降低飞灰非水溶性氯含量,其中煅烧处理后的炉排炉飞灰残氯质量分数为0.36%、流化床飞灰为0.45%。
采用碱溶液水热处理和接枝硅烷偶联剂方法对粉煤灰进行表面改性,以提高其在聚合物基体中的界面相容性。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FT-IR）和接触角测试等方法表征粉煤灰微观形貌、组成及表面性能。氢氧化钠浓度由0 mol/L提至4.0 mol/L时,粉煤灰表面呈花瓣状多级结构,生成分子筛类复盐Na6（AlSiO4）6·4H2O,比表面积由12.2 m2/g提高至46.4 m2/g,反应活性位点增多,有利于接枝硅烷偶联剂,提高与聚合物的界面相容性。
层状双金属氢氧化物（LDH）由于其丰富的活性位点和双金属的协同效应等优点已得到广泛关注。然而,制备具有高倍率性能、低电阻的新颖LDH电极材料仍是一个挑战。通过共沉淀法,在泡沫镍（NF）集流体上原位生长三维纳米花层状锌钴氢氧化物（ZnCo LDHs）电极材料。ZnCo LDHs@NF有较大的可及表面积以及较低的固有电阻（0.56 Ω）。同时该电极材料有较高的比容量（1 A/g的电流密度下为1 583 F/g）,并且在20 A/g的电流密度下仍能保持81%的比容量（1 280 F/g）。这些优异的电化学性能表明制备的ZnCo LDHs@NF电极材料在储能设备中具有较大的应用前景。
提出了以铝及铝合金化学抛光磷酸废液为研究对象有效回收磷资源制备工业级磷酸二氢铵（MAP）的工艺方法。实验结果表明,将原废液稀释至质量浓度为95 g/L,反应温度为80 ℃,氨水中和除杂终点pH为4左右,除杂反应时间为1 h,将过滤液用氨水二次调节pH至7~8后蒸发浓缩,浓缩液加入纯度较高的磷酸废液回调pH至4~5,冷却结晶后85 ℃烘干得到MAP产品,产品经主含量、XRD分析,结果显示各项指标均符合HG/T 4133—2010《工业磷酸二氢铵》一级产品标准的要求。
考虑到氨对食品、化工和能源的影响,有效激活惰性N2合成氨在现代社会中具有十分重要的意义。在晶体结构中引入缺陷来调节材料的化学和物理性能是一种提高材料电催化性能的有效策略。采用Ar+等离子体轰击策略在WO3的纳米线阵列上产生丰富的氧缺陷,氧缺陷WO3的纳米线阵列（V-WO3）电催化活化N≡N键,从而在环境条件下实现了高效的直接氨合成。氧元素的X射线光电子能谱测试表明,V-WO3催化剂具有丰富的氧缺陷,氧缺陷是导致N2高效电催化转化为NH3的原因。
以N,N-二甲基甲酰胺为分散剂,亚硒酸钠和钨酸钠为原料,采用溶剂热法制备了由超薄二维层状纳米片堆叠而成的花状硒化钨纳米材料,并研究了其气敏性能。通过X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等方法对合成材料进行了结构表征。结果表明：合成的花状纳米硒化钨为六方晶相,在三乙胺、氨水、三甲胺、苯胺、甲酰胺等胺类气体的检测中,对三乙胺气体具有高选择性和超快的响应恢复速率。在最佳工作温度220 ℃下,传感器对体积分数为50×10-6的三乙胺的响应灵敏度达到20.1,其响应、恢复时间分别为6 s和3 s,最低检出限为0.3×10-6。对硒化钨材料的气敏机理也进行了讨论,该材料在气敏领域有着潜在的应用前景。
丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料,低压羰基合成为目前主要的工业生产工艺,其核心催化剂为三苯基膦乙酰丙酮羰基铑（ROPAC）。介绍了ROPAC催化剂制备过程及工业侧线实验结果,并通过工业放大生产实验,解决了ROPAC催化剂制备过程中的问题,二步合成单程总收率可达98%以上,ROPAC催化剂中氯离子质量分数小于0.005%。依托于天津渤化永利化工有限公司的450 kt/a丁辛醇装置,成功进行了ROPAC催化剂国产化替代工业侧线试验,自制催化剂与进口参比催化剂在100%负荷下各运行520 h,自制ROPAC催化剂与进口催化剂醛耗丙烯、产物正异比和母液中聚合物含量等指标一致,产品醛各项指标合格,催化剂整体性能与进口催化剂基本一致。
金属有机框架（MOFs）材料因其大的比表面积、可调控的孔道结构和丰富的活性位点引起了国内外学者们的广泛关注。近年来MOFs基材料广泛应用于能量储存与转化领域,但大多数MOFs基材料的低稳定性和低导电性等缺陷限制了其实际应用。通过对MOFs基材料进行改性,如采用共轭度高的有机配体以增加MOFs材料的稳定性,或MOFs衍生物以提高其氧化还原活性位点和导电性,从而达到提高MOFs基电极材料的电化学性能。主要介绍了原始MOFs及其衍生材料如碳材料、金属氧化物、金属硫化物、金属氢氧化物和金属磷化物等在超级电容器电极材料中的最新研究进展。研究表明,多金属MOFs材料或多金属MOFs衍生物有利于提高电极材料的电化学性能,而导电MOFs材料或MOFs衍生物中的碳材料有利于提高电极材料的导电性。最后对MOFs基电极材料在电化学储能领域中的研究做出了展望,指出MOFs基材料的形貌、组分和导电性是未来研究的发展方向。
锂空气电池因其具有超高的能量密度从而引起了研究者们的广泛关注,但其研究处于初级阶段。其中找到合适的锂空气电池正极催化剂是目前研究的主要方向之一。通过溶胶-凝胶联合原位水热合成法成功实现了适用于锂空气电池正极的催化剂铁酸钴@科琴黑（CFO@KB）复合材料的制备。通过调整铁酸钴与科琴黑的质量比（1∶1、3∶1、5∶1、7∶1）,得到不同性能的CFO@KB复合物,并利用XRD表征其结构,发现本研究合成的铁酸钴为尖晶石型,且CFO@KB复合物仍然呈现其特征峰。当容量限制在180 mA·h/g（以电极材料计）、铁酸钴与科琴黑质量比为1∶1时,其复合物在锂空气电池中呈现出最好的限容循环稳定性和较高的放电截止电压。其充电电压和放电电压之间的电压差为0.2 V,小于现有相关文献中报道的值。
