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。
锂是一种不可再生的战略性矿产资源,是现代工业发展不可或缺的重要原材料。在分析全国锂矿资源特点、矿床类型、分布、储量、产量、需求、保障及产业结构等形势的基础上,指出当前国内锂矿产业中尚存在一些亟待解决的问题。对此,提出加大矿产勘查、增强国际合作、优化产业结构、高效利用资源、重视环境保护、构建生态矿业等促进国内锂矿产业健康可持续发展的对策与建议。
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。
金属氧化物是由金属阳离子和氧阴离子组成的一类离子型化合物,其金属正离子和氧负离子通过离子键合排布成各种不同的晶体结构而表现出独特的物理性质。然而,因其宽的能带间隙、低的光量子产率和光电转换效率、大的光生电子和空穴复合几率、低的气体响应速度、来自价带和导带消极的电子传递性能等缺陷限制了金属氧化物的应用潜力。综述了几种典型的掺杂型金属氧化物氧化锌、二氧化钛、三氧化二铁和稀土氧化物的研究进展,分析了金属掺杂对这几种典型金属氧化物在光、电、磁、传感性能方面的影响,并介绍了它们潜在的应用领域及研究现状,提出了未来的发展方向及需要关注的主题。
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。
目前商业化的锂离子电池多使用有机液态电解质,存在易燃易爆、易泄露等安全风险,而采用固态电解质替代有机液态电解质可以有效提高电池安全性。锂离子电池用固态电解质又可分为无机固态电解质和有机——即聚合物固态电解质。无机固态电解质对高温或其他腐蚀性环境适应性好,适用于在极端工作环境中刚性电池等领域;聚合物固态电解质在柔韧性和可加工性上则优势明显,适用于柔性电池等领域,但这些材料均尚有问题待解决。无机-有机复合的方式,有望综合两种材料的优势,取长补短,提高固态电解质的综合性能和实用价值。
通过溶胶-凝胶法,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,合成了多级孔钛硅分子筛（h-TS-1）。运用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、氮气等温吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱（DR UV-Vis）和傅里叶红外光谱（FT-IR）对h-TS-1的结构进行了表征;考察了h-TS-1在温和条件下用过氧化氢作氧化剂对直接羟基化苯和苯酚反应的催化活性。结果表明:h-TS-1除具有和TS-1相同的MFI结构和良好的晶型外,还同时具有微孔和介孔结构,平均孔径为2.67 nm;h-TS-1对目标反应的催化活性明显优于TS-1;h-TS-1具有良好的可重复利用性。
采用电化学沉积法在FTO玻璃上制备了具有纳米多孔网状结构的氧化铜/钒酸铋薄膜。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）对薄膜做成分及结构分析,采用线性伏安扫描（LSV）、频率阻抗测试（EIS）对薄膜做光电性能测试。氧化铜的掺入能够提高钒酸铋薄膜的光电性能,在1.23 Vvs.RHE时,40 mmol/L 氧化铜/钒酸铋薄膜的光电流密度为1.39 mA/cm2,比纯钒酸铋薄膜的光电流密度（0.7 mA/cm2）增大了1倍左右。结果表明,纳米多孔的网状结构,提高了薄膜对光的利用效率,同时也增加了薄膜和电解液的接触面积。氧化铜和钒酸铋复合形成异质结后,抑制了光生电子-空穴对的复合,从而提高了氧化铜/钒酸铋薄膜的光电流密度。
综述了目前膜法脱除天然气中二氧化碳的工艺技术发展现状。首先对比了天然气脱除二氧化碳多种工艺技术特点及应用场合情况，膜分离法相比于其他分离方法，具有投资较少、占地小、耗能少等优势。介绍了膜法分离原理、膜材料、膜组件发展现状和膜法脱除天然气中二氧化碳工艺技术单元情况。而工艺技术单元又分为预处理单元和膜分离单元：预处理单元根据采出原料气成分选择不同脱除方法进行组合；原料气经预处理单元后进入膜分离单元，根据实际工况，综合考虑烃类回收率、占地、能耗、投资等因素合理地设计膜法脱碳分离工艺。然后又对国内外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例进行介绍，目前国外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例较多，而国内应用案例较少，因此需加大国内膜法脱除天然气中二氧化碳的工业应用。最后对天然气膜法脱除二氧化碳技术发展方向进行了展望，指出研发具有自主知识产权并且在实际复杂工况条件下能保持高性能、长周期稳定性的膜材料是未来膜分离技术发展的重点，同时将两种或两种以上的单一脱除二氧化碳技术相结合的耦合集成组合工艺，如膜法分离+化学吸收法、膜法分离+变温吸附法等，这种耦合集成组合工艺为未来脱碳工艺技术发展提供了新方向。
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。
锂资源是国家重要战略资源,其广泛应用于新能源汽车、电子产品、储能等诸多领域。中国锂资源储量丰富,其中盐湖卤水锂资源主要分布在青海与西藏地区,但受制于盐湖卤水自身品位较低、锂盐提取效率低下以及生产能力有限等因素,未能得到有效开发,使得对国外锂产品产生了严重的依赖。因此,为保障中国锂资源持续安全供应,着力突破盐湖提锂技术,探索出更为绿色、高效且低成本的提取技术对盐湖卤水锂资源的利用具有重要意义。系统地介绍了盐湖锂资源概况、盐湖卤水特点以及锂资源高效分离提取的最新研究进展,最后对锂资源分离提取技术的研究重点做出了展望。
面对不断恶化的温室效应所带来的危机,各国同意采取措施减少二氧化碳排放量,中国也已经承诺2030年左右碳排放达到峰值。然而,二氧化碳的排放控制和捕获（CCS）仍是全球环境的一大挑战。把二氧化碳封存和固定一直是学者们努力的方向和研究重点,并试图为实现更加彻底高效的碳捕获和封存引入新的方法——二氧化碳利用。有研究指出矿化是二氧化碳利用的新方向,其环保、低成本等优点吸引着人们的研究目光。在淡水资源短缺的另一重威胁下,利用海水进行碳捕获和利用推动了二氧化碳矿化的进一步研究。两者结合,不仅实现了二氧化碳的固定利用,还能解决来自海水淡化厂的海水预处理或卤水废弃物的利用。综述了近年来二氧化碳捕集、固定和利用方法的研究进展,通过对各种方法的利弊分析,发现碳利用的概念为CCS注入了新的活力。
金属有机框架化合物（Metal-organic frameworks,简称MOFs）是由金属离子（或簇）与有机配体配位并经由自组装而形成的一类多孔材料[1]。MOFs具有极其发达的孔道结构,比表面积和孔容远超其他多孔材料。有机/无机杂化这一特点也赋予了MOFs其他材料（例如沸石、活性炭等）所不具备的无限结构功能可调性[2]。此外,MOFs具有移除客体分子而主体框架完好保持的持久孔道或孔穴,这使得MOFs具有超乎寻常的化学及物理稳定性。正是基于以上这些特点,MOFs在许多领域有着丰富的应用[3-4],例如催化[5]、H2储存[6]、CO2捕集[7]、药物运输[8]、污染物吸附[9]、生物医学成像[10]等方面。MOFs的商业化探索成为了目前的热点。MOFs的很多应用都与可持续发展及“绿色材料”有关,但MOFs本身的合成过程也需要考虑可持续性和环境影响。金属有机化学所面临的环境挑战是独特的,因为它将金属离子、有机配体的危害联系在一起,且合成过程大多需要大量能耗。主要介绍了金属有机框架材料的绿色可持续合成,主要分为4个方面：1）使用更安全或生物相容性的配体;2）使用更绿色、低成本的金属源;3）绿色溶剂的开发;4）无溶剂合成法。
分别以硅酸铝纤维和玻璃纤维为骨架材料,采用溶胶-凝胶、常压干燥制得纤维复合二氧化硅气凝胶材料,并对材料进行了结构和性能的测试分析。结果表明,二氧化硅气凝胶附着于纤维表面,提高了材料力学强度。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料的隔音性能优于玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料。两种纤维复合二氧化硅气凝胶材料耐高温、燃烧性能均达到A级。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的产烟毒性分别为AQ1级和AQ2级,导热系数分别为0.034 W/（m·K）和0.033 W/（m·K）。
针对改性磷酸铁锂（LiFePO4）材料作为锂离子电池正极材料的近期研究进行了综述。LiFePO4虽然以其稳定性好、安全性好、环境友好而被认为是最具有发展前景的动力锂离子电池正极材料，但固有的电子电导率和锂离子扩散系数低下导致其电化学性能较差。针对提高其电化学性能的改性研究进行综述，分析了元素掺杂、表面碳包覆、颗粒纳米化和材料复合化4种改性策略对LiFePO4电化学性能的影响，讨论了这4种改性策略的优缺点。分析表明，4种改性策略有效改善了锂离子扩散动力学和电子电导率，但是表面碳包覆和颗粒纳米化会降低材料的振实密度，导致能量密度低。最后，指出解决现存问题的研究方向，即开发电池性与电容性共存的改性策略将是一个可行方法。
铅酸电池在人们的生活中已经广泛使用,其每年的巨大报废量使得环境面临较大威胁。有研究表明,已有较为成熟的技术对废铅膏进行脱硫回收处理。研究了以脱硫铅膏为原料,通过控制硫酸、十二烷基苯磺酸（DBSA）添加量和煅烧温度来合成四碱式硫酸铅。通过对各条件下得到的四碱式硫酸铅产品进行分析,得到制备四碱式硫酸铅适宜的工艺条件。研究结果表明：按n（铅）∶n（硫酸）=5∶1加入硫酸、按照n（铅）∶n（DBSA）=18∶1加入DBSA、煅烧温度为600 ℃条件下制得的四碱式硫酸铅纯度最高（92.7%）,产物为斜方晶体,满足铅酸电池对其作为添加剂的要求。本研究可以提供一种废铅膏回收利用的途径,实现铅资源的循环再利用。
在热力学计算的基础上,把废SCR催化剂（钒钛系）与碳、铁和石灰等原料混合后装入直流电弧炉中熔化、还原,用SEM、XRD分析渣/铁两相试样的化学成分与物相,研究废SCR催化剂再回收的基础问题,并探讨其碳热还原/熔融分离行为和机理。结果表明,有价金属回收率随n（碳）/n（氧）、温度和碱度等条件而变。在熔池温度为1 650 ℃的条件下,回收废SCR催化剂中二氧化钛、金属的最佳参数为：n（碳）/n（氧）为1.0、碱度为1.0;在此条件下可实现含钒、钨的铁合金与高钛渣的完全分离,铁、钒、钨和二氧化钛的回收率分别达到99%、97%、92%和93.5%。这对于开发废SCR催化剂的回收再利用技术,实现可持续发展具有重大的现实意义和经济价值。
混合基质膜（MMMs）是结合了无机填料和有机基质特点的一类膜材料,因其在气体分离应用上具有良好的渗透通量和分离性能被广泛关注。无机填料诸如二氧化硅纳米颗粒球、沸石分子筛、金属有机框架（MOF）、氧化石墨烯（GO）、碳纳米管（CNT）均被广泛应用于混合基质膜的制备,但是碍于无机填料在有机相中的分散性问题、两相相容性问题和界面缺陷问题,常会导致较差的气体分离性能。针对近年通过对无机填料进行表面官能化修饰、共价交联、多元填充、调控形貌等来改善混合基质膜气体分离性能的研究进行总结和阐述,并对其未来的发展趋势进行了展望。
国内双氧水绿色氧化工艺蓬勃发展,但工艺本身危险性较高且发生过多起安全事故,严重阻碍了新工艺的开发和推广。为完善工艺安全研究、促进工艺开发,将工艺流程划分为双氧水储存系统、物料进料系统、反应系统、精馏系统等单元,对系统单元涉及的安全问题进行了阐述,总结和探讨了现有研究方法和研究成果。通过对全流程的双氧水氧化工艺中的安全问题和安全研究思路进行梳理分析,为相关工艺开发应用单位建立系统化的安全研究方法和策略、全面提升工艺安全提供建议和参考。
高效且廉价的电催化析氧反应（OER）电极材料的制备对其在电化学能源转化和储存系统中的应用具有重要的研究意义。通过溶剂热法和不同气氛焙烧,分别制得碳纤维纸（碳纸）负载的两种钴氧化物（一氧化钴和四氧化三钴）,并将其用作OER电极的催化剂。运用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）和X射线光电子能谱（XPS）技术分别对两种材料的物相、形貌和表面价态进行了表征及分析。结果表明：在氮气气氛下焙烧得到一氧化钴纳米片,而在空气下焙烧得到四氧化三钴纳米片。通过线性扫描伏安法（LSV）、循环伏安曲线（CV）、电化学交流阻抗测试（EIS）和计时电位法对两种材料的电催化析氧性能进行了研究。结果表明：一氧化钴电极比四氧化三钴电极具有更优异的析氧反应催化活性和稳定性。在1 mol/L 氢氧化钾电解液中,一氧化钴和四氧化三钴电极在10 mA/cm 2电流密度下对应的电位分别为1.568 V和1.617 V。
