由烃加工到烃合成:催化技术进展

烃类化合物是构成液体燃料和合成材料单体的重要化学品,面对资源和环境的双重挑战,传统的烃类生产技术已不能满足经济发展需求.本文分析了由烃加工到烃合成技术发展趋势,综述了烃加工和烃合成对催化新技术的需求,提出烃加工要围绕石油资源高效利用与绿色清洁转化技术,烃合成要发展甲醇及合成气等碳一转化技术,进而推进煤、天然气高效清洁利用,同时要发展生物质资源转化及可再生能源的利用技术,最终实现碳循环.通过分析总结典型催化案例,阐述了"系统与基元"、"表观与本征"等烃加工到烃合成催化技术的关键科学问题.     

温差电技术的研究进展

温差发电是利用热电转换材料将热能转化为电能的全静态直接发电方式, 具有设备结构紧凑、性能可靠、运行时无噪声、无磨损、无泄漏、移动灵活等优点, 有微小温差存在的情况下即可产生电势, 在军事、航天、医学、微电子领域具有重要的作用. 近几年随着能源与环境问题的日益突出和燃料电池的实用困难, 温差电作为适应范围广和符合环保的绿色能源技术吸引了越来越多的关注. 介绍了温差电技术的机理, 综述了最新研究进展和提高发电效率的途径, 并提出利用废热进行温差发电和开发温差电传感器是我国当前应该优先发展的研究方向.     

浅谈超高分子量聚乙烯的加工和改性

文章介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的性能,综述了提高UHMWPE加工特点和加工工艺以及改性方法的研究进展,指出了其今后的发展方向.     

铜锑硫族薄膜材料及其光伏器件研究进展

薄膜太阳能电池具有材料用量少、生产耗能低、高温弱光发电性能好、易于建筑集成等优势,是非常有竞争力的光伏发电技术之一.铜锑硫族材料价格低廉、稳定性高、绿色无毒、原料丰富,且具有合适的禁带宽度和较大的吸光系数,理论转换效率可达30%以上,是非常有潜力的薄膜太阳能电池吸光层材料.本文综述了近年来铜锑硫族材料光伏领域的研究成果,重点介绍了材料的晶体结构、光电特性、制备方法以及光伏器件的研究进展,并对其发展趋势和下一步工作方向进行了总结和展望.     

绿色轮胎用高性能丁二烯基橡胶合成技术进展

绿色轮胎在节能、环保、安全方面的优势使其成为当今世界轮胎的发展趋势.稀土(钕系)顺丁橡胶(Nd-BR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)是制造绿色轮胎胎面重要的合成橡胶原材料.本文主要介绍绿色轮胎发展现状、Nd-BR合成技术进展、工业化产品及新型丁二烯基共聚橡胶合成技术进展,着重介绍微观结构、拓扑结构及共聚组成对其加工性能、物理机械性能及动态力学性能的重要贡献,为制造绿色轮胎用高性能合成橡胶原材料提供参考.顺式结构含量在98%以上的Nd-BR具有更加优异的物理机械性能及动态力学性能,可有效降低轮胎生热、滚动功率损耗、压缩永久变形及终动压缩率,降低轮胎磨耗并延长轮胎寿命,更适用于制造绿色轮胎.长链支化结构Nd-BR可以改善生胶的抗冷流性能、加工性能及与填料的混合性能,进一步提高硫化胶的物理机械性能和动态力学性能.高顺式含量丁苯无规共聚弹性体及立构规整丁二烯/苯乙烯共聚物集高顺式聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶的优异性能于一体,综合性能提高,冰雪路面抓着力提高,滚动阻力下降,符合高性能绿色轮胎对合成橡胶原材料的要求.     

超临界二氧化碳流体技术制备多孔微球研究进展

多孔微球凭借其特殊结构,在药物载体领域已成为一种性能突出的给药新剂型.传统方法如喷雾干燥和乳化-溶剂挥发法,制备多孔微球在理论上和技术上均已较成熟,且成球成孔效果较好,但是制备过程中仍存在着条件不易控制或有机溶剂难以有效去除等问题.近年来,超临界二氧化碳流体技术利用二氧化碳流体优越的流体性能及环境友好特性,已被广泛用于制备各种实心微球及载药微球.通过不断研究与总结,超临界二氧化碳流体可以用作干燥剂、携带剂、致孔剂及抗溶剂等,发挥多种作用,并且在制备多孔微球领域也展示出巨大的发展前景.本文将国内外采用该技术制备多孔微球的研究进展及存在问题作一综述,同时对多孔微球超临界流体制备技术的发展方向提出观点.     

硫鎓盐及硫叶立德化学的最新进展

有机硫化合物在有机合成、功能材料以及药物化学等研究领域都具有广泛用途,探索高效的方法合成或利用含硫化合物是一个历久弥新的研究方向.尤其是利用硫叶立德以及硫鎓盐的独特性质所发展的合成方法,逐渐成为有机硫化学的研究热点.本文立足于近3年来硫鎓盐以及硫叶立德在有机合成反应中的研究进展及现状,分别从其作为合成中间体、反应底物以及反应催化剂的角度进行了系统性的介绍.     

基于CALYPSO方法的新型高能量密度材料设计

高能量密度材料的研究由于其重大的研究意义和广泛的实际应用价值受到越来越广泛的关注.在众多含能材料家族中,聚合氮因其生成物为清洁无污染的氮,作为一种环境友好型的清洁能源材料,成为含能材料领域研究的热点.研究者从不同的角度出发,结合CALYPSO结构搜索技术通过第一性原理模拟对纯氮、碱金属叠氮化合物MN3(M=Li,Na,K,Rb,Cs)的高压行为进行了研究,期望得到结构稳定的聚合氮,并降低合成压强.本文在课题组前期研究的基础上,结合其他学者的研究内容,细致总结了以纯氮和碱金属叠氮化合物为前驱物,高压压致聚合氮过程中的相变及伴随相变发生的物理、化学性质的变化.     

绿色肥料产业体系构建及其科学问题

20世纪60~70年代的第1次绿色革命是以集约化、高投入、高产出来实现粮食作物高产,它是一种视觉感上的绿色.化学肥料的大量投入,必然伴随化学农药的大量施用,大规模的集约化的农耕系统,破坏了土壤结构,是一种不可持续的农业发展模式.面对当前粮食安全和资源环境的双重压力,我国现代农业发展必须同时实现作物高产、资源高效和环境保护,我国的肥料发展应以提高肥料利用率为核心,实施"以质量替代数量"的发展战略.为此,必须创新绿色肥料生态工艺,改善农业生态环境.本文回顾了第1次绿色革命的贡献与不足,论证了作为环境标识的维持生态平衡、保护环境与人类健康的"绿色化"意义上的绿色肥料,为使我国肥料农用总量及对环境的污染强度尽快跨过顶峰,并迅速减量,必须建立绿色肥料保障系统:不单纯要生产绿色肥料,还必须从"绿色化肥原料"、"绿色生产工艺"、"绿色肥料的性能或特征"等多方面构建肥料保障体系.指出绿色肥料产业体系应包括利用简单技术来为广大小农场(家庭农场)提供绿色肥料,介绍了与治污相结合的,利用工农业废弃物有限降解制备小分子碳肥的"深绿色技术";低能耗、低排放、零排放生产缓释肥料的生态工艺;符合绿色化学遵循的"原子经济学"原则,利用中、低品位磷矿,不排出磷石膏的脲硫酸分解磷矿生产中浓度、多营养功能性复合肥料产品.指出应关注磷资源的可持续利用,低品位磷矿活化及高效利用工艺及其机理研究;以熵增最小、能耗最低、对环境排放量最少的生态肥料工艺创立我国磷肥产业新体系.     

激光结构化仿生表面

在优胜劣汰的自然法则下,生物体通过进化实现了对自然环境最大程度的适应性.向自然界生物体学习,研究其表面独特的结构和特异性功能已成为近年来研发新型材料的重要途径之一.其中,结构化仿生表面是复合材料的重要组成部分,已广泛应用于生物工程、航空航天、现代医学、国防、新能源器件及日常生活中.激光法制备结构化仿生表面是以工程仿生学为基础,采用不同激光光源加工样品表面来形成不同表面结构并实现特定性能的技术.本文主要总结了近期国内外激光结构化仿生加工领域的进展,探讨激光加工的结构化仿生表面在减黏降阻及超疏水等方面的应用,并对今后的工作进行展望.     

二维层状材料原位电子辐照研究

纳米结构的高精度可控加工是制约器件小型化发展的重要限制因素之一,而基于透射电子显微镜的电子辐照有望在加工精度上推动纳米加工的进程.透射电子显微镜中高能电子束不仅能用于原子结构成像,还可用于原位辐照加工.因此,基于透射电子显微镜的电子辐照效应研究既有利于从原子尺度上探索材料在电子辐照作用下的结构稳定性及结构演变规律,又有利于加深对电子辐照过程的理解,为纳米结构的高精度可控加工提供理论依据和实验基础.本文将简要介绍几种常见的电子辐照效应,并综述近年来利用透射电子显微镜在石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物等二维层状材料原位辐照方面的研究进展,为进一步研究二维材料结构稳定性和精准、可控加工低维纳米结构提供参考.     

酰缩氨基硫脲及其相关化合物

当我们研究酰异硫氰与胺类反应的过程中曾经注意到这类试剂也能与肼类或酰肼类化合物发生相类似的加成反应,产生相应的酰缩氨基硫脲。根据近年来文献报导,这类化合物具有一定程度的抗结核菌性能。因此利用这一个反应来合成一些新型的缩氨基碗脲及其相关化合物,探索其药理作用与分子结构的关系是具有实际意义的。     

氨硼烷:一种高性能化学储氢材料

世界范围内能源危机,气候和环境问题日渐凸显,亟需寻找合适的可替代能源.在众多新型能源中,氢能作为一种储量丰富、燃烧无污染、能量密度高的绿色能源,可以为燃料电池提供高效稳定的动力来源而引起广泛关注,如何将其安全高效的储存是氢气应用于车载燃料电池的技术瓶颈.硼氮氢类化合物由于具有储氢密度高、释氢条件温和等优点成为学术界关注热点.氨硼烷(ammonia borane,AB)为代表性化合物,其含氢量高(19.6%,质量百分比)、热稳定性适中、释氢温度低,被认为是最具潜力的新型储氢材料之一.氨硼烷中的一个正氢被金属原子取代后形成的金属氨硼烷(metal amidoborane,MAB),可以有效抑制硼吖嗪的生成.研究者们对这类储氢化合物进行了大量的理论和实验研究,改进其性能,降低释氢温度,缩短诱导期,减少挥发性有害气体硼吖嗪、氨气、乙硼烷的生成.本文从氨硼烷结构中特殊的双氢键入手,总结了氨硼烷的合成方法,并详细综述了添加剂对氨硼烷和金属氨硼烷释氢性能的影响,介绍了氨硼烷的再生以及在其他方面的研究进展,最后展望了氨硼烷的研究前景.     

光学纯机械面手性轮烷及面手性大环化合物合成研究进展

近年来,面手性逐渐引起了多个领域科学家的关注.面手性结构单元广泛存在于多种活性天然产物和药物分子中,如机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物.这两类结构在分子机器、分子识别、不对称催化以及药物研发等多个领域展示出了重要的应用价值.然而,由于机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物的结构复杂性,合成这两类化合物仍然面临着较大挑战,且合成方法相对较少.因此,研究高效制备上述两类面手性化合物的新策略是非常有价值的研究方向.目前,合成化学家已发展了手性色谱分离技术、手性源诱导、过渡金属或酶催化的不对称环化反应等制备面手性化合物的策略.本文综述了制备光学纯机械面手性轮烷和面手性大环两类结构的研究进展,旨在启发从事相关领域的合成化学家发展更多高效合成面手性结构的新策略,从而为高效构筑机械平面手性轮烷化合物和平面手性大环化合物提供借鉴.     

封面说明

正根据能源、环境、经济、消费者的需求,具有节油节能、环保、安全、长寿命的绿色轮胎迅速发展.作为绿色轮胎胎面材料,需要具有低滚动阻力、高耐磨和高抗湿滑性能,对橡胶原材料的结构与性能、增强填料的结构与性能、橡胶与填料的复合加工技术等提出更高的要求和新的挑战.面对国家需求与研究挑战,诸多研究者提出了解决方法,从分子水平上设计合成     

一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷(MPIW)结构表征

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)是美国Nielsen近年来合成的一种新的笼形多硝胺化合物,是迄今为止所发现的威力最强大的高能量密度材料.HNIW理论密度高达2.055 g/cm~3,可作为新一代高性能混合炸药和固体推进剂的组分,从而大幅度提高传统武器性能,是目前国内外研究的热点课题,但国外对合成工艺严格保密.作者在对HNIW反应机理的研究中发现,MPIW是一种反应伴生的少量副产物,对这一新的化合物进行分离和结构鉴定有利于深入研究MPIW的存在,对于HNIW产品质量、理化性质、使用性     

可溶液加工纳米光电材料与器件

光电器件的柔性化、结构微型化是光电技术发展的重要趋势.溶液法加工特别是印刷技术和纳米光电材料的结合,有利于克服传统光电器件制备工艺复杂、成本高昂的局限性,在未来柔性化、图案化以及大面积光电器件领域具有广阔的应用前景.本文主要聚焦于可溶液加工纳米光电材料与器件,介绍了我们课题组近年来在该领域的科研进展,包括喷墨打印量子点技术与应用,溶液加工量子点界面发光机制,以及发光、探测、突触器件结构设计与性能优化,希望为该领域学术研究和产业应用提供参考.     

异质相金属烯表面分子修饰实现可充电锌-硝酸盐/乙醇电池

<正>氨及其衍生物,作为地球生物圈氮循环的重要组成部分,对人类可持续发展具有重要意义.开发新型的高效氨合成技术以替代传统高能耗的Haber-Bosch制氨法是构建能源经济性社会的一条重要途径^[1].锌-硝酸盐电池是近年来提出的一种兼具氨电合成、能源存储及污水处理能力的环境友好型电化学能源系统,     

稀土铁环状金属有机化合物[(Me_5C_5)_4Dy_2(μ-OCO)Fe_2(CO)(μ-CO)_2(C_5H_5)_2]_2·(PhCH_3)_2的晶体和分子结构

近年来含有稀土和过渡金属的金属有机化合物由于可能具有特殊的催化性能,因而引起了人们很大兴趣。对这类化合物的各种谱学研究和晶体结构测定得到稀土和过渡金属之间的不同连接方式。我们以二(五甲基环戊二烯基)氯化稀土与环戊二烯基羰基铁钠为原料合成了一系列含有稀土和铁的化合物,利用X光四圆衍射仪对其中之一测定晶体结构,并对其结构进行研究。     

SiC陶瓷增材制造技术的研究及应用进展

碳化硅(SiC)陶瓷材料具备优异的力学、热学、光学性能,在国防工业和国民生产中应用广泛.然而,传统陶瓷成形工艺在制备复杂SiC构件时面临周期长、成本高、复杂结构成形难等问题.增材制造(additive manufacturing)理论上可成形任意复杂结构,为复杂陶瓷构件的制备提供了有效手段,目前SiC陶瓷增材制造已成为本领域近年来的研究热点.本文针对SiC陶瓷增材制造的研究及应用进展进行了系统总结,详细论述SiC增材制造的原料设计与制备方法、工艺与装备、后处理技术、模拟仿真、性能评测及典型应用等内容,并对SiC陶瓷增材制造技术的未来发展进行了展望.