CO2电化学还原过程中电解质研究现状及趋势

随着工业化的迅速发展,大气中CO_2含量逐步增加并造成日益严重的环境问题.合理利用CO_2并将其转变为有用的燃料或化学品,成为国际学术界和工业界共同关注的热点.电化学还原CO_2因反应条件温和、反应产物可调,且利用可再生或分布式电能,而受到研究者青睐.在CO_2电化学还原体系中,电解质为CO_2分子的传输及电化学还原提供了重要的环境,且作为导电介质,构成了闭合电路.研究表明,电解质种类、浓度和pH等均会改变电极表面反应环境的性质,影响产物的电流密度和选择性,在CO_2电化学还原过程中起到重要的作用.本文针对国内外CO_2电化学还原过程中各类电解质的研究现状及性能等进行了论述,重点总结了碱金属盐和离子液体两类电解质对电化学还原CO_2反应的电流密度、产物选择性和过电势等的影响,分析了CO_2还原生成不同产物的机理,展望了CO_2电化学还原电解质体系的研究和发展趋势.     

金属硫化物电催化剂在二氧化碳电化学还原中的研究进展

高效CO₂ 电催化还原生产低碳燃料和有价值的化学品,正成为一个热门的研究课题,其中发展高效电催化剂是关键技术之一。尽管催化材料的研究开发以及作用机理探究等已有越来越多的报道,但在活性、稳定性、选择性以及生产成本等方面,合成的催化剂还远不能满足实际要求,需要持续寻求更新颖的材料与合成技术。近年来,在众多被探索的电催化剂中,金属硫化物表现出优异的电催化性能和应用前景。文章围绕新型金属硫化物催化剂研究的现状进行全面回顾总结,并对未来的研究方向提出展望。     

基于过渡金属大环分子的电化学二氧化碳还原研究进展

利用电化学方法还原二氧化碳(CO₂RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO₂还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可调等特点,在实现高效CO₂RR催化性能和探究结构-性能内在关系等方面表现出良好的发展潜力.基于此,本文总结了过渡金属大环分子催化剂电化学CO₂还原制备碳一(C₁)产物的最新研究进展.首先,重点讨论了不同改性策略及电解池设计对于生成一氧化碳的选择性、稳定性、单位催化活性以及电流密度等性能的影响.随后,探讨了分子催化剂在生成甲醇和甲烷等多电子还原产物的催化潜力.最后,聚焦该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

电催化二氧化碳还原合成二碳产物

电催化二氧化碳(CO2)还原有望实现温室气体的回收,还能合成一系列有经济价值的产物,实现碳循环.从已报道的法拉第效率和电流密度方面考虑,最具经济前景的产物包括一碳产物(一氧化碳和甲酸)以及二碳产物(乙烯和乙醇)等.不同于一碳产物,二碳产物的生成涉及碳-碳偶联步骤,其机理更为复杂,因此对催化剂的设计提出了更高的要求.本文...     

铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升策略

二氧化碳(CO2)电催化还原提供了一种使用可再生能源合成燃料和化学原料,同时控制大气CO2浓度持续上升的有效方法,铜(Cu)作为少数能有效将CO2电催化还原为能量密度更高、化工价值更大的多碳产物(C2+)的金属催化剂,受到了最广泛的关注,尽管Cu催化剂在CO2还原领域不断取得重要进展,但若要突破其在工业领域的应用瓶颈,...     

光电催化还原二氧化碳概览

光电催化还原二氧化碳(CO_2)利用光能和电能可以将二氧化碳转化为液体燃料或其他有机化合物,还原过程结合了光催化还原和电化学还原的优点,具有巨大的应用潜力。通过简要介绍并比较光催化转化、电催化还原和光电协同催化还原CO_2的原理和特点,得出光电催化还原CO_2具备诸多优点,并对光电催化还原CO_2的影响因素进行了分析,最后对其未来的研究方向进行了展望。     

时间分辨光谱电化学进展

电极／电解质的界面动力学是当代电化学基础研究的核心领域及主要的发展方向之一,该方面研究希望能够从分子水平上对电极反应的基元步骤进行直接观察与分析。对时间分辨光谱电化学中的红外、Ｒａｍａｎ,紫外可见等光谱技术的循呼发展现状进行了系统介绍。     

面向碳中和的高温熔盐电化学技术

高温熔盐电化学反应具有反应动力学快、选择性好的优点,可用于能源存储与转换、金属材料的提取和纯化、二氧化碳的捕集和转化利用、退役金属材料的循环利用等领域,利用清洁电能驱动的高温熔盐电解技术可实现从源头、过程和末端全流程降碳减排.本文简要回顾了近20年来武汉大学在高温熔盐电化学方向的主要研究工作,包括熔盐电解固态化合物冶金(低碳提取)、熔盐捕集-电解转化CO₂(碳捕集与转化)、熔盐电化学制备功能材料(材料低碳制备)、熔盐电解回收能源金属材料(低碳绿色循环)和高温电解器关键材料(析氧阳极),形成了固态化合物还原反应动力学“三相界线”理论,丰富了高温惰性合金析氧阳极选材数据库,揭示了阳极氧化膜稳定服役机制,发明了熔盐电化学阳极氧化冶金新方法,提出了“熔盐电解质酸碱性-电极反应调控”新策略,并为新能源产业可持续发展所需的“前端原材料清洁提取”和“末端退役能源材料回收利用”提供新方法和新技术.以此为线索,评述了面向碳中和的高温熔盐电化学所面临的机遇与挑战,讨论了高温熔盐电解基础理论和应用技术的发展趋势,展望了清洁电能驱动的熔盐电解技术在实现碳达峰、碳中和目标中的潜在贡献.     

二氧化碳加氢制甲酸的研究进展

化石能源的大量使用促进了经济社会的快速发展,但也导致二氧化碳（CO₂）大量释放.截至2023年,全球CO₂排放超过374亿吨.大气中CO₂含量的急剧增加造成了严重的温室效应和海水酸化等问题,但CO₂反过来是一种含量多且清洁无毒的碳资源.通过催化加氢,可有效将CO₂转化生成多种高附加值烃类及含氧化合物.其中,甲酸是良好的储氢载体,可直接用于甲酸燃料电池,也有利于解决氢的储运问题.因此, CO₂加氢制甲酸不仅可以有效减轻CO₂大量排放造成的全球温室效应,而且也开辟了制备甲酸的新途径.本文综述了当前CO₂加氢制甲酸的研究进展,着重探讨了CO₂加氢制甲酸不同催化体系的优缺点及反应性能,深入认识了金属-载体间的相互作用及载体限域效应对金属物种结构、分散度及催化性能的影响机制.     

准噶尔盆地中生代地层脊椎动物化石研究进展及意义

准噶尔盆地不仅具有丰富的油气资源,同时也是地层古生物的重要研究地区。本文简要回顾了准噶尔盆地近百年的古脊椎动物研究史,并阐述了包括五彩冠龙,准噶尔将军龙及哺乳类在内的新近化石发现及其意义。这一系列研究均为准噶尔盆地首次发现,不但丰富了该地区古生物多样性,也对解决生物进化,地层划分对比及确定地层年代等问题起到了较好的作用。同时,以准噶尔盆地南缘和克拉美丽地区为例,归纳总结了两地区中生代主要脊椎动物化石,分析论述了准噶尔盆地中生代具代表性的脊椎动物群面貌及其在地层划分对比中的意义,最后建议使用脊椎动物化石挖掘与微体古生物共同取样的方法,进一步提高脊椎动物化石地层划分对比精度。     

抑郁的大脑：抑郁症的神经生物学研究和抗抑郁新药研发

近年来,基因、分子、细胞、影像等实验证据表明抑郁症是和应激密切相关的反复发作的慢性脑疾病,其主要临床症状涉及情绪、奖赏、认知等高级脑功能。随着抑郁症神经生物学研究的深入,基因与环境相互作用导致神经可塑性改变将成为揭示“抑郁大脑”的重要途径,为抑郁症的预防与治疗提供新思路和新途径。     

新药研发: 小斑马鱼, 大机遇

斑马鱼体积小、发育迅速、胚胎透明、产卵量高, 在信号转导通路、形态学以及生理学方面和哺乳类动物极
其相似, 这些独特优势使得斑马鱼成为人类疾病研究和活体高通量药物筛选的最佳模式生物体之一。近年来, 科学
家们不断地发展出新的斑马鱼疾病模型和新的筛选技术, 利用斑马鱼已经鉴别出多个活性化合物, 并成功通过审批
进入人体临床试验。文章概括介绍了近年来有关斑马鱼的研究在人类疾病模型和药物开发方面所取得的进展, 希望
能够帮助人们了解斑马鱼在新药研发中的应用。     

生态足迹与可持续发展

文章简要叙述了可持续发展概念的提出以及人类生存,社会经济发展进程与自然生态系统服务功能之间的相互关系。可持续发展的理论基础是生态学原理,如何实现可持续发展必须依据生态学原理与方法。生态足迹是人类生存和社会经济发展的印证,又是量度生态系统服务的一种定量方法。生态足迹在应用过程中尚存在一些不足之处,文章对这些不足提出了应有的重视和充实建议。     

炎症微环境与肝癌转移

肝癌形成以及肿瘤侵袭和转移过程中癌细胞和癌旁基质之间的相互调节作为一个动态系统已被广泛研究。肝肿瘤微环境一般分为细胞成分和非细胞成分,细胞成分包括肝实质细胞、肝星状细胞、成纤维细胞、免疫细胞、内皮细胞、间充质干细胞;非细胞成分包括生长因子、细胞因子、细胞外基质、激素和病毒等。目前研究认为肝脏细胞成分在经历外界不同刺激后,通过促进细胞坏死、凋亡以及分泌多种蛋白形成炎症微环境,从而参与肝肿瘤的发生和发展。由于肝细胞癌引起死亡的主要原因是肿瘤的进展和转移,因此深入研究肿瘤转移过程中肝细胞与炎症微环境之间的相互作用将有助于系统性阐述肝癌转移的分子机理。     

铅酸蓄电池的发展、现状及其应用

铅酸蓄电池(简称铅酸电池)从问世至今已有150多年的历史,因其价格低廉、技术成熟、性能可靠等优势,已成为目前化学电源中产量最大、应用最广的二次电池,长期以来被广泛应用于社会生产和生活的多种场合。本文介绍了铅酸电池的工作原理、发展历史、技术演化、结构组成和应用现状。在此基础上,展望了铅酸电池的未来发展方向和应用前景。     

光致形变液晶弹性体的研究进展

光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注。光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动;因此它可以制作成多种柔性智能执行器,在很多领域有着广泛的应用前景。笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,并展望了该领域的发展前景。     

复杂疾病的系统医学视角:内源性网络理论

随着分子生物学的发展,对表型背后复杂的分子调控机制进行系统和定量分析成为当前重要研究方向之一。内源性网络理论提供了一种可行的方法,可以通过总结已有的生物学知识构建系统核心调控网络,并利用非线性随机动力系统对网络进行定量分析。本文主要回顾了内源性网络理论的核心内容及迄今为止基于该理论框架下所取得的成果。在内源性网络理论框架下,我们可以利用功能性景观理解复杂疾病的发生发展过程,作出可验证的全新预测,进而为复杂疾病预防、诊断、治疗提供一系列潜在的思路和方案。     

生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应:进展与展望*

  人类活动引起的土地利用/覆盖变化、气候变化、大气CO2浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变,进而影响生态系统过程和功能,并最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。应用全球变化实验结合环境梯度研究方法,我们已经就我国主要的森林生态系统和草地生态系统对全球变化的响应与适应作了初步研究。基于已开展的实验研究和数据积累,以协同研究为主要手段,结合我国独特的自然条件,今后将加强以下四个方面工作:①开展长期的多因子实验;②构建动态物种分布模拟体系;③构建数据模型融合系统;④生态系统对全球变化的区域响应和适应性的集成分析。     

雾霾污染与人体健康

近年来,中国多次爆发大面积的雾霾事件,雾霾对健康的影响引起了广泛的社会关注。PM2.5 污染是导致雾霾的根本原因,从PM2.5及其化学成分对呼吸系统、心血管系统、癌症、生殖与神经系统的影响出发,简要回顾了近年来PM2.5及其成分与人体健康的研究现状,总结了雾霾健康危害的敏感人群,并对防护雾霾健康危害提出了若干建议。