氢键有机框架(HOFs)及其应用进展综述

摘要:多孔功能材料在气体储存、生物制药及环境科学等领域受到越来越多的关注。其中,由有机或金属-有机骨架通过分子间氢键自组装而成的氢键有机框架(HOFs)具有结构明确有序、合成条件温和、功能性负载容易等优势,因而受到广泛的重视。HOFs 可以通过合理选择有机框架分子和调整氢键基序设计定制满足不同应用需求的结构。HOFs 中的氢键键能弱于金属有机骨架(MOFs)和共价骨架(COFs)中的共价键和配位键,但它依然具有类似于MOFs和COFs的灵活组装特性,这激发了各领域研究者们的兴趣。本文主要介绍了以二氨基三嗪(DAT)、羧酸(−COOH)、磺酸(−SO3H)和吡唑(C3H4N2)为代表的4 种典型 HOFs的合成方法和原理,并从应用角度出发讨论HOFs在气体分离、多相催化、电化学应用等领域的最新应用进展,重点关注其在应用稳定性、质子传导、催化、离子筛分及电化学储能方面的表现。此外,本文还综述了当前HOFs 在应用方面的机遇和挑战,为拓宽功能性拓扑多孔材料的应用领域提供有效的参考。

我国锑冶炼技术现状及富氧熔池熔炼研究进展

摘要: 锑是重要的战略金属。我国是世界锑矿储量最丰富、锑产品产量最大的国家,但长期的过度开发导致我国当前锑资源优势明显下滑。围绕我国锑矿资源和行业发展现状,本文系统综述了当前锑冶炼主流生产工艺的技术特点,重点总结了富氧熔池熔炼工艺的研究进展。

酶定向固定化策略在生物传感器中应用

摘要:酶电极生物传感器具有灵敏、高效、特异性强以及器型小巧等特点,在生命科学研究、疾病诊断和监控等领域展现出广阔的应用前景,酶的固定化是决定酶电极生物传感器性能(稳定性、灵敏性、重现性) 的关键步骤,通过随机固定化(物理吸附、共价交联等) 容易引起酶活力下降、固定化稳定性低等问题,而利用氨基酸残基突变、亲和肽融合以及核苷酸特异结合等优化酶分子空间取向,为解决随机固定化问题提供了新的可能。本文对基于定点突变引入带有官能团的特定氨基酸(赖氨酸、组氨酸、半胱氨酸、非天然氨基酸)、通过基因工程融合亲和肽(金结合肽、碳材料结合肽、碳水化合物结合结构域) 及利用核苷酸与目标酶(蛋白质) 之间的特异性结合等策略来实现酶分子传感元件定向固定化的原理、优缺点以及在酶电极生物传感器上的应用进展进行了系统综述,并对多种传感界面固定化酶表征技术的应用领域、各方法的优点和应用局限性进行了探讨,以期为高性能酶传感元件创制及酶电极传感器的制造提供理论和技术指导。

地下空间储氢技术研究进展与应用展望

摘要:【目的】随着“双碳”战略与可持续发展目标的不断推进,氢能作为来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源受到广泛关注。地下储氢是实现氢能大规模、长周期储存的有效途径,与国外相比,中国地下储氢研究与建设起步较晚,尚无已建成的地下储氢工程案例。【方法】围绕地下空间储氢技术展开调研,剖析了盐穴、枯竭油气藏、含水层、衬砌岩洞4 种储氢地质体类型的优缺点与储存特征。针对地下储氢技术关键难点与潜在风险点,结合国外氢气地下储存的典型案例,选取枯竭油气藏型与盐穴型两类储氢库为例,系统阐述了地下储氢在地质体完整性、井筒完整性、地球化学反应及微生物反应等方面面临的风险,对比了不同风险对两类典型储氢库的影响。为拓宽地下储氢的应用场景、推进氢能产业协同发展,利用氢场景多元化与地下储氢容量大、周期长、受地质条件限制的特点,探讨了电-氢、电-氢-电、电-氢-甲烷3 类用氢场景下的地下储氢适配模式,并对3 类应用模式的未来发展潜力进行了展望。【结果】枯竭油气藏型与盐穴型两类储氢库在实际运行过程中也面临众多风险挑战,但与枯竭油气藏相比,盐穴中氢气沿围岩发生泄漏的风险概率更低,因地球化学反应、微生物反应而产生的氢气损耗量更小。地下空间储氢技术在3 类用氢场景中均有适配发展潜力,但现阶段电-氢-电、电-氢-甲烷两种方式存在能量转化效率低、经济成本高等问题。【结论】地下空间储氢技术在未来氢能大规模应用中具有广阔的市场前景,结合国外地下储氢经验与现有风险难题,发现盐穴型是目前经验技术最成熟、最优质的地下储氢库类型。为建立绿色、高效、低成本的低碳能源体系,宜优先发展以氢气为终端应用的“电-氢”协同模式。

仿生水下机器人发展现状及关键技术分析

摘要: 与传统的轴向螺旋桨水下航行器相比,仿生水下机器人具有更安静的驱动、更高的推进效率和更强的机动能力,仿生水下机器人正逐渐成为水下探测和作业的重要工具。仿生水下机器人依据其模仿对象不同,可分为仿鱼型、仿多足爬行动物型以及仿软体动物等类别,本文旨在综述仿生水下机器人的研究进展包括一些新型仿生水下机器人及其推进方式和未来发展趋势。已有研究表明,仿生水下机器人通过模拟水生生物的游动方式、感知机制和行为特性,展现出较传统水下设备更高的机动性、适应性和智能水平,具有重要的科研价值和巨大的实际应用潜力。

机器学习的发展现状及其在激光增材制造中的应用

摘要:激光增材制造技术可以快速制造出形状结构复杂且尺寸精度高的零件,被广泛应用于汽车、航空航天和医疗器械等领域。在激光增材制造过程中,为了得到性能更佳的合金和适用于不同材料的工艺参数,需要进行大量的反复试验,耗时且成本较高。机器学习通过输入试验数据和采用特定的算法,建立起能泛化的模型并通过自我更新和优化来不断提高结果的准确性,可以有效预测增材制造材料的成分、性能和缺陷,在高性能辅助材料开发方面具有广阔的发展前景。从上述三方面总结了近年来机器学习在激光增材制造中的应用实例,并提出了其未来发展的趋势及应用方向。

光热发电用合金耐氯化物熔盐腐蚀性能研究的进展

摘要:氯化物熔盐是一种高温传热介质和储热材料,有望应用于新一代聚光太阳能发电站。综述了影响光热发电用合金耐氯化物熔盐腐蚀性能的因素,包括合金元素、晶粒尺寸和使用条件等。碳能促进晶界碳化物中Cr的富集,因此合金易被氯化物熔盐腐蚀。添加Ti、Nb、Mo、W和Sc等元素有利于提高合金的耐氯化物腐蚀性能。晶粒尺寸越小,合金的耐蚀性能越差。减少熔盐中H2O和O2等杂质的含量有利于降低合金的腐蚀程度。运行温度越高,合金越易被腐蚀。

有机双荧光发射材料的研究进展

摘要:有机双荧光发射材料具有两个独立的发射带。因其在荧光智能传感、超分辨成像、信息存储等领域的广泛应用而备受关注。综述结合应用实例,概述了两类不同的双荧光发射系统的研究进展,总结和归纳了基于不同设计原理所构筑的双荧光发射系统的特点,并对其环境敏感性的内在本质进行了讨论。最后,分析了目前有机双荧光发射材料在应用中存在的不足,以及开发新型双荧光发射材料所面临的问题,期望进一步推动智能响应性双荧光发射材料的设计和应用的发展。

湿法工艺回收钕铁硼废料的研究现状及发展方向

摘要:钕铁硼在生产加工过程中,有超过30%的稀土金属转移到废料中,导致钕铁硼废料未能得到有效利用,而随着新能源汽车行业的快速发展,钕铁硼废料的绿色回收已成为该领域的研究热点。综述了目前国内外回收钕铁硼废料的湿法工艺研究现状,包括酸浸法、沉淀法、溶剂萃取法、碱分解法、离子液体回收法、水解法及微生物分解法等多种方法的原理及优缺点,同时指出了当前研究面临的技术难点,最后提出了未来钕铁硼废料回收利用的主要研究方向,为稀土资源二次利用提供有价值的参考。