高性能高分子材料体系自立自强发展战略研究

摘要:高性能高分子材料具有高强高模、高绝缘、耐腐蚀、耐辐照或绿色低碳等特点,是保障国家安全和国民经济发展的战略性材料之一,广泛应用于航空航天、电子电器、生物医疗等重要领域。本文系统梳理了高性能树脂及工程塑料、有机纤维、生物基树脂及可降解材料、特种橡胶及弹性体四大类高性能高分子材料中的重点品种,分析了国内外重点品种的发展现状和特点。研究发现,目前我国在高性能高分子材料方面已建立起比较完备的化工原料-合成-加工改性-制品应用上下游产业体系,但同时也存在关键原料保障不足、产品应用开发有待拓展等问题。在此基础上,从加强技术创新、推进关键原料保障、组建创新联合体等方面提出对策建议,以期为我国高性能高分子材料体系发展提供参考。

环氧丙烷生产工艺及市场供需评价

摘要:环氧丙烷是一种重要的丙烯下游衍生物,近年来该产品成为烯烃下游发展的热门产品和工艺开发热点。本文根据目前国内外生产环氧丙烷所采用的生产工艺进展情况,重点对乙苯共氧化法和双氧水直接氧化法两种环氧丙烷生产工艺从工艺特点、成本消耗、市场供需情况等方面进行了分析与评价,最终为今后环氧丙烷生产工艺和产品有更好的发展前景,提出了有关预测和建议。

可见光促进的烯烃合成研究进展

摘要 烯烃及其功能化衍生物是有机合成中最基本的合成砌块之一, 同时也普遍存在于许多天然产物和功能材料中. 传统的合成方法包括 Wittig 烯烃化、Peterson 烯烃化、Horner-Wadsworth-Emmons 反应等, 这些反应已经成为教科书中 的经典反应, 为烯烃的高效合成提供了诸多选择. 这些方法大多基于离子型的反应路径, 并且有些方法需要在形成 C—C双键的位点对起始原料进行预官能化, 导致反应效率和选择性较低。

联合固氮40年: 从发现到应用

摘要:生物固氮作为将大气氮气转化为植物可利用铵的关键生物学过程, 目前仅由原核生物实现, 对减少化学氮肥依赖、保障粮食安全和改善生态环境至关重要; 尽管根瘤-豆科共生体系效率最高, 但水稻、小麦、玉米等主粮作物无法建立此类共生关系, 而联合固氮菌可定殖禾本科及果蔬作物根表、维管束或内生组织, 通过固氮、分泌植物激素、合成抗菌物质及增强宿主抗逆性形成多维促生机制. 中国农业大学生物学院微生物系四十年来在联合固氮领域构建了覆盖“资源发掘-机制解析-合成生物学改造-田间应用”的全链条技术体系: 分离获得2000多株固氮菌, 建立国内外最大的种质资源库并命名15个固氮新种; 解析固氮类芽孢杆菌中丙氨酸脱氢酶介导的氮代谢-固氮协同通路, 突破高铵抑制固氮的瓶颈; 在合成生物学领域实现突破——酵母体系(15个固氮基因共表达)中成功组装大小正确的NifDK四聚体及活性的NifH蛋白, 水稻体系(13个固氮基因共表达)中实现NifDK四聚体组装并创制抗降解NifH突变体; 开发的固氮菌剂在减氮15%条件下显著提升小麦/玉米产量7.64%~23.20%. 这些系统性成果为谷类作物生物固氮技术开发奠定理论和技术双重基础, 标志着我国在农业微生物领域已构建起具有自主知识产权的完整创新链.

离子液体在电催化合成氨中的应用

摘要:氨是农业化肥及绝大多数含氮化学品的上游工业原料, 同时也是优良的氢能载体, 因而备受关注. 与工业合成氨相比, 电催化合成氨反应条件温和且更易于利用可再生能源实现分散式氨生产. 然而, 由于氮气(N 2)强的化学惰性难活化、在水溶液中极低的溶解性、电化学反应析氢竞争性等, 造成氨的产率和法拉第效率较低, 其规模化氨生产仍存在着巨大挑战. 离子液体因具有结构可设计、功能可调控等特性, 在电化学领域已经实现了广泛应用.本文综述了离子液体在电化学合成氨中的应用, 重点包括N 2在离子液体中的溶解性能, 离子液体对氨合成微环境调控, 以及离子液体作为电解质强化电催化合成氨性能, 同时阐述了离子液体的作用机制与机理, 并展望了离子液体在电催化合成氨体系中的发展趋势.

碳材料在聚乳酸立构复合结晶中的应用研究进展

摘要:聚乳酸是一种原料广泛、可生物降解的绿色高分子材料,具有力学性能好、热塑性强等优点,在替代石油基塑料方面具有极大潜力。然而,聚乳酸结晶速率慢、结晶度低、耐热性能差等问题,严重限制着其应用和发展。立构复合结晶(SC) 已被证实是提高聚乳酸各方面性能的有效方法。但是,在聚乳酸的实际生产与应用中SC晶体很难可控生成。碳材料作为一种绿色环保的成核剂,能够有效地调控SC生成。本文介绍了聚乳酸形成的同质晶体(HC)与SC的晶体结构,对近年来不同碳材料作为成核剂促进聚乳酸SC 结晶的研究成果进行了综述,并探讨了碳材料成核剂促进聚乳酸SC结晶可能的机制,最后进行了总结与展望,指出目前存在的挑战并为未来的发展提供了思路。

共价有机框架光催化二氧化碳还原性能研究进展

摘要:由于COFs具有半导体性质、可调的结构以及丰富的金属配位位点, 在光催化CO2还原领域引起了许多关注. 本文从功能结构与活性位点等方面综述了基于COFs的光催化系统在CO2还原方面的研究进展. 首先讨论了无金属本征COFs的优缺点, 由于无金属COFs缺少活性位点, 通常情况下活性较低. 在COFs中引入金属活性位点或构建异质结是提升光催化性能的良好策略. 介绍了单金属COFs与多金属COFs材料, 讨论了在COFs中引入金属活性位点的利弊. 介绍了三种常见的异质结, 讨论了构建异质结对COFs光催化剂性能提升起到的作用, 以及目前尚且存在的弊端. 最后, 从COFs的合成、结构设计、机理研究以及环境与经济因素等方面概述了用于光催化还原CO2的COFs的挑战和发展.

多重刺激响应有机余辉材料: 设计策略与动态响应机制

摘要:在智能互联时代, 有机余辉材料因其多维响应特性成为智能感知领域的研究热点. 具有多重刺激响应的有机余辉材料, 能够捕捉多种环境信息并实现多维度协同响应, 实现更加敏锐且特异性的智能集成传感. 但其发展面临着不同刺激响应的兼容性、余辉性能与响应灵敏度的动态平衡等挑战. 近期的研究通过分子结构调控、聚集态调控等策略, 实现了多重刺激响应与高亮长寿命余辉的同步提升. 本综述总结了近期小分子(单组分/多组分)及聚合物体系的设计方案与策略, 分析刺激诱导磷光变化的机制, 并探讨其在信息加密、环境监测等领域的应用潜力, 希望本文能为开发智能动态感知余辉材料提供新的见解和参考.

水体有机污染物处理技术的研究进展

摘要:近年来,由于城市化和工业化的发展,全球用水量不断增加,含有有机污染物的工业废水排放到环境中引起了越来越多的关注,寻求去除水体有机污染物的高效处理方法迫在眉睫。本文针对水体有机污染物,综述了不同类型的处理技术,包括光催化法、化学还原法、离子交换法、化学膜法、生物还原法、生物吸附法以及生物膜法,分析了不同方法的优缺点,总结了水体有机污染物的去除效果,展望了水体有机污染物处理技术的研究方向,以期为改进水体有机污染物的处理技术和实际应用提供理论支撑。

有机太阳能电池的发展、应用及展望

摘要: 有机太阳能电池是新型第三代太阳能电池技术,具有成本低、质量轻、可折叠等优点,近年来成为了研究热点。本文从发展历史、工作原理、器件结构、材料与加工技术、产业化现状以及前景展望等方面对有机太阳能电池技术进行简要介绍,期待能给爱好者、同行、投资者和决策者提供有益的信息和帮助。