金属氧化物催化燃烧丙烷研究进展

摘要:丙烷是低碳烷烃类挥发性有机化合物(VOCs) 的典型代表,它的消除是VOCs污染控制领域的难题之一。催化燃烧(或催化氧化) 法是一种高效的丙烷净化技术。催化剂是催化燃烧技术推广应用的关键。本文综述了近年来不同元数金属氧化物催化剂在丙烷催化燃烧中的研究进展。重点围绕催化剂的制备方法、催化性能提升策略、催化燃烧反应机理、转化路径及稳定性强化措施,特别是对催化剂的抗水性和抗硫性的提升方法等方面进行了归纳和讨论。同时,本文总结对比了不同金属氧化物催化剂的本征活性差异及应用中的优缺点,揭示其在催化燃烧丙烷中的构效关系。最后,对未来丙烷催化燃烧技术发展面临的问题和挑战进行了展望,认为研发适用于复杂工况下混合VOCs废气处理的高稳定性催化剂仍是研究重点。

基于蒽[2,3-b]苯并呋喃为核心的高效长寿命蓝光材料

摘要:设计合成了一种以蒽[2,3-b]苯并呋喃为核心的新型化合物,通过给体咔唑基团修饰得到化合物2-(蒽[2,3-b]苯并呋喃-3-基)-9-苯基-9H-咔唑(ABPCz)。经过掺杂器件研究,ABPCz可以实现蓝光发射,最大电流效率为8.79 cd/A,最大外量子效率为7.8%,CIE(0.17,0.23),峰值光谱448 nm,在476 nm 处有较强的肩峰,在1 000 cd/m2 初始亮度下测试器件LT90(亮度衰减到初始亮度的90%)寿命达到153 h。结果表明,蒽[2,3-b]苯并呋喃经过咔唑基修饰可以得到高效、长寿命的蓝光器件,这为设计开发高性能蓝光材料提供了一个新途径。

金属有机框架基材料应用于太阳能界面蒸发的研究进展

摘要:太阳能驱动的界面蒸发技术(solar-driven interfacial evaporation,SDIE) 可以将太阳能转化为热能用以从海水或废水中回收清洁的水,有效缓解日益严重的水资源短缺问题。光热转换材料是决定SDIE性能的关键因素之一,金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs) 具有结构可调、高孔隙率和高比表面积等优点,已被广泛应用于SDIE。MOFs衍生物在保留MOFs材料本身优势的同时,通过后改性等结构优化,将进一步赋予其强稳定性及多功能催化特性。将MOFs与金属、金属氧化物、碳纳米管和聚合物等功能材料复合,可以明显改进SDIE性能。本文介绍了SDIE性能评估指标,重点综述了MOFs基材料(包括MOFs、MOFs衍生物和MOFs复合材料) 在SDIE中的最新研究进展,讨论了各MOFs基材料在SDIE中的促进作用,简述了MOFs基蒸发器在海水淡化、污水处理和发电等领域的应用,分析了MOFs基蒸发器的前景和挑战。结合MOFs基蒸发器的研究现状,指出降低MOFs的制备成本、加强对MOFs衍生的金属硫/碳化物的开发、通过掺杂金属或设计三维蒸发器结构提高光热性能等,是MOFs基蒸发器未来研究和开发的重点方向。

完全非稠合结构有机光伏受体材料

摘要:得益于刚性稠合非富勒烯受体的发展, 有机光伏(organic photovoltaic, OPV)电池的能量转换效率(powerconversion efficiency, PCE)已经超过了20%. 然而, 大多数稠合受体的合成过程复杂, 导致OPV电池制备成本高昂,严重限制了OPV技术的产业化发展. 因此, 开发低成本的非稠合受体成为OPV领域的一个重要课题. 最近, 电子给体单元完全由单芳香环通过C−C单键连接的全非稠合受体的研究取得了巨大进展, 相应电池的PCE已经达到了17%, 有希望达到与采用刚性稠合非富勒烯受体制备的OPV电池相当的效率. 本综述从材料设计的角度出发, 通过给体单元芳香环的数量进行分类, 对目前报道的全非稠合受体材料的研究进展进行了总结. 最后从效率、成本和稳定性方面对材料的发展和挑战进行了评论.

高级氧化技术中活性氧物种的调控策略与机制

摘要:新污染物风险防范得到前所未有的重视, 其治理成为“十四五”生态环境保护工作重点. 高级氧化技术(AOPs)已被证实可通过产生氧化电势较高的活性氧物种(ROS)降解多种新污染物. 现阶段AOPs去除新污染物的研究较多关注如何调节催化剂的性能, 进而提高有机污染物的降解效率. 然而, 本课题组前期研究发现有机污染物的分子结构对污染物的降解效果和降解中起主导作用的ROS的影响. 因此基于实际废水中污染物的分子结构表征结果有目的性地大量产生某种ROS, 有望显著降低工程试错成本、提高药剂和活性物种的利用效率. 本文基于作者前期的研究成果, 梳理了现阶段高级氧化体系中自由基、单线态氧和高价金属的调控方法及机制, 并对目前在AOPs领域中关于活性物种选择性生成的研究提出了建议与展望, 以期为实现新污染物的精确氧化提供参考.

有机电化学合成的研究进展

摘要:有机电化学合成已成为一种实用、环境友好的合成方法, 广泛应用于氧化、还原以及氧化还原中性反应. 通过精准调控电流或者电位可在温和反应条件下实现一些具有挑战性的化学转化. 然而, 有机电化学反应也存在电极钝化、反应类型受限以及反应活性和选择性不易调控等难题. 日益紧张的能源和环境问题使得电化学合成近年来备受关注. 该综述的主要对象为有机溶液体系中的电化学合成, 从直接电解和间接电解两方面阐述近年来为解决这些难题所取得的进展. 在直接电解方面主要是通过合理的有机电化学反应设计、改变电解模式及设备或者将电化学技术与其它的化学合成技术相融合, 解决电极钝化、反应类型受限等问题. 在间接电解方面主要是利用有机分子或者过渡金属作为分子电催化剂去调控电极和底物之间的电子转移以及反应选择性, 实现一些选择性可控的化学转化.

金属有机框架化合物合成策略及催化电解水研究进展

摘要:随着全球能源需求的增长和环境污染问题的日益严重, 开发高效、 可持续的能源转换技术成为当今科学研究的重要课题。在众多技术中,电解水作为一种将水分解为氢气和氧气的清洁能源技术, 因其高效、 环保的特性而受到广泛关注。金属有机框架化合物(MOFs)作为一类具有多样化结构和功能的新型材料, 在催化电解水领域展现出了巨大的潜力。本文介绍了MOFs的合成策略, 包括传统和创新方法, 并重点讨论了MOFs在催化电解水, 尤其是析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中的应用。通过对最新研究成果的分析, 揭示了通过结构设计和功能化改性提升MOFs催化性能的策略, 并指出了目前面临的挑战和未来的研究方向, 突出了MOFs在解决全球能源问题中的应用前景和潜力。