检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学（化学） 2023年第7期53卷 1227-1235页

作者：周鹏袁成前闫学海中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

本文通过全原子分子动力学研究了典型的自组装芳香二肽分子(z-FF)自组装过程的微观结构演化,探索了肽分子间以及肽分子与溶剂水分子的微观作用力在自组装各个阶段的作用.模拟结果显示,尽管π-π堆积作用占分子间作用能的比重不高,但其... 详细信息

本文通过全原子分子动力学研究了典型的自组装芳香二肽分子(z-FF)自组装过程的微观结构演化,探索了肽分子间以及肽分子与溶剂水分子的微观作用力在自组装各个阶段的作用.模拟结果显示,尽管π-π堆积作用占分子间作用能的比重不高,但其在自组装初期对分子聚集起到的驱动力的贡献大于非π-π堆积作用力.肽分子与溶剂水分子形成的氢键数量随着组装进程而减少,总体呈现去溶剂化效应,但同时伴随着多次再溶剂化过程.水化层中的水分子存在两种特殊的"水桥"形式,即"单分子水桥"和"水团簇水桥",其在水化层水分子中占比在30％～70％之间涨落.水桥的涨落伴随着肽分子结构重排,在自组装各个阶段(相分离、成核、生长和纤维交联)起着重要作用.

关键词：自组装肽微观作用力分子动力学模拟 π-π堆积作用水桥

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湿气发电技术研究进展

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化工进展 2024年第8期43卷 4490-4505页

作者：马广鑫李伟曼周欣陈运法中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

环境中蕴含着大量的低品位能,利用这种绿色能源开发离网分散式发电系统是补充日常用电的有效途径之一。湿气发电技术是一种利用功能材料与湿气相互作用从中收集能量的技术,近年来受到广泛关注和研究。本文回顾湿气发电技术发展历程,从... 详细信息

环境中蕴含着大量的低品位能,利用这种绿色能源开发离网分散式发电系统是补充日常用电的有效途径之一。湿气发电技术是一种利用功能材料与湿气相互作用从中收集能量的技术,近年来受到广泛关注和研究。本文回顾湿气发电技术发展历程,从湿气与发电材料的相互作用原理出发,汇总讨论了目前湿气发电机理的主流解释,包括离子扩散和流动电位等,并介绍了相关的验证工作;整合分析了吸湿发电层材料及其优势与不足,总结归纳了湿气发电机的结构及潜在应用领域;随后阐述了提高湿气发电机能量转换效率和输出功率的方法;最后,对湿气发电技术面临的主要挑战,提出了一些建议以解决存在的问题。湿气发电技术的不断发展将为绿色能源领域带来新的可能性,并推动离网分散式发电系统的可持续发展。

关键词：湿气发电湿电效应离子扩散流动电位清洁能源

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ZIF-8浆液中试分离CO_(2)/N_(2)过程模拟及能耗分析

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化工学报 2022年第1期73卷 322-331页

作者：黄子轩陈欢李海王明龙陈光进刘蓓中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190

ZIF-8/2-甲基咪唑-乙二醇-水浆液(ZIF-8浆液)可以高效低耗能地分离CO_(2)。为了进一步评估ZIF-8浆液在填料塔中分离CO_(2)的塔效率及能耗,使用Peng-Robinson(PR)状态方程,求出CO_(2)和ZIF-8浆液的二元交互作用参数(kCO_(2)),将二元交互... 详细信息

ZIF-8/2-甲基咪唑-乙二醇-水浆液(ZIF-8浆液)可以高效低耗能地分离CO_(2)。为了进一步评估ZIF-8浆液在填料塔中分离CO_(2)的塔效率及能耗,使用Peng-Robinson(PR)状态方程,求出CO_(2)和ZIF-8浆液的二元交互作用参数(kCO_(2)),将二元交互作用参数和AspenPlus软件进行关联,对CO_(2)/N_(2)多级吸收分离进行过程模拟。计算结果表明在中试填料塔中,ZIF-8浆液仅需要5块理论塔板即可将CO_(2)浓度由20%(mol)降低至2%(mol)以下,填料塔的塔板效率为25%。对中试分离CO_(2)/N_(2)进行能耗计算,结果表明当解吸条件为解吸温度333 K,解吸压力0.8 MPa和空气吹扫流量200 L/h时,CO_(2)捕集等效功最低可至0.474 GJ/tCO_(2)。在同样条件下使用ZIF-8浆液和MEA(30%(mass))水溶液进行碳捕集时,CO_(2)捕集等效功分别为0.507 GJ/tCO_(2)和0.957 GJ/tCO_(2),ZIF-8浆液的CO_(2)捕集等效功仅为MEA水溶液的53%。

关键词： ZIF-8 二氧化碳捕集填料塔过程模拟能耗分析

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离子液体的凝聚态化学研究

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化学进展 2022年第7期34卷 1509-1523页

作者：刘亚伟张晓春董坤张锁江离子液体清洁过程北京市重点实验室中国科学院绿色过程与工程重点实验室多相复杂系统国家重点实验室中国科学院过程工程研究所北京100190

离子液体是可以替代传统溶剂实现高效、低碳、清洁、循环新过程新技术的新型溶剂,在完成“双碳”目标中具有重要的应用价值。同时,离子液体是一种典型的“软凝聚态物质(软物质)”,对它的认识和应用依赖于对其内部多尺度微观结构的研究,... 详细信息

离子液体是可以替代传统溶剂实现高效、低碳、清洁、循环新过程新技术的新型溶剂,在完成“双碳”目标中具有重要的应用价值。同时,离子液体是一种典型的“软凝聚态物质(软物质)”,对它的认识和应用依赖于对其内部多尺度微观结构的研究,这需要以“凝聚态化学”的思想作为未来的研究方向,即对离子液体体系的组成、结构、性质、功能及它们之间的内在关系进行多层次的研究,进而实现对实际应用体系中传递过程和反应过程的调控。在本文中,我们以“凝聚态化学”的视角简要综述了对离子液体的研究。首先介绍了离子液体的化学结构和物理性质,指出理解离子液体性质的变化必须要研究其内部的结构。然后,我们介绍了离子液体从分子层面到纳微尺度的结构,包括离子对、氢键、氢键网络、团簇、界面结构和纳米限域结构。最后,我们对离子液体“凝聚态化学”研究的未来进行了展望。

关键词：离子液体凝聚态化学氢键团簇界面纳米限域

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碳酸钠改性水葫芦生物炭及其对离子型稀土矿地表水中Pb^(2+)和Ni^(2+)的吸附

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环境化学 2025年第3期44卷 991-1005页

作者：叶成宇马星宇束鑫张华林彭正壮李庭刚袁文静中国科学技术大学稀土学院合肥230026 中国科学院稀土重点实验室江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院赣江创新研究院赣州341119 中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京市过程污染控制工程技术研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 生物药制备与递送重点实验室(中国科学院) 生化工程国家重点实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力,本研究以水葫芦为原料,碳酸钠为化学活化剂,采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠改性... 详细信息

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力,本研究以水葫芦为原料,碳酸钠为化学活化剂,采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠改性水葫芦生物炭(SWHBC),并以Pb^(2+)和Ni^(2+)的吸附性能为考察对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法-Box-Behnken Design(BBD)设计对改性生物炭材料的加热时间、加热温度和浸渍质量比(Na2CO_(3)/WH,g·g^(−1))等3种基本制备条件进行优化.结果表明,最佳制备条件是浸渍质量比为1.41、温度为421.79℃和加热时间为2.90 h.最优条件下所制备的SWHBC对Pb^(2+)和Ni^(2+)的实际吸附量分别为758.42 mg·g^(−1)和118.19 mg·g^(−1).用拟二级动力学模型和Langmuir模型能更好地拟合吸附过程,获得的SWHBC对Pb^(2+)和Ni^(2+)最大理论吸附能力分别为1247.085 mg·g^(−1)和147.091 mg·g^(−1).采用SEM、BET、EA、XRD以及FTIR对WHBC和SWHBC的形貌、比表面积、元素组成、矿物类型和官能团进行表征.结果表明,碳酸钠在热解过程中产生化学活化促进生物炭比表面积、极性和含氧官能团的增加,通过极性官能团和含氧官能团与重金属的络合作用以及孔隙扩散吸附重金属.并且碳酸钠和水葫芦中的KCl和CaCO_(3)反应生成的Nyerereite矿物在吸附过程中参与了离子交换和共沉淀作用.因此SWHBC吸附重金属离子的主要机理包括离子交换、共沉淀、表面络合作用和孔隙扩散.SWHBC对离子型稀土矿山受污染地表水中多种金属离子具有显著去除效果,其中对Pb^(2+)和Ni^(2+)的去除率达到了99.98%和88.77%,处理后Pb^(2+)的浓度达到了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅰ类水标准,表明本研究所制备材料是一种去除受污染水体中Pb^(2+)和Ni^(2+)的有效吸附剂.

关键词：水葫芦碳酸钠生物炭重金属吸附机理响应面法

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硫酸钠制备碳酸氢钠过程中Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律

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化工进展 2024年第3期43卷 1621-1629页

作者：胡洪远张洋张贺东范兵强郑诗礼汤吉海南京工业大学化工学院江苏南京211816 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 郑州中科新兴产业技术研究院河南郑州450000

Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3~1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系以及其子体系Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O的液-固相平衡关系,并获得了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系以及SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)和HCO_(3)^(-)在Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律。研究结果表明,Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系中氨对硫酸钠有强烈盐析作用,当温度低于305.55K时在氨的作用下,体系平衡固相以无水硫酸钠的形式存在。同时硫酸钠氨盐水溶液通入二氧化碳进行碳酸化可促进硫酸钠的溶解。低温、高压有利于促进硫酸钠氨盐水溶液的碳酸化,并提高硫酸钠向碳酸氢钠的转化率。

关键词：硫酸钠相平衡碳酸化氨气碳酸氢钠

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预焙烧活化低质铝土矿的碱液溶出机理与动力学

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过程工程学报 2025年第1期25卷 62-69页

作者：陈天祥马海军庞凯峰王源涛张亦飞中国科学院过程工程研究所绿色制造创新研究院绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 三门峡科兴稀有金属材料有限公司河南三门峡472100

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位... 详细信息

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题,本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征,详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响,重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明,添加硝酸钠预焙烧后,促使铝土矿的微观结构变得疏松,呈现出孔洞和沟壑结构;铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后,使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出,在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下,氧化铝的溶出率可达87.22%,赤泥的铝硅比可降至0.88,该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率,并突破了拜耳法理论溶出率的限制;其动力学研究表明,预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol,其溶出过程为混合控制。

关键词：铝土矿活化焙烧溶出动力学

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中空多壳层结构TiN修饰隔膜对锂硫电池性能的增强

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科学通报 2024年第16期69卷 2298-2307页

作者：徐伟毕如一杨梅王江艳于然波王丹中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中国科学院大学化学工程学院北京100049 生物药制备与递送重点实验室(中国科学院) 北京100190

锂硫电池(lithium-sulfur(Li-S)batteries)具有远高于锂离子电池的理论比容量.然而,硫的导电性差,充放电过程中体积变化剧烈,其放电中间产物易溶于电解液并穿过隔膜,造成穿梭效应,导致锂硫电池的实测比容量低、循环寿命短.本文设计构筑... 详细信息

锂硫电池(lithium-sulfur(Li-S)batteries)具有远高于锂离子电池的理论比容量.然而,硫的导电性差,充放电过程中体积变化剧烈,其放电中间产物易溶于电解液并穿过隔膜,造成穿梭效应,导致锂硫电池的实测比容量低、循环寿命短.本文设计构筑了中空多壳层结构氮化钛(TiNHoMS),作为锂硫电池隔膜修饰材料,有效解决了上述难题.氮化钛具有优异的导电性,能够催化硫和多硫化锂的氧化还原转化.HoMS具有多个壳层和多层内部空腔,能提供多重空间阻隔和丰富的多硫化锂吸附位点,从而有效抑制穿梭效应,并且能够缩短电子/离子传输路径.得益于此,采用三壳层TiNHoMS修饰隔膜的锂硫电池性能显著提高,远优于采用未修饰隔膜电池的性能.测试结果表明,在1 C电流下,初始比容量由642 mAh/g提高到1134 mAh/g,而且300次循环后比容量仍保持在792 mAh/g.通过一系列电化学表征分析发现,TiNHoMS提高了隔膜对电解液的浸润性,催化了硫正极的氧化还原反应,抑制了多硫化锂的穿梭效应,从而有效地提高了锂硫电池的比容量和循环稳定性.

关键词：中空多壳层结构氮化钛隔膜修饰锂硫电池穿梭效应

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寡肽组装体及其肿瘤光热免疫治疗应用

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高分子学报 2022年第10期53卷 1173-1186页

作者：刘亚洲邢蕊蕊闫学海中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院过程工程研究所介尺度科学研究中心北京100190

光热治疗与免疫治疗功能上的互补以及协同效应使得光热免疫治疗在抑制实体瘤及转移瘤方面具有非常优异的表现,然而当前使用的光热免疫制剂的局限性限制了其临床应用转化,对于这种复合疗法的开发和优化已经成为肿瘤治疗领域的研究热点.其... 详细信息

光热治疗与免疫治疗功能上的互补以及协同效应使得光热免疫治疗在抑制实体瘤及转移瘤方面具有非常优异的表现,然而当前使用的光热免疫制剂的局限性限制了其临床应用转化,对于这种复合疗法的开发和优化已经成为肿瘤治疗领域的研究热点.其中,基于寡肽分子设计的功能组装体获得了越来越多的关注,这类组装体不仅可以通过氨基酸编码设计组装结构,而且可以通过生物活性肽的引入实现优异的抗肿瘤治疗性能.本专论中将根据寡肽分子参与抗肿瘤体系构建的不同作用,结合本团队的研究进展,对近期寡肽组装体在肿瘤光热免疫治疗的研究进行总结.首先探讨了寡肽参与光热免疫体系组装调控的思路,阐述了组装调控过程中寡肽在强化体系稳定性、优化光热转化效率及诱导免疫应答的机理.此外,还结合国内外研究现状,对不同功能肽在肿瘤光热免疫治疗中的作用进行了总结,并分析了寡肽组装体在肿瘤治疗领域的应用前景,最后对该领域的发展方向进行了展望.

关键词：寡肽色素超分子自组装功能组装体光热免疫疗法

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基于热解技术的废旧磷酸铁锂电池全组分高效解构与锂元素选择性提取

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有色金属(冶炼部分) 2025年第2期 86-94,101页

作者：寸之亘邢鹏王晨晔孙振华李会泉尹逸雄中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

针对废旧磷酸铁锂电池回收过程中热处理阶段易引发材料氧化、影响后续提锂效率的问题,提出了基于全组分热解的回收工艺,在有效去除有机组分的同时,显著抑制了磷酸铁锂矿相的氧化反应。在N_(2)气氛中,于400℃和45 min的条件下进行热解,... 详细信息

针对废旧磷酸铁锂电池回收过程中热处理阶段易引发材料氧化、影响后续提锂效率的问题,提出了基于全组分热解的回收工艺,在有效去除有机组分的同时,显著抑制了磷酸铁锂矿相的氧化反应。在N_(2)气氛中,于400℃和45 min的条件下进行热解,磷酸铁锂矿相得以保持稳定,锂的浸出率高达99.03%。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱(GC)分析,揭示了热解过程中电解液挥发、分解以及隔膜和黏结剂热解的动态变化。进一步研究低氧环境对多组分热解的影响,发现磷酸铁锂电池全组分热解在抑制磷酸铁锂氧化方面的显著效果,其氧化率仅为10.12%,较单独正极片热解降低了86.58%。全组分热解工艺有望为磷酸铁锂电池的绿色回收和高效提锂提供创新性的技术途径。

关键词：废旧磷酸铁锂电池全组分热解氧化抑制选择性提锂

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