电化学脱盐机理及相关研究进展

电化学脱盐技术通过可逆的电化学过程实现离子固定化,是一种很有前途的节能水处理技术。有关脱盐机理的研究有助于深入了解离子传输和去除特性,进而为材料和电池的设计提供理论支持。根据电化学基本原理,可以将电化学脱盐机理分为电吸附机理与电荷转移机理两大类,后者包括氧化还原活性导电聚合物、离子插入(或插层)反应、转化反应以及氧化还原活性电解质。先进表征技术(包括原位X射线技术、原位波谱技术以及其他技术)和计算机建模与仿真(包括分子动力学模拟、密度泛函理论、有限元分析)在机理分析中起到关键作用。

多级孔氮掺杂葡萄糖衍生碳的催化氧化应用

以葡萄糖为碳源、NaNO3为模板和造孔剂,通过高温炭化法以及NH3高温后处理合成了多级孔氮掺杂碳材料NC-X-T[X为NaNO3与葡萄糖的质量比,T为温度(℃)]。采用N2吸附-脱附、XRD、XPS、SEM、TEM对NC-X-T的比表面积、孔径分布、晶体结构、化学组成以及形貌进行了表征与测试。以NC-X-T为催化剂、过硫酸氢钾(PMS)为氧化剂,在不同条件下进行了苯酚的降解。结果表明,造孔和掺氮过程的协同可极大提升NC-X-T的催化性能。0.005 g NC-0.5-800及质量浓度1.0 g/L PMS在40 min内可将100 mL 5.3×10^(–4)mol/L苯酚完全降解,反应速率常数高达0.397 min^(–1),优于大多数金属及非金属催化剂。利用XPS对降解过程中NC-X-T的稳定性进行了研究,证实碳材料的氧化是其失活的主要原因,经过高温无氧处理可以恢复其部分催化活性。

MoS_(2)基单原子催化剂的合成及其在电催化中的应用

电催化由于反应条件温和、反应速率较快等优势,在能源存储与转化、高值小分子合成等领域具有极大应用前景。因此,设计开发高效的电催化剂是推动电催化反应工业化的核心问题。二硫化钼(MoS_(2))以其低成本、可调的电子性质和优异的化学稳定性,被认为是用于电催化的最有前景的候选材料之一。同时,单原子催化是一种功能强大、极具吸引力的技术,成本显著降低,且具有优异的催化活性。本文首先综述了MoS_(2)基单原子催化剂的制备策略,包括电化学沉积、湿化学浸渍、水热/溶剂热和氢气等离子体还原。其次,在此基础上重点介绍了相应催化剂在电催化领域的应用。最后,从单原子改性、机理研究、合成工艺三个方面讨论了新的研究方向和未来趋势,即制备多金属MoS_(2)基单原子催化剂,深度表征和计算澄清反应机理,开发绿色环保的合成工艺等。

DNS产品中杂质的生成机理及DNS精制工艺

跟踪了对硝基甲苯邻磺酸（NTS）制备4,4′-二硝基二苯乙烯-2,2′-二磺酸（DNS）的过程,推测了4-硝基苯甲醛2-磺酸钠（NBS）与4-硝基苯甲酸2-磺酸钠（NSB）杂质的生成机理。考察了重结晶温度、pH值、结晶次数及光照等因素对DNS产品的纯度及收率的影响,确定了DNS重结晶的优化操作条件。研究结果表明,适宜的重结晶温度约为85℃,优化pH值为9~10,以重结晶后所得精制DNS为原料可制备高品质4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸（DSD酸）。

化工原理课程思政教学中融入科技创新精神的实践

工程教育的核心目标是培养学生解决复杂工程问题的能力,尤其是培养科技创新精神。化工原理作为化工学科的第一门专业基础课程,其教学应使学生明确化工人才培养目标。鉴于此,笔者将科技创新精神这一思政元素融入化工原理课程核心教学内容中,结合知识点以案例的形式进行隐性渗透,以润物无声的方式开展课程思政教学,以期在传授专业知识的基础上培育学生的科技创新精神,助力化工专业人才培养。

化工原理教学中的球类运动探讨——流体流动中的趣味性教学案例

化工原理课程是化工及相关专业的核心课程,而其中流体流动一章的内容抽象难懂,容易导致初学者失去学习兴趣。借助趣味性强的球类运动案例,深入浅出地讲解流体力学知识,不但能帮助学生更好地理解课程内容,而且能激发学生的学习热情,进而大幅度提升教学效果。

MOF衍生的分层多孔三维N-CoP_(x)/Ni_(2)P大电流密度下加速析氢

氢气(H_(2))具有能量密度高、环境友好等优点,是一种很有前景的清洁能源载体.目前,电催化水裂解大规模制氢被认为是一种理想可行的方法.析氢反应(HER)涉及多个步骤,首先形成吸附的氢(Volmer步骤),然后是脱附步骤(Heyrovsky步骤)或两个相邻的吸附氢形成H_(2)(Tafel步骤).与酸性介质相比,碱性介质中的HER可与现有的析氧反应(OER)催化剂偶合,降低电解水的设备成本,因此研究碱性条件下HER更具应用价值.但是,HER在碱性介质中不可避免地需要打破较强的共价键H–O–H,动力学缓慢,导致需要高过电位驱动反应.因此,开发适用于广泛的pH范围,特别是碱性介质高催化活性的催化剂,成为当务之急.金属铂是最高效的HER催化剂,但昂贵的价格严重阻碍了其在电解水中的大规模商业化应用.因此,开发过电位低和稳定性持久的非贵金属催化剂,特别是可以在大电流密度(>500 mA cm^(-2)的质子交换膜和碱性电解槽)下稳定工作的催化剂,对实际工业应用至关重要.过渡金属磷化物(TMPs),尤其是CoP和Ni_(2)P在HER中表现出了较好的催化活性,引起广泛关注.但是,有限的电子结构、低电导率和大电流密度测试过程中的团聚仍然是限制其实际应用的瓶颈.近年来,具有金属可调性、多孔型结构、高比表面积和多交叉开放通道的金属有机骨架(MOFs)已被证明是制备TMPs的理想前驱体.但是,在高温煅烧过程中无法避免MOF结构坍塌,导致开放通道和电导率降低,限制了电子/离子的传输以及在高电流密度下的电催化活性.本文通过TMPs和Co-MOF之间的简单拓扑化学转化制备了一种自支撑结构的N掺杂二元TMPs电催化剂(N-CoP_(x)/Ni_(2)P),以Co-MOF作为模板和前驱体,一部分泡沫镍原位磷化成Ni_(2)P,形成异质结构的双金属磷化物.扫描电镜和透射电镜结果表明,该催化剂呈三维多孔结构,有利于充分暴露活性位点.通过X射线光电子能谱分析了催化剂表面化学状态,发现形成了Co–N键,说明N掺杂成功.通过电化学测试结果表明,N-CoP_(x)/Ni_(2)P在全pH范围内表现出较好的HER活性,尤其在碱性介质中,当电流密度为650 mA cm^(-2)时,仅需要152 mV过电位.催化剂转化率为3.2 s^(-1),法拉第效率接近100%,该催化剂在200 mA cm^(-2)电流密度下连续工作24 h无明显衰减.密度泛函理论计算表明,N-CoP_(x)/Ni_(2)P催化活性的增强归因于氮掺杂及双金属磷化物的协同作用提高了催化剂的本征活性位点,从而优化了氢吸附能和水结合能.综上,本文为廉价电催化剂的工业化应用提供了一种有前景的策略.

英国骑马文化及运马车技术

马术、赛马是英国的传统体育项目，历史悠久。在英国旅行，体验骑马是必不可少的。在郊野，在海滩，在山区，在公园，和纯种英国马一起体验英伦文化，享受踏花归来马蹄香的感觉是很多外国游客最为之向往的。去英国旅行，体验骑马和观看赛马的最好季节是在夏季，很多城市都有赛马活动可以观看。本文将简要介绍英国的骑马文化及运马车技术。