利用可再生能源实现物质和能量的转化,是发展节能减排技术、实现双碳目标的重要手段.有机电合成是一种温和、清洁、高效的物质合成方法,可以有效解决传统化工过程的高能耗和高污染问题.将电解水制氢与有机电合成耦合,利用水分解产生的...利用可再生能源实现物质和能量的转化,是发展节能减排技术、实现双碳目标的重要手段.有机电合成是一种温和、清洁、高效的物质合成方法,可以有效解决传统化工过程的高能耗和高污染问题.将电解水制氢与有机电合成耦合,利用水分解产生的活性氧/氢直接氧化/还原有机物,不仅有助于降低能耗,还可以生产高附加值有机化工产品,是提高电能利用效率、降低生产成本的有效方案.然而,尽管这种方法具有诸多优势,其工业化应用仍面临一系列难题.本文回顾了电化学合成的发展历史,探讨了氢能时代为电化学合成带来的发展机遇.同时,分析了将电化学合成与电解水耦合所面临的挑战以及未来发展方向.首先,应当慎重选择与电解水制氢耦合的阳极反应体系,其氧化产物不但要具有比反应物更高的经济价值,而且要有较大的市场需求量,以匹配制氢规模.其次,虽然在热力学上有机物氧化比析氧更容易发生,但在动力学及传质方面,有机物氧化可能存在劣势,因此必须开发适用于工业制氢电流密度(500‒2000 mA cm^(‒2))的有机物氧化电极材料.第三,阳极有机产物选择性不仅影响反应物的利用率,而且决定后续分离纯化成本,需要通过调控活性氢/氧及有机物表面的竞争吸附等手段,提高阳极目标产物选择性及法拉第效率.第四,隔膜是分离两极反应物料、防止副反应发生的重要部件.然而,现有的阴、氧离子交换膜的耐有机物腐蚀性能差,需要开发适用于电解耦合体系的、具有高离子传导能力且性能稳定的新型隔膜材料.最后,当有机物氧化与电解水耦合后,产物的分离复杂程度增加,需要将精馏、萃取、膜分离等手段与电化学反应相结合,以提升电解过程效率.综上,本文讨论了电化学合成耦合可再生能源制氢的若干技术难题,为未来电合成与氢能技术共同发展提供新思路.展开更多
脂质作为六大营养素之一,与细胞膜构建、信号传导和能量代谢等多种生物学过程密切相关。然而,脂质分子结构多样性给分析带来了挑战。基于碰撞诱导解离(collision-induced dissociation,CID)的传统串联质谱(tandem mass spectrometry,MS/...脂质作为六大营养素之一,与细胞膜构建、信号传导和能量代谢等多种生物学过程密切相关。然而,脂质分子结构多样性给分析带来了挑战。基于碰撞诱导解离(collision-induced dissociation,CID)的传统串联质谱(tandem mass spectrometry,MS/MS)技术仅可以鉴定分子种类和脂肪酰基链组成,难以分析C C位置、sn-位置、官能团取代及位置等精细结构。近年来,在多种结构层次上分辨脂质异构体的质谱方法迅速发展,其中,自由基的引入在脂质气相离子活化和引发化学反应等方面发挥着独特作用。本文综述了近10年来自由基化学结合串联质谱技术在脂质精细结构解析方面的应用进展,主要包括气相的自由基诱导解离(radical-induced dissociation,RID)和自由基参与反应的衍生化-串联质谱技术。展开更多
电化学传感是化学传感器的一个非常重要的分支,也是目前研究最多,应用最为广泛的化学传感。自1962年Leland Clark Jr提出安培葡萄糖酶电极以来,电化学传感器已被广泛应用于临床、工业、环境和农业分析。伴随着应用范围的拓宽,特别是近...电化学传感是化学传感器的一个非常重要的分支,也是目前研究最多,应用最为广泛的化学传感。自1962年Leland Clark Jr提出安培葡萄糖酶电极以来,电化学传感器已被广泛应用于临床、工业、环境和农业分析。伴随着应用范围的拓宽,特别是近年来电化学传感器在精准医疗诊断、脑神经科学等领域的不断拓展,电化学传感的设计和研发也面临着更大的挑战。为了满足不同检测体系的分析要求,需要电化学传感具备更多的功能。绝大多数的电化学传感设计的突破都是围绕电极/电解质异相界面开展,因此如何合理地设计和功能化电化学界面,已经成为了电化学传感研究的核心。展开更多
文摘利用可再生能源实现物质和能量的转化,是发展节能减排技术、实现双碳目标的重要手段.有机电合成是一种温和、清洁、高效的物质合成方法,可以有效解决传统化工过程的高能耗和高污染问题.将电解水制氢与有机电合成耦合,利用水分解产生的活性氧/氢直接氧化/还原有机物,不仅有助于降低能耗,还可以生产高附加值有机化工产品,是提高电能利用效率、降低生产成本的有效方案.然而,尽管这种方法具有诸多优势,其工业化应用仍面临一系列难题.本文回顾了电化学合成的发展历史,探讨了氢能时代为电化学合成带来的发展机遇.同时,分析了将电化学合成与电解水耦合所面临的挑战以及未来发展方向.首先,应当慎重选择与电解水制氢耦合的阳极反应体系,其氧化产物不但要具有比反应物更高的经济价值,而且要有较大的市场需求量,以匹配制氢规模.其次,虽然在热力学上有机物氧化比析氧更容易发生,但在动力学及传质方面,有机物氧化可能存在劣势,因此必须开发适用于工业制氢电流密度(500‒2000 mA cm^(‒2))的有机物氧化电极材料.第三,阳极有机产物选择性不仅影响反应物的利用率,而且决定后续分离纯化成本,需要通过调控活性氢/氧及有机物表面的竞争吸附等手段,提高阳极目标产物选择性及法拉第效率.第四,隔膜是分离两极反应物料、防止副反应发生的重要部件.然而,现有的阴、氧离子交换膜的耐有机物腐蚀性能差,需要开发适用于电解耦合体系的、具有高离子传导能力且性能稳定的新型隔膜材料.最后,当有机物氧化与电解水耦合后,产物的分离复杂程度增加,需要将精馏、萃取、膜分离等手段与电化学反应相结合,以提升电解过程效率.综上,本文讨论了电化学合成耦合可再生能源制氢的若干技术难题,为未来电合成与氢能技术共同发展提供新思路.
文摘电化学传感是化学传感器的一个非常重要的分支,也是目前研究最多,应用最为广泛的化学传感。自1962年Leland Clark Jr提出安培葡萄糖酶电极以来,电化学传感器已被广泛应用于临床、工业、环境和农业分析。伴随着应用范围的拓宽,特别是近年来电化学传感器在精准医疗诊断、脑神经科学等领域的不断拓展,电化学传感的设计和研发也面临着更大的挑战。为了满足不同检测体系的分析要求,需要电化学传感具备更多的功能。绝大多数的电化学传感设计的突破都是围绕电极/电解质异相界面开展,因此如何合理地设计和功能化电化学界面,已经成为了电化学传感研究的核心。
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