电解水制氢耦合碳酸盐还原展望

无机金属碳酸盐是一类具有高附价值和地球储量丰富的矿物质资源,且碳酸盐热分解是制备金属氧化物的主要途径。但是,该类反应通常需要在高温、氧气气氛下焙烧获得,从而造成大量二氧化碳排放,与其相关的碳排放总量超过了全国工业碳排放的50%。为了解决这一问题,无机金属碳酸盐加氢热分解逐渐引起关注。本文首先介绍了碳酸盐加氢热分解的研究进展,进一步结合本文作者课题组近期关于电解水制氢和碳酸盐加氢还原的最新成果,提出电解水制氢耦合碳酸盐还原的观点,其有望成为制备金属氧化物的新型技术路线,对我国重排放过程工业的减排增效具有借鉴意义。     

水泥生料共热耦合原位加氢制合成气

水泥工业是世界第三大能源消耗行业和第二大CO₂排放行业,占全球CO₂排放的7%。水泥生料(CaCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂的混合物)通过高温(>900℃)煅烧得到水泥熟料,此过程能耗高且释放大量CO₂。基于双碳背景,通过球磨法制备水泥生料,采用碳酸盐共热耦合原位加氢还原的创新策略,实现在700℃下水泥生料原位加氢生成CO,其选择性可达94.8%,CO生成速率达0.76 mmol/min,显著降低了碳酸盐的热解温度并抑制了CO₂排放,同时获得了均匀多孔的CaO颗粒。采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面及孔径分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)及原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTS)等表征手段,重点探究了反应温度和水泥不同组分(Fe、Si和Al)等因素对碳酸盐加氢性能的影响。结果表明,Fe元素有助于提升CO...     

电解水制氢之提效降本

氢能作为一种绿色清洁能源,被誉为未来最有前景的替代能源之一.近年来,电解水制氢作为一种绿色制氢技术受到了广泛关注与研究,但因电解水反应阳极析氧过程受热力学限制且其动力学反应缓慢,导致阴极的产氢效率很低,且产物氧气的附加值不高.基于电解水制氢之提效降本目标,从高效电解水催化剂设计、海水电解制氢以及电解水制氢耦合氧化等角度...     

规模化制备藻蓝蛋白工艺技术研究进展

藻蓝蛋白作为蓝色天然色素蛋白,具有抗氧化、清除体内自由基、增强机体免疫力、抗炎、保肝护肝等生理功能及高效的荧光特性,被广泛应用于食品、化妆品、医药、分子探针等领域。现今制约藻蓝蛋白大规模商业化生产的主要原因是没有稳定、高效、经济的制备工艺。文中综述了近几年藻蓝蛋白制备工艺中发展较快、实用性较强的工艺技术,并在此基础上提出了一种工艺方案。     

层状双金属氢氧化物用于催化水氧化的研究进展

通过太阳能光解水制取能源(如氢气)是开发清洁能源的重要途径之一,而水分解的半反应--水氧化过程是整体水分解的重要环节与限速步。发展高效、稳定、易获取的水氧化催化剂是实现有效水分解的关键。层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)由于其独特的二维层状结构与灵活调变的化学组成,近年来作为水氧化反应催化剂受到研究者越来越多的关注。除用于电化学水氧化的催化剂外,LDHs在光(电)催化水氧化方面也表现出独特的优势。研究者正致力于LDHs基高效水氧化催化剂的研究,取得了很好的进展。主要综述了LDHs及其复合结构在催化水氧化方面的最新研究进展,以期为水氧化催化剂的结构设计与性能增强提供新的思路。     

电解水制氢耦合有机物氧化研究进展

利用可再生能源(太阳能、风能)驱动的电解水制氢技术是获取“绿氢”的必经之路,是实现碳中和的重要战略措施。然而,目前电解水制氢技术仍面临电解效率低和能耗高等问题。其原因之一在于阳极析氧反应(OER)动力学过程缓慢,制约了阴极产氢,并且阳极产物氧气的附加值较低。利用电解水过程中阳极产生的“活性氧”物种催化有机物选择性氧化(替代OER),被证明是能够降低电解水反应电压、提高产氢效率的有效策略,并且利用阳极得到高附加值化学品可以进一步分摊并降低制氢成本,最近受到科研界和产业界的广泛关注。基于此,总结了近年来电解水制氢耦合有机物氧化方面的研究进展,包括：阳极表面水活化产生活性氧的种类及其催化有机氧化反应机理、反应物吸附过程强化提升反应速率相关策略、电解水制氢耦合氧化反应器设计和产物分离等技术。最后,对该领域的未来发展前景和面临的挑战进行了总结和展望。