固体储氢材料研究进展及展望

围绕物理吸附和化学吸附储氢材料制备及研究技术,总结归纳了碳基材料、有机多孔材料、氢化物材料、金属材料作为储氢材料的研究进展,对比分析了不同材料的储氢容量及优缺点,为固体储氢材料的应用提供了有效的分析数据。最后总结了固态储氢材料目前的技术难点,展望了该材料未来的发展方向。     

纳米复合镁基储氢材料的研究进展

介绍了纳米复合镁基储氢材料的最新进展，重点阐述了镁与金属、非金属和金属间化合物等的纳米复合材料。     

碳基吸附储氢材料

本文综述了活性炭、活性碳纤维、碳纳米纤维和碳纳米管的结构与储氢性能．活性炭只是在低温下才有好的吸附储氢性能,碳纳米材料吸附储氢对于工业应用还不成熟．活性碳纤维是一种可大规模生产且成本较低的微孔吸附材料,其作为储氢材料具有一定的工业前景．     

基于物理吸附的炭基储氢材料研究进展

开发安全、高效、经济的储氢技术是氢能产业发展的关键因素。介绍了现有的储氢技术及其特点,重点分析和综述了几种基于物理吸附的炭基储氢材料的性能特点和研究进展,包括活性炭、活性碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管和碳气凝胶,总结并展望了基于物理吸附的炭基储氢材料的发展趋势。     

氢能利用与碳质材料吸附储氢技术

氢能作为一种洁净的可再生能源,对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。碳质材料具有比表面积高,吸/脱附速度快,可循环使用,寿命长,容易实现规模化生产等优点,可显著促进低成本、规模化储氢技术的发展,对未来的能源、交通、环保而言具有非常重要的意义。综述了氢能开发利用的最新研究动态,展望了氢能利用和储存的发展趋势,在简要介绍氢能的制备方法、储氢材料和储氢技术的基础上,重点介绍了碳质材料吸附储氢技术。     

碳基材料吸附去除废水中铬的研究进展

作为种类繁多且廉价的环境友好型高效吸附剂,碳基材料在含铬废水的吸附处理中有广泛应用。本文对活性炭、生物质炭、石墨烯、碳纳米管、碳基复合材料等用于吸附水中铬的实验研究,以及相关的吸附热力学及动力学的研究成果进行综述,对比了含铬废水吸附处理的工艺参数,分析了其吸附机理。     

碳基材料电催化合成氨的研究进展

氨作为重要的肥料和能源载体,传统合成方法(如哈伯-博斯工艺)的高能耗和二氧化碳排放问题促使人们寻求更环保、低能耗的替代方法。电化学氮还原反应(ENRR)被认为是一种有前景的方法。然而,ENRR仍面临着一些挑战,包括催化剂的产率和法拉第效率(FE)受到析氢反应(HER)和氮还原反应(NRR)竞争的影响。近期的研究集中在改进电催化剂以提高其活性和选择性。本文结合电催化机理,综述了碳基材料在NRR反应的研究现状,为寻找更高效、更环保的氨合成方法提供了重要的指导和启示,有望为未来的ENRR研究和环境友好型氨生产的发展奠定基础。     

碳基二氧化碳吸附材料研究进展

近年来,以CO₂为主的温室气体在大气中的浓度持续增加,温室效应日益加剧。二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现碳中和的托底技术,二氧化碳捕集成本占整个CCUS全链条的70%左右,开发低成本二氧化碳捕集技术是推动CCUS技术应用推广的重中之重。虽已开发多种先进材料(如沸石、金属有机骨架、介孔二氧化硅和聚合物)以应对二氧化碳捕集,但对活性炭(ACs)的研究仍是主流。碳材料具有来源广泛、价格低廉、孔隙结构丰富、物理化学性质稳定等优点,是一种极具应用潜力的二氧化碳吸附材料。现有碳基吸附材料仍存在二氧化碳吸附容量低、吸附选择性差等缺点,制约了其在二氧化碳捕集领域的应用,国内外研究人员开展了大量的碳基吸附材料改性工作,以满足工业应用需求。通过梳理碳基吸附材料造孔和表面改性两方面介绍了近几年国内外研究进展,总结了现有的物理活化法、化学活化法、模板法等造孔方法以及表面氧化、氮杂化、硫杂化、金属杂化等改性方法,并全面分析了不同方法的优缺点。针对目前的造孔技术,综合考虑选用更低成本的软模板剂和更易处理的硬模板剂;而在众多改性方法中,氮杂化改性和金属杂化改性目前研究较多,也是最有可...     

大容量镁基储氢材料及其储氢性能

结合Mg-C纳米晶复合储氢材料的研究,对目前大容量镁基储氢材料研究结果进行了分析,指出用机械合金化法制备Mg纳米晶可提高其储氢密度、改善其动力学性能,但材料放氢温度一般较高。作者课题组将碳微晶与Mg复合,并引入金属催化剂,以降低MgH2分解温度。差热扫描量热分析(DSC)表明Mg-C纳米晶复合储氢材料的初始放氢温度为201~240℃,降低了60~90℃,其热力学性能得到了较大的改善。     

MOF衍生的碳基微波吸收材料的研究进展

当今,随着雷达技术、电子设备、无线通信等技术的迅猛发展,电磁辐射和干扰在日常生活中越来越严重。为了解决这些严重的问题,在过去的几十年里,人们致力于开发高效的微波吸收材料。由于金属有机骨架(MOF)表现出可调的组成,微观结构和孔隙率,使其成为合成各种金属/碳基纳米复合材料的理想前体。本文介绍了吸波机理并总结了近几年MOF衍生的碳基吸波材料的研究进展,并展望了其未来的发展前景。     

碳基材料脱硝催化剂的研究进展

综述了近几年碳基材料在氨气选择性还原（NH₃-SCR）技术上取得的相关研究成果,列举了以活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯为脱硝载体的负载型催化剂的研究现状,分析了烟气中的水和二氧化硫对SCR催化剂活性的影响,对碳基材料催化剂今后的发展方向做出展望。     

固定式燃料电池储氢气瓶的研制

以固定式燃料电池储氢气瓶的广泛应用为背景,对12L碳纤维全缠绕储氢气瓶的开发进行了研究。本文对CYD-128树脂浇铸体的拉伸性能进行了测试,同时开展了T700-12K/CYD-128复合材料NOL环的层间剪切试验。在此基础上,利用商业CADWIND软件,根据气瓶的技术指标对其进行了碳纤维的缠绕铺层设计,并利用ANSYS有限元应力分析,以对复合材料气瓶的缠绕工艺方案进行验证。根据设计的线型完成35 MPa高压储氢气瓶的缠绕,各项指标均满足使用要求。     

碳基材料处理含钍(Ⅳ)废水的研究进展

钍矿石作为核电行业的重要工业原料,开采和利用过程中产生的含钍废水,其放射性和毒性不得不引起重视。碳基材料作为吸附质在采用吸附法处理含钍废水的研究中发挥着重要作用。本文介绍了活性炭、氧化石墨烯、碳纳米管等碳基材料在处理含钍废液的研究进展。讲述了影响碳基材料吸附钍离子的关键因素和碳基材料吸附钍离子的作用原理。     

生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用

近年来,生物质碳基材料凭借其本身优异的化学性能引起研究者的青睐,本文主要介绍了超级电容器的构造及工作原理;综述了影响碳基超级电容器比容量大小的因素,并讨论了生物质在超级电容器中的应用及其应用前景。     

碳基吸附剂储氢吸附热的密度泛函理论

为比较狭缝孔、纳米管两种典型碳基吸附剂的储氢性能,应用非局域密度泛函理论、微观物理学、吸附平衡原理、典型吸附剂储氢试验结果计算并分析了典型碳基吸附剂的氢等量吸附热.结果表明,两类吸附剂的氢等量吸附热相差不大,等温线变化规律相似,并且只有在低温（液氮）、适度压力时吸附储氢的质量密度才有望达到DOE标准.     

碳基全固态离子选择性电极材料研究进展

离子选择性电极作为一种常见的电位型化学传感器,具有结构简单、制作成本低、易微型化、可穿戴化等特点,被广泛应用到工业分析、环境监测、生物医疗等领域。固态转导层作为全固态离子选择性电极的组成部件之一,对电极的性能起着至关重要影响。碳基材料具有良好的离子-电子信号转换效率和化学稳定性,被认为是理想的固态转导层材料。本文阐述了碳基材料在全固态离子选择性电极中的响应机理,综述了石墨烯、碳纳米管、多孔碳材料及其他碳基材料作为固态转导层材料的研究进展,分析对比了上述材料的导电性、电容性、比表面积、疏水性等性能,并展望了其未来的发展趋势。     

介质阻挡放电等离子体改性碳基材料研究进展

介质阻挡放电等离子体因其高效、经济和易操作等优点, 使得其在材料表面改性方面得到了广泛的应用, 同时表现出良好的应用前景。碳基材料由于其许多良好的物化性能, 使得其在很多领域都得到了很好的应用。而经DBD改性后的碳基材料表现出更好的物化性能, 应用更加广泛。主要综述了DBD在改性碳基材料方面的研究现状, 包括活性基团的引入, DBD改性对碳基材料界面结合能、吸附性能、物理结构及其对负载组分分散度的影响。指出改性过程中仍然存在的许多不够完善之处, 提出许多需要进一步深入研究的问题, 如DBD改性对碳基材料物化性能影响的机理研究, 并展望了DBD改性碳基材料技术未来的发展前景。     

碳基材料活化PMS降解新污染物研究进展

自然环境中新兴有机污染物（ECOs）的存在和去除引起广泛关注,如持续性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物等对水生生物和人类产生存在潜在生态风险。过硫酸盐型高级氧化工艺因具有较强氧化降解污染物和选择去除特性,同时兼具广泛pH适应范围而受到广泛关注,而构建适宜的材料结构以实现过硫酸盐体系的高效活化是有效降解新污染物的关键。碳基材料因具有较丰富的官能团分布和结构稳定性,是高效活化过硫酸盐（PMS）的重要催化材料选择。本论文系统总结了可用于活化硫酸盐体系碳材料的结构特点及其活化机制,揭示了碳基材料活化PMS过程存在的自由基和非自由基途径,也对其在高活化效能和绿色环保应用方面的研究前景进行了展望。     

镁基储氢材料的性能及研究进展

镁基储氢材料具有储氢容量高、价格低廉、在自然界中镁资源丰富等优点,被认为是最具有发展前景的一类固态储氢材料。由于MgH₂稳定性好且放氢焓值高(75kJ/mol H₂),氢分子在Mg表面解离能高及氢原子在镁晶格中扩散速率慢,导致吸放氢热力学稳定、动力学缓慢,从而限制了其在储氢方面的应用。对于镁基储氢材料性能的改善,目前已经取得了许多研究成果。本文综述了国内外镁基储氢材料的研究报道,归纳了镁基储氢材料的改性方法,重点阐述了合金化、纳米化和添加催化剂对于优化和改善热力学和动力学性能以及吸放氢机理的影响。最后对该领域的研究成果和发展前景进行了总结和展望,基于现有分析认为,在未来的研究中可以综合运用添加催化剂和纳米化改性双重机制对MgH₂体系热力学性能进行调控,以获得具有高容量、高性能的Mg/MgH₂储氢体系,满足商业化应用的要求。