甲酸液相分解制氢非均相催化剂研究进展

氢气作为一种清洁的可再生能源载体,是最有希望替代化石燃料的能源之一。然而,如何实现氢气的安全存储和快速释放是氢能利用的难点。甲酸作为极具应用潜力的液态化学储氢材料,其分解制氢逐渐成为研究热点。从实际应用角度考虑,设计与开发高效非均相催化剂对于甲酸分解的应用十分重要,而载体在非均相催化剂中通常具有重要作用。作者综述了近年来国内外非均相催化甲酸液相分解制氢的研究现状,以载体分类为主线,重点概述了以碳材料、金属氧化物、二氧化硅(含分子筛)、复合材料及树脂、金属有机框架(MOFs)作为载体制备的催化剂在甲酸分解过程中的应用,其目的在于强调在该领域取得的成果以及对今后的研究提出建议。     

我国氢能产业发展和氢资源探讨

分析了我国氢能产业近期发展情况,我国氢能产业正步入快速发展机遇期。指出氢能是21世纪最具发展潜力的一种清洁二次能源,具有"清洁、高效、安全、可持续"四大特点,被誉为未来世界能源架构的核心。重点讨论了我国氢资源和绿色氢气制备问题,指出目前实际使用的氢气包括"灰氢""蓝氢"和"绿氢"三大类,显然"灰氢"不可取,"蓝氢"可以用,"废氢"可回收,"绿氢"是方向。讨论了加快氢能系统建设,建立发展氢气存储和运输系统及加氢站基础设施建设等问题。未来,我国氢能产业发展潜力巨大,但是在下决心大力发展氢能产业时,需要高度注意目前存在的实际情况和困难,要防范一系列的产业风险,做到有序发展,稳中有进,才能实施氢能产业的可持续发展。     

基于固体酸的纤维素非均相催化糖化的研究进展

作为纤维素水解产物,葡萄糖可进一步反应产生果糖、山梨醇、糠醛、乙酰丙酸等重要能源物质和基础平台化合物,因此高效催化纤维素定向转化为葡萄糖对获得高附加值化学品具有重要意义。本文从催化剂的物理化学结构与催化性能之间相互影响关系的角度,综述了磺化固体酸、氢型沸石、金属氧化物、负载金属和杂多酸5种主要非均相催化剂近年来的研究进展及未来的发展方向,分析得出以上催化剂具备易于与水解产物分离、高回收率、稳定的催化活性以及环境友好等明显优势,但仍存在与纤维素接触困难、活性组分容易损失等问题,指出通过引入活性官能团使催化剂兼有纤维素吸附、溶解和水解能力及利用官能团内部作用或固载使催化剂减少组分损失是纤维素非均相催化剂的发展方向。     

氢电能量转化用高性能无机非金属材料

随着国民经济的高速发展及能源消费的快速提升,能源匮乏和环境污染问题日益严重,人们越来越渴望使用环境友好而又可再生的能源。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,可作为电能、热能的有益补充,形成多元互补融合的现代能源供应体系。但中国氢能技术起步较晚,氢电能量转化中的电解水制氢和氢燃料电池部分关键材料长期依赖进口,亟需完成国产化替代。无机非金属材料具有高化学/电化学稳定性、高强度、耐高温等特性。本文综述了其在氢电能量转化器件中催化剂及载体、离子交换膜、扩散层、双极板等领域的研究进展及亮点,指出了氢电能量转化材料发展中存在的问题,并对未来研究方向做出了展望。     

非均相催化剂催化5-羟甲基糠醛氢解制备2,5-二甲基呋喃研究进展

随着化石能源的日益短缺,清洁可再生生物质资源的利用,尤其是制备高品质生物燃料逐渐成为研究热点。2,5-二甲基呋喃（DMF）具有优良的物理化学性质,被认为是最有前途的液体生物燃料之一,可通过生物质平台分子5-羟甲基糠醛（HMF）选择性氢解制备。HMF化学性质非常活泼,可以转化成多种下游产品,因此设计制备高选择性催化剂对于靶向合成DMF至关重要。本文依据贵金属和非贵金属对催化剂进行分类,详细综述了非均相催化剂在HMF氢解制备DMF反应中的研究新进展;针对目前研究中存在的局限性和问题,提出了催化剂和反应体系的研究方向。此外,指出以生物质为原料直接制备DMF及建立有效的分离技术是实现DMF工业化生产的重要途径。     

甘油催化氧化合成二羟基丙酮研究进展

对甘油选择性催化氧化转化为二羟基丙酮的研究进行综述,介绍了负载型催化剂在不同条件下对产物选择性和反应物转化率的影响,以及催化剂的作用机理。阐述了甘油催化氧化存在的问题以及发展前景。从均相到非均相催化,从单金属到双金属负载催化,从金属到非金属催化,甘油氧化反应的研究不断在完善。研究发现用Bi改性的Pt负载催化剂可以有效地将甘油选择性催化氧化为二羟基丙酮,在最优条件下,可获得较高的甘油转化率和二羟基丙酮选择性,但催化剂稳定性较差,有待进一步提高。杂多酸催化剂以及非金属催化剂也存在稳定性差的问题。指出改善催化剂的稳定性将是未来研究的主要方向。     

天然气管道掺氢输送条件和应用场景展望

氢能是未来能源发展方向之一,被认为是未来的终极能源。天然气管道掺氢输送并在终端使用,将会不断扩大氢能应用场景,为碳达峰、碳减排做贡献。首先介绍了国内天然气管道掺氢输送最新前沿的研究应用现状,然后以陕西省为例,从政策、产业布局、资源条件及现状等方面综合分析了开展天然气掺氢输送的可行性及发展建议,旨在为促进氢能产业和天然气掺氢技术的推广发展提供指引。     

C6~C8烯烃水合催化剂的研究进展

环己烯、正己烯、正辛烯等C₆~C₈烯烃是重要的化工原料,用途广泛。综述了环己烯及正己烯,正辛烯等C₆~C₈烯烃水合催化剂的研究进展。环己烯水合法制备环己醇是一种绿色制备工艺,其催化剂由最初的硫酸、磺酸等均相催化剂逐渐向分子筛等非均相催化剂过渡,其中HZSM-5分子筛以其高选择性、高活性成为工艺上常用的催化剂。环己烯间接水合法合成环己醇的途径具有高选择性,高转化率,低能耗的优点,其催化剂的研究也处在一个高速发展阶段。正己烯、正辛烯水合催化剂的研究较少。未来离子液体等新型水合催化剂将会成为环己烯水合制备环己醇的研究重点。     

宇宙元素驱动氢能经济

氢元素是宇宙中含量最丰富、最原始也最简单的元素,可称为宇宙元素。基于氢元素的重要性简要总结了氢气产业链情况,表明氢气在全球能源结构变革方面具有重要地位和作用。重点梳理了氢能经济的相关情况,包括国内外氢燃料电池汽车、基础设施加氢站、氢能发电及氢能社区建设的最新进展等。详细探讨了氢能发展过程中存在的问题、瓶颈与对策,并对氢能产业发展前景进行了展望。     

钌基碱性电解水制氢催化剂研究进展

碱性电解水具有操作易实现、设备费用低和寿命长的特点,是目前应用最广泛的将可再生资源转化为氢能的技术。但电解水存在能耗高的问题,因此需要高效催化剂提高能量转化效率。钌具有与铂相近的金属-氢键强度,是极具前景的制氢催化剂。综述了近年来钌基催化剂的制备及其碱性电解水制氢反应的最新研究进展。与廉价过渡金属材料相比,钌基催化剂具有优异的电化学活性和稳定性,是一种很有前景的析氢材料。以目前主要研究的钌金属及其合金、钌基磷化物、钌基硫化物、钌基硒化物为代表,分别进行了简要的介绍和评价,最后提出了钌基电催化剂在制氢应用中存在的问题和未来的发展方向。