金属酞菁/卟啉分子电催化CO2还原的研究进展

大气中日益增加的CO₂浓度导致了气候变化等环境问题。将CO₂催化转化为有价值的化学品具有重要意义。利用太阳能、风能等可再生能源产生的电能,通过电化学方法将CO₂还原转化为有价值的碳基化合物是最具有应用前景的方式。分子催化剂具有明确的结构和清晰的活性位点,可实现基于机理的性能优化。综述了近年来金属酞菁/卟啉分子在电催化CO₂还原为CO的实验和理论方面的最新研究进展。首先,介绍了金属酞菁/卟啉分子电催化CO₂还原为CO的详细机理。然后,重点介绍了如何通过分子分散和配体修饰提升金属酞菁/卟啉分子电催化CO₂还原为CO的活性和选择性。最后,讨论了金属酞菁/卟啉分子电催化CO₂还原存在的挑战及其可能的解决方案。     

碳纸负载铅电极的制备及其催化顺丁烯二酸电还原合成丁二酸

通过一步电沉积法制备CP@Pb电极,并将其用于催化顺丁烯二酸（C₄H₄O₄）电还原反应合成丁二酸（C₄H₆O₄）。利用SEM、TEM、XRD等手段对CP@Pb电极表面结构、物相组成等进行表征,通过CV及CP等方法研究CP@Pb电极在酸性环境中对C₄H₄O₄的电还原催化行为。结果表明,CP@Pb电极对C₄H₄O₄电还原具有良好的催化性能;反应温度为318.15 K时,在0.25 mol/L H₂SO₄+0.30 mol/L C₄H₄O₄中还原电流密度达到191.3 mA/cm²（-1 V）;当还原电流密度为120 mA/cm²时,合成丁二酸的纯度为96%。     

多孔碳海绵封装Na2SO4·10H2O/Na2HPO4·12H2O复合相变材料及其热性能

碳海绵具有低密度、大孔体积、高导热系数等优点,可作为相变材料的良好载体。采用脱脂棉及MgO为原料,合成了具有一定石墨化特性、孔隙率达到96.3%的碳海绵为载体,以Na2SO4·10H2O/Na2HPO4·12H2O为相变介质,制备出多孔碳海绵封装的复合相变材料。结果表明：在700、800℃和900℃制得的碳海绵对相变材料的吸附量分别达到了自身质量的60、75倍和102倍。同时探讨了在不同温度下制得碳海绵封装的材料在5～60℃之间固液相变循环性能,经5 000次循环后,该相变材料的潜热仍在200 J·g–1以上,下降值均在13%以内,导热系数提升率均大于50%。该多孔碳海绵封装的复合相变材料在太阳能储能等领域具有很好的应用前景。     

加快生物质废弃物吸附增强制可再生氢气

作为全球性的优质能源载体,氢的主要生产方式包括碳氢化合物（例如天然气、煤炭和生物质）的热化学过程以及使用电力来源与可再生能源（如风能或太阳能等）的水电解过程。目前的水电解技术在大规模制氢方面经济竞争力亟待提升。本文指出：为了在2060年实现碳中和,迫切需要开发绿氢制备新技术,大力发展可再生制氢和低碳制氢。具有碳捕集、利用和封存的碳氢化合物低碳制氢（蓝色）技术将占重要地位,随后逐步转向可再生制氢（绿色）,并有望全面实现零碳制氢,进而对长期低碳化社会的发展至关重要。文章提出我国生物质资源非常丰富,但生物质废弃物制氢的技术成熟度仍然较低,迫切需要开发从生物质中高效生产可再生氢气的新技术,以显著提高氢气产量并降低成本;吸附增强反应代表了一种可用于可持续生产氢的有前景的新技术;氢气的产率和纯度可以通过过程强化得到显著提高,制氢过程的强化可以在多功能反应器中实现,其中重整和/或气化、水煤气变换和CO₂移除步骤可将重整/水煤气变换反应催化剂和CO₂捕集剂混合而集成到一个反应器中。最后指出：由于该过程潜力巨大,因此应助推耦合气化和吸附增强反应过程从生物质废弃物中生产可再生氢气的工艺过程,以加快推进碳中和进程。     

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。     

废弃蛋壳源高性能钙基吸收剂的制备及其碳捕集性能

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸收剂的物相组成,通过N₂吸附仪及SEM分析了循环前后钙基吸收剂结构特性及微观形貌的变化。结果表明,在三种蛋壳源有机钙中,葡萄糖酸钙所制成的钙基吸收剂具有较高的反应活性和相对最佳的碳捕集性能,首次碳酸化转化率高达85.33%,其钙基吸收剂相比其他吸收剂晶粒更小,20~100nm孔径范围内的孔隙较为发达,具有相对较强的抗烧结能力。经过20次循环实验发现,随着循环次数的增加,几种钙基吸收剂小颗粒均团聚烧结成大颗粒,造成孔隙结构缺失,孔隙率降低,影响其后续碳捕集性能。     

精对苯二甲酸生产废水处理与CO2协同利用技术的实践与展望

在全球变暖的严峻形势和我国“双碳”目标的大背景下,本文提出了“化工废水处理与CO₂协同利用”概念,选择精对苯二甲酸（PTA）生产废水处理与CO₂协同利用生产微藻生物质,开展了实验室研究和为期124天的中试试验。实验结果表明,实现了PTA生产废水COD去除率达到92%以上,对CO₂（体积分数10%）捕集率达到93%以上,CO₂捕集强度为9~11kg/t废水。产生的剩余生物质通过热裂解处理,生物质热裂解率>95%。通过闭环的碳转化,利用体系处理,利用废水、气体和固体中的碳,实现了从“无用碳”到“可用碳”的转化,为化工企业的碳中和目标提供了新的思路。     

国产硫酸法烷基化精制系统中脱酸技术开发与应用

烷基化油是国Ⅵ汽油质量升级的关键调和组分,在国内市场的需求量和产能不断扩大的情形下,如何提高烷基化产品的质量和生产过程的清洁是烷基化发展的重点方向。本文综述了硫酸法烷基化反应流出物处理技术现状,简述了STARCTCO工艺中传统酸洗、碱洗、水洗湿式处理技术流程,并重点介绍了纤维强化聚结分离技术在国产SINOALKY工艺中的工程开发及成功应用。基于实验研究和侧线试验,在国产硫酸法烷基化反应流出物处理领域开发出多级精细聚结干式处理技术。精制系统中干式脱酸技术的开发与应用显著降低了能耗和相关环境污染,提高了装置的环保性,有助于我国烷基化技术的绿色低碳发展。     

碳中和背景下国内外废塑料裂解法回收进展

人类生产生活对塑料制品日益增长的需求使得塑料废弃物迅速增加,由此引起的环境问题和社会问题亟待解决。本文综述了碳中和背景下国内外废塑料裂解法回收进展,从废塑料裂解催化剂、废塑料裂解反应器、废塑料与其他固废共裂解三个方面对废塑料裂解技术进展进行总结,归纳了国内外塑料回收企业和石油石化企业在废塑料裂解回收方面的进展,分为裂解法制油和裂解法制化学品两个方面。阐明了废塑料回收在节约能源、碳减排和经济性方面的意义,指出国内废塑料裂解法回收存在法规缺失、废塑料分类不清晰、产业链条不完善、相关学术研究不深入等问题,提出国内石油石化企业应从全生命周期角度出发对废塑料进行裂解法回收处理,结合上下游产业链,分阶段实施废塑料裂解产油品路线和产化学品路线。     

石化行业碳中和技术路径探索

2019年,中国石油和天然气消费所排放的CO₂为21.1亿吨,占全国总排放量的21%。在我国2060年碳中和目标下,石化行业亟需碳中和技术创新。本文介绍了国内外石化行业碳中和政策措施,从碳减排、碳零排和碳负排三方面分析了石化行业碳中和技术路径。碳减排方面包括石油/天然气绿色开发、过程低碳利用、减污降碳协同技术;碳零排方面包括可再生能源与核能发电、绿氢以及零碳原料/燃料替代,如生物质制汽柴油、芳烃等大宗能源化学品技术;碳负排方面包括生物能源与碳捕获和存储（BECCS）及CO₂转化燃料化学品技术。此外,还介绍了石化行业碳中和信息技术,包括人工智能、大数据和物联网三方面。本文将为我国石化行业碳中和路径探索提供技术参考。