硼基材料催化低碳烷烃氧化脱氢制烯烃研究进展

以氮化硼为代表的硼基材料在低碳烷烃氧化脱氢反应中显示出高的催化活性和优异的烯烃选择性,已在国际上形成新的研究热点。本文主要综述了近年来硼基材料催化低碳烷烃氧化脱氢的研究进展,阐述了不同硼基催化剂（h-BN、SiB₆、BC₄、硼单质等）对氧化脱氢烯烃选择性的影响,结合多种谱学（IR、XPS、NMR、SVUV-PIMS等）、动力学（分压、同位素效应、同位素标记等）证据和理论计算,探讨了硼基催化剂表面三配位的硼氧物种（B—OH/B—O）是引发烷烃氧化脱氢生成烯烃的活性位,主要遵循表面和气相自由基反应机理。总结了硼基催化材料氧化脱氢中存在的机遇和挑战,提升烯烃选择性是材料设计合成的主要方向,并提出后续硼基催化材料理性设计和实际应用的一些参考建议。     

活性炭纤维

活性炭纤维是以有机纤维为前驱体通过不同途径而制得,在吸附方面具有独特的性能特征,其吸附特性与孔结构、孔分布、微孔表面积以及表面化学等有极大的相关性。本文就活性炭纤维的原料、制法、孔结构控制、表面化学特性、应用前景等方面作了较为系统的介绍。     

KOH二次活化制备富含中孔的PAN—ACF

以水蒸汽活化的聚丙腈基活性炭纤维（PAN－ACF）为原料,研究了KOH二次活化对PAN－ACF纳米孔隙结构发展过程的影响。以氮吸附等温线为基础,根据微孔填充理论,采用αs-plot和DFT等方法研究了二次活化PAN－ACF的纳米微结构。结果表明：在实验考察范围内,经过二次活化后PAN－ACF的比表面积和孔容积增加,尤其中孔容积增加显著,约占总孔容积的50％,活化过程中不出现大孔。     

多孔炭基二氧化碳电催化材料研究进展

二氧化碳(CO₂)电催化转化引起广泛关注，其中非贵金属多孔炭基催化剂是研究热点。重点介绍了近年来多孔炭基CO₂电催化材料的孔结构、表面化学、形貌调控策略，归纳了增强多孔炭基CO₂电催化还原效率的方法，探讨了多孔炭基催化材料的活性中心类型与分布，分析了提高催化活性位密度的手段。在总结近年来取得研究进展的基础上，展望了多孔炭基催化剂在电催化CO₂转化方面的发展趋势和面临的挑战。     

一步浸渍合成具有多重孔隙的铸型炭体

以多孔块状硅体为模板,通过一步浸渍、炭化、酸处理工艺,制备出结构可控、孔隙联通且具有多重孔隙的铸型炭体。分别采用氮吸附技术、高分辨透射电镜和扫描电镜对模板硅、硅碳复合物及相应炭体进行了结构表征。从微米尺度分析,该炭体是由高度联接的枝状结构单元为骨架构筑而成。与模板硅相比较,此炭体是硅体的正复本。从纳米尺度分析,这种炭体枝状骨架是由分布均匀且相互连接的中孔构成,此中孔及其孔壁对应于模板硅的孔壁及中孔,是多孔硅的负复本。此外构成中孔的炭骨架本体又含有大量炭化过程产生的微孔。因此该法合成的铸型炭具有孔隙高度发达和结构层层嵌套的特点。     

磁性氧化铁纳米颗粒的研究进展

磁性纳米颗粒是一种多功能性材料,在医学、催化和磁记录材料等领域有着广泛的应用。本文综述了磁性氧化铁纳米颗粒的制备方法,包括共沉淀法、热分解法、微乳液法、水热合成法;改性途径,包括表面活性剂改性、有机聚合物包覆,和硅、碳、金等无机材料包覆的研究现状和最新研究成果,并对其以后的发展方向进行了展望。     

碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

PAN基ACFs对甲醇吸附性能的研究

研究了PAN基炭纤维预氧毡、炭毡、空气氧化毡、KOH活化毡对甲醇的吸附性能。吸附实验是在室温下采用鼓泡法进行的,以高纯氮气为载气使甲醇饱和蒸气通过吸附床层（装填量为1g),按一定的时间间隔取点,采用气相色谱检测出口气的浓度。实验发现活化程度高的ACF对甲醇蒸气表现出较高的吸附能力,防护时间较长,可超过6min。     

多孔炭材料设计合成及电化学储能应用

多孔炭材料具有导电性好、结构稳定、资源丰富、价格低廉的天然优势，既可直接作为电极材料，构建炭基电化学储能器件，又可与非炭电活性材料复合，起到传输电子、缓冲体积膨胀及调节界面反应的作用，在电化学储能器件中一直发挥着不可或缺的作用。结合本文作者课题组的研究工作，本文总结了多孔炭制备及孔结构和形貌的调控方法，分析了各方法的优缺点；并以超级电容器、锂离子/钠离子电池和锂硫电池为代表，阐述了多孔炭材料在电化学储能领域的作用及应用研究现状，讨论了电化学储能器件对多孔炭材料的结构与性能要求，指出了多孔炭在电化学储能应用中存在的局限性，并对多孔炭在这些储能领域的研究和发展趋势做出展望。     

有机介质体系锂离子电容器

锂离子电容器（lithium ion capacitor，LIC）是一种新型的电化学储能器件，可以填补锂离子电池和超级电容器两者之间的性能空白，是下一代高能量密度超级电容器的前进方向。本文首先介绍了锂离子电容器的储能原理分为电解液消耗机制、锂离子交换机制以及混合机制，并围绕高能量密度的有机介质体系锂离子电容器，着重阐述了各类电容及电池型正负极材料的性质特点、优化方向及其研究现状，指出不同材料的优缺点及改性方法。同时叙述了与产业应用相关的预嵌锂技术、隔膜、电解液以及体系匹配等方面的研究现状，总结归纳了这些部件的研究对于比能量、功率、安全、稳定性等性能的提升。在产业化应用方面，针对锂离子电容器不同于锂离子电池和传统超级电容器的性能指标，总结其在智能物流、起重机电源、机器人电源及轨道交通等方面独特的应用前景。最后展望了电极材料微观结构优化及功能集成、电解液专用化，预嵌锂成本进一步压缩、以及检测及原位表征方法的开发等锂离子电容器未来的发展方向。