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最新刊期
甲烷干重整反应Ni基钙钛矿型催化剂的研究进展
AI导读
杨涛, 李超, 张萌
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0881
摘要:甲烷干重整(DRM)可将CH
4
和CO
2
转化为H
2
/CO比接近1的合成气,是温室气体资源化利用的重要途径。Ni基催化剂因CH
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活化能力强、成本低而受到广泛关注,钙钛矿型氧化物则凭借组成和结构可调、热稳定性好以及氧空位和晶格氧活性可控等特点,为Ni基DRM催化剂的设计提供了重要平台。本文系统综述了Ni基钙钛矿型催化剂在DRM反应中的研究进展,详细介绍了前体衍生型、母体保留溶出型、钙钛矿载体型等催化剂体系,简要说明了催化剂设计与应用的新兴方向,重点阐释了活性相构筑方式、Ni-钙钛矿界面结构、氧空位、表面碱性和比表面积的调控方式及其对催化剂性能和积炭行为的影响机制。综合分析表明,提升Ni分散度、优化Ni-钙钛矿界面结构、增强CO
2
活化能力、提高比表面积,是实现Ni基钙钛矿催化剂高活性、高稳定性和抗积炭性能的核心调控策略。本文总结了当前Ni基钙钛矿型DRM催化剂研究进展及存在的瓶颈问题,展望了其未来发展方向,旨在为DRM反应中高效稳定Ni基钙钛矿催化剂的理性设计、性能优化及工业化应用提供有益参考。
关键词:甲烷;二氧化碳;催化剂;重整;Ni;钙钛矿;性能;积炭
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更新时间:2026-08-24
分子筛催化羰基化反应研究进展
AI导读
郝邵雯, 房旭东, 盛滢嬴, 陈之旸, 倪友明, 刘红超, 朱文良
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613. 2026-0802
摘要:羰基化反应是实现C1资源高值转化和含氧化学品合成的重要途径之一。与传统均相贵金属配位催化体系不同,酸性分子筛兼具规则微孔限域结构与可调Brønsted酸中心,可在分子尺度上调控反应底物解离吸附、CO插入形成中间体、中间体生成目标产物与扩散,由此形成了以“限域酸催化”为核心的羰基化催化新思路。本文围绕“酸性位点-孔道结构-反应路径-失活行为”的构效关系,综述了本团队在分子筛催化二甲醚、甲缩醛及其他小分子羰基化反应的研究进展。重点介绍了MOR分子筛催化二甲醚羰基化制乙酸甲酯过程中8元环Brønsted酸位点的活性作用、12元环孔道的传质功能,表面甲氧基、乙酰基、乙烯酮和酰基阳离子等关键中间体的演化规律,以及导致二甲醚羰基化催化剂失活的机制;系统梳理了分子筛催化剂酸性位点定向调控、晶体形貌优化、金属或杂原子改性、酸性位点选择性屏蔽等策略对催化性能的影响,从而为二甲醚羰基化分子筛催化剂设计提供了理论支持。针对甲缩醛羰基化反应,讨论了FAU、ZEO-1等分子筛中孔道限域、酸中心可及性和中间体转化对甲氧基乙酸甲酯生成的调控作用。此外,本文概述了甲醇、氯甲烷及低碳烃等小分子化合物经羰基化定向转化的研究,并结合二甲醚经乙酸甲酯制乙醇等代表性技术进展,探讨了分子筛羰基化催化剂从基础研究走向过程放大的关键问题。最后,从反应机理深化、催化剂理性设计以及过程放大等方面展望了该领域的发展方向。
关键词:沸石;催化作用;固定床;羰基化反应;限域效应;二甲醚;甲缩醛;工业化
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更新时间:2026-08-24
MOF催化剂在CO
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和甲醇合成碳酸二甲酯的性能研究
AI导读
陶子鑫, 史冰峰, 张晓越, 周致默, 舒家麒, 王晓雅, 黄甜甜, 徐玉平
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0915
摘要:将温室气体二氧化碳(CO₂)与甲醇直接转化为高附加值碳酸二甲酯(DMC),是缓解全球变暖与拓展化工原料供应的双赢策略。采用水热合成法合成了系列金属有机框架UiO-66-X,通过后修饰法在金属有机框架中掺杂铜离子(Cu²⁺)得到Cu/UiO-66-X催化剂,并将其用于CO
2
和甲醇合成碳酸二甲酯的性能研究。其中Cu/UiO-66-NH
2
具有较优的催化性能,DMC产率高达13.67 mmol·g⁻¹,远高于纯UiO-66(6.24 mmol·g⁻¹);连续5次循环反应后,催化性能逐渐趋于平稳。通过X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、N
2
吸附-脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等表征手段,探究了催化剂的晶相、形貌、酸碱性及其与催化性能的关系。结果表明,具有给电子基团的氨基与Cu²⁺的相互作用调控了UiO-66的酸碱微环境,促进了CO₂吸附活化与甲醇解离。本研究为通过微环境调制设计高效多相催化剂提供了新策略,也为CO₂资源化转化提供了性能优异的新型催化剂。
关键词:金属有机框架;酯化;二氧化碳;金属-载体协同;催化;纳米材料
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更新时间:2026-08-24
聚合物拓扑结构:合成策略与前沿进展
AI导读
吕小涵, 沈安, 曹育才
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0765
摘要:聚合物的宏观性能不仅取决于其化学组成与分子量,更受其分子链在空间中拓扑结构的深刻影响。通过精准调控分子链的拓扑结构以实现材料性能的突破已成为高分子科学领域的前沿研究方向。本文系统综述了梳状、星形、树状和梯形四类聚合物拓扑结构的研究进展与应用潜力,重点阐述了不同拓扑结构的几何特征及其对分子链缠结行为、结晶能力及松弛机制的影响;总结了大分子单体法、偶联法、主链引发法、核优先法与发散法等核心合成策略的技术优势与适配场景,以及各拓扑结构如何赋予材料独特的流变学、力学及功能特性。在此基础上,归纳了拓扑结构聚合物在合成精确性、结构缺陷控制及规模化制备等方面面临的主要瓶颈,展望了其在精准合成、功能化设计及产业化应用中的发展方向,以推动高性能聚合物材料的发展和加工技术的革新。
关键词:聚合物拓扑结构;梳状聚合物;星形聚合物;树状聚合物;梯形聚合物
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更新时间:2026-08-23
不同加速剂对电镀铜机理及通孔填充性能的影响研究
AI导读
王娟, 刘中林, 杨文耀, 向静
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0824
摘要:针对目前国内电子电镀专用化学品瓶颈问题,本文研究了N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠(DPS)和聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)在不同浓度健那绿(JGB)的电镀体系中对互连通孔铜电沉积性能的影响。首先,借助电化学测试的方法,在不同浓度(1mg/L、6mg/L和12mg/L)JGB的电镀液中,分别研究SPS或者DPS对电镀液体系的电化学性能的影响。借助表面表征手段,观测镀层表面光亮度,分析镀层晶粒生长取向与表面粗糙度变化。结果发现,当JGB浓度在1mg/L时,相较于SPS体系,DPS体系可获得光亮性更优的铜镀层。进一步通过切片制样结合金相显微镜观测,评价不同体系的通孔填充能力。实验结果表明,当JGB浓度为1mg/L且加速剂为DPS时,通孔电镀填充性能最好且铜层表面最光亮。
关键词:添加剂;通孔填充;电化学性能;电沉积
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更新时间:2026-08-23
改性氢化蓖麻油基触变凝胶的流变特性与裂缝封堵机理
AI导读
刘慰博, 曹广胜, 白玉杰, 张宁, 程庆超, 南晓函, 李天晴
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0929
摘要:研制了一种基于改性氢化蓖麻油(HCO)的高性能触变凝胶体系。优化筛选了增稠剂、交联剂、触变剂种类浓度,以及成胶温度、分散方法等关键制备参数,确定了最优配方:0.15%的1e7 Da的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)+0.2%乌洛托品+0.1%草酸+0.01%间苯二酚+0.1%氢化蓖麻油+0.1%乳化剂op-10,6摄氏度下静置固化24小时。红外光谱、扫描电镜和粘弹性测试表征表明,HCO与APAM通过分子间氢键和范德华力形成可逆物理交联网络,与乌洛托品-间苯二酚构建的化学交联主网络协同作用。流变测试证实凝胶具有优异的剪切稀化和快速自恢复性能:剪切速率从1 (1/s)升至1000 (1/s)时粘度趋近于0,经100 (1/s)剪切后可瞬时恢复;即使经5000 (1/s)极端剪切,30s内恢复率超过90%,五次循环剪切后粘度保留率近100%,触变环面积接近零。双管并联岩心驱替实验表明,注入6PV凝胶后,基质岩心分流率从5%升至35%,在2~10倍渗透率级差下低渗岩心分流率均超过58%,证明凝胶能有效封堵高渗通道并实现液流转向。该体系首次将氢化蓖麻油引入水基调剖凝胶体系,构建了化学交联与氢键物理交联协同的双网络结构,实现了极端剪切条件下的快速可逆自修复,为裂缝型强非均质储层深部调驱提供了新的技术途径。
关键词:凝胶;流变学;多孔介质;触变;非均质储层;调剖
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更新时间:2026-08-23
油基钻井液用抗高温吸油膨胀型聚合物堵漏剂研制
AI导读
杨鹏, 孙金声, 苏俊霖, 付旻皓, 彭云涛, 洪伟, 鲁政权
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0795
摘要:针对油基钻井液堵漏材料单一,常规堵漏材料尺寸匹配能力差,现有吸油膨胀材料吸油倍率低、强度差等难题,采用两步法合成了吸油膨胀型聚合物堵漏剂。首先以1,1'-双(4-羟基苯基)环己烷、3-异丙烯基-二甲基苄基异氰酸酯等材料制备了一种交联单体,在此交联单体基础上,以甲基丙烯酸苯乙酯、丙烯酸十三氟辛酯等制备出了一种油基钻井液用吸油膨胀型聚合物堵漏剂。吸油膨胀堵漏剂具有良好的抗高温性能;其原始粒径主要集中在50~250 μm左右,在白油/柴油中120 ℃条件下可膨胀7倍以上、140 ℃条件下可膨胀4倍以上,吸油膨胀性能较好;在3.5 MPa压差下,对开度在20~60 μm的微裂缝封堵效果显著,滤失量降低率达到95 %以上。吸油膨胀堵漏剂可以与其他架桥粒子配合,通过充填堆积、吸油膨胀、弹性变形等机理,提高段塞的致密程度,在裂缝漏失通道形成致密封堵层。吸油膨胀堵漏剂在页岩气井进行了现场试验,堵漏一次成功,可满足页岩油气/致密油气水平井安全、快速、高效钻进的要求。
关键词:井漏;油基钻井液;高温;吸油膨胀;防漏堵漏;承压能力
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更新时间:2026-08-23
铝酸钠速凝剂调控无机注浆材料性能演化与加固机制
AI导读
程详, 田朝宇, 王艳芬, 周柏坊, 赵光明, 孟祥瑞, 倪廉钦
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0892
摘要:为满足深部弱风化及裂隙发育围岩注浆加固需求,以超细硅酸盐水泥作基体,协同减水剂、膨胀剂及铝酸钠速凝剂(NA),研发一种高流态、快凝结且高韧性的无机注浆加固材料(USCG)。通过宏微观表征、皮尔逊相关性分析及煤矸石骨料胶结等试验手段,探究NA掺量作用下USCG的物理特性、力学强度、微观结构及注浆加固性能的演化规律。结果表明,NA掺入能有效缩短USCG凝结时间34.58%~64.85%,提升浆液流动度7.87%~28.61%。USCG的力学性能随NA掺量增加呈先升后降趋势,3%掺量下结石体28 d抗压强度略有下降,但3 d抗压与抗折强度分别提升14.97%、108.19%,28 d抗折强度提升81.32%,早强与韧性显著提升。XRD、FTIR、SEM和TG表征证实,适量NA有助于促进C-S-H的水化反应及钙矾石生成。注浆加固试验中,3%NA改性USCG可有效优化煤矸石胶结体荷载过程中裂缝发育与分布,峰值应力提升27.2%,整体力学承载改善。这种优异的性能主要归于NA协同多组分外加剂调控的超细水泥“水化进程-微观结构-界面强化”三重耦合增效。
关键词:速凝剂;硅酸盐水泥;力学特征;注浆材料;矸石胶结
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更新时间:2026-08-23
硝胺类炸药颗粒表面包覆技术研究进展
AI导读
李政远, 张砚, 王锋, 路畅, 郭舒琴, 刘长军
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0359
摘要:硝胺类炸药具有高能量密度与高爆速的优势,但其机械感度高、界面脱湿及热稳定性不足等问题严重制约了在钝感弹药中的广泛应用,表面包覆是实现高能钝感化的核心技术路径。本文系统回顾了溶剂挥发、溶剂-非溶剂、水悬浮、喷雾干燥、喷雾结晶、静电喷雾、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、机械混合、界面自组装及冷冻干燥等物理包覆方法,以及原位聚合、乳液聚合、表面接枝及溶胶-凝胶等化学包覆方法的研究进展,从界面结合机制与包覆层微观结构特征两个维度阐述了各类技术的工艺原理与降感机理。结果表明,物理包覆依赖范德华力或机械嵌合形成微米级壳层,降感效能显著,可实现50%~390%的撞击感度特性落高(H
50
)提升,能量损失可控制在5%以内,但存在界面结合力弱、长期贮存易脱壳的局限;化学包覆通过共价键实现界面“分子级钉扎”,可精准调控包覆层厚度至纳米级,在提升复合材料力学性能(拉伸强度提升10倍以上)及热稳定性(相变温度推迟10~20℃)方面具有明显优势,有效解决了高过载环境下的界面失效问题。分析表明,包覆层的弹性模量与能量耗散能力——而非包覆方法的工艺类型——是决定降感成败的核心变量,据此提取出跨技术的“软硬匹配”普适性原则。在此基础上,针对不同应用场景提出了技术选型策略:低成本量产推荐水悬浮法,高球形度与流散性控制推荐喷雾干燥,纳米级精密包覆推荐ALD,高过载长贮存场景推荐化学键合策略。最后,指出了包覆层完整性定量表征与绿色溶剂替代两大技术挑战,展望了物理-化学协同包覆与微结构理性设计的发展方向。
关键词:表面;界面;复合材料;降感;硝胺炸药
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更新时间:2026-08-23
环糊精金属有机框架材料的功能化构筑及其在水处理中的应用进展
1
AI导读
宋钰蓉, 陈马超, 雍子昕, 李博颖, 何皎洁, 孙燕, 赵晓红
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-1116
摘要:环糊精金属有机框架(CD-MOFs)以天然环糊精为有机配体与金属离子配位组装,具有主客体识别、生物相容性较好和结构可调等优势,在水体污染物吸附、富集与催化转化中表现出良好的应用价值。但其框架通常依赖碱金属离子与羟基之间较弱的配位作用,在水相环境中容易发生溶解或结构坍塌,限制了其在水处理中的直接应用。围绕这一问题,系统梳理了环糊精的结构特征及其对CD-MOFs构筑的影响,比较了蒸汽扩散法、溶剂热/水热法、微波辅助法和超声辅助法等合成方法的特点,探讨了交联修饰、表面疏水化、原位调控与配体预修饰等不同改性策略对CD-MOFs水稳定性提升的影响,概述了其在重金属及典型污染物处理中的应用进展。现有研究表明,功能化改性和复合材料构筑可在一定程度上改善CD-MOFs的水稳定性和循环使用性能,但多数研究仍基于模型污染物、模拟水样和实验室体系。针对上述问题,对CD-MOFs的水稳定性提升、绿色规模化制备、材料固定化应用及环境安全性评价等未来发展方向进行了展望,旨在为推进CD-MOFs在水处理领域的实际应用提供参考。
关键词:环糊精;金属有机框架材料;改性策略;水处理;功能化应用
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更新时间:2026-08-23
基于等效多孔介质模型的钎焊板式换热器气液分布的均匀性
AI导读
郁修阳, 张继鑫, 何泽银, 杨金辉, 王建辉
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-1215
摘要:针对钎焊板式换热器多层板间气液分配不均问题,建立基于周期单元阻力拟合的等效多孔介质数值模型,研究不同质量流量下基准结构各流程气相、液相及总质量流量的分配特征;而后,分析多孔介质模型各层局部质量干度的变化规律以及流量分配不均匀系数;进而,使用分配器来提高流量均匀性并研究分配器孔径大小对两相流量分配均匀性及压降特性的影响。结果表明:单相工况下,入口体积流量由4 L/min增至16 L/min时,流量不均匀系数由1.44%升至3.09%。两相工况下,集管压力差异与气液动力学差异共同导致分配不均,三个流程总流量不均匀系数最大分别达到20.70%、18.70%和13.26%,其中液相偏流是主要影响因素。采用入口分配器后,在本文考察的代表工况及孔径范围内,d=2.0 mm方案表现出较优的综合均流性能,三个流程总流量不均匀系数分别降低65.37%、71.02%和66.72%,压降由11549 Pa增至12536 Pa。
关键词:板式换热器;均匀性;两相流;多孔介质;数值模拟;压降
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更新时间:2026-08-23
电场与剪切流场耦合下液滴的变形与破碎特性
王太, 刘育玮, 李晟瑞, 吕世超, 刘璐, 王腾, 董新宇
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-1159
摘要:电场与剪切流场耦合作用下液滴的动力学特性在石油破乳脱水、微流控等工业领域具有重要的应用价值。鉴于此,基于OpenFOAM开源平台,构建了CLSVOF界面捕捉方法,并引入漏电介质模型与自适应网格技术,实现了多物理场耦合作用下自由界面的三维数值模拟。研究了剪切流场、电场、黏度等因素对液滴动力学特性的影响,分析了电场、流场、电荷、电场力、表面张力等信息的时空分布。研究发现,电场力的介入打破了纯剪切流场中液滴的稳态平衡,显著降低液滴破碎的临界毛细数。当毛细数Ca=0.2、电毛细数Ca
E
=0.3时,液滴拉伸比在约0.17 s时超过5并发生破碎;当连续相黏度由1.04 Pa·s降至0.104 Pa·s时,液滴破碎时间由0.73 s缩短至0.075 s。在双场耦合作用下,液滴极化电荷在尖端区域汇聚,局部麦克斯韦应力激增并取代剪切力成为主导形变的核心动力。不同工况下,液滴会呈现不同的破碎模式,一种是液滴变形为纺锤体,并发生尖端喷射破碎;另一种是液滴变形为哑铃状,两端破碎形成两个较大子液滴。连续相黏度的降低,会减少黏性阻力,从而缩短液滴由初始拉伸至最终破碎所需的时间。研究结果可为电场—流场耦合作用下液滴动力学行为的预测及相关分离与微流控装备的优化设计提供理论依据。
关键词:电场;剪切流场;液滴;界面张力;流体动力学;数值模拟
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更新时间:2026-08-20
物理锚点残差驱动的胺液消泡智能软测量
李佳琪, 兰忠, 郝小静, 曹瑛, 张筠鹿
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0989
摘要:胺液吸收塔在污油回炼过程中频繁发泡,严重影响装置平稳运行。本文提出一种融合时间卷积网络(TCN)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)、自适应注意力及物理锚点残差的复合软测量模型。该模型将预测目标从泡沫的绝对高度改为残差增量,以此缓解强自回归场景下的过度平滑和时滞问题。模型前端用TCN做多尺度空间解耦,用BiLSTM捕捉消泡剂降解的长周期依赖,注意力层聚焦突变时刻,最后通过双向极值钳制损失函数强化极值区间的预测精度。在发泡动力学仿真数据上的测试结果为:决定系数R²达0.9456,均方误差MSE相比LSTM基线降低19.5%。消融实验分析,物理锚点残差范式向模型注入强归纳偏置,为胺液吸收塔发泡过程的精准预测与安全调控提供了可解释的智能策略。
关键词:胺液吸收塔;泡沫高度预测;物理锚点残差;神经网络;动态建模;注意力机制;算法
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更新时间:2026-08-20
间歇井下气液高效分离器流场特性
王羕, 蔡萌, 邢雷, 肖茂林, 王飞, 李新亚
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0983
摘要:为进一步提升抽油机井井下间歇抽吸条件下采出泵的运行性能,缓解高含气工况对举升系统的不利影响,基于旋流分离与重力沉降间歇协同原理,提出一种井下气液旋流重力协同式分离器结构。采用数值模拟与室内实验相结合的方法,开展气液比、冲程及冲次等关键参数对气液分离器的影响研究,建立适用于间歇工况的分离效率评价方法,掌握了不同工况参数条件下气液旋流重力协同式分离器的流场分布特性及分离性能变化规律。结果表明:单冲次内流场呈“上冲程旋流分离、下冲程重力沉降”的周期性特征;气液比增大会显著降低分离效率,冲程与冲次增大使分离效率先升后趋于稳定。最佳运行工况为冲程2.7m、冲次8min⁻¹,气液比50∶1,此时数值模拟效率达到最佳值96.4%。数值模拟与实验分离性能的平均误差为1.99%,两者呈现了较好的一致性。研究为井下间歇工况气液分离装备设计优化提供了理论支撑。
关键词:气液分离;间歇工况;螺旋重力耦合;流场特性;参数优化
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更新时间:2026-08-19
基于液-液分相的氯乙酸甲酯精馏强化工艺
AI导读
程伟琴, 冯明, 杨鹏飞, 赵聪聪, 王延花, 霍二福, 倪中海
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0736
摘要:氯乙酸甲酯(MCA)是农药、医药等领域的关键中间体,针对传统间歇精馏工艺回收率低(约70%)、热敏分解损失占进料MCA质量的5%~8%、前馏分夹带损失大、能耗高、周期长(26h)等行业共性技术瓶颈,提出“基于液-液分相的前馏分全采出+油相回流”间歇精馏强化新工艺。利用MCA/水体系不互溶与密度差异,将前馏分冷凝液静置分相,下层富MCA酯相回流至精馏塔,上层水相排出体系。采用NRTL物性模型,通过Aspen Plus对模拟传统工艺、全采出无回用工艺及新工艺进行严格模拟,结合实验装置运行数据验证模型的可靠性。结果表明:新工艺MCA纯度达99.52%,精馏周期缩短至10.2h(降幅61%),总回收率提升至95.1%,单位产品能耗降至192.6 kW∙h/t。该工艺无需引入第三组分,仅利用体系自身相行为,对同类热敏性酯类/含水体系精馏过程强化具有参考价值。
关键词:氯乙酸甲酯;间歇式;液-液分相;过程强化;热敏物料;模拟
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更新时间:2026-08-18
面向化工智能化转型的数据融合——研究进展与挑战
AI导读
郭亚勤, 王春博, 奥杰, 蔡睿, 叶茂, 杜伟
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0830
摘要:化工数据呈现多源异构、时空尺度跨越宽泛且依赖专业符号体系等特征,通用大语言模型难以直接适配。本文围绕静态知识抽取、动态数据处理及静态知识与动态数据协同融合三个层面,系统梳理了化工领域大语言模型适配的最新研究进展与挑战。知识图谱扩展、知识底座结合大语言模型、检索增强生成已成为当下动态数据处理及静态知识与动态数据协同融合的三条路径,但缺乏同时处理动态时序数值计算与静态知识图结构的统一数学框架是三者的共同短板。当前核心挑战在于跨尺度语义对齐、实时性与深度推理的矛盾、物理一致性验证缺失。未来应发展物理图驱动的图-时序联合表示理论,构建基于时间尺度解耦的分层决策架构,并建立基于物理守恒律的化工专用评估基准。
关键词:人工智能;大语言模型;化工行业;多模态数据融合;知识图谱;产业化路径
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更新时间:2026-08-17
二氧化碳加氢制甲醇稀土元素调控的铜基催化剂研究进展
AI导读
王伟, 屈楠楠, 李泽阳, 高腾飞, 邓博文, 刘雪朋, 丁勇, 徐冬
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0956
摘要:二氧化碳催化加氢制甲醇是“液态阳光”储能与化工脱碳的关键技术,但铜基催化剂面临热烧结、逆水煤气变换副反应及水致失活等瓶颈。文章从几何结构、电子效应、界面缺陷及表面酸碱度四个维度,系统综述了La、Ce、Y、Nd、Pr五种稀土元素改性铜基催化剂的研究进展,总结了稀土资源分布与制备工艺特性及各稀土元素的改性特点。稀土通过调控铜分散度与颗粒尺寸、调变Cu
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/Cu
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价态、构建氧空位界面、优化碱性位点,协同提升CO
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活化与甲醇选择性。然而现有研究仍存在稀土价格波动剧烈、制备精度控制不足、长周期迁移流失规律不明、绿色回收技术缺乏等问题。因此文章提出发展机器学习与高通量计算融合的“预测-实验”闭环筛选体系;面向绿氢耦合场景设计动态响应与启停耐受性催化剂;探索非破坏性直接再生与全生命周期评价技术。明确了不同稀土因电子构型与离子半径差异所主导的改性维度(La强碱位点、Ce可逆氧化还原、Y界面调变、Nd晶格畸变、Pr兼具可逆氧化还原与良好导电性),为理性设计高效稳定的工业催化剂提供了理论依据。
关键词:二氧化碳加氢;铜基催化剂;稀土改性;甲醇;稳定性;液态阳光
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更新时间:2026-08-17
结合衰退机理和机器学习算法的PEMFC衰退状态预测
AI导读
姜攀星, 徐佳宇, 李泽森, 宋俊凯, 詹志刚
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0945
摘要:准确预测质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部材料的实时衰退情况对于针对性优化电池材料设计和提升寿命至关重要。为解决这一问题,提出了一种PEMFC关键材料衰退状态高精度快速预测的新方法。充分考虑了膜电极(MEA)核心组分(碳载体、离聚物和铂催化剂)的衰退机理,通过模拟计算获取了一系列常用工况与材料属性条件范围内PEMFC衰退模拟数据,构建了衰退状态数据集,对比得出反向传播神经网络(BPNN)对各材料衰退状态预测具有最优的适配性,其中对碳腐蚀速率、磺酸基团浓度、铂颗粒表面积密度的决定系数(R
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)分别达到了98.313%,98.407%和99.841%。为进一步提升模型预测精度和稳定性,利用粒子群优化算法(PSO)对BPNN进行了优化,三种输出特征R
2
分别提升了1.33%、1.22%和0.02%;其优化效果主要体现在预测的误差维度的改善,例如在碳腐蚀速率预测中,平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和平均偏差误差(MBE)分别降低了65.3%、44.38%、33.49%和48.02%。在前述模型基础上对输入特征进行了敏感性分析,发现不同运行工况与材料参数对不同组分衰退的贡献有所差异;除开时刻这一特殊参数的影响,电压为各组分衰退最敏感参数。此外,离聚物降解过程中参数间的交互作用最强,而在铂衰退过程中的相互影响相对最弱。研究结果表明:结合PEMFC衰退模拟方法和PSO-BPNN混合模型,可实现燃料电池关键材料衰退状态的高精度快速预测,为其衰退主要影响因素的辨识及性能提升策略的定向优化提供新思路与高效技术手段。
关键词:质子交换膜燃料电池;膜电极;机器学习;衰退;预测
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更新时间:2026-08-17
气固双流体模型的封闭、介尺度修正及加速计算
AI导读
雷赫, 孙舒逸, 姜勇, 郭克伦, 戴丹, 罗正鸿
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-1078
摘要:气固两相流广泛存在于能源、化工及冶金过程,双流体模型(TFM)在气固两相流反应器模拟中被广泛采用。然而,其模拟精度高度依赖于封闭方程(特别是固相应力、相间作用力及传热反应等本构关系)的构建质量,粗网格模拟面临介尺度非均匀结构效应的修正问题,高分辨模拟则受困于计算成本。围绕上述瓶颈,本文沿“封闭—介尺度修正—加速”主线,系统梳理了双流体模型在封闭理论、介尺度修正模型及加速计算三个方面的研究进展。封闭层面,梳理了颗粒动理学理论、相间作用力模型及传热反应本构的基本框架与发展历程。修正层面,对比分析了以能量最小多尺度(EMMS)模型和过滤双流体模型(fTFM)为代表的两类介尺度建模路径,详细评述了二者在流动、传热、反应修正中的基本思想、模型拓展与典型应用。加速计算层面,总结了以降阶模型和高性能计算为核心的高效求解策略。在此基础上,展望了未来发展方向,为气固双流体模型从基础研究走向工业全生命周期应用提供参考。
关键词:气固两相流;过滤双流体模型;EMMS;介尺度修正;加速计算
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更新时间:2026-08-17
亚20nm超薄聚酰胺膜智能化设计:界面调控、缺陷抑制与应用
AI导读
任方华, 陈蕊, 宋士健, 程阳阳, 孙茜萍, 秦磊, 周勇
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2026-0857
摘要:聚酰胺(PA)复合膜因具有较高分离性能,被广泛用于纳滤过程,但其发展仍受到“通量–选择性”权衡关系的限制。其中,传统百纳米级PA选择层较大的传质阻力是影响膜通量提升的重要因素。近年来,构筑亚20nm超薄PA层被认为是提高纳滤膜性能的有效途径。然而,在界面聚合过程中,单体扩散、界面反应及膜层生长之间存在复杂耦合作用,膜层减薄后容易形成针孔、微裂纹等缺陷,难以同时兼顾超薄结构与高选择性。本文围绕界面聚合中的扩散–反应行为,介绍了PA层自限生长机制及厚度调控方法,总结了扩散、界面工程、动力学的调控和纳米限域等超薄PA膜构筑策略,并归纳了缺陷形成与调控的研究进展。此外,结合卷对卷、狭缝涂布等连续化制备技术,讨论了超薄PA膜在盐湖提锂和废水资源化等领域的应用潜力。最后,对当前超薄PA膜在成膜机理、缺陷抑制及高性能协同调控方面存在的问题进行了分析,并展望了原位表征、多尺度模拟及人工智能辅助膜设计的发展方向。
关键词:聚酰胺膜;超薄纳滤膜;界面聚合;AI驱动;缺陷抑制
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更新时间:2026-08-14
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