绿色化学工程

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江南大学康振课题组:工程化大肠杆菌高效生产四氢嘧啶

g/L。由于避免了基因敲除策略,构建的重组菌株比其他产生四氢嘧啶的菌株表现出更强的适应性、更强的生长能力以及更高的生产力。该工作为大肠杆菌合成其他天冬氨酸衍生物提供了思路。文章信息Title:
2021年9月28日
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综述|清华大学马明教授团队:离子液体在固液摩擦中的应用

点击蓝字关注我们01图文导读目前,涉及固体-离子液体界面的相关应用是能源相关领域的热点话题之一,探索离子液体-固体界面处性质给化学工程的发展带来巨大机遇与挑战。微观尺度下的固体-离子液体界面处的摩擦行为显示出优异的性能,尤其是展现出超润滑行为的可能性,目前,已有许多应用从这些研究中受益。清华大学马明教授等在Green
2021年6月18日
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湖南师范大学谭蓉教授课题组:泡沫状硼掺杂氮化碳材料作为一种新型酸碱协同催化剂用于水相亲核加成反应

点击蓝字关注我们No.1文章导读酸碱协同催化,可通过酸性位点和碱性位点分别活化反应底物,从而降低反应能垒。因此,酸碱协同催化体系通常表现出比单一酸碱催化系统更高的催化效率。然而,传统酸碱协同催化体系中通常存在酸/碱位点相互中和的问题,导致其催化活性猝灭。湖南师范大学谭蓉教授课题组,将硼原子掺杂入g-C3N4骨架中,制备硼掺杂氮化碳材料(Bx-CN),并将其作为酸碱双官能团材料用于催化水相Knoevenagel缩合反应,实现了反应体系高效催化与催化剂简捷分离。文章发表在Green
2021年6月9日
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【综述】华东理工大学张晶教授课题组│通过糠醛和羟甲基糠醛的催化转化制备生物质衍生单体

点击蓝字关注我们01文章导读生物质基化学品是涉及民生质量和国家能源与粮食安全的重大战略产品,生物质基化学品制备的研究符合国家生态文明建设的迫切需求,有助于实现“双碳”目标。糠醛和羟甲基糠醛因其结构中官能团的多样性,且能由半纤维素和纤维素经水解和脱水高效制备,被视为生物质资源利用中重要的平台分子。在美国能源部2010年评选出的前14名最重要的生物质基平台分子中,糠醛和羟甲基糠醛都名列其中。糠醛和羟甲基糠醛可经多相催化制备多个具有较高经济价值的生物质基单体,例如糠醇、2,5-呋喃二甲酸等。目前研究中面临的主要挑战是如何高效、高选择性地制备这些单体。近期,华东理工大学化学工程联合国家重点实验室张晶教授等在Green
2021年6月4日
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安徽建筑大学王献彪、冯绍杰教授课题组: 氨基功能化多孔聚二乙烯基苯用于可再生高效吸附废水中氟离子

点击蓝字关注我们01文章导读废水中过量的氟离子会对人体造成损伤,吸附除氟法具有成本低、操作简单、去除彻底等优点。安徽建筑大学王献彪、冯绍杰教授课题组利用溶剂热法合成多孔聚二乙烯基苯(PDVB),通过后修饰得到氨基功能化的多孔聚二乙烯基苯(A-PDVB)。其比表面积为443
2021年6月1日
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如何使离子液体和低共熔溶剂更绿色?快来看看这十三种策略

点击蓝字关注我们绿色溶剂是绿色化学研究的热点之一。离子液体和低共熔溶剂通常被认为是绿色溶剂,已经被广泛应用于溶解、分离、催化、电化学和材料合成等领域。然而,离子液体和低共熔溶剂并不总是绿色的,也存在一些非绿色的因素,如不稳定、挥发、有毒、可燃、难以再生、成本高、难以提纯等。因此,应该重新审视离子液体和低共熔溶剂的绿色性,并从绿色的角度,总结提高其绿色性的策略。图1
2021年5月28日
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南开大学何良年教授:生物质高值化利用案例

点击蓝字关注我们图文导读随着全球工业化的快速发展,资源短缺和环境污染逐渐成为限制社会发展的主要问题。以可再生资源为原料,采用绿色的加工过程,生产具有工业应用价值的化学品是解决资源和环境问题的有效途径。作为可再生资源,生物质具有来源丰富、结构多样的特点,因而可作为化石资源的替代品,用于合成多种具有应用价值的化学品。植物油是重要的生物质资源,蓖麻油作为一种非食用植物油,其主要成分为蓖麻油酸甘油酯,由于蓖麻油酸具有9位双键以及12-仲羟基的独特结构,经过衍生可合成多种有价值的化学品,因而蓖麻油是重要的化工原料。其中,12-羟基硬脂酸甲酯是从蓖麻油获取的重要化学品,可用于医药、化学品等的表面活性剂、增稠剂以及分散剂,该产品可经过蓖麻油氢化并进一步与甲醇酯交换或者先与甲醇酯交换再进行氢化制备。在氢化过程中,由于蓖麻油或蓖麻油酸甲酯结构中含有对氢化过程敏感的羟基和酯基,因而适宜的催化剂以及合适的操作条件对于12-羟基硬脂酸甲酯的制备至关重要。南开大学何良年教授课题组通过简单的共沉淀方法,制备了硅藻土负载的Cu-Ni二元催化剂,用于蓖麻油酸甲酯的氢化反应,不仅能在较温和条件下实现原料的完全转化,还能使产品12-羟基硬脂酸甲酯的选择性高达97%。研究亮点制备了廉价的硅藻土负载Cu-Ni二元金属催化剂用于蓖麻油酸甲酯的氢化;实现了蓖麻油酸甲酯的当量转化和高达97%的12-羟基硬脂酸甲酯选择性;催化剂方便回收且在重复使用中表现出较好的催化活性。研究概述催化加氢反应是一类重要的有机反应,其中非均相催化氢化在工业生产上具有极大的应用价值,因而开发廉价且高效的非均相催化剂对于工业生产具有实用意义。单金属负载的催化剂在非均相催化氢化中已被广泛应用,但对于存在多个氢化反应位点的底物,该类催化剂通常面临产物选择性的问题。近年来,双金属负载催化剂在催化加氢反应中被广泛的研究,双金属负载催化剂可通过金属合金的形成以及金属原子与载体间的相互作用,促进催化剂表面对H2的活化以及对底物反应基团的选择性吸附,因而能够提高目标产物的选择性,同时具有优异的催化加氢活性。本研究采用共沉淀的方法制备了硅藻土负载的Cu-Ni二元催化剂并将之用于蓖麻油酸甲酯的氢化,实现了原料蓖麻油酸甲酯向12-羟基硬脂酸甲酯的高收率高选择性的转化。通过对硅藻土负载的Cu-Ni二元催化剂进行X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM),H2程序升温还原(H2-TPR)等表征,证明了负载催化剂表面Cu-Ni合金的存在。由图2可知,在硅藻土负载的Cu-Ni二元催化剂中,Ni的衍射峰发生了衰减和迁移,证明了Cu-Ni合金的形成。图2.
2021年5月25日
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中科院过程所王慧研究员:可饮用青蒿素水溶液的高效制备

点击蓝字关注我们1图文导读青蒿素是我国科学家于20世纪70年代从菊科植物黄花蒿中提取的化学药物,是继乙氨嘧啶、奎宁、氯喹、伯喹之后最有效的抗疟特效药,具有速效、低毒、安全等特点。该药自问世至今,已经挽救了全球数以百万人的生命,被世界卫生组织称为“唯一有效的疟疾治疗药物”。然而青蒿素水溶性较差,口服或注射给药过程中其利用率较低,须通过衍生化反应将青蒿素转化为水溶性较好的下游产品(如:双氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚等),提高药效,衍生化过程无疑增加了青蒿素类药物的生产周期及成本。中国科学院过程工程研究所王慧研究员等提出介质-外场耦合强化青蒿素提取新过程,即以可食用环糊精为增溶剂提高青蒿素水溶性,协同超声空化效应强化水溶液提取青蒿素,获得可饮用的青蒿素提取物,从根本上解决了青蒿素类药物生产过程复杂、环境污染、成本高等问题,对在疟疾严重的贫困地区推广青蒿素类药物具有现实意义。文章发表在Green
2021年5月15日
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石河子大学于锋教授课题组: 超低比表面积“冰壶催化剂”用于低温NH3-SCR脱硝

点击蓝字关注我们文章导读负载型催化剂广泛应用于工业催化中的多相催化反应。其中,催化剂载体作为活性组分的骨架,通常会选择孔道发达、比表面积较大的多孔材料,特别是分子筛等。优异的催化剂载体不仅可以支撑活性组分,而且还可以使活性组分充分分散,获得更多的活性位点,提高催化剂的反应活性。近日,石河子大学化学化工学院于锋教授课题组“反其道而行之”,采用超低比表面积(小于5
2021年5月7日
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综述 | 天津大学刘新磊教授: 聚苯并咪唑(PBI)和苯并咪唑连接聚合物(BILP)膜的研究进展

点击蓝字关注我们图文导读分离过程是生物制药、食品、农业、化学和石化工业的基础。膜分离具有能耗低、占地面积小及环境友好等特点。目前,鉴于聚合物膜的成本低和可加工性高,市场上以聚合物膜为主导。天津大学刘新磊教授等人总结了近年来聚苯并咪唑(PBI)和苯并咪唑连接聚合物(BILP)膜的研究进展。文章发表在Green
2021年4月14日
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天津大学姜忠义教授膜与膜过程团队:固有孔高分子膜表面多酚功能化用于高效CO2分离

点击蓝字关注我们图文导读自工业革命以来,能源短缺逐渐成为困扰人类发展的生存难题。发展绿色清洁的生物沼气能够有效解决这一问题。然而,沼气中存在约30%-45%的CO2,降低了沼气的利用效率。膜分离技术可以有效脱除沼气中的CO2,提高燃烧热值。为了提高膜分离过程的效率,各种类型的膜材料相继被开发。其中,固有孔高分子(Polymers
2021年4月2日
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综述丨大连理工大学贺高红教授团队:微尺度过程强化技术用于高效制备晶体颗粒

点击蓝字关注我们文章导读目前,高端化学晶体产品日益增长的需求使得高效和定向地晶体颗粒制备技术受到广泛关注。近年来,由于微尺度强化的新型结晶技术具有体积小、连续性好、生产效率高以及能够实现对成核和生长过程的精确调控等优势,取得了快速发展,成果引人瞩目。大连理工大学贺高红和姜晓滨教授等在Green
2021年3月25日
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天津工业大学仲崇立教授: 离子液体调控ZIF-8孔道用于CO2膜分离:功能基团影响的研究

点击蓝字关注我们文章导读在气体分离膜的开发过程中,填料的种类选择以及改性对膜性能起着重要的决定作用。随着计算机模拟技术的深入发展,理论和计算在膜分离过程机理研究中的作用越来越大。天津工业大学仲崇立教授课题组利用分子模拟方法研究了离子液体在IL@MOF中的功能团对气体吸附的影响,实现了理论模拟指导实验,提出了一种分子模拟预测与实验验证相结合的研究模式,为开发高性能MOF基混合基质膜提供新思路。文章发表在Green
2021年3月22日
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中科院大连化物所杨维慎研究员课题组丨综述:针对膜法气体分离的金属-有机框架材料改性策略的研究进展

点击蓝字关注我们文章导读金属-有机框架材料(MOFs)因其结构丰富、比表面积大、化学功能可调等优异特性,在膜法气体分离应用领域具有广阔的应用前景。然而,非选择性缺陷和骨架柔性是影响最终分离性能和稳定性的两个主要问题。通过对骨架化学成分、孔径大小、纳米笼刚性、晶间/相间缺陷和晶内缺陷的修饰调控,有助于定向优化气体吸附和扩散行为,从而提高膜的分离性能和稳定性。基于上述背景,中科院大连化物所杨维慎研究员、彭媛副研究员等结合所在课题组的研究成果,总结了近年来MOFs材料定向改性策略方面的代表性研究进展。文章依据改性策略和MOFs粉体/膜材料晶化反应的先后顺序,划分为两大部分系统阐述了各改性措施的作用机制及其最终对MOFs基膜气体分离性能和稳定性的影响规律,概括了两大策略的优缺点,并对这一研究领域未来发展方向和所面临的挑战做出了展望。文章发表在Green
2021年3月16日
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【综述】膜法绿色制糖技术:我们离工业化还有多远?

蔗糖是继粮、棉、油之后,关系国计民生的重要战略性物资。传统的甘蔗制糖工艺主要包括亚硫酸法和碳酸法,在蔗汁清净工段需要添加大量磷酸、硫磺、石灰、絮凝剂等用于蔗汁的澄清和脱色,且获得的产品色度偏高,含有二氧化硫等有害物质,难以满足日益增长的对高端、绿色糖产品的需求。另外,甘蔗混合汁化学清净效率低,增加了后续蒸发结晶过程的能量损耗,且会产生大量废糖蜜,严重地降低了糖的回收率。膜法绿色制糖新技术是利用现代膜分离技术变革传统制糖工艺(图1),利用分离膜精确的物理筛分作用,实现甘蔗混合汁的除杂、澄清、脱色和浓缩,近些年来受到学术界和工业界的广泛关注。该项技术具有不添加有害物质、极大程度减少化学品的使用、清净过程高效稳定、副产物可综合利用、产品多元化和可自动化生产等诸多优势,极大地提升了糖产品的品质,推动制糖工业转型升级。然而,膜法制糖过程中仍然存在膜污染严重、分离选择性不足和清洗效率低等问题,限制了该技术的大规模工业化应用。图1
2021年3月12日
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大连理工大学刘毅教授团队:基于不同空间尺度的高性能MOF气体分离膜设计与合成

点击蓝字关注我们文章导读分离过程是工业生产中能耗最高的过程之一。相较于传统的精馏等分离工艺,膜分离技术能够突破相平衡限制,具有节能降耗,环境友好等优势。金属有机骨架(MOF)材料因其高度均一可调的孔道结构在气体分离领域表现出巨大的潜力。近年来,MOF膜相关研究取得了重要进展,在H2/CO2,CO2/N2,CO2/CH4和C3H6/C3H8等轻质气体组分的分离中性能优异。大连理工大学刘毅教授和孙彦威博士基于MOF膜的研究进展,在Green
2021年3月10日
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天津工业大学张玉忠教授团队:静电纺丝法制备超疏水Elec-PVDF/SiO2膜应用于烟道气脱硫

点击蓝字关注我们文章导读近几年,静电纺丝一直备受关注,静电纺丝可制备出微纳米级纤维,用于提高膜的表面粗糙度,且纤维之间的堆积不会较大程度地影响基膜的气通量,同时也可将疏水SiO2纳米粒子引入到纤维表面,提高膜表面疏水性。天津工业大学张玉忠教授课题组在传统制备方法的基础上,采用静电纺丝技术调控膜表面方法,以SiO2为原料,构建出微纳米双重粗糙结构的类荷叶结构,呈超疏水特性。文章亮点提出了一种制备超疏水表面的制备方法。构建出微纳米双重粗糙结构的类荷叶结构,水接触角可达155°,呈超疏水特性。超疏水Elec-PVDF/SiO2静电纺丝膜的SO2吸收通量保持在8.8×10-4~9.5×10-4
2021年3月1日
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香港科技大学杨经伦教授团队:体相离子液体和离子液体涂层吸收甲苯的对比研究

点击蓝字关注我们文章导读离子液体是极具潜力的温室气体和挥发性有机化合物捕获材料,实验方法和分子模拟已被广泛用来研究离子液体的构效关系,为设计新型特定任务式离子液体提供了重要指导。对于气体吸收过程而言,直接使用离子液体简单高效,但其较高的粘度常常导致体相中气体扩散和吸收过程较慢,通过构筑离子液体涂层则有望解决这一问题。香港科技大学杨经伦教授团队考察了在体相和涂层状态下的离子液体对气相甲苯的吸收过程,研究了离子液体的粘度和正辛醇/水分配系数对吸收过程的影响,确定了影响离子液体的甲苯亲和力和可再生能力的重要因素。01研究内容概述本研究采用具有不同碳链长度和阴离子的咪唑基离子液体作为吸收材料,以填充在吸收瓶中的体相状态和负载在石英晶片表面的涂层状态,来吸收由鼓泡法产生的甲苯蒸气(见图1示意图)。图1.体相离子液体和离子液体涂层吸收甲苯过程的示意图。从图2的甲苯吸收曲线,具有较长碳链的离子液体疏水性更强,显示了更高的甲苯吸收容量([HMIM][BF4]
2021年2月24日
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北京理工大学孙剑教授课题组丨离子液体中生物质衍生碳点的合成、改性及应用

点击蓝字关注我们文章导读碳点作为一种零维纳米材料,具有水溶性好、光学性能好、毒性小、易于表面钝化和功能化等优点,近年来在绿色化学和工程领域引起了广泛的关注。但是,碳点难以大规模制备、量子产率低等问题限制其应用。因此,以价格低廉的生物质及其衍生物为原料制备碳点,利用离子液体强化碳点形成过程和改性碳点表面性质及元素组成,对于实现低成本制备和碳点性能改性具有重要意义。近期,北京理工大学绿色生物制造课题组孙剑教授等在Green
2021年2月18日
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【综述】CO2资源化利用:无卤素条件下CO2与环氧化合物反应制备环状碳酸酯的研究进展

点击蓝字关注我们图文导读目前,温室效应和能源短缺是阻碍人类社会可持续发展的两大挑战,将二氧化碳转化为有用的工业化学品被人们视为一种理想的解决方案。其中,二氧化碳与环氧化合物反应制备环状碳酸脂是一类非常重要的绿色碳资源转化利用反应技术。其产物可以作为极性有机溶剂、锂离子电池电解液、涂料添加剂以及作为合成精细化学品的中间体等等。目前大多数报道的催化体系里都不可避免地引入了卤素盐作为共催化剂来提高反应产率。然而卤素盐的强腐蚀性、对环境的严重危害性和催化剂的分离回收问题都严重限制了卤素盐催化体系的工业应用。因此从绿色化学的角度来说,发展高效的无卤素催化剂以实现温和条件下催化制备环状碳酸脂具有重要的意义。基于此,中科院化学所刘会贞研究员、中科院过程所张香平研究员等基于实验室已开展研究,并结合文献报道,在Green
2021年2月9日
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【封面文章】清华大学张强教授: 海水基电解液在锌空气电池中的首次应用

点击蓝字关注我们”文章导读与当前主流的锂离子电池技术相比,锌空气电池作为下一代电化学能源储能技术,在能量密度、安全性、经济性等方面具有较大优势。如果在锌空气电池体系中使用海水替代去离子水进行电解液的制备,将进一步降低电池体系成本,减少与淡水资源的竞争,并拓宽金属空气电池的应用领域。但目前尚无适用的催化剂评估与成功的电池原型研发,主要的焦点在于海水中的复杂组分对空气电极催化剂活性与电池整体性能的影响。清华大学张强教授课题组在Green
2021年1月29日
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展望丨利用CO2“呼吸”的电池:CO2在储能中的多元化发展

点击蓝字关注我们文章导读近年来化石燃料的不断被开采与使用,带来化石燃料储量的急剧减少以及CO2的排放量增高的严重后果。如果能将能量存储与转化和减少CO2排放结合起来,将会带来双赢的效果。Li/Na-CO2电池是现如今能将二者结合起来的最佳选择,然而,Li/Na-CO2电池仍存在电化学性能不足和反应机理不明确的问题。为此,走出目前的困境需要大量的努力和创新方向。近日,南开大学/郑州大学周震教授和信阳师范学院张彰博士基于实验室已开展研究,并结合文献报道,在Green
2021年1月22日
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天津大学赵志坚教授:全局优化预测铂基金属催化剂的表面氧化物结构

点击蓝字关注我们图文导读铂基催化剂是应用最为广泛的金属催化剂之一,在非均相热催化、光电催化等过程中都发挥着“四两拨千斤”的催化效应。结构决定性能,对于铂基催化剂催化活性和选择性的探索离不开对其催化剂结构的剖析。实验中,借助原位或准原位表征手段,可以获知不同反应过程中铂催化剂表面乃至体相的微观结构,并与催化活性和选择性相关联,从而建立铂基催化剂的构效关系。然而,通常对于铂基催化剂的建模依然停留在纯金属层面,很少考虑到在强氧化还原氛围下,表面铂物种的变化,因此,模型与实际之间仍有较大差距。天津大学赵志坚教授借助以遗传算法为核心的全局优化方法,基于密度泛函理论的计算,筛选铂基金属催化剂在不同表面氧覆盖度情况下热力学最稳定的表面构型,为铂基催化剂建模提供了可靠的理论依据,并进一步构建起铂基催化剂在催化氧化反应中的构效关系。遗传算法流程图遗传算法是计算数学中用于解决最优化的一种搜索算法。进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的,这些现象包括遗传、突变、自然选择以及杂交等等。本世纪以来,遗传算法开始被广泛应用于催化剂结构筛选与预测、材料设计等领域。
2021年1月19日
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综述:有效强化CO2吸附与质子传输,显著提升光催化CO2还原效率

H2O”的综述(https://doi.org/10.1016/j.gce.2020.09.003)。文章系统总结了光催化CO2还原技术的最新研究进展,并对这一领域的发展方向进行了展望。图1.
2021年1月5日
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李建荣教授团队:多级结构BiVO4@Au@UiO-66-NH2复合光催化剂的构筑

等大学工作。主要从事新型多孔材料的设计制备及其在环境能源与化工中的应用探索研究。主持或参与国家重点研发计划、基金委创新群体、优青及面上等科研项目。迄今已发表科技论文200
2020年12月25日
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综述:有机胺及离子液体对二氧化碳的捕集利用研究进展

liquids”的综述,对有机胺和离子液体对二氧化碳的捕集、负载在膜上对二氧化碳分离纯化以及作为催化剂催化二氧化碳固定化反应等方面的工作进行了全面的总结。Recent
2020年12月14日