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水熱合成的流體行為研究
近日，中國科大俞書宏院士團隊與工程科學學院丁航教授課題組和吳恒安教授課題組合作，在間歇式水熱合成的流體行為研究領域取得重要進展。研究人員首次利用氧化石墨烯（GO）的液晶行為和凝膠化能力，借助酚醛樹脂（PF）的固化定型作用，獲得具有環形極向結構的凝膠（GO / PF 凝膠），根據凝膠的微觀結構來揭示水熱合成中的流體行為。該成果發表于Cell Press材料學旗艦期刊Matter上。研究人員發現，在水熱條件下，GO納米片在流體剪切力的作用下可以沿著流場的方向進行排列（圖1）。此外，GO納米片能夠通過與酚醛樹脂的原位交聯固定形成具有環形結構的軸對稱（類似于地球磁場分布結構）凝膠。研究人員可以通過對凝膠形貌和結構的直接觀察分析，進而推測出水熱合成中的流體行為。據此，研究人員開展了加熱溫度、溶液粘度和反應釜尺寸/形貌等多個因素進行了研究。
中國科學技術大學
2021-04-10
景觀水的原位生物修復技術研究
目前水環境污染嚴重，各地市政景觀河道、園林綠地和居住社區的景觀水體水質不盡人意，有的出現黑臭，有的富營養化嚴重。水體修復技術有物理、化學、生物等方法，物理法設備投資和能源消耗大，化學法添加化學品費用高且易造成二次污染，故本項目選用以生物激活劑為主的生物生態原位修復技術。該技術特點是：1、不需建造構筑物，設備投資小；2、生物激活劑投加量少，處理成本和費用低；3、投加的生物激活劑不含外來微生物，經國家授權的醫療衛生單位檢測，對動物和魚類無毒性，不產生二次污染；4、操作和管理簡易方便。該項目可應用于住宅小區的人工湖以及其他封閉式或半封閉式景觀水體的生物修復，具有良好的推廣應用前景。進口藥劑已于2004年在楊浦區一社區河道應用，2005～2006年在青浦區兩住宅小區試用，2007～2009年在虹口區人工湖和徐匯區市政河道應用并取得較好的修復效果。采樣點COD去除率達27.1～64.5%，NH3-N去除率達46.4～81.6%。投加生物激活劑數周后能初見成效，1～2個月后有關水質指標可達到國家景觀水要求。生物激活劑可提供水體中好氧微生物種群分解有機物所必要的養分，從而促進水體中“土著”微生物的生長，使其加速分解水中有機污染物。最終提高水中溶解氧和透明度等而改善水體。
華東理工大學
2021-04-11
結晶水調控聚集誘導熒光的研究
研究成功地利用結晶水帶來的別構效應，精確控制了AIE分子的熒光發射。研究將配位基團通過柔性碳氫鏈連接到具有聚集誘導熒光效應的基團二苯基二苯并富烯上，制備出具有配位功能的發光兩親分子PBFL。當用水化能力依次減弱的Mg2+,Ca 2+,Sr2+,Ba 2+等不同 金屬離子與PBFL 配位時，得到的沉淀熒光顏色由藍逐漸 變到黃。而通過加熱除掉結晶水時，所有配位體系均呈現黃色熒光。當把這些無水體系用水 -乙醇混合溶劑 熏蒸或直接水化時，不同金屬 離子的 配位體系都恢復成原來的熒光顏色。種通過結晶水實現的發光顏色精細調控，避免了傳統熒光顏色調控中采用的一個顏色一種合成的大量有機合成工作。 課題組 發現，只要利用不同的堿土金屬離子在溶液中對發光分子進行配位，就可以實現 PBFL的熒光顏色從藍到黃的精確調控。而通過選擇合適的金屬離子，就可以獲得最大的發光顏色變化。
北京大學
2021-04-11
關于表面水的非侵擾式成像研究
利用一氧化碳分子對針尖進行化學修飾，調控針尖的電荷分布，通過探測電四極矩針尖與強極性水分子之間的微弱高階靜電力，獲得了弱鍵合的水分子團簇甚至亞穩結構的亞分子級分辨成像，并在原子尺度上確定了其氫鍵構型和氫原子的位置。
北京大學
2021-04-11
抗疲勞水凝膠粘接研究新進展
該團隊選用了常見的醫用聚合物聚乙烯醇(PVA)，通過冷凍解凍和干燥-退火的處理，提高納米晶域在垂直界面方向的有序度，從而實現該粘接界面的疲勞閾值達到800 J/m 2
南方科技大學
2021-04-14
煤礦控水安全開采技術研究與應用
基于安徽煤田地質條件復雜、 防治難度大，首次提出近含水 層下“短大快流” 、采動裂隙 疏放、協同耦合的控水開采新 技術。發明了長順層與短穿層 鉆孔快速立體疏水技術，形成 “定量放、疏-堵-控-用”結合 的承壓水上開采技術。提出了 巷道穿越深大斷層的“三區” 新方法，攻克了穿越深大斷層、 縮小斷層大煤柱防控采支技術。 項目技術成果達到優于同類， 國際先進水平。
安徽建筑大學
2021-01-12
玉米秸稈水熱碳化制取水熱焦炭的研究
本項目組長期從事水熱制取炭基材料的研究，近三年在 Bioresource Technology、Applied thermal engineeringEnergy Conversion and Managements太陽能學報等期刊發表SCI、EI論文5 篇，授權發明專利《一種利用生物質制備水熱焦的方法》（專利號 ZL201510070287. X）,提出的處理方法與工藝以典型農業廢物玉米秸稈 為原料，在高溫高壓反應釜中，進行反應溫度為180~290°C,停留時間 為480min的水熱碳化實驗研究，
南京工程學院
2021-01-12
擋水板|擋水條
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2021-08-23
水保所在全球土壤呼吸研究中取得新進展
近日，水土保持研究所焦菊英研究員團隊聯合美國太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）、斯坦福大學等單位，在國際著名綜合性期刊Nature Communications上發表題為“Historically inconsistent productivity and respiration fluxes in the global terrestrial carbon cycle”的研究論文。水保所簡金世教授為論文第一作者和通訊作者，黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室為第一單位。
西北農林科技大學
2022-07-11
常溫常壓水相電催化合成氨的研究
合成氨工業對國民經濟與社會發展具有舉足輕重的作用。目前，每年全球氨產量已超過億噸，其中大部分用于農業生產以解決糧食與溫飽問題，其它部分用作重要的工業原料。此外，氨還具有含氫量高（質量比達17.6%）、易液化等優點，有望成為重要的清潔儲氫與儲能材料，具有廣闊的應用前景。然而，由于氮氣分子非常穩定且難以活化，溫和條件下合成氨反應難以迅速進行。工業上廣泛采用的Haber-Bosch方法通過高溫高壓（300–500攝氏度，100–200個大氣壓）等苛刻條件來促使高純氫氣和氮氣在鐵基催化劑表面進行反應生成氨，其能量和氫氣都來自于化石燃料（如甲烷等），表現出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺點。合成氨工業消耗全球每年3–5%的甲烷與1–2%的能源供給，并產生1.6%的二氧化碳排放。尋找合適的綠色替代方案，在溫和條件下實現高效、低能耗、低排放合成氨，成為亟待解決的科學挑戰。 電催化氮還原反應（總反應為N2 + 3H2O ? 2NH3 + 1.5O2）提供了一種可持續合成氨的新路徑。該反應在常溫常壓下即可進行，以大量易得的水與氮氣（空氣）作為反應原料，以可持續能源（太陽能，風能等）產生的電能作為能量來源，即可實現“零排放”合成氨。因此，不論是作為傳統Haber-Bosch方法的潛在替代者還是作為新型清潔能源體系的重要組成部分，電化學合成氨技術都具有極大的發展潛力與廣闊的應用前景。 然而，電化學合成氨技術仍面臨重大挑戰，其發展嚴重受制于現有催化劑非常低下的選擇性與活性。若要將該技術實用化，就必須同時大幅提升催化劑的選擇性與活性。然而，現有研究經驗與理論表明，該反應催化劑普遍面臨嚴重的“選擇性-活性”兩難問題：具有理論高活性的催化劑通常會導致激烈的析氫副反應，從而表現出低的反應選擇性；而可能具有高選擇性的催化劑對氮的吸附又過強，導致產物難以脫附，表現出過低的反應活性。因此，為取得電催化合成氨研究進展，大幅提高催化劑的選擇性與活性，就必須突破現有理論，發展新型催化劑與催化體系。
北京大學
2021-04-11