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2015年9月第27卷第9期目次

化学进展. 2015, 27(9): 0-0.

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. 2015年9月第27卷第9期目次[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 0-0.

综述与评论

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直接甲醇燃料电池的阳极和阴极催化剂

林玲, 朱青, 徐安武

化学进展. 2015, 27(9): 1147-1157. https://doi.org/10.7536/PC150349

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林玲, 朱青, 徐安武. 直接甲醇燃料电池的阳极和阴极催化剂[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1147-1157.

Lin Ling, Zhu Qing, Xu Anwu. Anode Catalysts and Cathode Catalysts of Direct Methanol Fuel Cells[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1147-1157.

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其结构简单、能量密度高、易携带、无污染等优点,成为燃料电池未来发展的方向。阳极和阴极催化剂的活性和稳定性是决定DMFC性能、寿命和成本的关键。然而,商业催化剂铂(Pt)的低储量和高成本限制了DMFC的广泛应用,同时,非铂类催化剂的活性和稳定性还需要进一步提高,以达到商业化应用的要求。本文综述了近年来国内外DMFC阳极和阴极催化剂的最新研究进展。首先,对于阳极甲醇氧化催化剂,分别对Pt基催化剂的改性和非Pt类催化剂的研究进展进行了详细介绍;其次,概述了Pt基阴极氧还原催化剂的改性和非Pt阴极催化剂的发展现状;此外,对于催化剂与载体的强相互作用产生的协同效应进行了总结论述;最后,对直接甲醇燃料电池阳极和阴极催化剂的发展前景进行了展望。
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纳米碳基材料在导电胶黏剂中的应用

罗杰, 李朝威, 兰竹瑶, 陈名海, 姚亚刚, 赵岳

化学进展. 2015, 27(9): 1158-1166. https://doi.org/10.7536/PC150167

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罗杰, 李朝威, 兰竹瑶, 陈名海, 姚亚刚, 赵岳. 纳米碳基材料在导电胶黏剂中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1158-1166.

Luo Jie, Li Chaowei, Lan Zhuyao, Chen Minghai, Yao Yagang, Zhao Yue. The Application of Nano Carbon Based Materials in Electrical Conductive Adhesives[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1158-1166.

具有导电、导热等功能的胶黏剂相对于普通胶黏剂具有更高的应用价值,在电子封装领域已得到了广泛应用,然而其成本受制于高体积含量的贵金属填料而无法有效降低。本文基于这些现状总结和分析了近些年来国内外对于解决这类问题的方法和最新研究成果,发现碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料具有优异的力学、导电和导热能力,与金属填料复合可以降低10wt%~20 wt%的金属填料含量。特别地,碳纳米管作为一维纳米材料能够作为“桥梁”将导电金属填料相互连接起来,可有效提高胶黏剂的导电能力、热稳定性和力学性能,同时降低填料的导电导热阈值和制备成本。通过聚合物基体(如热塑性与热固性树脂)的优化与选择,胶黏剂的力学性能可得到进一步的改善,以便满足于柔性电子器件的封装要求。另外,我们认为通过化学方法制备纳米粒子高温固化后也可以烧结构筑导电导热网络,提高材料的性能。
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轻金属配位氢化物储氢体系

刘新, 吴川, 吴锋, 白莹

化学进展. 2015, 27(9): 1167-1181. https://doi.org/10.7536/PC150210

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刘新, 吴川, 吴锋, 白莹. 轻金属配位氢化物储氢体系[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1167-1181.

Liu Xin, Wu Chuan, Wu Feng, Bai Ying. Light Metal Complex Hydride Hydrogen Storage Systems[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1167-1181.

实现氢能有效利用的关键技术是开发安全、经济、高效的氢能储运体系。在目前所有的储氢技术中,固态材料化学储氢因其储氢密度大、可循环使用、安全方便储运等优势成为人们关注的焦点;配位氢化物储氢材料是现有储氢材料中体积和质量储氢密度最高的储氢材料。其中,具有高储氢密度、储氢性能优良的轻金属配位氢化物储氢材料是配位氢化物储氢领域研究的重点,目前已经取得了大量成果。本文论述了主要轻金属配位氢化物储氢体系的研究进展,包括硼氢化物储氢体系、铝氢化物储氢体系、氨基化物储氢体系等,阐述和总结了其热解反应机理、动力学性能、晶体结构、最新研究现状,最后对该领域的研究方向进行了总结和展望,指出二元或多元复合储氢体系、高效纳米粒子催化剂和储氢反应环境的综合协同效应将会成为储氢领域未来的研究趋势和重要研究方向。
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铂配合物类催化剂在γ-氯丙基三氯硅烷合成中的应用

邵月刚, 刘继, 陈向前, 金培玉, 唐红定

化学进展. 2015, 27(9): 1182-1190. https://doi.org/10.7536/PC150165

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邵月刚, 刘继, 陈向前, 金培玉, 唐红定. 铂配合物类催化剂在γ-氯丙基三氯硅烷合成中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1182-1190.

Shao Yuegang, Liu Ji, Chen Xiangqian, Jin Peiyu, Tang Hongding. Platinum Complexes Catalyzed Hydrosilylation of Trichlorosilane and Allyl Chloride[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1182-1190.

γ-氯丙基三氯硅烷是生产硅烷偶联剂的重要中间体,主要通过铂络合物催化氯丙烯和三氯氢硅的硅氢化反应来制备,产业规模早已突破万吨级别。但选择性较低、副产物过多是该产品产业化过程中急需解决的一个关键问题。通过铂催化剂的配体修饰以及催化剂负载的方式,科研工作者在发展高活性高选择性的铂络合物催化剂方面取得了较大成果。本文从均相催化剂以及非均相催化剂两个方面,分别概述了近年来催化该硅氢化反应的铂络合物催化剂和反应机理的研究进展,并对更为高效的铂络合物催化剂的发展进行了展望。
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DNA四面体结构纳米材料及其应用

董世彪, 焦雄, 赵荣涛, 许金坤, 宋宏彬, 郝荣章

化学进展. 2015, 27(9): 1191-1197. https://doi.org/10.7536/PC150218

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董世彪, 焦雄, 赵荣涛, 许金坤, 宋宏彬, 郝荣章. DNA四面体结构纳米材料及其应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1191-1197.

Dong Shibiao, Jiao Xiong, Zhao Rongtao, Xu Jinkun, Song Hongbin, Hao Rongzhang. The DNA Tetrahedron Nanostructure Materials and Their Applications[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1191-1197.

基于DNA纳米技术自组装的DNA四面体纳米材料,由于结构稳定、机械性能优越、分子修饰位点丰富等特点,逐渐成为DNA纳米材料领域的研究热点。此外,该DNA四面体纳米材料只需一步热变性即可自组装形成,具有合成方法简单、产率高的优点。可通过不同的设计,利用自组装方法将功能分子修饰在DNA四面体的顶点处,包裹在其笼状孔隙结构内,镶嵌或悬挂在双螺旋的边上,甚至通过引入发卡环结构等方式智能控制其结构变化。本文综述了DNA四面体结构纳米材料的设计和自组装原理、功能化修饰方法和结构的智能化,同时介绍了DNA四面体纳米材料在分子诊断、生物成像、分子输送和靶向给药等方面的应用研究,并探讨了此类纳米材料在今后应用研究中应关注的方面。
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两性离子聚合物的抗蛋白质吸附机理及其应用

慈吉良, 康宏亮, 刘晨光, 贺爱华, 刘瑞刚

化学进展. 2015, 27(9): 1198-1212. https://doi.org/10.7536/PC150127

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慈吉良, 康宏亮, 刘晨光, 贺爱华, 刘瑞刚. 两性离子聚合物的抗蛋白质吸附机理及其应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1198-1212.

Ci Jiliang, Kang Hongliang, Liu Chenguang, He Aihua, Liu Ruigang. Protein Resistance Adsorption Mechanism and Applications of Zwitterionic Polymers[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1198-1212.

两性离子聚合物是一类同时带有阴、阳离子基团的聚合物。依据分子结构,它主要包括磷酰胆碱型、磺基甜菜碱型、羧基甜菜碱型以及混合型两性离子聚合物等。两性离子聚合物溶液性质可以通过调节溶液的pH值来实现近似阳离子或阴离子聚电解质。两性离子聚合物又具有特殊的“反聚电解质效应”。另外,两性离子聚合物还具有极强的亲水性、优良的热和化学稳定性、优异的生物相容性以及良好的抗污染性能等特性。本文着重介绍了两性离子聚合在抗蛋白质吸附机理的研究进展,同时针对近年来两性离子聚合物在抗污染材料、药物及基因的运输载体、物质检测与分离材料等领域的应用进行了简要的概述。并且,就两性离子聚合物在这几个应用领域的发展前景进行了展望。
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反应型罗丹明类荧光探针

付杨, 颜范勇, 郑坦承, 母雪玲, 孙凤展, 陈莉

化学进展. 2015, 27(9): 1213-1229. https://doi.org/10.7536/PC150156

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付杨, 颜范勇, 郑坦承, 母雪玲, 孙凤展, 陈莉. 反应型罗丹明类荧光探针[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1213-1229.

Fu Yang, Yan Fanyong, Zheng Tancheng, Mu Xueling, Sun Fengzhan, Chen Li. Reactive Rhodamine Fluorescent Probes[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1213-1229.

相比于基于非共价键的超分子相互作用的传统荧光探针,反应型荧光探针的识别过程不是通过配位和氢键的相互作用,而是通过与目标物发生化学反应,使得光谱性质或颜色改变,生成不同结构的光活性化合物。近年来,反应型荧光探针主要有三种化学反应类型:底物与受体通过共价键连接;底物作为催化剂,与受体发生不可逆的反应;基于置换反应使底物与受体络合。正是反应型荧光探针利用选择反应的优势识别特定物质,因而提供了方便、快捷、专一的分析检测目标物的方法,具有很高的灵敏度和选择性,受到越来越多的关注。本文综述了近六年来基于反应型罗丹明荧光探针用于检测金属阳离子、活性氧化物和阴离子诱导β-内酰胺开环的最新研究进展,评述其结构和检测性能之间的关系,并展望这类荧光探针的应用前景与发展趋势。
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基于芘的离子荧光化学传感器

钟克利, 郭宝峰, 周雪, 蔡克迪, 汤立军, 金龙一

化学进展. 2015, 27(9): 1230-1239. https://doi.org/10.7536/PC150138

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钟克利, 郭宝峰, 周雪, 蔡克迪, 汤立军, 金龙一. 基于芘的离子荧光化学传感器[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1230-1239.

Zhong Keli, Guo Baofeng, Zhou Xue, Cai Kedi, Tang Lijun, Jin Longyi. Ionics Fluorescent Chemsensor Based on Pyrene[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1230-1239.

芘是一种简单的芳香化合物,在溶液中可形成动态的和静态的激基缔合物,在长波长处出现荧光发射峰。利用单体和激基缔合物荧光波长的不同,芘常被用作荧光团来合成各种荧光化学传感器。本文对基于芘的荧光化学传感器的研究进展进行综述,主要包括其在单一阳离子、双阳离子和阴离子识别检测中的分子设计、作用机理和应用,并对该类荧光化学传感器的发展前景进行了展望。
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新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用

蒋艳, 徐溢, 王人杰, 苏喜, 董春燕

化学进展. 2015, 27(9): 1240-1250. https://doi.org/10.7536/PC150132

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蒋艳, 徐溢, 王人杰, 苏喜, 董春燕. 新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1240-1250.

Jiang Yan, Xu Yi, Wang Renjie, Su Xi, Dong Chunyan. Application of Novel Nano Fluorescent Probes for Bacteria Detection on the Microchip[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1240-1250.

微流控芯片分析技术可以集成不同的生物化学分析功能单元,广泛应用于生化分析领域,在细菌检测方面具有传统检测方法不可比拟的优越性。近来年,在微流控细菌芯片中引入高荧光强度、低背景荧光干扰和高选择性的纳米荧光探针为实现细菌高效检测分析提供了新的研究途径和技术手段。本文通过对细菌检测中的几类新型荧光标记探针的介绍和比较,分析其荧光效应和应用特点,尤其是在细菌检测中的应用特性,重点综述了新型高效的纳米荧光探针与微流控细菌芯片分析方法和技术结合,实现微尺度空间和荧光检测模式下的细菌高效检测。
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碳纳米管固定化酶

万晓梅, 张川, 余定华, 黄和, 胡燚

化学进展. 2015, 27(9): 1251-1259. https://doi.org/10.7536/PC150212

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万晓梅, 张川, 余定华, 黄和, 胡燚. 碳纳米管固定化酶[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1251-1259.

Wan Xiaomei, Zhang Chuan, Yu Dinghua, Huang He, Hu Yi. Enzyme Immobilized on Carbon Nanotubes[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1251-1259.

在固定化酶技术中,载体材料的选择至关重要,碳纳米管作为一种新型高效的酶固定化载体,具有较大的比表面积、有序的纳米孔道结构、良好的力学/电学/热学性能、突出的化学稳定性、生物相容性和可控的表面官能化修饰等优良特性,应用日益广泛。本文重点介绍了水解酶、氧化还原酶等具有重要工业应用价值的酶在碳纳米管上的固定化研究现状,探讨了载体的表面修饰和固定化方式对固定化酶的酶学性质的影响,并对碳纳米管固定化酶的发展前景进行了展望。
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模拟肽的构象限制在药物设计中的应用

侯辉, 孙德群

化学进展. 2015, 27(9): 1260-1274. https://doi.org/10.7536/PC150203

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侯辉, 孙德群. 模拟肽的构象限制在药物设计中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1260-1274.

Hou hui, Sun Dequn. Conformational Restriction of Peptidomimetics in Drug Design[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1260-1274.

构象限制的模拟肽具有更好的生物活性和代谢稳定性,可以作为酶和受体活性位点的多肽替代物,是重要的药物设计工具。将特定的结构引入到生物活性肽中进行构象限制就得到了模拟肽,设计合成特定结构的模拟肽,需要一些方法作为指导,这些方法可以使模拟肽按设想产生特定的生物活性而减少设计的盲目性。本文综述了模拟肽构象限制的两类方法,即模拟肽的局部构象限制和模拟肽的整体环化。通过这两种主要方式的结构改进得到的构象限制的模拟肽,对改进模拟肽的药效学和药代动力学性质起了重要作用,包括提高其生物活性、选择性、代谢的稳定性和吸收性质。
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硅基锂离子电池负极材料

牛津, 张苏, 牛越, 宋怀河, 陈晓红, 周继升

化学进展. 2015, 27(9): 1275-1290. https://doi.org/10.7536/PC150155

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牛津, 张苏, 牛越, 宋怀河, 陈晓红, 周继升. 硅基锂离子电池负极材料[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1275-1290.

Niu Jin, Zhang Su, Niu Yue, Song Huaihe, Chen Xiaohong, Zhou Jisheng. Silicon-Based Anode Materials for Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1275-1290.

硅是目前已知比容量(4200 mAh ·g^-1)最高的锂离子电池负极材料,但由于其巨大的体积效应(> 300%),硅电极材料在充放电过程中会粉化而从集流体上剥落,使得活性物质与活性物质、活性物质与集流体之间失去电接触,同时不断形成新的固相电解质层(SEI),最终导致电化学性能的恶化。本文介绍了硅作为锂离子电池负极材料的储能及容量衰减机理,总结了通过硅材料的选择和结构设计来解决充放电过程中巨大体积效应的相关工作,并讨论了一些具有代表性的硅基复合材料的制备方法、电化学性能和相应机理,重点介绍了硅炭复合材料。另外,介绍了一些电极的处理方法和其提高硅基负极材料电化学性能的可能机理。最后,对硅基负极材料存在的问题进行了分析,并展望了其研究前景。
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锂离子电池有机正极材料

陈军, 丁能文, 李之峰, 张骞, 钟盛文

化学进展. 2015, 27(9): 1291-1301. https://doi.org/10.7536/PC150106

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陈军, 丁能文, 李之峰, 张骞, 钟盛文. 锂离子电池有机正极材料[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1291-1301.

Chen Jun, Ding Nengwen, Li Zhifeng, Zhang Qian, Zhong Shengwen. Organic Cathode Material for Lithium Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1291-1301.

随着储能电源和电动汽车的迅猛发展,开发高能量密度的锂离子电池成为研究的重点之一。锂离子电池性能的提高很大程度上取决于正极材料的特性。目前,广泛使用的无机正极材料普遍存在容量提升有限、生产过程消耗能源大、存在安全隐患和成本高等缺陷。因此,需要开发比容量更高、安全性更好和在自然界中储量更为丰富的绿色能源材料。与无机正极材料相比,有机物正极材料具有理论比容量高、原料丰富、环境友好、结构可设计性强和体系安全的优点,是一类具有广泛应用前景的储能物质。本文综述了目前国内外已经开展的研究工作,介绍了作为锂离子正极材料的几类主要的有机化合物,包括导电高分子聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物和含氧共轭化合物等;对比分析了这些化合物的电化学性能、电化学反应机理及其具备的优势和存在的不足;指出了有机化合物作为锂离子正极材料需要解决的问题及今后研究和改进方向。
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硅纳米晶的制备及其在太阳电池中的应用研究

刘超, 谭瑞琴, 曾俞衡, 王维燕, 黄金华, 宋伟杰

化学进展. 2015, 27(9): 1302-1312. https://doi.org/10.7536/PC150162

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刘超, 谭瑞琴, 曾俞衡, 王维燕, 黄金华, 宋伟杰. 硅纳米晶的制备及其在太阳电池中的应用研究[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1302-1312.

Liu Chao, Tan Ruiqin, Zeng Yuheng, Wang Weiyan, Huang Jinhua, Song Weijie. Preparation of Silicon Nanocrystals and Their Applications in Solar Cells[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1302-1312.

硅纳米晶由于量子限域效应的作用而产生了多种不同于体硅材料的新特性,如荧光效应显著、光学带隙可调等,因而在微电子、光伏、生物医学等领域受到极大的重视。本文介绍了分立的硅纳米晶颗粒和硅纳米晶薄膜的制备方法,并对比了不同方法制备硅纳米晶体的优缺点。着重介绍了硅纳米晶体在太阳电池中应用的几种方式,包括利用纯硅纳米晶薄膜制备太阳电池、硅纳米晶体与有机薄膜基质结合形成复合结构太阳电池、含有硅纳米晶颗粒的硅墨水在太阳电池中的应用等。
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柔性场发射阴极材料

陈善亮, 应鹏展, 尉国栋, 杨为佑

化学进展. 2015, 27(9): 1313-1323. https://doi.org/10.7536/PC150145

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陈善亮, 应鹏展, 尉国栋, 杨为佑. 柔性场发射阴极材料[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1313-1323.

Chen Shanliang, Ying Pengzhan, Wei Guodong, Yang Weiyou. Flexible Field Emission Cathode Materials[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1313-1323.

柔性场发射阴极材料因其独特的可变形和弯曲特性,在电子织物、分布式传感器、纸上显示器以及建筑物表面的大型弯曲显示等领域,具有广泛的发展前景。利用纳米半导体组元构建兼具机械柔性和优越性能的功能柔性系统,是当前活跃的研究热点之一。本文概述了基于低维纳米结构的柔性场发射阴极材料的基本特点,阐述了以聚合物、石墨烯、碳纤维布等典型衬底材料制备场发射阴极材料的最新研究动态,论述了其在显示器和X射线管中的应用进展,对其今后的发展方向进行了展望。
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离子液体及离子液体膜在天然气净化方面的应用

孟艳山, 陈玉焕, 邓雨晨, 张姝明, 王桂香

化学进展. 2015, 27(9): 1324-1332. https://doi.org/10.7536/PC150122

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孟艳山, 陈玉焕, 邓雨晨, 张姝明, 王桂香. 离子液体及离子液体膜在天然气净化方面的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1324-1332.

Meng Yanshan, Chen Yuhuan, Deng Yuchen, Zhang Shuming, Wang Guixiang. Perspectives on Ionic Liquids and Ionic Liquid Membranes for Natural Gas Sweetening[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1324-1332.

天然气净化对天然气这一清洁、高效的一次能源及我国快速增长的消费需求具有重要的战略意义。离子液体因挥发性低、溶解能力强、结构和性质可调控性强等优点,在离子液体膜净化气体方面获得高度关注。本文系统地总结了离子液体膜富集分离CO₂及其他气体的性能,包括常规离子液体、功能化离子液体、聚合物离子液体、离子液体混合物;讨论了离子液体结构(如阳离子取代基链长、取代基对称性、阴离子结构大小、阴离子氟化)、膜支撑材料性能(如水溶性、孔径大小)及水含量等因素对膜性能的影响;对各种方法的优缺点及使用条件进行详细的阐述;并提出今后离子液体膜在气体净化方面的发展方向。

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