电容去离子海水铀的机遇与挑战
严国泽, 左彬, 刘少卿, 王桃, 王若愚, 包锦洋, 赵忠舟, 储菲菲, 李政通, YusukeYamauchi, SaadMelhi, 徐兴涛
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404006
铀是核工业不可或缺的资源,而陆基铀矿资源含量有限且分布不均。因此,海水提铀(UES)对可持续能源生产具有巨大潜力。电容去离子(CDI)技术以其低能耗、工艺简单、对环境友好和高吸附效率而闻名,对UES具有重要潜力。本文回顾了CDI技术的发展历史、原理、分类和应用。在发展历史部分,我们简要介绍了CDI技术的早期发展,并强调了其在UES中的关键里程碑以及近期优化工作。在原理和分类部分,我们将CDI技术置于UES应用的背景下,进行了全面介绍。另外,在应用部分,我们重点介绍了CDI技术在UES中的当前应用。此外,本文详细阐述了CDI技术在UES中的当前研究现状及其在吸附性、选择性和经济效益方面的优势。在吸附性方面,CDI技术通过精心优化电极结构和材料选择,展现了其吸附铀离子的效率。在选择性方面,CDI技术通过灵活调控电极材料和操作参数,有选择性地提取铀,同时减轻了来自竞争离子的干扰,从而提高了提取效率。在经济性方面,CDI技术因其低能耗和经济性脱颖而出,促进了高效的铀提取,且在UES领域具有与替代方法相比的实质经济优势。最后,我们讨论了该技术在铀提取过程中的挑战因素(竞争离子、盐度、pH值和生物污损),旨在探讨使用CDI技术进行UES的可行性和经济效益,并为进一步优化和推广CDI技术在UES中的应用提供理论支持。此外,我们还致力于通过引入材料信息学来解决CDI在提铀过程中存在的一些当前挑战,并展望该问题的未来发展。本文为CDI技术在UES中的发展和工业进展提供了实用的见解,旨在为后续CDI海水提铀研究提供宝贵的参考,以促进海水资源的可持续利用。
关键词: 电容去离子, 海水提铀, 经济效益, 挑战因素, 材料信息学
电容去离子锂技术中电极材料的研究进展
陈泽秋, 蔡黎淼, 关杰, 李瞻洋, 王昊, 郭耀广, 徐兴涛, 潘丽坤
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100089
随着新能源领域对锂资源需求的持续增长,开发高效的锂提取技术变得及其重要。然而,由于其高能耗和可能引发的二次污染问题,传统的锂提取和回收技术具有实际应用和发展的局限性。电容去离子(CDI)技术作为一种新兴的锂提取技术,在效率、成本效益和能源消耗方面展现出巨大的潜力。本综述从文献计量入手,剖析了CDI提锂的关键研究主题,进而全面总结了在CDI提锂技术中电极材料的最新进展,并探讨了使用这些材料构建的各种CDI系统类型。本研究详细阐明了CDI系统中用于锂资源回收的主要电极材料——水系锂离子电极材料(包括LiFePO4、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等)及其修饰材料(包括碳纳米管、石墨烯、MOF等)。此外,本文讨论了通过不同的电容去离子(CDI)系统提高锂提取效率,并评估了各种先进电极材料在这些系统中的性能。文末强调了机器学习在CDI提锂领域的应用潜力,并期望本研究将为未来开发基于CDI的高效锂提取系统提供坚实的理论基础和实践指导。
关键词: 电容去离子, 锂离子提取, 电化学, 电极材料
基于吡啶鎓-查酮的ClO-荧光探针的制备及其生物成像应用
胡强, 陈栀琪, 陈忠, 王旭, 吴伟娜
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250086
通过两步反应制备了一例吡啶鎓-查尔酮探针(1),并使用1H NMR和质谱表征了探针的结构。在富水溶液中,探针1的自身荧光微弱,而次氯酸根(ClO-)能够显著增强探针1在550 nm处的黄色荧光。探针1对ClO-的响应具有速度快(小于30 s)、灵敏度高(检测限为0.4 μmol·L-1)和斯托克斯位移大(130 nm)等优点。利用质谱和理论计算方法推测了ClO-介导的探针1的氧化-消除反应机理。此外,该探针成功用于活细胞线粒体和斑马鱼中ClO-的荧光成像。
关键词: 生物成像, 查尔酮, 荧光探针, 次氯酸根, 线粒体靶向
电化学锂中的法拉第材料:进展、挑战与性能强化方法
王雷, 张盼盼, 郭志远, 汪婧, 马杰, 纪志永
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100127
电动汽车行业的快速增长导致锂产品需求激增,推动了先进锂提取技术的发展。其中,电化学提锂技术因其优异锂选择性(相较于竞争性阳离子,如Na+和Mg2+)、高能效和环境可持续性被认为具有发展前景。关于法拉第材料、操作模式/参数和装置构型的研究已大量发表。尽管已有一些关于电化学提锂技术的综述发表,但仍缺乏系统性总结电化学提锂中法拉第材料研究进展、分析其固有性质如何影响提锂性能并阐明性能增强策略与关键提锂性能指标之间联系的全面综述。在此,我们系统地介绍了电化学提锂技术的原理并汇总了文献中涉及的所有性能指标,包括锂离子嵌入容量、锂离子提取速率、容量保持率、选择性系数(或纯度)、能耗和电流效率。我们全面分析了用于电化学提锂的法拉第材料,其中包括LiFePO4、LiMn2O4、层状镍钴锰氧化物、Li3V2(PO4)3和Li1.6Mn1.6O4,构建了其性质与性能间的内在关系,并比较了每种材料的优缺点。此外,我们对不同的性能增强策略进行了分类和评估,包括材料设计方法(如3D结构制造、晶体调控、元素掺杂和表面包覆),以及涉及进水流向、充放电模式和操作参数等方面的条件优化方法,并进一步阐明了每种方法如何影响电化学提锂的某一/某些性能及其内在影响机制。我们同时综述了基于每种法拉第材料的电化学提锂技术的工业化进展及材料成本。本综述旨在通过建立材料设计、操作条件优化和性能结果间的联系,为从事新型电化学提锂法拉第材料研究的学者和工程师提供有价值的见解,并启发法拉第材料开发和工艺优化的创新方法,为实现更可持续和更具成本效益的卤水锂资源开发提供参考。
关键词: 法拉第材料, 提锂, 性能强化, 电化学方法
葡萄糖修饰的双席夫碱的合成及其治疗阿茨海默病的生物活性
孙斌, 蒋和雁
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240428
通过微波加热方式,快速合成了3个葡萄糖修饰的双席夫碱。通过比浊度分析、HRP/Amplex Red实验、DCFH-DA荧光探针实验、NBT分析法以及MTT实验检测它们抑制金属离子诱导的Aβ聚集、减少活性氧(ROS)生成及抑制Aβ聚集产生的细胞毒性。发现葡萄糖修饰的双席夫碱都能有效抑制金属离子(Zn2+、Cu2+)诱导的Aβ1~40的聚集,降低Cu2+-Aβ加合物催化产生ROS水平、提高Cu2+-Aβ作用的细胞内超氧化物歧化酶的活力,有效抑制Zn2+或Cu2+诱导Aβ聚集而产生的神经细胞毒性并大幅提高细胞存活率。作为对比,我们也检测了相同条件下的氯碘羟喹(cliquinol, CQ)和没有葡萄糖修饰的同类双席夫碱的活性,发现葡萄糖修饰的双席夫碱各方面活性均好于CQ;葡萄糖修饰的双席夫碱自身毒性小、抗氧化和提高Aβ与金属离子共同处理的细胞的存活率方面均优于未葡萄糖官能化的同类双席夫碱。
关键词: 合成, 葡萄糖, 阿尔茨海默病, 双席夫碱, 抗氧化剂

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