
近日,清华大学化工系刘凯副教授、王保国教授团队联合莱斯大学研究团队,提出了一种利用超分子主客体化学在聚合物膜中构筑动态纳米孔道的新策略。研究团队将刚性大环分子葫芦[7]脲(CB[7])与阳离子聚合物通过非共价相互作用进行共组装,在不改变聚合物主链化学结构的前提下,获得了兼具高离子传导性与优异力学稳定性的阴离子传导膜,为电化学能源器件提供了新型膜材料平台。阴离子传导膜是碱性电解水制氢、燃料电池、CO₂电化...

合成气直接制备烯烃技术是近年来国际上新兴的催化技术路线,旨在通过多功能催化剂将合成气制甲醇及甲醇制烯烃等功能集成,以缩短流程、节约投资、降低物耗及能耗,对于我国现代煤化工的高质量发展意义重大。2022年以来,该技术被国家发改委、工信部多次发文倡导大力发展。通常,烯烃合成要求原料中H2/CO(氢碳比)>2,导致煤基合成气在水煤气变换工段的CO2排放量很大。另外,原料中的氢元素与氧元素很大程度上生成了水,相当于...

面向电动汽车、电动飞行器、人形机器人等前沿领域对动力系统提出的高能量、高安全需求,开发兼具高能量密度和优异安全性能的电池器件已成为当前储能领域的核心挑战。固态电池凭借其高能量密度和本征安全潜力,被广泛视为下一代二次锂电池的重要发展方向。尤其是以富锂锰基层状氧化物作为正极材料的固态电池体系,展现出实现能量密度突破 600 Wh kg−1 的潜力。然而,固态电池在实际应用过程中仍面临两大界面难题:其一,固-固材...

当前电动汽车及电动航空等前沿领域对高能量密度、低成本且绿色环保的动力系统日益增长,开发兼顾上述指标的新一代锂电池已成为领域内的共识。其中,基于高电压正极(富锂锰基层状氧化物,高镍三元层状氧化物)和锂金属负极的电池体系因其高能量密度和低成本等优势,被广泛视为实现能量密度突破600 Wh kg−1的潜在电池体系。然而,高电压锂金属电池的开发对电解质的高电压稳定性要求十分严苛。现有高电压电解质体系大多依赖含有...

近日,化工系刘振东课题组在低维分子筛功能化与催化应用研究方面取得重要进展。研究团队实现了锡(Sn)掺杂单壁分子筛纳米管(Sn-ZNT)的可控合成,并阐明其以框架Sn物种为主、路易斯酸性显著增强的结构特征,从而将该新型低维分子筛材料拓展为高效路易斯酸催化平台。单壁分子筛纳米管兼具一维中空管状形貌与双层晶态分子筛壁,可精细调控分子扩散路径,在催化与分离过程中展现出广阔应用前景。然而,该低维分子筛体系目前仍主...

基于化学工程的理论与方法指导材料制备与加工过程,进而发展以新材料为基础的新型化工单元技术与理论,是材料化学工程领域的核心目标。其中,高熵氟磷酸盐正极材料因其优异的电化学活性被认为是实现钠离子电池规模化储能国家重大需求的关键战略材料。然而,大规模合成高相纯度高熵氟磷酸盐正极材料仍然是该领域的卡脖子难题。传统间歇釜式反应器反应条件优化的迭代效率低,使得大规模合成高熵氟磷酸盐正极材料的相纯度低、倍率...

近日,化工系张强教授团队在高比能锂硫电池阴离子溶剂化学研究中取得新进展。研究团队及合作者突破了以往研究中对锂盐阴离子功能的传统认知,揭示了阴离子与弱溶剂的竞争配位作用,通过增强阴离子对关键中间体多硫化锂的配位,强化了锂硫电池正极侧的电荷转移过程,实现了高比能长循环的锂硫电池器件。面向无人飞行器、平流层飞艇等前沿应用的长续航需求,开发具有高能量密度的电池体系至关重要。锂硫电池的理论能量密度高达260...

近日,化工系刘振东课题组在低维分子筛纳米材料可控合成机理方面取得新进展。研究团队围绕单壁分子筛纳米管这一新型低维分子筛结构,首次系统阐明了其在水热合成过程中由无机–有机组装体连续相变驱动的形成机制,为低维分子筛的理性设计与可控合成提供了关键理论依据。单壁分子筛纳米管材料兼具纳米管状形貌和分子筛的晶态孔道,具有突破传统分子筛传质受限、构建高效限域反应和分离体系的潜力。然而,这类纳米尺度的晶态薄壁...

近日,清华大学化学工程系和循环经济研究院朱兵课题组在中国橡胶社会经济代谢研究中取得新进展。研究首次系统量化了1978年至2022年间中国橡胶的全链条物质流量和存量,为全面理解中国橡胶资源代谢模式、促进橡胶材料可持续消费与生产提供了科学模型和基础数据。橡胶因其独特的弹性而被广泛使用,是现代社会不可或缺的高分子材料。在形态各异的橡胶制品中,轮胎由于需求量大、应用领域集中、报废后易于识别收集等特点,成为橡胶...

塑料污染已成为全球关注的可持续发展问题。塑料全生命周期涉及原料开采、聚合生产、产品使用以及回收处置等多个环节,相关环境影响证据分散在大量文献与数据来源中,难以高效整合与结构化利用。同时,塑料相关化学品(助剂、单体、非有意添加物质等)的化学组成、毒性与功能属性信息仍存在显著缺口,制约了对化学风险与环境影响的系统认识。清华大学化工系胡山鹰课题组和王笑楠课题组将人工智能技术引入塑料生命周期信息结构化...