编译 冯维维
Science , 15 OCTOBER 2021, Volume 374, Issue 6565
《科学》 2021年10月15日，第374卷，6565期
物理学 Physics
A compositional link between rocky exoplanets and their host stars
系外岩质行星和主恒星之间的组成关联
作者：Vardan Adibekyan, Caroline Dorn, Sérgio G. Sousa, Nuno C. Santos, Bertram Bitsch, Garik Israelian, Christoph Mordasini, etc.
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摘要
恒星和行星都是通过从周围的圆盘中吸积物质而形成的。因为它们是由相同的物质生长而来，所以理论预测其组成之间应该有一定的关系。作者探寻了系外岩石行星与其主恒星之间的成分联系。
他们从岩石系外行星的质量和半径来估计其铁质量分数，并将其与其主恒星的组成进行比较，假设主恒星反映了原行星盘的组成。他们发现这两个量之间存在相关性（但不是1:1的关系），其斜率>4，将其解释为可归因于行星形成过程。
作者表示，“超级地球”和“超级水星”似乎是不同的类型，组成成分不同，这意味着它们的形成过程不同。
Abstract
Stars and planets both form by accreting material from a surrounding disk. Because they grow from the same material, theory predicts that there should be a relationship between their compositions. In this study, we search for a compositional link between rocky exoplanets and their host stars. We estimate the iron-mass fraction of rocky exoplanets from their masses and radii and compare it with the compositions of their host stars, which we assume reflect the compositions of the protoplanetary disks. We find a correlation (but not a 1:1 relationship) between these two quantities, with a slope of >4, which we interpret as being attributable to planet formation processes. Super-Earths and super-Mercuries appear to be distinct populations with differing compositions, implying differences in their formation processes.
Electrically tunable Feshbach resonances in twisted bilayer semiconductors
双层扭曲半导体中的电可调谐费什巴赫共振
作者：IDO SCHWARTZ, YUYA SHIMAZAKI, CLEMENS KUHLENKAMP, KENJI WATANABE, TAKASHI TANIGUCHI, MARTIN KRONER, AND ATAÇ IMAMOĞLU
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摘要
过渡金属二卤素双分子层中的莫尔超晶格为研究与光谱学的强相关性提供了一个平台，尽管观察到丰富的Mott-Wigner物理源于周期势和库仑相互作用，没有隧道耦合诱导的电子态杂化确保了经典层自由度。
作者研究了MoSe2同质层结构，其中层间相干隧穿允许电场控制操纵和基态空穴层赝自旋的测量。作者在激子-空穴散射中观察到一个电可调的二维费什巴赫共振，这使他们能够控制位于不同层中的激子和空穴之间的相互作用强度。
作者表示，该结果可能使具有可调谐相互作用的简并玻色费米混合物的实现成为可能。
Abstract
Moiré superlattices in transition metal dichalcogenide bilayers provide a platform for exploring strong correlations with optical spectroscopy. Despite the observation of rich Mott-Wigner physics stemming from an interplay between the periodic potential and Coulomb interactions, the absence of tunnel coupling–induced hybridization of electronic states has ensured a classical layer degree of freedom. We investigated a MoSe2 homobilayer structure where interlayer coherent tunneling allows for electric field–controlled manipulation and measurement of the ground-state hole-layer pseudospin. We observed an electrically tunable two-dimensional Feshbach resonance in exciton-hole scattering, which allowed us to control the strength of interactions between excitons and holes located in different layers. Our results may enable the realization of degenerate Bose-Fermi mixtures with tunable interactions.
The Gulf Stream and Kuroshio Current are synchronized
墨西哥湾流和黑潮流是同步的
作者：TSUBASA KOHYAMA, YOKO YAMAGAMI, HIROAKI MIURA , SHOICHIRO KIDO , HIROAKI TATEBE
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摘要
墨西哥湾流和黑潮分别是西大西洋和太平洋的大型表层边界流。它们将热量从热带地区输送到温带地区，并影响整个北半球的海面温度、天气和气候。
作者将卫星观测和模式实验相结合，表明这两种气流在年代际时间尺度上通过大气急流的经向迁移同步。这种耦合有助于解释诸如2018年北半球温带异常炎热的夏季等气候事件。
Abstract
The Gulf Stream and the Kuroshio are the large surface boundary currents in the western Atlantic and Pacific Oceans, respectively. They transport heat from the tropics to the extratropics and influence sea surface temperature, weather, and climate throughout the Northern Hemisphere. Kohyama et al. combined satellite observations with model experiments to show that these two currents are synchronized on decadal time scales by the meridional migration of the atmospheric jet stream. This coupling can help to explain climate events such as the abnormally hot summer of 2018 in the Northern Hemispheric extratropics.
化学 Chemistry
Univariate classification of phosphine ligation state and reactivity in cross-coupling catalysis
交叉偶联催化中膦连接态和反应活性的单变量分类
作者：SAMUEL H. NEWMAN-STONEBRAKER, SLEIGHT R. SMITH, XJULIA E. BOROWSKI, ELLYN PETERS, TOBIAS GENSCH, HEATHER C. JOHNSON, MATTHEW S. SIGMAN, AND ABIGAIL G. DOYLE
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摘要
与钯、镍配合的膦配体是组装药物化合物主干的重要工具。几十年来，描述空间体积的描述符有助于指导磷化氢的优化。然而，这些描述符往往适用于单个配体的理想几何形状。
Newman-Stonebraker等人引入了一种描述子，考虑配体的构象如何在拥挤的环境中改变。具体来说，他们发现最小埋入体积百分比准确地预测了一两个特定配体何时会与金属中心配位，这通常是催化成功的关键决定因素。
Abstract
Phosphine ligands coordinated to palladium and nickel are essential tools for assembling the backbones of pharmaceutical compounds. For decades, descriptors that characterize spatial bulk have helped to guide phosphine optimization. However, these descriptors tend to apply to ideal geometries of a single ligand. Newman-Stonebraker et al. introduce a descriptor that considers how the ligand conformation might change in a crowded environment. Specifically, they found that the minimum percentage buried volume accurately predicts when one or two of a particular ligand will coordinate to a metal center, frequently a key determinant of successful catalysis.
A priori control of zeolite phase competition and intergrowth with high-throughput simulations
沸石合成中的选择性控制
作者：DANIEL SCHWALBE-KODA, ZACH JENSENELSA OLIVETTI, TOM WILLHAMMAR, VELINO CORMA , YURIY ROMÁN-LESHKOV , RAFAEL GÓMEZ-BOMBARELLI, etc.
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摘要
沸石广泛应用于许多工业应用，但尽管几十年的研究，其合成仍然依赖于试错方法。复杂的成核机制和拓扑多样性导致了强烈的相竞争，使沸石合成的合理设计问题复杂化。
作者利用原子模拟、文献挖掘、人机交互、合成和表征，开发了一种计算策略，能够预先控制沸石合成中的相选择性。这种方法使用了几个指标来设计有机结构导向剂，以控制相竞争和共生的目标沸石结晶。
如果这种方法能成功地合成实用的不常见沸石，该结果将对材料科学界产生深远的影响。
Abstract
Zeolites are widely used in many industrial applications, but despite decades of research, their synthesis still relies on trial-and-error approaches. Complex nucleation mechanisms and topological persity lead to strong phase competition, complicating the issue of rational design of zeolite synthesis. Using atomistic simulations, literature mining, human-computer interaction, synthesis, and characterization, Schwalbe-Koda et al. developed a computational strategy that enables a priori control of phase selectivity in zeolite synthesis. This approach uses several metrics for designing organic structure–directing agents to crystallize target zeolites with controlled phase competition and intergrowth. These results may have profound implications for the materials science community if this method is shown to be successful in the synthesis of practically useful uncommon zeolites.
生态学 Ecology
Physical disturbance by recovering sea otter populations increases eelgrass genetic persity
海獭数量的恢复增加了大叶藻的遗传多样性
作者：ERIN FOSTER, JANE WATSON, MATTHEW A. LEMAY, M. TIM TINKER, XJAMES A. ESTES , CAROL, CHRIS T. DARIMONT
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摘要
在过去几十年里，对海獭的研究改变了人们对特定物种或关键物种重要性的理解，因为它们是群落结构和稳定性的驱动因素。作者测试了水獭的觅食是否会影响大叶藻生态系统的遗传多样性。
结果发现，水獭存在的地方，大叶藻的遗传多样性明显更高，而且这种影响与时间有关：水獭存在的时间越长，遗传多样性就越高。
作者表示，这些结果说明了在热带生态系统中，捕食者的行为如何影响生产者的多样性。
Abstract
Work in sea otters over the last few decades has transformed our understanding of the importance of specific species, or keystones, as drivers of community structure and stability. Foster et al. took the next step and tested whether otter foraging might influence genetic persity in an eelgrass ecosystem (see the Perspective by Roman). The authors found that eelgrass genetic persity was significantly higher where otters were present and that the impact was related to time: Longer otter presence was associated with higher genetic persity. These results illustrate how the actions of a predator can affect the persity of a producer in a tropic system.
zsm-5沸石一般催化什么反应
甲基叔丁基醚 （MTBE）般甲醇异丁烯原料借助酸性催化剂合其催化剂工业用树脂催化剂其由于异丁烯源同形同合路线 异丁烯源： - 裂解制乙烯副产C4馏 -炼油厂催化裂化装置副产C4馏 - 丁烷原料经异构化脱氢制 合MTBE催化剂： - 氢氟酸 - 硫酸 -苯乙烯系阳离交换树脂 - 固体酸 -筛
相关文献：1 ZSM-5沸石酸性合甲基叔丁基醚影响 (引用 6 )
[期刊论文] 《石油报(石油加工)》 ISTIC EI PKU -20026期胡津仙相宏伟李永红王俊杰李永旺
采用磺酸+丙酮溶剂浸渍组同硅铝比(28.0～68.0)ZSM-5沸石改质,同酸性ZSM-5沸石.利用NH3-TPDPy-IR别考察改质前两种ZSM-5沸石酸性,并两种沸石制催化剂进行合MTBE反应性评价,...
关键词：甲基叔丁基醚 ZSM-5 甲醇 异丁烯
查看全文 - 载全文 - 导 - 引用通知 2 合甲基叔丁基醚沸石筛催化剂研究 (引用 13 )
[期刊论文] 《石油化工》 ISTIC PKU -200011期袁兴东李辉周敬
关键词：
查看全文 - 载全文 - 导 - 引用通知 3 合甲基叔丁基醚沸石筛催化剂研究 (引用 3 )
[位论文] 刘明 2001 - 南 南：物理化
该论文针甲醇异丁烯合甲基叔丁基醚(MTBE)醚化反应,别采用压气相带压液相固定床连续流反应装置,筛催化剂制备源,水热合阶段发,系统考察同制备改性ZSM-5β沸石筛催化...
关键词：ZSM-5筛 β筛 甲基叔丁基醚 酸催化反应 沸石筛催化剂
查看全文 - 载全文 - 导 - 引用通知 4 12-钨磷酸催化合甲基叔丁基醚 [期刊论文] 《燃料化报》 ISTIC EI PKU -20081期陈志敏李江CHEN Zhi-minLI Jiang
甲基叔丁基醚(MTBE)作汽油抗暴剂已经全世界范围内普遍使用,仅能提高汽油辛烷值,且能改善汽车性能,降低排气CO机物含量,同降低汽油产本.
关键词：12-钨磷酸 催化 合 甲基叔丁基醚(MTBE)
查看全文 - 载全文 - 导 - 引用通知 5 β沸石合甲基叔丁基醚反应力研究 (引用 2 )
[期刊论文] 《津报(自科与工程技术版)》 ISTIC EI PKU -20016期王莅古玲李永红马忠龙陈洪钫
水热改性β沸石催化剂研究甲醇异丁烯醚化反应力,结合TPD技术探讨反应机理.结表明,反应物产物催化剂吸附均等强度化吸附;反应甲醇异丁烯浓度别零级,逆反应产物浓度级...
绿色化学在石油化工中的研究进展和应用 2003 年5 月国际工程学会在美国Sandestin 主办了“绿色工程: 定义原则”( Green Engineering :Defining the Principle) 的会议,目的是确定一套绿色工程的原则以指导工程师在设计产品和工艺时,使其符合企业、政府和社会的需要,这包括了成本、安全、使用性能和对环境的影响. 最后发表了“工程师工作框架的Sandestin 原则”,提出了在工程项目中为全面实现绿色工程,工程师要遵循的9 条原则. 这9 条原则是: (1) 整体考虑工艺过程和产品,使用系统分析与集成的方法来评估对环境的影响; (2) 保障并改善自然生态系统,同时也要保护人类健康和生活安宁; (3) 在工程活动中考虑整个生态循环; (4) 尽可能保障所有的物质和能量安全并良性地输入和输出; (5) 尽可能减少对自然资源的消耗; (6) 努力减少废物产生; (7) 在对当地地理和人文认知的基础上,开发和实施工程解决方案; (8) 革新、创造和发明技术以实现可持续发展,在传统和主流工艺之上,创造性地提出工程解决方案; (9) 让股东和社会共同积极参与工程解决方案的开发[2 ] . 20 世纪的化学工业是建立在煤、石油和天然气等矿物质资源基础上的, 尤其是到了60 年代前后, 石油化学工业获得了飞速发展, 与此同时, 也产生了日益严重的资源、环境等社会问题。1990年以来, 绿色化学的理念迅速崛起, 并成为包括石化工业在内的化学工业可持续发展的方向, 越来越受到各国政府、企业和学术界的普遍重视。在石油化工领域, 一批绿色化工技术不断被开发和应用,甚至逐渐成为一些新兴产业。本文作者介绍可持续发展的石油化工技术的一些新进展。1 以过氧化氢作氧化剂的烃类“原子经济”氧化反应 反应的“原子经济”性是衡量在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中, 这一标准既要求尽可能地节约原料资源, 又要求最大限度地减少废物排放。在石化工业中烃类的氧化反应是一类非常重要的反应过程, 由于具有含氧官能团的产物分子比原料烃类要活泼得多, 此类反应的选择性通常较低, 还有一些反应需要经多步骤才能完成, 过程往往产生很多废物。过氧化氢作为一种温和的氧化剂, 在某些材料的催化作用下, 可进行选择性很高的定向氧化反应, 而且其本身无毒并在反应后转化为无害的水, 使反应的“原子经济”性大大提高, 因而被看作是绿色的氧化剂[1 ] 。1.1 钛硅分子筛催化环己酮氨肟化制备环己酮肟实现工业应用环己酮肟的制备作为目前化纤单体ε- 己内酰胺主流生产技术的核心工艺, 需经环己酮与羟胺的盐进行反应而得, 而羟胺盐制备过程的“原子经济”性较差, 腐蚀和污染严重。20 世纪80 年代后期意大利EniChem 公司提出了一种全新的环己酮氨肟化工艺, 即在钛硅分子筛的催化作用下, 环己酮与氨、过氧化氢一步“原子经济”反应直接合成环己酮肟。中国石化石油化工科学研究院也开发成功具有自主知识产权的环己酮氨肟化新工艺, 并与中国石化巴陵分公司合作, 于2003 年8 月率先完成了70 kt/ a 的工业试验, 环己酮转化率和环己酮肟选择性均超过99.5 % , 氨的利用率达97 %以上。而传统的磷酸羟铵肟化法工艺(HPO) 氨的利用率不足60 %; 同时, 新工艺避免了NOx 、SOx(HPO) 等的生成和使用, 使环己酮肟的制备成为清洁生产过程。传统的以苯为原料的己内酰胺生产过程流程长、工艺复杂、投资大、成本高, 国外Du Pont 、BASF 和DSM 等公司已分别研究开发了以丁二烯为原料的己内酰胺生产新技术[2 , 3 ] , 可简化工艺流程和降低生产成本, 但由于新建装置巨大的投资和技术风险等原因, 至今尚未工业化。环己酮氨肟化新工艺适宜对现有装置的技术改造, 将使由苯生产己内酰胺的工艺路线更具竞争性。1.2 丙烯环氧化制备环氧丙烷新技术取得新进展自从钛硅分子筛( TS - 1) 诞生以来, 低温下利用过氧化氢作氧化剂的液相氧化反应工艺一直在不断地研究开发, 另一类取得突出进展的是烯烃与过氧化氢进行环氧化反应制取环氧化物, 其中最重要的过程是丙烯环氧化制备环氧丙烷。以TS - 1 为催化剂, 用过氧化氢环氧化丙烯制备环氧丙烷, 产物环氧丙烷的收率达97 %以上(以丙烯计) ,以过氧化氢计其收率为87 %[4 ] , 副产物主要为水和氧气。该过程原子的有效利用率达76 %。而传统的二步氯醇法生产工艺原子的有效利用率仅为31 % , 需要消耗大量的氯气和石灰, 并且设备腐蚀和环境污染严重。针对TS - 1 分子筛价格较高、与产物分离难度较大, 丙烯环氧化的其他催化剂体系也在不断研究之中, 以过氧化氢为氧化剂的新型氧化催化材料正在研究的有负载锡的β- 沸石[5 ] 、有机氮络合Fe2 系催化剂[6 , 7 ] 和含钨的金属簇相转移催化剂[8 ]等。最近, BASF 和Dow 化学公司合作, 在丙烯的过氧化氢环氧化反应工艺(HPPO) 的开发中取得了重大进展, 已完成各自的详细评估。据称, HPPO工艺由于不联产其他产品, 流程短, 投资低, 占地少, 尤其对较小规模生产装置投资回报率大幅度提高。双方计划近期完成中试放大, 开始建设第一套300 kt/ a 规模生产装置, 预计2007 年初建成投产[9 ] 。此外, Degussa 和Uhde 也拟在南非Sasol 建设60 kt/ a 环氧丙烷装置, 将采用HPPO 工艺。据报道[10 ]其开发了一种专用分子筛催化剂, 副产物生成量可降低到最低限度。丙烯环氧化新工艺虽然使用了价格较高的过氧化氢作氧化剂, 但只要采用适合的催化剂, 可使产物收率大幅提高, 同时由于工艺简化, 该工艺仍具有较好的技术经济性, 加之该技术的环保优势, 有望对环氧丙烷行业产生重要的影响。1.3 其他有机含氧化合物的制备技术以过氧化氢为氧化剂, 烯烃、醇和羰基化合物可高选择性地氧化生产环氧化物、醇和羧酸, 并可避免使用金属催化剂、含氯氧化剂和有机溶剂。文献[11 ]介绍Kazuhiko Sato 等开发了由烯烃氧化生成二醇类化合物的新工艺。采用普通的树脂负载的磺酸催化剂, 用不同的链烯烃和环烯烃与过量的30 %双氧水反应, 可高选择性和高收率地得到反-1 , 2 - 二醇, 带有端基羟基的链烯烃也可一步反应生成三羟基化合物。杜泽学等[12 ]以钛硅分子筛为催化剂, 开发了氯丙烯与过氧化氢环氧化制备环氧氯丙烷的悬浮催化蒸馏新工艺, 反应选择性达98 %以上, 有望取代现有的氯醇法生产工艺。2 取代有毒有害原材料的绿色化工技术光气、氢氰酸等是剧毒物质, 因它们的化学性质极为活泼, 至今仍作为化工原料广泛使用, 但这些化学品在制造和使用中一旦不慎泄漏, 就将造成难以估量的人身伤亡和环境灾难, 因此, 用无毒、无害的原料代替剧毒光气、氢氰酸等绿色化工技术的开发受到重视[13 ] 。取代光气, 生产异氰酸酯、聚碳酸酯新工艺 目前替代光气制造异氰酸酯的工艺有: 由伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯制造异氰酸酯, 由伯胺和一氧化碳进行氧化羰化制异氰酸酯, 由硝基苯和一氧化碳羰基化制异氰酸酯。这些技术有的正在小试, 有的已进入中试阶段, 但是生产成本比原有的光气法高10 %左右, 不经济, 所以还需改进。代替光气生产聚碳酸酯, 已经开发成功以碳酸二甲酯为原料的工艺。首先由碳酸二甲酯与苯酚反应生成碳酸二苯酯, 再和双酚A 进行酯交换、缩聚生成高分子聚碳酸酯, 现正在建厂, 而且生产碳酸二甲酯采用甲醇氧化羰基化法, 取代了传统光气为原料的路线。韩国L G化学公司称独自开发了一种非光气的聚碳酸酯生产新工艺, 由于工艺简化,可减少投资70 % , 装置操作费用和生产成本明显降低。可见, 代替剧毒原料也可找到经济合理的绿色工艺路线。2.2 甲基丙烯酸甲酯生产新工艺继异丁烯氧化法、乙烯氢甲酰化法生产甲基丙烯酸甲酯(MMA) 技术工业化后, 人们仍在积极开发新工艺以取代传统氢氰酸为原料的丙酮氰醇法。异丁烷直接氧化法因资源更丰富、廉价而受到重视。这种方法包括异丁烷氧化制取甲基丙烯醛、甲基丙烯醛再氧化制取MMA 两步反应。由于异丁烷反应活性低于异丁烯, 通常选用具有强氧化性的杂多酸类催化剂。近年来研究发现, P - Mo 系杂多酸中引入V、Cu、Cs 等元素, 可促进甲基丙烯醛的氧化反应, 提高反应收率; 进一步将P - Mo - V- Cu - Cs 五元催化剂和Mo - V 的复合氧化物作为助剂, 添加到“MMA 高选择性催化剂”浆态杂多酸催化剂中, 可使MMA 的收率提高2 倍, 达到10 %以上, 表现出一定的工业应用前景。英国Lucite 国际公司开发成功其专有的α-MMA 技术, 并计划建设第一套100 kt/ a MMA 生产装置, 预计2007 年末建成投产。α- MMA 是两步法工艺。第一步由乙烯与甲醇、一氧化碳进行羰基化反应生成丙酸甲酯。据称, 所用的钯基催化剂活性很高, 选择性达9919 % , 且具有良好的稳定性, 反应温度和压力条件温和, 对装置的腐蚀性小; 第二步中丙酸甲酯与甲醛反应生成MMA 和水, 采用专有的多相催化剂, MMA 的选择性较高[14 ] 。该工艺大大改进了产品的经济性, 是三十年来开发的最重要的MMA 生产工艺。MMA 在中国是一个发展前景良好的有机化工原料, 随着国民经济的持续高速增长, 其需求还将不断增长, 中国应该慎选一条符合国情的绿色路线进行开发, 注意克服其不足之处。3 使用环境友好催化剂的化学反应石油化工生产技术的核心是催化剂, 催化剂的消耗虽不大, 但同样可能对环境产生很大的危害。硫酸、氢氟酸、三氯化铝等液态酸是广泛应用的酸性催化剂, 使用过程易腐蚀设备、危害人身健康和社区安全, 同时还产生废液、废渣污染环境。目前应大力开发环境友好的固体酸催化剂代替液体酸,已有一批工业化成果。在苯与烯烃烷基化过程中采用ZSM - 5 分子筛代替三氯化铝的气相法合成乙苯, 采用USY 或β- 沸石或MCM - 22 沸石代替三氯化铝的液相法合成异丙苯等; 此外, 还有采用固体酸替代氢氟酸的长链烷基苯合成的新工艺。采用上述分子筛固体酸取代三氯化铝、氢氟酸等催化剂, 虽然推出了新一代的烯烃烷基化绿色技术, 但是由于分子筛催化剂的酸强度不如氢氟酸、三氯化铝高, 分布也不够均匀, 而且酸中心数量较少, 于是采用这类固体酸催化剂时反应温度升高, 压力增加, 同时少量的副产物和杂质有所增高, 所以又出现了开发新固体酸催化剂的热点。负载型杂多酸催化剂可望克服上述缺点, 成为新一代的催化剂; 正在研究的还有一些新型催化材料, 如包裹型液体酸、纳米分子筛复合材料、离子液体等。这方面的研究, 中国已有一定基础, 应组织人力, 加速开发, 力争取得领先地位。
已发表学术论文40余篇，被SCI/EI收录23篇（其中SCI收录17篇），被引用136次，单篇引用最高达36次。 （1）学术论文： 2014-2015年17) Bing Zhang *, Dandan Zhao , Yonghong Wu, Hongjing Liu , Tonghua Wang *, Jieshan Qiu. Fabrication and Application of Catalytic Carbon Membranes for Hydrogen Production from Methanol Steam Reforming. Ind.Eng.Chem. Res. (IF=2.3), 2015, 54(2): 623-632. SCI/EI收录16) B Zhang*, D Wang, Y Wu, Z Wang, T Wang, J Qiu. Modification of the desalination property of PAN-based nanofiltration membranes by a preoxidation method. Desalination (IF=4.0), 2015, 357: 208-214. SCI/EI收录15) Zhang, Bing*; Dang, Xiaolong; Wu,Yonghong; Liu, Hongjing; Wang, Tonghua; Jieshan, Qiu. Structure and gas permeation of nanoporous carbon membranes based on RF resin/F-127 with variable catalysts. Journal of Materials Research (IF=1.9), 2014, 29(23): 2881-2890, (SCI/EI)14）Bing Zhang*, Yonghong Wu, Yunhua Lu, Tonghua Wang, Jieshan Qiu*.Preparation and characterization of carbon and carbon/zeolite membranes from ODPA-ODA type polyetherimide. Journal of Membrane Science (IF=4.9), 2015, 474:114-121. (SCI/EI)13) H.J. Liu, D. Li, H. Yao, Y. Pan, Y. Zhang, B. Zhang, Enhancement of Carbon Dioxide Mass Transfer Coupling the Synthesis of Calcium Carbonate Fine Particles by (Ionic Liquid)-Emulsion Liquid Membrane, Journal of Dispersion Science and Technology, 36 (2015) 489-495. (SCI/EI)12）吴永红，张兵，张满闯, 周佳玲, 王同华. 聚丙烯腈基炭膜的制备及气体分离性能的研究. 化学工程, 2015, 已录用。2015-0086。(CSCD收录)10) 吴永红，谷裕，肖大君，张兵, 江园, 周佳玲. 聚丙烯腈基纳滤膜脱盐性能的研究. 应用化工，2015，已录用。(CSCD收录)9) 孙明珠，张兵*，吴永红，朱静. 超声波在强化燃料油氧化脱硫技术的研究进展. 现代化工，2015, 已录用。(CSCD收录)8) 吴永红，张兵*，肖大君. 宁夏无烟煤基活性炭的制备及吸附性能研究. 化工新型材料，2015，已录用。(CSCD收录)7) 张兵*, 赵丹丹, 沈国良, 于智学, 吴永红, 王同华.强化甲醇制氢反应的酚醛树脂基炭膜制备. 沈阳工业大学学报,2014,36(5):503～508.6) Zhang, B*; Shi, Y; Wu, Y; Wang, T; Qiu,J. Preparation and characterization of supported ordered nanoporous carbon membranes for gas separation. Journal of Applied Polymer Science, 131 (4):2136-2146, 2014.(SCI/EI)。5) B Zhang*, Y Shi, Y Wu, T Wang, J Qiu. Towards the preparation of ordered mesoporous carbon/carbon composite membranes for gas separation. Separation Science and Technology, 49 (2): 171–178, 2014. (SCI/EI)。4) B. Zhang*, Z. Yu, Y. An, Y. Wu, Y. Shi,Z. Liu, T. Wang. Preparation and characterisation of large sized ordered mesoporous carbon film from resorcinol/formaldehyde by basic catalysts. Materials Research Innovations, 2014, 18(4): 294-299. (SCI/EI)。3) 吴永红,张兵*,石毅,赵丹丹,党晓龙,王同华. ODPA-ODA型聚醚酰亚胺膜的预氧化机理. 沈阳工业大学学报, 2014,36(3):280～285.2) 张兵*, 党晓龙, 吴永红, 于智学,王同华. 成膜基质对炭膜结构与气体分离性能的影响. 膜科学与技术, 2014, 34(6): 17-21.1) 张兵*,石毅,吴永红, 赵丹丹, 党晓龙, 王同华. 分离炭膜研究的新技术进展. 化工新型材料, 2014,42(8): 7-8+28.2012-2013年5) 吴永红, 张兵*, 沈国良, 赵丹丹, 党晓龙. 烟煤基活性炭的制备及脱除甲基橙性能的研究. 化工进展, 32(z): 88-92, 2013.4) 张兵*,于智学,石毅,吴永红,王同华. BPDA-ODA型聚酰亚胺基沸石杂化炭膜的制备及气体分离性能. 膜科学与技术, 33(3): 33-38, 2013.3) 张兵*,王颖,吴永红,赵薇. 聚丙烯腈纳滤膜的制备及其对氯化钙的去除. 化工环保, 33(4):349-353, 2013.2) Sun, MZ*; Zhang, B; Wu, YH; Zhu, J;Zhao, DZ. Deep oxidative desulfurization of FCC diesel fuel with ultrasound. Petroleum Science and Technology, 30(23): 2471-2477, 2012. (SCI/EI)1) 吴永红, 孟繁妍, 于智学, 张兵*, 王同华. 有序多孔炭材料的研究进展. 化工新型材料, 40(1): 10-12, 2012.2009-2011年13) B. Zhang*, Y. Wu, T. Wang, J. Qiu, S.Zhang. Microporous carbon membranes from sulfonated poly(phthalazinone ethersulfone ketone): Preparation, characterization and gas permeation. Journal of Applied Polymer Science, 122 (2): 1190-1197, 2011. (SCI/EI)12) B. Zhang*, Y. Wu, F. Meng, T. Xu, J.Zhu, M. Sun. Preparation and characterization of ordered nanoporous carbonmaterials by templating method. Procedia Engineering, 27: 762 – 767, 2012. (EI)11) Zhang, B*; Wu, YH; Wang, TH; Qiu, JS;Xu, TJ; Sun, XH. Effects of curing method on the gas separation performance of phenolic resin/poly(vinyl alcohol)-based carbon membrane materials. 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Preparation and characterization of carbon molecular sieving membranes made from BTDA-ODA type polyimide. 2013年7月16～19日，“亚太膜学会第八届会议(The 8th Conference of Aseanian Membrane Society , AMS8)”，西安，墙报展示。(P2-A-60)3) 张兵*, 于智学, 石毅, 吴永红. 催化炭膜的制备及强化甲醇制氢研究. 第十六届全国催化会议, 沈阳, 2012年10月（全国会议）4) 于智学, 张兵*, 石毅, 吴永红. 酚醛树脂基微滤炭膜的制备及在甲醇制氢的应用. 第十六届全国催化会议, 沈阳, 2012年10月.5) B. Zhang, * Y. Wu, Y. Shi, T. Wang, J. Qiu. Preparation and characterization of carbon molecular sieving membranes made from Polyetherimide. International Carbon Conference, 2011年7月25-29,华东理工大学. Shanghai.6) F. Meng, B. Zhang*, Z. Yu, Y. Wu, T. Xu, C. Fu. Controlled fabrication of ordered nanoporous carbon membranes by preoxidation. International Carbon Conference, 2011, July, 25-29, Shanghai.7) 张兵*, 吴永红, 于智学, 石毅, 王同华. 沸石杂化炭膜的制备及气体分离性能. 第七届全国膜与膜过程学术报告会,2011年11月4-7日, 杭州8) 孟繁妍; 于智学; 吴永红; 张兵*. 支撑有序孔炭膜的制备及气体分离性能. 第四届全国传质与分离工程学术会议（全国会议）（墙报）2011/11/18-2011/11/21, 天津9) B. Zhang*, Y. Wu, T. Wang, J., T. Xu, X. Sun. 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July 19-21, 2006, Beijing,China.23) 张兵，王同华，邱介山等，一种用于制备气体分离炭膜的新型聚合物材料, 第七届全国新型炭材料学术研讨会, 西宁, 2005.p17-20.24) 张兵，王同华，邱介山等，聚酰亚胺基炭分子筛膜的制备及表征, 第二届中国膜科学与技术报告会, 北京, 2005.p34-37.25) 张兵，王同华，邱介山等，前驱体化学结构对炭膜气体分离性能的影响, 第二届全国化学工程与生物化工年会, 北京, 2005. p104.26) 张兵，王同华，邱介山等，聚醚砜酮基气体分离炭膜的制备及表征, 2005年全国博士生学术论坛, 上海复旦大学, 2005. p69-75.27) 刘庆岭，王同华，张兵，等，新型/沸石纳米复合膜气体分离炭膜的制备与表征, 第二届中国膜科学与技术报告会, 北京, 2005.p96-98.28) 刘庆岭, 王同华, 刘勤华, 张兵, 邱介山, 曹义鸣. 新型C/TiO2 纳米复合膜制备及其气体分离性能研究. 第二届全国膜技术在冶金中应用研讨会. 南京, 2006年5月27～28日.（2）教学改革论文1) 教改论文《化工热力学课程中“教-学-用”三位一体关系的探讨与实践》张兵，沈国良，李素君，吴永红，闫金城，徐铁军，班玉凤《化学工程与装备》，2013，（6）：218-220.2) 教改论文《基于实践教学培养创新型化工类人才改革的探讨》张兵，吴永红，沈国良，朱静，孙明珠《中国科教创新导刊》，2011，（29）：15-16.3) 教改论文《石油加工生产技术专业应用型人才培养的探讨》朱静，沈国良，赵文凯，孙明珠，班玉凤，张兵《化工高等教育》，2010，（05）：17-19.4) 教改论文《在有机化学实验中培养低碳意识》胡志泉，张兵《学习月刊》，2010，（12）：1315) 教改论文《浅析化工专业英语教学方法》张兵，吴永红《化学工程与装备》，2008，（01）：98-100（3）专利申请[1] 张兵, 吴永红, 刘红宇. 一种调控聚丙烯腈纳滤膜截留率的预氧化方法. 发明专利申请号201410048187.2[2] 虞琦; 张兵; 徐铁军; 张航. 一种用于油水分离的炭膜的制备方法.发明专利申请号201410127314.8[3] 张兵;吴永红;傅承碧;徐铁军. 一种炭膜反应器及其使用方法. 发明专利授权号ZL201010118376，授权日2012.05.23[4] 张兵;吴永红;傅承碧;徐铁军. 一种2,4-二羟基二苯砜的合成精制方法, 申请号200910188206[5] 张兵;吴永红;孟繁妍;于智学;石毅. 一种制备有序多孔炭膜的基质诱导法，发明专利授权号ZL201110330039.6，授权日2015.03.11[6] 张兵;吴永红,朱静,孙明珠,于智学,石毅. 一种制备催化炭膜的共混热解法. 发明专利申请号2012101815829[7] 张兵, 吴永红, 石毅,赵丹丹, 党晓龙. 一种用于调控炭膜气体分离性能的磁场干预成膜方法. 发明专利申请号2012104962336[8] 张兵, 王同华, 吴永红, 李琳. 一种用于调控炭膜气体分离性能的磁场装置, 授权号ZL 201220713366.X，授权日2013.06.12[9] 王同华,张兵,邱介山，一种气体分离膜渗透仪的改进方法，授权号ZL2005102007928，授权日2013.06.12[10] 王同华,张兵,邱介山, 蹇锡高. 聚醚砜酮基气体分离炭膜的制备方法，授权号ZL20051020079327，授权日2009.07.01
原子吸收光谱法在环境常规监测中的应用
西南科技大学分析测试中心 张伟
〔摘要〕原子吸收光谱分析法(AAS)在环境分析化学中广泛使用。本文简述了近年来AAS在环境常规监测中的应用进展。
〔关键词〕原子吸收光谱法环境监测应用
原子吸收光谱法（AAS），因其灵敏度高、干扰小、精密度高、准确性
好及分析速度快、测试范围广等诸多优点，在环境分析化学中广泛使
用。20世纪80年代末，国家环保局在《环境监测技术规范》中的地表水
和废水、大气和废气、生物测定部分，就将原子吸收光谱法列为《环境监
测技术规范》中有关金属元素的标准分析方法。
1.水环境监测
适时地对地表水质量现状及发展趋势进行评价，对生产和生活设
施所排废水进行监视性监测是常规环境监测的两项基本任务。原子吸
收光谱分析主要应用于水环境中重金属的监测。龙先鹏[1]采用火焰原子
吸收光谱法直接测定水中微量铜、铅、锌、镉元素的含量，在0-1.00mg/L
范围内，被测元素浓度与吸光度呈线性关系，相关系数不小于0.9990；
最低检出限分别为0.001、0.01、0.0008、0.0005mg/L，相对标准偏差分别
为1.16%、1.22%、1.15%、1.16%；该方法对标准样品的测试结果与国家
标准方法基本一致，相对偏差均不大于7.0%。张美月等[2]以二乙胺基二
硫代甲酸钠为配位剂、Triton X-114为表面活性剂，采用浊点萃取-火
焰原子吸收光谱法测定水样中的痕量镉，检测限为0.238μg/L，富集倍
数为55，加标回收率为98%-102%；分离富集方法简单、安全、快捷，结
果令人满意。陆九韶等[3]利用Al3+与Cu(Ⅱ)-EDTA发生定量交换反应，
通过测定水相残余铜，从而间接测定水和废水中的铝。
在线富集是原子吸收光谱检测分析发展的热点之一。高甲友[4]用含
黄原脂棉的微型柱对试样中的Cd2+在线富集、盐酸洗脱后，采用火焰原
子吸收光谱法在线测定水中的镉离子。富集50 mL溶液时此方法灵敏
度可提高68倍。陈明丽等[5]用溴化十六烷基三甲胺(HDTMAB)改性的天
然斜发沸石微填充柱，建立了顺序注射在线分离富集电热原子吸收法
测定水中Cr(Ⅵ)及铬形态分布的方法；测定铬的检出限达到0.03μg/L，
精密度3.7%。用本法测定标准水样GBW08608中的铬，所得结果与标
准值相符。冷家峰等[6]对螯合树脂富集-火焰原子吸收光谱法测定天然
水体中痕量铜和锌的在线富集条件、干扰因素等进行研究,在线富集倍
数达到两个数量级，在灵敏度与石墨炉原子吸收光谱法相当情况下，提
高了测定准确度。
痕量金属元素化学形态的分析比单纯元素的分析要复杂、困难得
多，除要求测定方法灵敏度高、选择性好外，还要求分离效能高。联用技
术，特别是色谱-原子吸收光谱联用，综合了色谱的高分离效率与原子
吸收光谱检测的专一性的优点，是解决这一问题的有效手段。刘华琳等[7]
自行设计了一种紫外在线消解氢化物发生接口，并将高效液相色谱-紫
外在线消解-氢化物发生原子吸收联用仪器(HPLC-UV-HGAAS)用于
砷的形态分析，以砷甜菜碱、砷胆碱、亚砷酸盐(As(Ⅲ))及砷酸盐(As(V))
等进行了分离测定，实现了将分离后不能直接用于氢化物发生的大分子，
通过紫外“在线”消解成小分子砷化合物的目的。李勋等[8]采用电化学氢化
物发生与原子吸收光谱联用技术有效地实现了无机砷的形态分析。在
电流为0.6 A和1A条件下，As(III)和As(V)在0-40μg/L浓度范围内均呈
良好的线性关系。As(III)和As(V)检出限分别为0.3μg/L和0.6μg/L；该方
法成功应用于食用鲜牛奶中无机砷的形态分析。
2.土壤、底泥和固体物分析
景丽洁等[9]采用微波消解法预处理待测土壤，火焰原子吸收分光光
度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、铅、镉、铬5种重金属。土壤中锌、
铜、铅、镉、铬的相对标准偏差分别为1.2%、1.9%、1.2%、5.2%和1.8%。
方法简便、灵敏、准确，适用于污染土壤中重金属含量的测定。卢卫[10]采
用悬浮液进样平台石墨炉原子吸收法测定土壤的痕量汞，精密度为
5.9%，检出限达到1.2×10-12g。宫青宇[11]采用直接固体进样、添加基体改
进剂技术测定土壤中重金属铅含量，避免了土壤中复杂基体的影响，实
现了土壤样品中铅的快速分析。王北洪等[12]采用了“硝酸-氢氟酸-过
氧化氢”三酸消化体系和密封高压消解罐法对土壤样品进行消化，以原
子吸收光谱法测定其中的铜、锌、铅、铬、镉。结果表明：采用该法测定土
壤中的重金属时，测定结果准确可靠，实验条件易于控制，能够满足环
境监测分析的要求，可以作为一种可行的土壤重金属元素分析方法。
程滢等[13]把河流底泥经过氢氟酸和高氯酸消化，用火焰原子吸收
法测定其中的铜，获得较好的结果。王畅等[14]利用流动注射系统中串联
的阴、阳离子交换微型柱分离、NH4NO3+抗坏血酸和H2SO4两种洗脱液
同时逆向洗脱，实现了对底泥可利用态铬中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)同时在线分
离和原子吸收光谱法测定。在交换时间2 min，洗脱50 s，Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)
回收率分别为85.4%-94.8%和96.7%-106%。此法对实际样品中不同
价态铬进行测定，铬回收率可达95%。Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的检出限和最大
相对标准偏差分别为0.9μg/L、6.4%和2.7μg/L、3.5%。王霞等[15]用冷
原子吸收光谱法测定固体废物浸出液中的汞含量，检出限为0.02μg/L，
回收率在91%-101%之间。方法简便快速，线性范围宽。
3.大气环境质量监测
邹晓春等[16]以微孔滤膜采样、钯或镍作改进剂，用石墨炉原子吸收光
谱法测定居住区大气中硒，检出限为3.45ng/mL，线性范围为0-50ng/mL，
回收率94.6%-102.0%；其中砷对测定硒有一定干扰，其它金属元素对
测定无干扰。邹晓春在此基础上又对居住区大气中的镍进行了测定，检
出限为0.12 ng/mL，线性范围为0-35 ng/mL，回收率为95.1-102.1%，其
他金属元素对测定镍未见明显干扰[17]。
冯新斌等[18]对原有的光谱仪器进行简单改装，建立了两次金汞齐-
冷原子吸收光谱法测定大气中的微量气态总汞的方法，检出限达到
0.05ng；100μL饱和汞蒸气连续测定结果表明其相对标准偏差<1.41%。
在0-2.0ng汞量范围内标准工作曲线线性关系良好。并且运用该法，对
贵州省万山汞矿、丹寨汞矿、清镇汞污染农田、省农科院和中国科学院
地球化学研究所等地大气气态总汞进行了测定。
综上所述，原子吸收光谱法在环境监测分析中应用取得了不少成
果，但在应用范围上还有待扩大，如在污染物的化学形态研究上尚待深
入等。总之，随着环境监测事业的发展，原子吸收光谱法因具有其它方
法所不能比拟的优势，必将在环境化学分析中展现广阔的应用前景。
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