封面说明：工业革命以来的过量碳排放导致了一系列全球性气候、环境问题. 电催化二氧化碳还原是回收碳排放的重要技术手段之一, 可得到一系列具有经济价值的还原产物, 其中包括多种一碳产物、二碳产物和碳产物. 生成二碳及多碳产物的反应机理涉及碳-碳偶联这一关键步骤, 该过程对催化剂性质有特殊要求, 在此方面铜基催化剂表现尤为突出.天津理工大学鲁统部课题组基于当前Cu基催化剂在电催化二氧化碳还原领域的最新研究进展以及面临的挑战, 对近年来的相关研究现状进行了系统性梳理, 并对相关领域的若干发展方向作出了展望.封面图片显示了二氧化碳在Cu基催化剂表面经历电还原过程, 得到乙烯、乙醇等二碳产物.

科学访谈

王元先生专访: 与《中国科学》《科学通报》一个甲子的情缘

杨志华

黎乐民: 《中国科学》要成为展示中国科技发展水平的窗口

许军舰, 张学梅

专题: 面向可持续发展的二氧化碳化学（I）

编者按

面向可持续发展的二氧化碳化学

何良年

进展

CO2催化转化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮及其衍生物研究进展

刘猛帅, 平冉, 孙建敏

针对CO2与邻氨基苯腈羧环化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮反应, 对比不同催化剂结构、酸碱性、溶剂种类及相行为等对催化性能的影响, 总结了反应物CO2与邻氨基苯腈在不同催化体系中的活化行为及反应路径.

评述

铜基催化剂电还原CO2为多碳产物的提升策略

向开松, 刘雨程, 于海, 刘恢, 李康康

基于当前Cu基催化剂在CO2还原领域的研究动态以及电催化还原中面临的挑战, 对近年来的相关研究现状进行了系统性论述, 并对目前存在的困局与发展趋势提出了建议与展望.

氢键给体促进有机催化的CO2与环氧化物的环加成反应

刘宁, 陈飞, 陶晟

以催化剂的设计与合成为主线, 综述了羟基、羧基、氨基、多氢键给体和其他氢键给体促进的CO2与环氧化物的环加成反应的研究进展, 为CO2与环氧化物环加成反应的高效有机催化剂的设计合成提供一定的研究思路.

多孔聚咔唑用于二氧化碳捕获与催化转化

王天雄, 韩宝航

介绍咔唑基多孔聚合物的制备方法及其在CO2吸附与催化转化利用方面的应用和研究进展, 并讨论了材料性能与聚合物制备方法、组分、结构、孔径尺寸及分布的关系, 分析总结了当前材料研究可能遇到的问题和发展方向.

电催化二氧化碳还原合成二碳产物

张超, 鲁统部

综述了近年来电催化CO2还原合成二碳产物的主要进展, 简要介绍了电催化CO2还原的基本原理, 阐释了目前最为广泛接受的3种碳-碳偶联反应机理, 并按催化剂体系分类讨论了如何通过催化剂设计提高二碳产物的选择.

论文

CO2/顺式-2,3-环氧丁烷交替共聚物的立体寡聚物合成及微结构分析

罗婧, 孙星宇, 王霞弟, 周辉, 吕小兵

以手性2,3-丁二醇为起始原料, 通过迭代合成方法, 采用三光气为羰化试剂, 制备了全同和间同结构的CO2/顺式-2,3-环氧丁烷交替共聚物(聚碳酸-2,3-丁烯酯)的四聚体和八聚体, 并从它们的碳谱信息精确分析聚碳酸-2,3-丁烯酯的微结构.

多组分串联策略固定CO2制碳酸二甲酯和α-羟基酮

张乾霞, 刘平, 张侃, 韩丽华, 宋清文

发展了廉价且环境友好的ZnI2体系催化炔丙醇、甲醇和CO2 的三组分串联反应合成碳酸二甲酯(DMC)和α-羟基酮的方法, 在140°C和6 MPa CO2条件下, DMC收率达到37.3%, 并提出了该串联反应的可能机理.

Cu配合物催化硼氢化钠还原CO2制备甲醇

王万辉, 刘平, 邱立春, 王加升, 包明

开发了一系列具有高催化活性的CO2硼氢化反应催化剂: CuI/N,N,N′,N′-四甲基乙二胺、CuI/N,N′-二甲基乙二胺、CuI/乙二胺、CuI/联嘧啶. 这些催化剂在常温常压下, 即可实现催化二氧化碳与硼氢化钠高效转化为甲醇.

评述

基础医学

前沿交叉技术驱动的癌症研究

吕群燕, 冯玉宽, 石嵘, 吴静, 韩卫东

基于国家自然科学基金委员会“前沿交叉技术驱动的癌症研究”第223期双清论坛, 总结了我国癌症研究领域的研究现状、发展趋势和面对的挑战, 回顾了前沿交叉技术对癌症研究和临床诊疗的促进作用和所取得的突出成就, 凝练了癌症研究领域未来5~10年的重大关键科学问题.

电工科学

工程固体电介质绝缘击穿研究现状及发展趋势

王威望, 李盛涛

综述了工程电介质材料击穿的研究现状, 围绕电介质击穿机理、性能变化规律、性能改善提升、新型高性能纳米复合电介质和聚合物微观分子设计/调控等主要内容展开论述.

论文

力学

基于电磁Hopkinson杆的无机玻璃动态力学性能测试技术

江斌, 胡嘉奕, 郭亚洲, 李玉龙

提出了一种测试脆性材料动态力学性能的新方法. 该方法采用电磁加载 Hopkinson杆技术, 无需脉冲整形即可实现近似恒应变率; 还可实现双向对称加 载, 从而缩短应力平衡所需时间, 提升实验结果的可靠性.

工程热物理

基于电池热管理系统的微通道热管阵列的传热性能

姚程宁, 丹聃, 张扬军, 王悦齐, 钱煜平, 诸葛伟林

针对车用动力电池散热问题, 研究了微通道热管阵列技术在不同功率、不同温 度等工况下的动态传热性能. 与传统冷却方式和烧结热管对比, 微通道热管阵列 具有显著散热和均温优势.