𝗔𝗖𝗦文章精选丨能源与燃料领域 2023年最具影响力的文章（一）

1. TRADITIONAL FOSSIL FUELS

传统化石燃料：指煤炭、石油和天然气等传统能源

Nanoparticles for Enhancing Heavy Oil Recovery: Recent Progress, Challenges, and Future Perspectives

用于提高重油采收率的纳米颗粒：最新进展、挑战和未来前景

发表卷期：Energy Fuels 2023, 37, 12, 8057-8078

DOI地址：10.1021/acs.energyfuels.3c00684

据估计，重油约占剩余石油储量的70%，被认为是满足未来几十年能源需求的最有前途和最容易获得的石油资源。然而，传统的稠油提高采收率（EOR）方法面临着重大挑战，例如注入流体的高流动性、聚合物降解、表面活性剂吸附、大量化学品消耗、大量能源和水消耗、大量温室气体排放、高运营成本、以及对健全设施的需求。近年来，纳米颗粒技术因其超小尺寸、大表面积与体积比、低成本和环境友好的独特特性而成为一种有前途的稠油提高采收率替代技术。本文全面讨论了纳米颗粒在重油采收中的应用的最新研究，并帮助研究人员深入了解这些不同应用背后的 EOR 机制。纳米颗粒在提高稠油采收率方面的应用可概括为两大类：纳米流体驱（即单独使用纳米颗粒）及其传统 EOR 方法的混合。首先从增量采油效果和提高采收率机制方面总结了纳米流体驱的各种应用。其次重点介绍了纳米颗粒与传统 EOR 方法（包括热、化学和注气技术）混合的最新研究进展。最后确定了用于提高重油采收率的纳米粒子的开发和应用的挑战和未来前景。

对于纳米流体驱，SiO2 因其成本低廉且易于商业化而成为最受欢迎的纳米颗粒，并且在提高砂岩油藏常规稠油采收率方面表现出良好的性能。除SiO2外，金属氧化物纳米颗粒被发现具有提高稠油采收率的潜力，主要通过降低粘度、改变润湿性和沥青质抗沉淀等方式。除了二氧化硅和金属氧化物纳米颗粒外，其他新型纳米颗粒也对重油表现出良好的 EOR 性能，例如微凝胶纳米球、纳米纤维素（NC）、核壳纳米颗粒和碳纳米管。混合不同的纳米流体确实可以提高重油采收率，因为它们具有不同纳米颗粒的所有有利优点。

为了提高超稠油热力EOR工艺的性能，纳米粒子主要用作纳米催化剂，通过原位提质来提超高稠油采收率。纳米粒子通过粘度降低和催化水热解机制提高了基于蒸汽的热方法（即SAGD[steam assisted gravity drainage 蒸汽辅助重力排水]、CSS[cyclic steam stimulation 循环蒸汽吞吐]和蒸汽驱）的性能，同时它们促进了非蒸汽热方法（例如ISC[in situ combustion 就地燃烧]、THAI[“toe-to-heel” air injection “从脚趾到脚跟”的空气喷射]和电磁加热）的性能 ）通过沥青质吸附、催化热裂化和减少焦炭形成。纳米催化剂在稠油油藏内的传输是可行的，并且金属纳米催化剂可以通过一些合适的方法有效地传输，例如共注射蒸汽，分散在微乳液中。

本文全面总结了近年来纳米粒子应用提高稠油采收率的研究进展。以往的研究表明，传统的稠油EOR技术面临着许多挑战，例如与稠油相比，注入流体的流动性高、聚合物降解、表面活性剂吸附、大量化学品的消耗、大量能源和水的消耗、温室气体的大量排放、硫氧化物和氮氧化物等污染物的产生，以及对强大设施的需求。因此，纳米颗粒由于其超小尺寸、大表面积与体积比、低成本和环境友好的独特特性，为解决上述提高稠油采收率的挑战提供了前所未有的机会。

2.BIOENERGY, BIOFUELS, AND BIOREFINERY

生物能源、生物燃料和生物炼制

Advances and Perspectives of Bio-oil Hydrotreatment for Biofuel Production

生物油加氢处理用于生物燃料生产的进展和前景

发表卷期：Energy Fuels 2023, 37, 14, 10134-10154

DOI地址：10.1021/acs.energyfuels.3c01647

生物油是由可再生生物质热解产生的液体产品，生物油作为液体燃料的潜在应用引起了人们的极大兴趣。然而，生物油必须通过加氢脱氧等工艺进行提质，以除去大量的氧气，从而导致生物油酸度高、稳定性低、热值低等问题。迄今为止，人们在生物油提质方面付出了巨大的努力。通过开发催化剂、反应器、工艺等。评估先前试验可行性的关键标准之一是所产生的生物燃料的规格。因此，本综述主要讨论由不同生物质原料生产的生物燃料的特征。目的是试图了解来自不同生物质原料（即木质生物质、草、藻类等）的生物燃料的性质以及加氢处理过程中的相关问题，还讨论了利用不同类型的生物质生产生物燃料的环境影响和经济分析。

处理焦炭：使用HDO脱氧加氢技术后产生焦炭几乎是不可避免的，如何处理形成的焦炭值得进一步研究。使用循环催化剂床结合失活催化剂的原位再生是一种潜在的解决方案。

催化剂的开发：催化剂在决定生物油HDO反应里，特别是生物油中有机物和反应中间体的结焦倾向方面起着重要作用。因此，有必要开发合适的HDO催化剂载体。

专门设计的反应器：反应器的配置与生物油中有机物的 HDO 催化剂起着同等的作用。

关键工艺参数的精确控制：HDO反应器内温度的精确控制相当具有挑战性。

成本最小化：成本是将生物质/生物油转化为生物燃料的商业化首先要考虑的因素。

Past to Future: Application of Gel Permeation Chromatography from Petroleomics and Metallopetroleomics to New Energies Applications: A Minireview

从过去到未来：GPC色谱应用的小型综述，从石油组学和金属石油组学到新能源应用

发表卷期：Energy Fuels 2023, 37, 13, 8867-8882

DOI地址：10.1021/acs.energyfuels.3c00856

在石油组学和金属石油组学领域，凝胶渗透色谱 (GPC) 技术与高分辨率检测技术相结合，作为一种分析和制备工具，五十多年来做出了重大贡献。这篇文献综述重点介绍了使用 GPC 对重质原油及其馏分的超分子和结构行为以及它们对各种过程的反应性的研究。优选的流动相是四氢呋喃 (THF)，而固定相是聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，以避免化合物保留在色谱柱中。HPTLC[高效薄层色谱]、RPLC[反相液相色谱]和 NPHPLC[正相高效液相色谱]等其他技术已用于提供与 GPC互补的多维分离。高分子量 (HMW) 组分由于其较高的极性、聚合反应活性以及对加氢脱金属过程的耐受性，多年来一直是人们关注的焦点。事实证明，GPC与高分辨率技术相结合，可以可靠地检测生物油中的有机和无机物质，使其成为原料变化和新能源生产背景下研究人员和行业专业人士的宝贵工具。

这篇文献综述强调了GPC 技术在历史上的重大贡献，及其与石油组学和金属石油组学高分辨率元素和分子检测技术的结合。

3. ENVIRONMENTAL AND CO2 ISSUES

环境和二氧化碳问题

Big Data Analysis and Technical Review of Regeneration for Carbon Capture Processes

碳捕集再生的大数据分析与技术综述

发表卷期：Energy Fuels 2023, 37, 16, 11497–11531

DOI地址：10.1021/acs.energyfuels.3c01203

碳捕集是减轻最普遍的温室气体之一污染的不可或缺的技术。固体和液体系统的二氧化碳解吸/吸收剂再生被广泛认为是能源密集型且成本高昂的工艺操作。因此人们致力于开发新的吸收剂和再生工艺，以提高其广泛实施的经济可行性。这篇综述广泛而深入地回顾了10,000 多篇论文，并利用一种新颖的数据挖掘分析技术提取了过去几十年来碳捕集和吸收剂再生的隐藏趋势。全面分析了一系列最新的吸收剂再生方法，用于燃烧后、燃烧前、工业点源碳捕集和直接空气碳捕集，重点是吸附剂和溶剂型技术。对使用这些技术的先进再生方法进行了说明和讨论，随后提出了进一步研究工作的建议。

针对各类碳捕集技术的再生过程，本文总结提出了以下的若干观点：

1. 燃烧前/燃烧后（点源）碳捕集的再生方法

2. 未来几十年，溶剂型系统仍将是燃烧后碳捕集的主要选择

3. 化学循环过程的再生

4. 直接空气捕获过程的再生

5. 扩大规模的挑战

6. 综合技术、经济和环境分析

7. 水资源管理

Review on CeO2-Based Photocatalysts for Photocatalytic Reduction of CO2: Progresses and Perspectives

基于CeO2的光催化剂进行光催化还原CO2的研究进展与展望

发表卷期：Energy Fuels 2023, 37, 7, 4878-4897

DOI地址：10.1021/acs.energyfuels.3c00120

将二氧化碳 (CO2) 转化为可再生、高附加值产品是一种有前景的方法，这种方法对环境影响最小，效率最高。许多问题，包括能源短缺和环境恶化，都是由高二氧化碳含量引起的，但这种方法可以有所帮助。光催化还原方法是解决这些问题的一种有前途的技术。二氧化铈（CeO2）是最重要的稀土氧化物之一，二氧化铈基光催化剂近年来因其可调谐电子结构和优异的光催化性能等独特特征而受到广泛关注。然而，氧化铈的宽能带限制了其对光的利用。本综述提供了氧化铈改性的各种策略，包括外部原子掺杂、异质结构制造、缺陷制造和晶面调制，以提高 CeO2 的催化性能。还总结了CeO2基光催化剂转化为高附加值产品的基本原理。最后介绍了CeO2基催化剂光催化还原CO2的挑战和前景。

尽管近年来人们对该领域的兴趣日益浓厚，但光催化二氧化碳还原的实际应用因其缺乏稳定性、选择性和效率而受到严重限制。由于其成本低、可用性高和显着的存储容量，CeO2作为光催化还原CO2的光催化剂近年来受到越来越多的关注。当光线照射到它时，它会迅速络合产生的电子-空穴对，并且具有较低的太阳能吸收系数；尽管对CeO2进行了许多修改，但单一CeO2的光催化性能还远远不能令人满意。

光催化性能的提高很大程度上取决于光生电子和空穴在催化剂表面的分离和改变程度。为了使光生电子和空穴更容易向不同方向移动，可以使用微调催化剂的微观形状、在CeO2晶格中掺杂杂原子、调节活性晶面的暴露、引入载体等技术。高导电率碳材料等材料以及构建异质结。采用这些方法可以大大提高CeO2基催化剂的光催化活性。此外，近年来一些新的催化剂结构被引入到CeO2光催化剂的改性中，如MOF、硫族化物、二维层状材料的引入，进一步提高了CO2在可见光范围内的活性。此外，本文还深入探讨了异质结构的作用机制，并展示了每个异质连接的差异，这对未来的研究工作具有重要意义。

本文对不同类型CeO2基材料的合成及其光催化CO2还原性能进行了总结和讨论，重点讨论了如何通过改变CeO2的能带、吸收光谱宽度、比表面积等参数来提高光催化CO2还原性能。需要更多的研究来克服光催化还原二氧化碳的实验室和大规模工业应用之间仍然存在的巨大障碍。基于 CeO2 的材料已显示出有前景的光催化活性，但该领域仍有改进的空间， 这为它们的合成开辟了新的途径。

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