
2025-03-11
近日,中國科學技術大學曾杰教授課題組在抗燒結催化劑的研究中取得重要進展,相關成果以“Ultrafine metal nanoparticles isolated on oxide nano-islands as exceptional sintering-resistant catalysts”為題,于2025年3月10日發(fā)表在期刊《自然—材料》(Nature Materials)。
近日,中國科學技術大學曾杰教授課題組在抗燒結催化劑的研究中取得重要進展,相關成果以“Ultrafine metal nanoparticles isolated on oxide nano-islands as exceptional sintering-resistant catalysts”為題,于2025年3月10日發(fā)表在期刊《自然—材料》(Nature Materials)。超細金屬納米顆粒(<3 nm)因其超高的比表面積和原子利用率,在多相催化領域備受青睞。然而,在催化反應過程中,這些納米顆粒極易受到高溫和復雜的化...
2025-02-23
最近,清華大學唐軍旺教授、英國卡迪夫大學C. Richard A. Catlow院士、中國科學技術大學黃偉新教授和香港大學郭正曉教授等人合作,在Nature在線發(fā)表題為“Methane oxidation to ethanol by a molecular junction photocatalyst”論文,首次提出分子內結概念,成功合成出具有交替苯單元和三嗪單元的分子內結光催化劑CTF-1,實現(xiàn)了光生電子和空穴的空間分離、甲烷氧化和氧氣還原位點的空間分離、反應中間體甲基自由基和乙烷與具有強氧化性的羥基自由基的空間分離,從而在常溫、常壓下,一步高效、且高選擇性地將甲烷轉化為C2液體產物-乙醇。
甲烷作為天然氣和頁巖氣的主要成分,其儲量豐富,是化學合成中的重要碳資源。在溫和條件下將甲烷氧化為高附加值化學品頗具前景,但甲烷分子的高度對稱性和穩(wěn)定性使其難以同時實現(xiàn)對單一目標產物的高轉化率和高選擇性,尤其是轉化過程涉及C-C耦合步驟的產物。最近,清華大學唐軍旺教授、英國卡迪夫大學C. Richard A. Catlow院士、中國科學技術大學黃偉新教授和香港大學郭正曉教授等人合作,在Nature在線發(fā)表題為“Methane oxidat...
2025-01-17
團隊與上海光源動力學線站(BL 05U)合作,利用色散彎晶與位敏探測器,成功實現(xiàn)了無機械運動干擾的高精度、高穩(wěn)定性毫秒級時間分辨全譜采集。
精準追蹤催化反應過程中活性中心結構隨時間的動態(tài)演化,對于解析催化劑活性增強機制至關重要。然而,常規(guī)原位X射線譜學技術通常在分鐘到秒量級時間尺度內探測催化劑的穩(wěn)態(tài)結構變化,難以有效捕捉具有高度動態(tài)和快速演化特性的非平衡態(tài)結構信息,嚴重制約了對催化機理的深入理解。為此,亟需發(fā)展具備高時間分辨能力的原位X射線譜學技術,以實現(xiàn)對非平衡態(tài)過程的實時、高精度追蹤。此外,隨著時間分辨率的提升,實驗所產生的海量...
2025-01-10
聯(lián)合團隊利用國家同步輻射實驗室BL07W軟X射線成像線站開展針對細胞的同步輻射X射線三維納米斷層掃描成像,分別獲取細胞內自噬體及納米點的信息及Ti2NX納米點在自噬體上富集的信息,證明了功能性納米點捕獲細胞內自噬體,在腫瘤內原位形成高免疫原性的自噬體癌癥疫苗。
傳統(tǒng)癌癥疫苗因免疫原性低和交叉呈遞效果差而受到限制。自噬體作為癌癥疫苗載體,能夠捕獲多種腫瘤抗原,并激活腫瘤特異性T細胞。然而,自噬體在形成后很快與溶酶體/多泡體融合,難以有效逃逸,這成為實現(xiàn)高免疫原性自噬體癌癥疫苗的主要障礙。中國科學技術大學尤業(yè)字教授團隊報道了一種功能性?Ti2NX?納米點,它可以覆蓋自噬體膜脂質磷脂酰肌醇-4-磷酸,阻斷自噬體與溶酶體的融合,并在腫瘤中產生穩(wěn)定的納米點包被的自噬體。...
2024-12-24
西南科技大學宋英澤課題組該團隊利用國家同步輻射實驗室軟X射線成像光束線站(BL07W)開展針對二次電池關鍵材料的同步輻射X射線三維納米斷層掃描成像,分別獲取來自雙核銅金屬有機小分子配合物催化劑內部Li2S的沉積信息,獲得了CP/Cu-2-T內部空間沉積的Li2S的準確信息及解析了Li2S在Co-VC、VC和Super P三種基底材料上的沉積和空間分布情況
鋰硫電池因具有顯著的理論比容量(1672 mAh·g?1)和理論能量密度(2600 Wh·kg–1)而有望取代目前商用的鋰離子電池。然而活性材料的不可逆損失,緩慢的硫反應動力學過程、不可控的鋰枝晶生長等問題嚴重限制了其電化學性能發(fā)揮和使用安全性。西南科技大學宋英澤課題組該團隊利用國家同步輻射實驗室軟X射線成像光束線站(BL07W)開展針對二次電池關鍵材料的同步輻射X射線三維納米斷層掃描成像,分別獲取來自雙核銅金屬有機小分子...
2024-12-12
團隊利用國家同步輻射實驗室軟X射線成像光束線站(BL07W)證明了丙三醇能有效修復LFP正極材料的晶體缺陷。
隨著電動汽車銷量的不斷增長,使用LiFePO4(LFP)正極組裝的廢舊鋰離子電池將在未來幾年內退役,這對其高效環(huán)保的回收利用提出了重大挑戰(zhàn)。而廢舊LFP正極不能再利用的主要原因是鋰離子損失引起的晶格缺陷和應力積累引起的結構缺陷。?近日,西南科技大學宋英澤團隊提出了一種丙三醇直接再生廢舊LFP的修復策略。該團隊利用國家同步輻射實驗室軟X射線成像光束線站(BL07W)證明了丙三醇能有效修復LFP正極材料的晶體缺陷。同步輻射...
2024-09-06
金屬-載體相互作用(Metal-Support Interaction,MSI)是異相催化領域中極為重要的科學概念,調控金屬-載體間相互作用是調變反應路徑和提升催化性能(活性、選擇性及穩(wěn)定性)的重要手段之一。然而,深入理解MSI并利用其實現(xiàn)反應路徑的精準調控一直是科學難點,利用原位同步輻射技術探究MSI及其與反應路徑的關聯(lián),有助于揭示并厘清實現(xiàn)催化反應單一路徑高選擇性的前提。
金屬-載體相互作用(Metal-Support Interaction,MSI)是異相催化領域中極為重要的科學概念,調控金屬-載體間相互作用是調變反應路徑和提升催化性能(活性、選擇性及穩(wěn)定性)的重要手段之一。然而,深入理解MSI并利用其實現(xiàn)反應路徑的精準調控一直是科學難點,利用原位同步輻射技術探究MSI及其與反應路徑的關聯(lián),有助于揭示并厘清實現(xiàn)催化反應單一路徑高選擇性的前提。針對上述關鍵科學問題,中國科學技術大學國家同步輻射實驗...
2024-06-02
氫能源作為一種綠色低碳、熱值較高的新能源,被認為是破解能源危機的新密碼受到了廣泛關注。電化學水分解制氫是最有前景的制氫技術之一,但是其陽極動力學緩慢的析氧反應限制了整個電解水制氫系統(tǒng)的能量轉化效率。
氫能源作為一種綠色低碳、熱值較高的新能源,被認為是破解能源危機的新密碼受到了廣泛關注。電化學水分解制氫是最有前景的制氫技術之一,但是其陽極動力學緩慢的析氧反應限制了整個電解水制氫系統(tǒng)的能量轉化效率。單原子催化劑是一類設計高性能析氧反應催化劑的理想模型。單原子催化劑的性能與其表面單原子的密度緊密相關。對于低密度單原子催化劑,由于單原子之間的距離較遠,使得反應中間體在孤立的單原子表面的吸附行為相互...
2024-06-02
鋰硫電池由于高理論能量密度(2600 Wh·kg-1)而被認為是非常有潛力的下一代儲能體系。然而,它們在實際應用中面臨了諸多挑戰(zhàn):1、多硫化鋰穿梭效應:在充放電過程中形成的可溶性長鏈多硫化鋰能夠穿過隔膜,導致活性物質的不可逆損失,從而降低了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率;2、緩慢的硫反應動力學過程:較慢的硫轉化反應影響了電池的放電深度;3、鋰枝晶生長:在反復的充放電過程中,形成的枝晶不僅會降低電池性能,而且還有...
2024-06-02
土壤是地球上最大、最活躍的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫。全球在1米土壤深度水平上蘊含約1505 Pg碳(1 Pg = 1015 g),是全球植被碳庫的3倍、大氣碳庫的2倍。因此,土壤對調節(jié)全球碳循環(huán)具有重要意義,土壤中微小的碳變化也會導致大氣CO2的劇烈波動,引發(fā)巨大的環(huán)境效應。以往研究多認為“有機碳-礦物相互作用”是有機碳在土壤中固定的主要機制,該觀點將土壤的固碳屬性完全歸結于礦物的表面性質,即固碳量的高低取決于礦物表面的可利用性...
2024-06-02
質譜成像技術(mass spectrometry imaging, MSI)是基于質譜發(fā)展起來的一種分子影像技術,通過直接掃描生物樣本,可以同時獲得多種分子的空間分布特征,具有免熒光標記、不需要復雜樣品前處理等優(yōu)點,已經成為基礎醫(yī)學、藥學、微生物學等研究領域的關鍵技術之一。常壓質譜成像技術(Ambient MSI, AMSI)因可在大氣壓環(huán)境下直接對組織中化合物進行解吸和電離而受到關注。在傳統(tǒng)質譜成像技術中,待測物一般通過帶電液滴和激光從組織...
2024-04-14
氫能作為一種潔凈能源,是能源領域未來重要的發(fā)展方向之一。與質子交換膜電解槽和燃料電池相比,氫氧根交換膜電解槽(HEMELs)和氫氧根交換膜燃料電池(HEMFCs)工作條件腐蝕性較小,可以使用低成本的非鉑電催化劑,在氫能經濟中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。然而,堿性條件下的析氫反應(HER)和氫氧化反應(HOR)動力學比酸性環(huán)境中低兩個數(shù)量級左右,這給HEMELs和HEMFCs的發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因此,發(fā)展高活性的堿性HER和HOR催化...
2024-04-14
光熱催化CO2加氫制備高值化學品和燃料是一種緩解能源和環(huán)境問題的有效途徑。其中,活性位點和光吸收單元的精準設計是開發(fā)高效光熱催化劑的關鍵。傳統(tǒng)催化劑設計以氧化物負載等離激元金屬助催化劑結構為主,其具有寬光譜光吸收、高效的光熱轉換效率和高比表面積等優(yōu)點。然而,該類催化劑仍受到制備工藝復雜、成本高等問題的制約。因此,開發(fā)新型非貴金屬光熱催化劑具有十分重要的意義。中國科學技術大學熊宇杰教授團隊和劉東教...
2024-02-28
90%以上的化學工業(yè)過程中都依賴于催化劑的參與,催化劑在整個反應過程中并不是靜止不變的,許多負載型的納米金屬催化劑在使用一段時間后就會出現(xiàn)燒結,原本均勻的納米金屬粒子里會出現(xiàn)“個頭”特別大的顆粒。金屬顆粒從小到大的轉化過程多遵循“奧斯特瓦爾德熟化”機理。
90%以上的化學工業(yè)過程中都依賴于催化劑的參與,催化劑在整個反應過程中并不是靜止不變的,許多負載型的納米金屬催化劑在使用一段時間后就會出現(xiàn)燒結,原本均勻的納米金屬粒子里會出現(xiàn)“個頭”特別大的顆粒。金屬顆粒從小到大的轉化過程多遵循“奧斯特瓦爾德熟化”機理。多年來,“奧斯瓦爾德熟化”效應像是一道無法破除的“詛咒”,造成催化劑性能不可逆的損傷。燒結后的催化劑的活性位點數(shù)量銳減,致其催化性能“斷崖式下跌...
2024-02-28
開發(fā)各種碳中和技術對于解決能源與環(huán)境問題具有重要意義?;谫|子交換膜(PEM)技術的電催化二氧化碳轉化(CO2RR)由于可生產高附加值化學品和燃料并可以大電流、長時間穩(wěn)定工作,是實現(xiàn)工業(yè)化碳轉換較有前景的方式之一。
開發(fā)各種碳中和技術對于解決能源與環(huán)境問題具有重要意義。基于質子交換膜(PEM)技術的電催化二氧化碳轉化(CO2RR)由于可生產高附加值化學品和燃料并可以大電流、長時間穩(wěn)定工作,是實現(xiàn)工業(yè)化碳轉換較有前景的方式之一。利用同步輻射大科學裝置的多種先進表征技術研究催化劑在服役狀態(tài)下的結構演變和反應機理,對于開發(fā)酸穩(wěn)定的碳轉換催化劑和膜電極系統(tǒng)具有重要的科學意義和應用價值。 合肥光源用戶華中科技大學夏寶玉教...