
2022-07-12
將二氧化碳電化學(xué)轉(zhuǎn)化為用于可持續(xù)能源的增值產(chǎn)品是一種環(huán)境友好且經(jīng)濟(jì)的方法。與CO相比,C2+碳?xì)浠衔锘蚝趸衔铮缫掖?C2H5OH)、乙烯(C2H4)和正丙醇(n-C3H7OH)具有顯著的能量密度,在解決能源危機(jī)方面更有價(jià)值。然而,復(fù)雜的產(chǎn)品選擇性限制了二氧化碳減排技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。最近高經(jīng)濟(jì)性的不對(duì)稱C2+產(chǎn)物乙醇受到了越來越多的關(guān)注。之前的研究發(fā)現(xiàn),通過電化學(xué)CO2RR選擇性生產(chǎn)乙醇的催化劑的設(shè)計(jì)應(yīng)該集中在最小化三種競(jìng)...
2022-07-02
烯烴的氫磷酸化被認(rèn)為是生產(chǎn)有價(jià)值的烷基磷化合物最方便、最直接的方法,但在目前的均相催化條件下,性能并不理想。根據(jù)該反應(yīng)的自由基特性,合理設(shè)計(jì)和合成多相催化劑是一種非常有潛力的途徑。
烯烴的氫磷酸化被認(rèn)為是生產(chǎn)有價(jià)值的烷基磷化合物最方便、最直接的方法,但在目前的均相催化條件下,性能并不理想。根據(jù)該反應(yīng)的自由基特性,合理設(shè)計(jì)和合成多相催化劑是一種非常有潛力的途徑。近年來,單原子(SA)催化劑因其優(yōu)異的性能而受到研究者們的廣泛關(guān)注,它們的活性中心是金屬原子,具有簡(jiǎn)單、明確、均勻的特點(diǎn),有利于結(jié)構(gòu)調(diào)控,這使得SA催化劑在均相催化的多相化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。金屬氧化物是SA催化劑廣泛應(yīng)...
2022-04-25
析氫反應(yīng)(HER)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來綠色、可持續(xù)氫能藍(lán)圖的關(guān)鍵。在已報(bào)道的電催化劑中,單原子Pt基材料因其固有的HER高活性和對(duì)貴金屬原子的最大利用而受到廣泛關(guān)注。
析氫反應(yīng)(HER)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來綠色、可持續(xù)氫能藍(lán)圖的關(guān)鍵。在已報(bào)道的電催化劑中,單原子Pt基材料因其固有的HER高活性和對(duì)貴金屬原子的最大利用而受到廣泛關(guān)注。金屬原子(M)與周圍非金屬原子(nM)形成的配位構(gòu)型一直被認(rèn)為是決定中間體吸附能和催化活性的關(guān)鍵因素。在過去的研究中,Pt-(nM)4構(gòu)型被認(rèn)為是一個(gè)高活性的活性位點(diǎn)。近年來一些報(bào)道表明,M-(nM)4可能不是典型反應(yīng)的最佳活性位點(diǎn),值得進(jìn)一步構(gòu)建新的構(gòu)型來提高其固...
2022-03-11
目前廣泛研究的金屬非均相催化劑根據(jù)金屬分散狀態(tài)大體可分為單原子、團(tuán)簇和納米顆粒三種類型。單原子一般隨機(jī)分布在載體表面,在催化反應(yīng)中屬于“單兵作戰(zhàn)”。
目前廣泛研究的金屬非均相催化劑根據(jù)金屬分散狀態(tài)大體可分為單原子、團(tuán)簇和納米顆粒三種類型。單原子一般隨機(jī)分布在載體表面,在催化反應(yīng)中屬于“單兵作戰(zhàn)”。相比單原子,團(tuán)簇或者納米顆粒在催化反應(yīng)中原子利用率低,活性金屬原子間距一般與體相材料相近且難以調(diào)控。是否存在第四種類型的金屬分散狀態(tài):既能保持100%原子利用效率,亦使得活性金屬原子間距能夠根據(jù)催化反應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)原子間“協(xié)同作戰(zhàn)”,大幅提...
2022-03-02
拓?fù)浒虢饘?,包括狄拉克半金屬、外爾半金屬、?jié)點(diǎn)半金屬和三點(diǎn)半金屬,根據(jù)其是否具備磁性,可分為兩類——非磁性拓?fù)浒虢饘俸痛判酝負(fù)浒虢饘?。磁性拓?fù)浒虢饘儆捎谄鋾r(shí)間反演對(duì)稱性破缺而具有獨(dú)特的性質(zhì),可產(chǎn)生反常霍爾效應(yīng)或能斯特效應(yīng),也具備自旋電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。此外,施加外磁場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致奇異的物性。然而,磁性拓?fù)浒虢饘俚睦碚撆c實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少,其中的磁性與拓?fù)渲g的相互作用仍讓需要深入探索。CaP3和SrAs3等...
2022-02-18
作為典型的電催化產(chǎn)氧催化劑,氫氧化物材料在產(chǎn)氧反應(yīng)前的脫氫機(jī)制及晶格結(jié)構(gòu)演變對(duì)于理解其催化機(jī)理具有關(guān)鍵的指導(dǎo)意義。催化反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的表面,單層氫氧化物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合成可為探索催化過程中的金屬中心和晶格氧原子的作用及其與本征電催化性能間的關(guān)系提供理想的平臺(tái)。
作為典型的電催化產(chǎn)氧催化劑,氫氧化物材料在產(chǎn)氧反應(yīng)前的脫氫機(jī)制及晶格結(jié)構(gòu)演變對(duì)于理解其催化機(jī)理具有關(guān)鍵的指導(dǎo)意義。催化反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的表面,單層氫氧化物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合成可為探索催化過程中的金屬中心和晶格氧原子的作用及其與本征電催化性能間的關(guān)系提供理想的平臺(tái)。雖然二維超薄氫氧化物材料的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,但如何避免單分子層納米材料在制備和電極負(fù)載過程中的堆疊進(jìn)而獲得單層材料本征催化活性...
2022-01-22
Kagome(籠目)晶格是由共邊三角形以六邊形排布組成的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)使其電子結(jié)構(gòu)包括無色散的平帶、類似于石墨烯的狄拉克錐和范霍夫奇點(diǎn),并且表現(xiàn)出很多奇異的特性。因此,具有層狀kagome結(jié)構(gòu)的量子材料引起了廣泛的關(guān)注。
Kagome(籠目)晶格是由共邊三角形以六邊形排布組成的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)使其電子結(jié)構(gòu)包括無色散的平帶、類似于石墨烯的狄拉克錐和范霍夫奇點(diǎn),并且表現(xiàn)出很多奇異的特性。因此,具有層狀kagome結(jié)構(gòu)的量子材料引起了廣泛的關(guān)注。理論預(yù)言這類材料中存在各種新奇的量子態(tài),包括分?jǐn)?shù)電荷、密度波、拓?fù)銫hern絕緣體和超導(dǎo)電性。特別是當(dāng)kagome金屬的能帶填充接近范霍夫奇點(diǎn)時(shí),計(jì)算表明在費(fèi)米能級(jí)附近會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)鞍...
2022-01-16
一維和準(zhǔn)一維電子系統(tǒng)表現(xiàn)出諸多特殊的物性,例如Luttinger液體行為、Peierls相變、新奇的拓?fù)湎嗪酮?dú)特準(zhǔn)粒子行為。與二維或三維電子系統(tǒng)不同,一維電子系統(tǒng)中的低能粒子-空穴對(duì)只有在其波矢q≈0或2kF時(shí)才能被激發(fā)。散射相空間和電子屏蔽的減少能夠產(chǎn)生豐富的新奇物性。同時(shí),具有嵌套費(fèi)米面的準(zhǔn)一維金屬在電子-聲子耦合的作用下,極易產(chǎn)生電荷密度波。通過更強(qiáng)的電子-聲子耦合,電子可以與局部晶格畸變形成新的復(fù)合準(zhǔn)粒子—...
2022-01-08
電解水在可再生清潔能源技術(shù)中起到了至關(guān)重要的作用,但是其中涉及到的析氧反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程緩慢,限制了電解水的效率。與傳統(tǒng)的堿性電解水技術(shù)相比,質(zhì)子交換膜(酸性)電解水技術(shù)展現(xiàn)出更好的應(yīng)用前景。
電解水在可再生清潔能源技術(shù)中起到了至關(guān)重要的作用,但是其中涉及到的析氧反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程緩慢,限制了電解水的效率。與傳統(tǒng)的堿性電解水技術(shù)相比,質(zhì)子交換膜(酸性)電解水技術(shù)展現(xiàn)出更好的應(yīng)用前景。目前,綜合催化劑活性和穩(wěn)定性兩個(gè)方面考慮,銥基鈣鈦礦氧化物表現(xiàn)出了較好的酸性水氧化性能。但是由于納米尺度表征技術(shù)的限制,對(duì)于銥基鈣鈦礦氧化物在電化學(xué)反應(yīng)過程中真實(shí)的活性層結(jié)構(gòu)及其演化過程一直缺乏全面系統(tǒng)的認(rèn)...
2021-12-31
電化學(xué)尿素氧化反應(yīng)(UOR)在含尿素的廢水處理以及尿素燃料電池等方面具有重要意義,同時(shí)UOR也是作為傳統(tǒng)析氧反應(yīng)(OER)制氫的理想替代陽極半反應(yīng)。然而其緩慢的UOR動(dòng)力學(xué)仍阻礙了其實(shí)際應(yīng)用,這需要高性能的催化劑來降低過電位。近年來發(fā)展起來的以氫氧化鎳、硫化物、磷化物等為基礎(chǔ)的非貴金屬UOR催化劑,由于過電位高、電流密度低、穩(wěn)定性不好等原因,其催化性能不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。對(duì)于大多數(shù)研究的鎳基材料,在表面形...
2021-12-25
磁各向異性是磁性材料的一個(gè)關(guān)鍵特征,意味著存在磁矢量的擇優(yōu)取向,它在低維體系中發(fā)揮著穩(wěn)定磁有序結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用。根據(jù)Mermin-Wagner理論,如果沒有磁各向異性,空間維度低于3的系統(tǒng)中不可能存在磁長(zhǎng)程有序。近年來發(fā)現(xiàn)的二維磁性材料,如CrI3、Cr2Ge2Te6、Fe3GeTe2和 CrTe2 等,證實(shí)了磁各向異性的關(guān)鍵作用。同時(shí),磁各向異性也是磁性材料能夠發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。在微納米尺度上的自旋電子器件中,磁性材料通常...
2021-11-27
水系電解液的鋅離子電池(AZIBs)是一種低成本、環(huán)保、安全的新型儲(chǔ)能系統(tǒng),在未來電網(wǎng)儲(chǔ)能和可穿戴設(shè)備中具有巨大的應(yīng)用潛力。當(dāng)前,AZIBs缺少適合的正極材料和儲(chǔ)能機(jī)理不明,導(dǎo)致性能和循環(huán)穩(wěn)定性都難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。因此,尋找具有高容量、高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電極材料以及深入理解器件的儲(chǔ)能機(jī)理對(duì)AZIBs的進(jìn)一步應(yīng)用開發(fā)至關(guān)重要!
水系電解液的鋅離子電池(AZIBs)是一種低成本、環(huán)保、安全的新型儲(chǔ)能系統(tǒng),在未來電網(wǎng)儲(chǔ)能和可穿戴設(shè)備中具有巨大的應(yīng)用潛力。當(dāng)前,AZIBs缺少適合的正極材料和儲(chǔ)能機(jī)理不明,導(dǎo)致性能和循環(huán)穩(wěn)定性都難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。因此,尋找具有高容量、高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電極材料以及深入理解器件的儲(chǔ)能機(jī)理對(duì)AZIBs的進(jìn)一步應(yīng)用開發(fā)至關(guān)重要!近期,國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室宋禮教授團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)出發(fā)獲得具有優(yōu)異儲(chǔ)鋅能力的釩基氧...
2021-11-20
新加坡南洋理工大學(xué)顏清宇教授和李述周教授、美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授與國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)合作,依托合肥光源紅外譜學(xué)與顯微成像線站,在電催化還原二氧化碳與硝酸鹽合成尿素方面取得新進(jìn)展。尿素作為一種重要氮肥,是提高作物產(chǎn)量和維持不斷增長(zhǎng)的人口的關(guān)鍵。當(dāng)前的尿素工業(yè)生產(chǎn)主要依賴于哈伯-博施法合成的氨氣與二氧化碳反應(yīng)合成尿素。傳統(tǒng)的哈伯-博施法方法不僅涉及高溫高壓反應(yīng)過程(400-500 ℃,100-...
2021-09-30
近年來,二維(2D)材料因具有獨(dú)特的與自旋相關(guān)的物理性質(zhì)(石墨烯的超長(zhǎng)自旋弛豫時(shí)間和過渡金屬硫?qū)倩衔镏凶孕?谷鎖定效應(yīng)等)而引起了物理學(xué)家和材料學(xué)家們的廣泛關(guān)注。然而,目前所發(fā)現(xiàn)的大部分2D材料是內(nèi)稟非磁性的,限制了其在下一代自旋電子學(xué)器件中的實(shí)際應(yīng)用。
近年來,二維(2D)材料因具有獨(dú)特的與自旋相關(guān)的物理性質(zhì)(石墨烯的超長(zhǎng)自旋弛豫時(shí)間和過渡金屬硫?qū)倩衔镏凶孕?谷鎖定效應(yīng)等)而引起了物理學(xué)家和材料學(xué)家們的廣泛關(guān)注。然而,目前所發(fā)現(xiàn)的大部分2D材料是內(nèi)稟非磁性的,限制了其在下一代自旋電子學(xué)器件中的實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)此問題,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的閆文盛教授課題組基于同步輻射技術(shù)開展了二維磁性材料設(shè)計(jì)制備、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀磁性三者之間內(nèi)在聯(lián)系的...
2021-07-03
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室李良彬研究員、上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院馬紅娟研究員、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所許璐副研究員等組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)通過研發(fā)海水提鈾新材料,在海水提鈾技術(shù)及工程化進(jìn)程中取得重要進(jìn)展,成功實(shí)現(xiàn)真實(shí)海水百克量級(jí)提鈾。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室李良彬研究員、上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院馬紅娟研究員、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所許璐副研究員等組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)通過研發(fā)海水提鈾新材料,在海水提鈾技術(shù)及工程化進(jìn)程中取得重要進(jìn)展,成功實(shí)現(xiàn)真實(shí)海水百克量級(jí)提鈾。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的宏偉目標(biāo),調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵一環(huán)。核電作為一種低碳清潔能源,是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分,也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)...