
2021-06-18
二氧化碳電催化還原(CO2RR)對(duì)減少全球CO2排放具有重要意義。但是由于CO2的固有惰性,C=O鍵(806 KJ?mol-1)的活化十分困難。而且HER與CO2RR的競(jìng)爭(zhēng)也使得CO2轉(zhuǎn)化效率較低。因此,設(shè)計(jì)一種高活性的催化劑對(duì)CO2RR是及其重要的。基于此,北京化工大學(xué)莊仲濱教授、北京理工大學(xué)陳文星教授以及安徽師范大學(xué)毛俊杰教授、西湖大學(xué)王濤教授等聯(lián)合報(bào)道了氮摻雜多孔碳納米片上的N橋式Co-N-Ni雙金屬位點(diǎn)的合成(Co-N-Ni/NPCNSs),N橋聯(lián)接...
2021-05-28
納米尺度物質(zhì)一旦進(jìn)入生命體系,將面臨復(fù)雜的多重生物屏障和生理結(jié)構(gòu),與不同細(xì)胞、組織、生物流體微環(huán)境等復(fù)雜納米-生物界面的互作方式是決定其被遞送到目標(biāo)部位的核心步驟。在納米生物效應(yīng)研究領(lǐng)域,缺乏跨尺度的高靈敏、原位表征解析組織、單細(xì)胞乃至單分子水平的納米材料在生命體內(nèi)的代謝與化學(xué)形態(tài)的技術(shù)與方法是制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題。針對(duì)這一挑戰(zhàn),中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心陳春英研究員團(tuán)隊(duì)以二硫化鉬MoS2納米材...
2021-03-31
利用可再生能源進(jìn)行二氧化碳電催化還原(CO2RR)得到燃料和增值化學(xué)品,被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)“碳中和”的有效途徑。然而,由于CO2分子的高穩(wěn)定性和析氫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的存在,使得設(shè)計(jì)具有高活性和選擇性催化劑充滿挑戰(zhàn)。
利用可再生能源進(jìn)行二氧化碳電催化還原(CO2RR)得到燃料和增值化學(xué)品,被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)“碳中和”的有效途徑。然而,由于CO2分子的高穩(wěn)定性和析氫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的存在,使得設(shè)計(jì)具有高活性和選擇性催化劑充滿挑戰(zhàn)。Au基材料通??蓪O2還原為CO,但其選擇性較差,過(guò)程中常伴隨著析氫反應(yīng),通過(guò)引入過(guò)渡金屬提升性能的Au基雙金屬催化劑逐漸引起關(guān)注,然而,對(duì)于雙金屬界面處的性能調(diào)控機(jī)理始終缺乏全面認(rèn)識(shí)。基于此,通過(guò)原位同步輻...
2021-03-16
光催化為溫和條件下甲烷(CH4)向多碳(C2+)化合物的轉(zhuǎn)化提供了一條十分具有吸引力的途徑。然而,通過(guò)甲基自由基作為唯一的反應(yīng)中間體,目前的C2+產(chǎn)物主要為乙烷(C2H6),對(duì)乙烯(C2H4)的選擇性可忽略不計(jì)。
光催化為溫和條件下甲烷(CH4)向多碳(C2+)化合物的轉(zhuǎn)化提供了一條十分具有吸引力的途徑。然而,通過(guò)甲基自由基作為唯一的反應(yīng)中間體,目前的C2+產(chǎn)物主要為乙烷(C2H6),對(duì)乙烯(C2H4)的選擇性可忽略不計(jì)。C2H4作為一種關(guān)鍵的化工原料,具有比C2H6更高的附加值。因此,通過(guò)合理的催化劑結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)直接的光催化CH4向C2H4轉(zhuǎn)化一直是科學(xué)界與工業(yè)界不斷追逐的目標(biāo)。近日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰教授、龍冉副教授等人...
2021-03-11
氨是最重要的合成原料之一,目前最先進(jìn)的合成氨方法是哈伯法,該合成法利用分子氮和氫在溫度范圍400-500 ℃和壓力超過(guò)100 bar的條件下進(jìn)行。
氨是最重要的合成原料之一,目前最先進(jìn)的合成氨方法是哈伯法,該合成法利用分子氮和氫在溫度范圍400-500 ℃和壓力超過(guò)100 bar的條件下進(jìn)行。但是,0.5 N2+1.5 H2 =NH3(ΔH=-46.22 kJ·mol-1)是放熱反應(yīng),根據(jù)Le Chatelier’s原理,理論上降低溫度可以促進(jìn)氨的轉(zhuǎn)化。由于在低溫下有利于熱力學(xué)平衡和在低壓下易于操作,科學(xué)界一直在尋找一種溫和的合成氨方法。近日,吉林大學(xué)蔣青教授、韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所Jong-Beom Bae...
2021-02-04
金屬-空氣電池因其能量密度高、環(huán)保、成本低而成為下一代能源存儲(chǔ)系統(tǒng)不可或缺的一部分。然而,目前所報(bào)道的金屬-空氣電池仍存在功率密度低和穩(wěn)定性差等問(wèn)題,嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。
金屬-空氣電池因其能量密度高、環(huán)保、成本低而成為下一代能源存儲(chǔ)系統(tǒng)不可或缺的一部分。然而,目前所報(bào)道的金屬-空氣電池仍存在功率密度低和穩(wěn)定性差等問(wèn)題,嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用?;诖耍袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳長(zhǎng)征教授和謝毅院士等團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一款具有超高功率密度、穩(wěn)定性強(qiáng)的鋅-空氣電池。得益于納米孔的水阻效應(yīng),高活性的Co 原子團(tuán)簇位點(diǎn)被限域在特定的納米孔中,具有穩(wěn)定的氣-固-液三相反應(yīng)區(qū)域,從而增強(qiáng)了傳質(zhì)能力,...
2021-01-04
過(guò)硫酸鹽活化的高級(jí)氧化技術(shù)在水污染控制中得到了廣泛應(yīng)用。過(guò)硫酸鹽能夠被過(guò)渡金屬離子或氧化物活化產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基,從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的高效降解。然而,在反應(yīng)過(guò)程中過(guò)渡金屬催化劑所含低價(jià)金屬的還原再生速率普遍較低,從而限制了其催化活性。近年來(lái),尖晶石型雙金屬氧化物由于其優(yōu)異的催化性能、高穩(wěn)定性和獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)受到了廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是活化過(guò)硫酸鹽的理想材料。然而,這類催化劑為何能突破金屬由高價(jià)向低價(jià)轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)限制,依然是尚未被破解的謎團(tuán)。揭示這類材料高本征活性的起源,將有助于指導(dǎo)高級(jí)氧化催化材料的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。
過(guò)硫酸鹽活化的高級(jí)氧化技術(shù)在水污染控制中得到了廣泛應(yīng)用。過(guò)硫酸鹽能夠被過(guò)渡金屬離子或氧化物活化產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基,從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的高效降解。然而,在反應(yīng)過(guò)程中過(guò)渡金屬催化劑所含低價(jià)金屬的還原再生速率普遍較低,從而限制了其催化活性。近年來(lái),尖晶石型雙金屬氧化物由于其優(yōu)異的催化性能、高穩(wěn)定性和獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)受到了廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是活化過(guò)硫酸鹽的理想材料。然而,這類催化劑為何能突破金屬由高價(jià)向...
2020-11-26
在催化反應(yīng)中,反應(yīng)活性位點(diǎn)的原子和電子結(jié)構(gòu)由于受環(huán)境的影響,會(huì)發(fā)生可逆重組,這些中間態(tài)結(jié)構(gòu)往往是影響催化劑性能的關(guān)鍵。因此,在工作條件下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑活性位原子和電子的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程是催化劑理性設(shè)計(jì)的前提?;诖?,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室姚濤教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了多種原位同步輻射譜學(xué)技術(shù),并結(jié)合近邊模擬,解析了反應(yīng)活性位結(jié)構(gòu)在電催化能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)中的變化機(jī)制。
在催化反應(yīng)中,反應(yīng)活性位點(diǎn)的原子和電子結(jié)構(gòu)由于受環(huán)境的影響,會(huì)發(fā)生可逆重組,這些中間態(tài)結(jié)構(gòu)往往是影響催化劑性能的關(guān)鍵。因此,在工作條件下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑活性位原子和電子的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程是催化劑理性設(shè)計(jì)的前提?;诖耍袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室姚濤教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了多種原位同步輻射譜學(xué)技術(shù),并結(jié)合近邊模擬,解析了反應(yīng)活性位結(jié)構(gòu)在電催化能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)中的變化機(jī)制。單原子合金化是調(diào)控雙金屬納米顆粒...
2020-11-16
電化學(xué)反應(yīng)是發(fā)生在帶電界面上的化學(xué)反應(yīng),電化學(xué)在當(dāng)前世界上十分關(guān)注的研究領(lǐng)域,如能源、材料、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等均有廣泛的應(yīng)用。咔唑及其衍生物的電化學(xué)氧化是一種制備二聚吲哚生物堿類藥物和多聚咔唑類光電材料的非常有前景的合成方法。
電化學(xué)反應(yīng)是發(fā)生在帶電界面上的化學(xué)反應(yīng),電化學(xué)在當(dāng)前世界上十分關(guān)注的研究領(lǐng)域,如能源、材料、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等均有廣泛的應(yīng)用。咔唑及其衍生物的電化學(xué)氧化是一種制備二聚吲哚生物堿類藥物和多聚咔唑類光電材料的非常有前景的合成方法。然而,由于咔唑分子的平面幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn),電化學(xué)產(chǎn)生的咔唑自由基陽(yáng)離子非常不穩(wěn)定,很容易通過(guò)二聚反應(yīng)轉(zhuǎn)化成咔唑二聚體,因此咔唑電化學(xué)反應(yīng)中間體的捕獲及其二聚反應(yīng)機(jī)理的研究一...
2020-11-04
電化學(xué)析氧反應(yīng)(OER)是可再生能源和清潔能源轉(zhuǎn)化的重要途徑,而納米尺度的催化劑在反應(yīng)過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)自重構(gòu),極大地阻礙了其潛在的工業(yè)應(yīng)用。
電化學(xué)析氧反應(yīng)(OER)是可再生能源和清潔能源轉(zhuǎn)化的重要途徑,而納米尺度的催化劑在反應(yīng)過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)自重構(gòu),極大地阻礙了其潛在的工業(yè)應(yīng)用。針對(duì)此問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室宋禮教授課題組依托同步輻射的實(shí)驗(yàn)技術(shù),逐步探索了在OER反應(yīng)過(guò)程中功能納米催化劑的結(jié)構(gòu)演化過(guò)程 [Adv. Mater. 1707522(2018);ACS Energy Lett. 3:861(2018);ACS Energy Lett. 3:1373(2018);Acc. Chem. Res. 51:29...
2020-10-14
消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)、分布式儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)鋰離子電池綜合性能提出了越來(lái)越高的要求。例如:傳統(tǒng)燃油汽車(chē)僅需五分鐘即可滿油增程500公里,而目前市售最先進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)則需要充電一小時(shí)才能達(dá)到同樣的增程效果,雖然電動(dòng)汽車(chē)愈發(fā)受到市場(chǎng)青睞,但漫長(zhǎng)的充電時(shí)間也讓人望而卻步。發(fā)展具有高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰離子電池已成為電化學(xué)能源領(lǐng)域的重要方向。
消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)、分布式儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)鋰離子電池綜合性能提出了越來(lái)越高的要求。例如:傳統(tǒng)燃油汽車(chē)僅需五分鐘即可滿油增程500公里,而目前市售最先進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)則需要充電一小時(shí)才能達(dá)到同樣的增程效果,雖然電動(dòng)汽車(chē)愈發(fā)受到市場(chǎng)青睞,但漫長(zhǎng)的充電時(shí)間也讓人望而卻步。發(fā)展具有高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰離子電池已成為電化學(xué)能源領(lǐng)域的重要方向。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中...
2020-09-08
超材料(Metamaterial)通常指的是通過(guò)人工設(shè)計(jì)制造的具有自然界中并不存在的特殊性質(zhì)的材料。它作為一門(mén)新興的學(xué)科興起于本世紀(jì)初,并逐漸成為一門(mén)重要的交叉學(xué)科。由于超材料在諸多方面表現(xiàn)出的奇異特性,使得它成為未來(lái)新興材料的重要研究方向。但是在如何實(shí)現(xiàn)超材料的實(shí)際應(yīng)用中,面臨的一個(gè)重要難題就是缺乏可控的制備三維微納米結(jié)構(gòu)的方法。
超材料(Metamaterial)通常指的是通過(guò)人工設(shè)計(jì)制造的具有自然界中并不存在的特殊性質(zhì)的材料。它作為一門(mén)新興的學(xué)科興起于本世紀(jì)初,并逐漸成為一門(mén)重要的交叉學(xué)科。由于超材料在諸多方面表現(xiàn)出的奇異特性,使得它成為未來(lái)新興材料的重要研究方向。但是在如何實(shí)現(xiàn)超材料的實(shí)際應(yīng)用中,面臨的一個(gè)重要難題就是缺乏可控的制備三維微納米結(jié)構(gòu)的方法。近日,合肥光源用戶合肥微尺度國(guó)家研究中心 王曉平 教授課題組提出了一種可...
2020-08-24
電子加速器裝置運(yùn)行時(shí),多種因素會(huì)導(dǎo)致束流軌道偏離正常值,以及束流軌道的快速震蕩。研制出響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高、穩(wěn)定性好的校正磁鐵電源對(duì)軌道反饋系統(tǒng)乃至最終同步輻射光源的品質(zhì)有重要意義。由于磁鐵負(fù)載的電感特性,常規(guī)的電源功率變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在一定的局限性,主要體現(xiàn)在電源輸出響應(yīng)速度和輸出電流穩(wěn)定性之間存在矛盾、輸出電流分辨率不夠高等。近日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的加速器磁鐵電源課題組在...
2020-07-08
湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王雙印課題組首次在常溫常壓條件下利用電催化還原二氧化碳(CO2)和氮?dú)猓∟2)合成尿素(CO(NH2)2),與我室劉慶華研究小組合作,利用在合肥光源紅外譜學(xué)和顯微成像線站建立的原位電化學(xué)同步輻射紅外譜學(xué)等技術(shù),通過(guò)探測(cè)電催化反應(yīng)過(guò)程的關(guān)鍵中間產(chǎn)物,闡明了電催化CO2和N2合成尿素的微觀過(guò)程機(jī)理。在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里,全球約27%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都依賴于氮肥。尿素(CO(NH2)2)是一種重要的高氮氮肥,發(fā)展尿素...
2020-06-28
過(guò)氧化氫被廣泛用作消毒劑、漂白劑、消毒劑、化學(xué)合成中的綠色氧化劑,甚至還用作潛在的能源載體。預(yù)計(jì)到2024年全球H2O2的消耗量將達(dá)到600萬(wàn)噸。目前,使用多步蒽醌工藝生產(chǎn)的所有H2O2約占99%。但是,此過(guò)程耗費(fèi)大量能源,并且只能在集中式工廠中執(zhí)行。蒽醌工藝的內(nèi)在復(fù)雜性驅(qū)使許多研究人員研究一步法,該方法可以使用簡(jiǎn)單的設(shè)備在小規(guī)模連續(xù)地現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生H2O2。其中,電化學(xué)合成方法是滿足上述要求的最佳選擇之一。合肥光源用戶...