
2020-06-10
目前為止,對于多相催化劑的活性進(jìn)行調(diào)控,常用的手段在于調(diào)節(jié)活性金屬中心的電子能帶結(jié)構(gòu)。值得注意的是,這些活性金屬中心(M)通常與周圍配位原子(X)間形成鍵合力,這一化學(xué)鍵(M-X)的特性能夠極大影響催化劑的性能。化學(xué)鍵的性質(zhì)與其極性密切相關(guān),化學(xué)鍵的極性雖然是一個(gè)被廣泛認(rèn)知的概念,但是其可調(diào)節(jié)性及其對多相催化行為的影響都尚未被詳細(xì)討論。清華大學(xué)李亞棟院士團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種有效控制多相Cu催化劑中Cu-O鍵極性...
2020-04-02
丙烷氧化脫氫制丙烯(ODHP)近些年來越來越受到研究者的關(guān)注。由于該反應(yīng)在熱力學(xué)上有利,具有更低的反應(yīng)溫度和抑制積碳的特性,是一種比較有前景的替代石腦油裂解或丙烷直接脫氫制丙烯的路徑。然而,ODHP反應(yīng)中產(chǎn)生的烯烴容易發(fā)生過度氧化,并生成大量副產(chǎn)物COX,因此很難工業(yè)化。最近,研究者們發(fā)現(xiàn)六方氮化硼(h-BN)催化劑在ODHP過程中表現(xiàn)出優(yōu)越的性能和良好的選擇性。與傳統(tǒng)的在ODHP反應(yīng)過程中所使用的釩鉬基金屬氧化物催化劑相比,六方氮化硼催化劑對碳氧化物表現(xiàn)出較低的選擇性,在副產(chǎn)物中乙烯的選擇性較高。使用六方氮化硼和使用金屬氧化物時(shí)產(chǎn)物選擇性的不同表明使用這兩類催化劑進(jìn)行ODHP過程的反應(yīng)機(jī)理也是不同的。
丙烷氧化脫氫制丙烯(ODHP)近些年來越來越受到研究者的關(guān)注。由于該反應(yīng)在熱力學(xué)上有利,具有更低的反應(yīng)溫度和抑制積碳的特性,是一種比較有前景的替代石腦油裂解或丙烷直接脫氫制丙烯的路徑。然而,ODHP反應(yīng)中產(chǎn)生的烯烴容易發(fā)生過度氧化,并生成大量副產(chǎn)物COX,因此很難工業(yè)化。最近,研究者們發(fā)現(xiàn)六方氮化硼(h-BN)催化劑在ODHP過程中表現(xiàn)出優(yōu)越的性能和良好的選擇性。與傳統(tǒng)的在ODHP反應(yīng)過程中所使用的釩鉬基金屬氧化物催...
2020-03-12
過氧化氫是一種重要的化學(xué)物質(zhì),被廣泛應(yīng)用于漂白、消毒殺菌和化學(xué)合成等生產(chǎn)生活領(lǐng)域。目前,過氧化氫主要的工業(yè)生產(chǎn)方式是通過蒽醌法制備,這種合成方式能源消耗大且反應(yīng)過程中會產(chǎn)生劇毒的有害物質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)綠色和可持續(xù)生產(chǎn)過氧化氫的目標(biāo),通過光催化材料利用太陽能催化水氧化或者氧氣還原生成過氧化氫被視為一種理想途徑。然而,目前開發(fā)出的半導(dǎo)體光催化劑難以實(shí)現(xiàn)直接兩電子過程水氧化反應(yīng),特別是高分子光催化劑如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控來實(shí)現(xiàn)兩電子水氧化反應(yīng)仍需進(jìn)一步探究。
過氧化氫是一種重要的化學(xué)物質(zhì),被廣泛應(yīng)用于漂白、消毒殺菌和化學(xué)合成等生產(chǎn)生活領(lǐng)域。目前,過氧化氫主要的工業(yè)生產(chǎn)方式是通過蒽醌法制備,這種合成方式能源消耗大且反應(yīng)過程中會產(chǎn)生劇毒的有害物質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)綠色和可持續(xù)生產(chǎn)過氧化氫的目標(biāo),通過光催化材料利用太陽能催化水氧化或者氧氣還原生成過氧化氫被視為一種理想途徑。然而,目前開發(fā)出的半導(dǎo)體光催化劑難以實(shí)現(xiàn)直接兩電子過程水氧化反應(yīng),特別是高分子光催化劑如何...
2020-03-05
我國煤炭儲量豐富,發(fā)展煤替代油的戰(zhàn)略對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源安全和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。甲醇制烴(MTH)是煤化工產(chǎn)業(yè)重要技術(shù)路線之一,也是我國實(shí)現(xiàn)非石油路線制取低碳烯烴或芳烴等化工基礎(chǔ)原料的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前已成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。MTH工業(yè)經(jīng)濟(jì)性的提升主要依賴于催化劑的改進(jìn)和過程技術(shù)的優(yōu)化,而催化劑的改進(jìn)需要對MTH反應(yīng)體系有更深入的認(rèn)識,因此國內(nèi)外研究人員對MTH反應(yīng)機(jī)理展開了詳細(xì)的研究。
我國煤炭儲量豐富,發(fā)展煤替代油的戰(zhàn)略對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源安全和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。甲醇制烴(MTH)是煤化工產(chǎn)業(yè)重要技術(shù)路線之一,也是我國實(shí)現(xiàn)非石油路線制取低碳烯烴或芳烴等化工基礎(chǔ)原料的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前已成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。MTH工業(yè)經(jīng)濟(jì)性的提升主要依賴于催化劑的改進(jìn)和過程技術(shù)的優(yōu)化,而催化劑的改進(jìn)需要對MTH反應(yīng)體系有更深入的認(rèn)識,因此國內(nèi)外研究人員對MTH反應(yīng)機(jī)理展開了詳細(xì)的研究。在MTH反應(yīng)過程進(jìn)...
2020-03-05
節(jié)線型拓?fù)浒虢饘僦写嬖谀軒ХD(zhuǎn)導(dǎo)致的一維節(jié)線型非平庸拓?fù)潆娮討B(tài)和對應(yīng)的鼓膜狀表面態(tài)。不同于孤立的節(jié)點(diǎn),受拓?fù)浔Wo(hù)的一維節(jié)線有各種構(gòu)型,比如直線型,曲線型,環(huán)狀等。特別是當(dāng)節(jié)線靠近費(fèi)米能級時(shí),材料會表現(xiàn)出更為新奇的物理性質(zhì)。最近,理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)在SrAs3一類材料(CaP3,SrP3,CaAs3和SrAs3等)的費(fèi)米能級附近存在極為簡單的節(jié)點(diǎn)環(huán)(nodal ring)拓?fù)潆娮咏Y(jié)構(gòu)。并且,磁阻和量子震蕩實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)手性電子誘導(dǎo)的負(fù)磁阻和...
2020-03-05
霧霾顆粒物含有大量過渡金屬和有機(jī)物,這些化學(xué)組分參與氧化還原循環(huán)及芬頓反應(yīng),是導(dǎo)致顆粒物產(chǎn)生環(huán)境持久性自由基(EPFRs)的主要方式。過渡金屬的含量、沉積位點(diǎn)、化學(xué)形態(tài)是影響EPFR產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。鐵是霧霾顆粒物的主要過渡金屬,參與顆粒物的氧化還原循環(huán)與芬頓反應(yīng),促進(jìn)環(huán)境持久性自由基的生成,進(jìn)而誘導(dǎo)氧化應(yīng)激及不良健康效應(yīng)。為了闡明霧霾顆粒物誘導(dǎo)自由基形成的機(jī)制,關(guān)鍵是獲取顆粒物中關(guān)鍵元素的含量、結(jié)構(gòu)、組分...
2019-02-03
氫燃料電池汽車是以氫氣為燃料的新能源清潔動力汽車,具有清潔“零”排放、能量轉(zhuǎn)化效率高的顯著優(yōu)勢,是未來新能源汽車發(fā)展的主要方向之一。然而現(xiàn)階段,制約氫燃料電池汽車的推廣和普及的關(guān)鍵難題之一就是氫燃料電池的CO易被CO雜質(zhì)氣體所毒化,造成燃料電池性能下降和壽命縮短等問題,給氫燃料電池汽車的“心臟”帶來致命的傷害。
氫燃料電池汽車是以氫氣為燃料的新能源清潔動力汽車,具有清潔“零”排放、能量轉(zhuǎn)化效率高的顯著優(yōu)勢,是未來新能源汽車發(fā)展的主要方向之一。然而現(xiàn)階段,制約氫燃料電池汽車的推廣和普及的關(guān)鍵難題之一就是氫燃料電池的CO易被CO雜質(zhì)氣體所毒化,造成燃料電池性能下降和壽命縮短等問題,給氫燃料電池汽車的“心臟”帶來致命的傷害。針對該關(guān)鍵性科學(xué)難題,使得汽車敢于吃“粗糧”,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的路軍嶺教授、楊金龍教授等...
2017-04-06
近日,國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室用戶,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院神經(jīng)退行性疾病研究中心暨中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)腦資源庫熊偉教授研究組與中科大化學(xué)學(xué)院黃光明教授研究組合作,基于自行開發(fā)的單細(xì)胞電生理與質(zhì)譜聯(lián)合檢測平臺,對小鼠大腦中單個(gè)神經(jīng)元開展了多種化學(xué)成分的快速質(zhì)譜檢測,獲得常規(guī)手段難以檢測的較低極性代謝物的代謝通路信息。相關(guān)研究成果于2月21日在線發(fā)表在國際權(quán)威綜合學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院報(bào)》(PNAS)上。腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)...
2017-04-05
炔基型有機(jī)化合物在化學(xué)、生物和材料領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,由于炔烴眾多的反應(yīng)路徑,炔烴多聚物的選擇性合成一直以來是化學(xué)界面臨的重大難題之一。傳統(tǒng)的溶液反應(yīng)一般需要通過復(fù)雜的反應(yīng)物和催化劑來制備炔烴多聚物,但是產(chǎn)率依然不甚理想。近期,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室朱俊發(fā)教授課題組與化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院武曉君教授課題組合作,發(fā)展了一種全新的炔烴化合物的表面限域合成法,成功地在Ag(111)單晶表面合成出產(chǎn)率高達(dá)90%的順式烯二炔型化合物,并結(jié)合一系列控制對比實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論計(jì)算,揭示了調(diào)控該反應(yīng)的機(jī)理。相關(guān)研究論文發(fā)表在國際化學(xué)頂級期刊Angew. Chem. Int. Ed. (2017, DOI: 10.1002/anie.201701142),博士生王濤為論文第一作者。
炔基型有機(jī)化合物在化學(xué)、生物和材料領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,由于炔烴眾多的反應(yīng)路徑,炔烴多聚物的選擇性合成一直以來是化學(xué)界面臨的重大難題之一。傳統(tǒng)的溶液反應(yīng)一般需要通過復(fù)雜的反應(yīng)物和催化劑來制備炔烴多聚物,但是產(chǎn)率依然不甚理想。近期,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室朱俊發(fā)教授課題組與化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院武曉君教授課題組合作,發(fā)展了一種全新的炔烴化合物的表面限域合成法,成功地在Ag(111)單晶表面...
2016-12-27
在當(dāng)今社會的能源格局中,人類生存需要的液體燃料主要來自石油裂解。近年來,隨著石油資源的逐漸耗竭及世界范圍內(nèi)對新能源需求的不斷攀升,以碳基小分子為原料,通過費(fèi)托反應(yīng)增長碳鏈進(jìn)而制備優(yōu)質(zhì)液體燃料,有望成為解決石油資源短缺的重要途徑之一。在費(fèi)托反應(yīng)中,碳基小分子向長鏈分子轉(zhuǎn)化時(shí)存在著碳鏈異構(gòu)化問題。近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的曾杰教授課題組基于單原子催化劑...
2016-07-15
鑒于目前的能源危機(jī),能耗需求是制約現(xiàn)代化工發(fā)展的重要因素之一。以太陽能驅(qū)動有機(jī)合成過程,將有望替代傳統(tǒng)的熱催化技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)低能耗的化工生產(chǎn)。在該技術(shù)途徑中,將太陽能轉(zhuǎn)化儲存為化學(xué)能,為緩解當(dāng)前的能源困境提供了一種新的思路。
鑒于目前的能源危機(jī),能耗需求是制約現(xiàn)代化工發(fā)展的重要因素之一。以太陽能驅(qū)動有機(jī)合成過程,將有望替代傳統(tǒng)的熱催化技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)低能耗的化工生產(chǎn)。在該技術(shù)途徑中,將太陽能轉(zhuǎn)化儲存為化學(xué)能,為緩解當(dāng)前的能源困境提供了一種新的思路。該技術(shù)的核心關(guān)鍵在于如何降低催化劑材料成本并提高能量轉(zhuǎn)換效率。近日中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰教授課題組基于無機(jī)固體精準(zhǔn)制備化學(xué),采用晶體缺陷工程,設(shè)計(jì)了一類具有缺陷態(tài)的氧化鎢納...
2016-07-15
浙江大學(xué)高分子材料與科學(xué)系的李昌治教授課題組合成了一系列富勒烯衍生物,并利用富勒烯衍生物自組裝單分子層對有機(jī)太陽能電池中ZnO電子傳輸層進(jìn)行界面修飾,發(fā)現(xiàn)Open-PCBM烯衍生物可以將器件的性能提高到10.3%。
太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源,具有獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的利用潛力,利用太陽能電池將其轉(zhuǎn)化為電能是解決目前能源問題的最佳途徑之一。其中有機(jī)太陽能電池由于具有制備工藝簡單、質(zhì)量輕、成本低、易制成大面積柔性器件等優(yōu)勢,成為目前太陽能電池研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。但是器件中的界面相互作上會影響到器件光電轉(zhuǎn)換過程,最終影響到電池的能量轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。因此,理解界面結(jié)構(gòu)與器件性能之間的內(nèi)在聯(lián)系對于研制和開發(fā)高性...
2016-07-14
同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的許維教授課題組通過表面原位化學(xué)合成方法,在超高真空環(huán)境下將乙炔分子沉積到金屬單晶銅(110)表面,首次制備出一種一維金屬化碳材料,在單原子碳鏈內(nèi)均勻混入銅原子形成[銅-碳-碳]結(jié)構(gòu)單元([-Cu-C-C-]n),即金屬化卡拜。通過超高真空掃描隧道顯微鏡(UHV-STM)、原子力顯微鏡(nc-AFM)高分辨成像手段以及密度泛函理論(DFT)計(jì)算,在原子尺度實(shí)空間觀察銅基金屬卡拜的結(jié)構(gòu)及形成過程。
隨著富勒烯、碳納米管和石墨烯等新興碳材料的陸續(xù)發(fā)現(xiàn),以及它們隨后所展現(xiàn)的許多新穎奇特的物理化學(xué)性能及其廣泛應(yīng)用,碳材料一直以來都是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)??ò荩淳€型碳),是碳的另一種新型同素異形體,是由單個(gè)碳原子形成的一維純碳鏈結(jié)構(gòu),被理論預(yù)測具有非常優(yōu)異的物理化學(xué)性能,如室溫超導(dǎo)性、可能是最硬的已知材料等。同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的許維教授課題組通過表面原位化學(xué)合成方法,在超高真空環(huán)境下將乙炔...
2016-07-14
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)謝毅教授團(tuán)隊(duì)的吳長征教授課題組,將具有獨(dú)特離子通道的新型兩性凝膠電解質(zhì)用于全固態(tài)超級電容器,獲得了性能優(yōu)異的石墨烯基全固態(tài)超級電容器,研究了其具有最優(yōu)性能的微觀機(jī)理。該項(xiàng)成果于近期發(fā)表在《自然通訊》上(Nature Communications,7:11782,2016) 。面對日益增長的能源需求,全固態(tài)超級電容器作為新型儲能設(shè)備得到了廣泛關(guān)注,而凝膠電解質(zhì)是其中的關(guān)鍵技術(shù)材料。為了實(shí)現(xiàn)全固態(tài)超級電容器快速充放...
2016-06-16
太陽能和氫能是公認(rèn)的清潔能源,有望緩解當(dāng)前全球范圍的能源危機(jī)。光催化分解水制氫技術(shù)是一種可以直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為氫能的途徑,是極具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉醇夹g(shù)。光催化制氫技術(shù)是基于半導(dǎo)體帶間躍遷的一種作用機(jī)制,其實(shí)際應(yīng)用目前主要受限于催化劑成本和能量轉(zhuǎn)換性能。
太陽能和氫能是公認(rèn)的清潔能源,有望緩解當(dāng)前全球范圍的能源危機(jī)。光催化分解水制氫技術(shù)是一種可以直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為氫能的途徑,是極具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉醇夹g(shù)。光催化制氫技術(shù)是基于半導(dǎo)體帶間躍遷的一種作用機(jī)制,其實(shí)際應(yīng)用目前主要受限于催化劑成本和能量轉(zhuǎn)換性能。有機(jī)半導(dǎo)體材料通常由自然界豐富的碳、氫、氮等元素組成,有利于降低材料成本,從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的光催化劑生產(chǎn)。有機(jī)半導(dǎo)體如石墨相C3N4往往具有較寬的能...