2021-12-31
电化学尿素氧化反应（UOR）在含尿素的废水处理以及尿素燃料电池等方面具有重要意义，同时UOR也是作为传统析氧反应（OER）制氢的理想替代阳极半反应。然而其缓慢的UOR动力学仍阻碍了其实际应用，这需要高性能的催化剂来降低过电位。近年来发展起来的以氢氧化镍、硫化物、磷化物等为基础的非贵金属UOR催化剂，由于过电位高、电流密度低、稳定性不好等原因，其催化性能不能满足实际应用的要求。对于大多数研究的镍基材料，在表面形...
2021-12-25
磁各向异性是磁性材料的一个关键特征，意味着存在磁矢量的择优取向，它在低维体系中发挥着稳定磁有序结构的关键作用。根据Mermin-Wagner理论，如果没有磁各向异性，空间维度低于3的系统中不可能存在磁长程有序。近年来发现的二维磁性材料，如CrI3、Cr2Ge2Te6、Fe3GeTe2和 CrTe2 等，证实了磁各向异性的关键作用。同时，磁各向异性也是磁性材料能够发挥实际应用的一个关键因素。在微纳米尺度上的自旋电子器件中，磁性材料通常...
2021-11-27
水系电解液的锌离子电池（AZIBs）是一种低成本、环保、安全的新型储能系统，在未来电网储能和可穿戴设备中具有巨大的应用潜力。当前，AZIBs缺少适合的正极材料和储能机理不明，导致性能和循环稳定性都难以满足实际应用的需求。因此，寻找具有高容量、高能量密度和长循环寿命的电极材料以及深入理解器件的储能机理对AZIBs的进一步应用开发至关重要！
水系电解液的锌离子电池（AZIBs）是一种低成本、环保、安全的新型储能系统，在未来电网储能和可穿戴设备中具有巨大的应用潜力。当前，AZIBs缺少适合的正极材料和储能机理不明，导致性能和循环稳定性都难以满足实际应用的需求。因此，寻找具有高容量、高能量密度和长循环寿命的电极材料以及深入理解器件的储能机理对AZIBs的进一步应用开发至关重要！近期，国家同步辐射实验室宋礼教授团队从设计出发获得具有优异储锌能力的钒基氧...
2021-11-20
新加坡南洋理工大学颜清宇教授和李述周教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授与国家同步辐射实验室团队合作，依托合肥光源红外谱学与显微成像线站，在电催化还原二氧化碳与硝酸盐合成尿素方面取得新进展。尿素作为一种重要氮肥，是提高作物产量和维持不断增长的人口的关键。当前的尿素工业生产主要依赖于哈伯-博施法合成的氨气与二氧化碳反应合成尿素。传统的哈伯-博施法方法不仅涉及高温高压反应过程（400-500 ℃，100-...
2021-09-30
近年来，二维（2D）材料因具有独特的与自旋相关的物理性质（石墨烯的超长自旋弛豫时间和过渡金属硫属化合物中自旋-谷锁定效应等）而引起了物理学家和材料学家们的广泛关注。然而，目前所发现的大部分2D材料是内禀非磁性的，限制了其在下一代自旋电子学器件中的实际应用。
近年来，二维（2D）材料因具有独特的与自旋相关的物理性质（石墨烯的超长自旋弛豫时间和过渡金属硫属化合物中自旋-谷锁定效应等）而引起了物理学家和材料学家们的广泛关注。然而，目前所发现的大部分2D材料是内禀非磁性的，限制了其在下一代自旋电子学器件中的实际应用。针对此问题，中国科学技术大学国家同步辐射实验室的闫文盛教授课题组基于同步辐射技术开展了二维磁性材料设计制备、微观结构和宏观磁性三者之间内在联系的...
2021-07-03
中国科学技术大学国家同步辐射实验室李良彬研究员、上海大学环境与化学工程学院马红娟研究员、中国科学院上海应用物理研究所许璐副研究员等组成的联合团队通过研发海水提铀新材料，在海水提铀技术及工程化进程中取得重要进展，成功实现真实海水百克量级提铀。
中国科学技术大学国家同步辐射实验室李良彬研究员、上海大学环境与化学工程学院马红娟研究员、中国科学院上海应用物理研究所许璐副研究员等组成的联合团队通过研发海水提铀新材料，在海水提铀技术及工程化进程中取得重要进展，成功实现真实海水百克量级提铀。为实现我国碳达峰、碳中和的宏伟目标，调整能源结构是关键一环。核电作为一种低碳清洁能源，是我国能源结构的重要组成部分，也是实现我国经济和环境协调发展、促进产业...
2021-06-18
二氧化碳电催化还原（CO2RR）对减少全球CO2排放具有重要意义。但是由于CO2的固有惰性，C=O键(806 KJ？mol-1)的活化十分困难。而且HER与CO2RR的竞争也使得CO2转化效率较低。因此，设计一种高活性的催化剂对CO2RR是及其重要的。基于此，北京化工大学庄仲滨教授、北京理工大学陈文星教授以及安徽师范大学毛俊杰教授、西湖大学王涛教授等联合报道了氮掺杂多孔碳纳米片上的N桥式Co-N-Ni双金属位点的合成(Co-N-Ni/NPCNSs)，N桥联接...
2021-05-28
纳米尺度物质一旦进入生命体系，将面临复杂的多重生物屏障和生理结构，与不同细胞、组织、生物流体微环境等复杂纳米-生物界面的互作方式是决定其被递送到目标部位的核心步骤。在纳米生物效应研究领域，缺乏跨尺度的高灵敏、原位表征解析组织、单细胞乃至单分子水平的纳米材料在生命体内的代谢与化学形态的技术与方法是制约其发展的关键瓶颈问题。针对这一挑战，中国科学院国家纳米科学中心陈春英研究员团队以二硫化钼MoS2纳米材...
2021-03-31
利用可再生能源进行二氧化碳电催化还原（CO2RR）得到燃料和增值化学品，被认为是一种实现“碳中和”的有效途径。然而，由于CO2分子的高稳定性和析氢竞争反应的存在，使得设计具有高活性和选择性催化剂充满挑战。
利用可再生能源进行二氧化碳电催化还原（CO2RR）得到燃料和增值化学品，被认为是一种实现“碳中和”的有效途径。然而，由于CO2分子的高稳定性和析氢竞争反应的存在，使得设计具有高活性和选择性催化剂充满挑战。Au基材料通常可将CO2还原为CO，但其选择性较差，过程中常伴随着析氢反应，通过引入过渡金属提升性能的Au基双金属催化剂逐渐引起关注，然而，对于双金属界面处的性能调控机理始终缺乏全面认识。基于此，通过原位同步辐...
2021-03-16
光催化为温和条件下甲烷（CH4）向多碳（C2+）化合物的转化提供了一条十分具有吸引力的途径。然而，通过甲基自由基作为唯一的反应中间体，目前的C2+产物主要为乙烷（C2H6），对乙烯（C2H4）的选择性可忽略不计。
光催化为温和条件下甲烷（CH4）向多碳（C2+）化合物的转化提供了一条十分具有吸引力的途径。然而，通过甲基自由基作为唯一的反应中间体，目前的C2+产物主要为乙烷（C2H6），对乙烯（C2H4）的选择性可忽略不计。C2H4作为一种关键的化工原料，具有比C2H6更高的附加值。因此，通过合理的催化剂结构与功能设计实现直接的光催化CH4向C2H4转化一直是科学界与工业界不断追逐的目标。近日，中国科学技术大学熊宇杰教授、龙冉副教授等人...
2021-03-11
氨是最重要的合成原料之一，目前最先进的合成氨方法是哈伯法，该合成法利用分子氮和氢在温度范围400-500 ℃和压力超过100 bar的条件下进行。
氨是最重要的合成原料之一，目前最先进的合成氨方法是哈伯法，该合成法利用分子氮和氢在温度范围400-500 ℃和压力超过100 bar的条件下进行。但是，0.5 N2+1.5 H2 =NH3（ΔH=-46.22 kJ·mol-1）是放热反应，根据Le Chatelier’s原理，理论上降低温度可以促进氨的转化。由于在低温下有利于热力学平衡和在低压下易于操作，科学界一直在寻找一种温和的合成氨方法。近日，吉林大学蒋青教授、韩国蔚山国家科学技术研究所Jong-Beom Bae...
2021-02-04
金属-空气电池因其能量密度高、环保、成本低而成为下一代能源存储系统不可或缺的一部分。然而，目前所报道的金属-空气电池仍存在功率密度低和稳定性差等问题，严重阻碍了其大规模应用。
金属-空气电池因其能量密度高、环保、成本低而成为下一代能源存储系统不可或缺的一部分。然而，目前所报道的金属-空气电池仍存在功率密度低和稳定性差等问题，严重阻碍了其大规模应用。基于此，中国科学技术大学吴长征教授和谢毅院士等团队报道了一款具有超高功率密度、稳定性强的锌-空气电池。得益于纳米孔的水阻效应，高活性的Co 原子团簇位点被限域在特定的纳米孔中，具有稳定的气-固-液三相反应区域，从而增强了传质能力，...
2021-01-04
过硫酸盐活化的高级氧化技术在水污染控制中得到了广泛应用。过硫酸盐能够被过渡金属离子或氧化物活化产生强氧化性的自由基，从而实现有机污染物的高效降解。然而，在反应过程中过渡金属催化剂所含低价金属的还原再生速率普遍较低，从而限制了其催化活性。近年来，尖晶石型双金属氧化物由于其优异的催化性能、高稳定性和独特的晶体结构受到了广泛关注，被认为是活化过硫酸盐的理想材料。然而，这类催化剂为何能突破金属由高价向低价转化的热力学限制，依然是尚未被破解的谜团。揭示这类材料高本征活性的起源，将有助于指导高级氧化催化材料的开发和优化。
过硫酸盐活化的高级氧化技术在水污染控制中得到了广泛应用。过硫酸盐能够被过渡金属离子或氧化物活化产生强氧化性的自由基，从而实现有机污染物的高效降解。然而，在反应过程中过渡金属催化剂所含低价金属的还原再生速率普遍较低，从而限制了其催化活性。近年来，尖晶石型双金属氧化物由于其优异的催化性能、高稳定性和独特的晶体结构受到了广泛关注，被认为是活化过硫酸盐的理想材料。然而，这类催化剂为何能突破金属由高价向...
2020-11-26
在催化反应中，反应活性位点的原子和电子结构由于受环境的影响，会发生可逆重组，这些中间态结构往往是影响催化剂性能的关键。因此，在工作条件下实时监测催化剂活性位原子和电子的动态变化过程是催化剂理性设计的前提。基于此，中国科学技术大学国家同步辐射实验室姚涛教授研究团队发展了多种原位同步辐射谱学技术，并结合近边模拟，解析了反应活性位结构在电催化能量转换反应中的变化机制。
在催化反应中，反应活性位点的原子和电子结构由于受环境的影响，会发生可逆重组，这些中间态结构往往是影响催化剂性能的关键。因此，在工作条件下实时监测催化剂活性位原子和电子的动态变化过程是催化剂理性设计的前提。基于此，中国科学技术大学国家同步辐射实验室姚涛教授研究团队发展了多种原位同步辐射谱学技术，并结合近边模拟，解析了反应活性位结构在电催化能量转换反应中的变化机制。单原子合金化是调控双金属纳米颗粒...
2020-11-16
电化学反应是发生在带电界面上的化学反应，电化学在当前世界上十分关注的研究领域，如能源、材料、环境保护、生命科学等均有广泛的应用。咔唑及其衍生物的电化学氧化是一种制备二聚吲哚生物碱类药物和多聚咔唑类光电材料的非常有前景的合成方法。
电化学反应是发生在带电界面上的化学反应，电化学在当前世界上十分关注的研究领域，如能源、材料、环境保护、生命科学等均有广泛的应用。咔唑及其衍生物的电化学氧化是一种制备二聚吲哚生物碱类药物和多聚咔唑类光电材料的非常有前景的合成方法。然而，由于咔唑分子的平面几何结构特点，电化学产生的咔唑自由基阳离子非常不稳定，很容易通过二聚反应转化成咔唑二聚体，因此咔唑电化学反应中间体的捕获及其二聚反应机理的研究一...
