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...
2020-11-04
电化学析氧反应（OER）是可再生能源和清洁能源转化的重要途径，而纳米尺度的催化剂在反应过程中往往会发生严重的结构自重构，极大地阻碍了其潜在的工业应用。
电化学析氧反应（OER）是可再生能源和清洁能源转化的重要途径，而纳米尺度的催化剂在反应过程中往往会发生严重的结构自重构，极大地阻碍了其潜在的工业应用。针对此问题，中国科学技术大学国家同步辐射实验室宋礼教授课题组依托同步辐射的实验技术，逐步探索了在OER反应过程中功能纳米催化剂的结构演化过程 [Adv. Mater. 1707522(2018)；ACS Energy Lett. 3:861(2018)；ACS Energy Lett. 3:1373(2018)；Acc. Chem. Res. 51:29...
2020-10-14
消费电子、电动汽车、分布式储能等产业的快速发展对锂离子电池综合性能提出了越来越高的要求。例如：传统燃油汽车仅需五分钟即可满油增程500公里，而目前市售最先进的电动汽车则需要充电一小时才能达到同样的增程效果，虽然电动汽车愈发受到市场青睐，但漫长的充电时间也让人望而却步。发展具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命的锂离子电池已成为电化学能源领域的重要方向。
消费电子、电动汽车、分布式储能等产业的快速发展对锂离子电池综合性能提出了越来越高的要求。例如：传统燃油汽车仅需五分钟即可满油增程500公里，而目前市售最先进的电动汽车则需要充电一小时才能达到同样的增程效果，虽然电动汽车愈发受到市场青睐，但漫长的充电时间也让人望而却步。发展具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命的锂离子电池已成为电化学能源领域的重要方向。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中...
2020-09-08
超材料（Metamaterial）通常指的是通过人工设计制造的具有自然界中并不存在的特殊性质的材料。它作为一门新兴的学科兴起于本世纪初，并逐渐成为一门重要的交叉学科。由于超材料在诸多方面表现出的奇异特性，使得它成为未来新兴材料的重要研究方向。但是在如何实现超材料的实际应用中，面临的一个重要难题就是缺乏可控的制备三维微纳米结构的方法。
超材料（Metamaterial）通常指的是通过人工设计制造的具有自然界中并不存在的特殊性质的材料。它作为一门新兴的学科兴起于本世纪初，并逐渐成为一门重要的交叉学科。由于超材料在诸多方面表现出的奇异特性，使得它成为未来新兴材料的重要研究方向。但是在如何实现超材料的实际应用中，面临的一个重要难题就是缺乏可控的制备三维微纳米结构的方法。近日，合肥光源用户合肥微尺度国家研究中心 王晓平 教授课题组提出了一种可...
2020-08-24
电子加速器装置运行时，多种因素会导致束流轨道偏离正常值，以及束流轨道的快速震荡。研制出响应速度快、调节精度高、稳定性好的校正磁铁电源对轨道反馈系统乃至最终同步辐射光源的品质有重要意义。由于磁铁负载的电感特性，常规的电源功率变换拓扑结构存在一定的局限性，主要体现在电源输出响应速度和输出电流稳定性之间存在矛盾、输出电流分辨率不够高等。近日，中国科学技术大学国家同步辐射实验室的加速器磁铁电源课题组在...
2020-07-08
湖南大学化学化工学院王双印课题组首次在常温常压条件下利用电催化还原二氧化碳（CO2）和氮气（N2）合成尿素（CO(NH2)2），与我室刘庆华研究小组合作，利用在合肥光源红外谱学和显微成像线站建立的原位电化学同步辐射红外谱学等技术，通过探测电催化反应过程的关键中间产物，阐明了电催化CO2和N2合成尿素的微观过程机理。在过去一个世纪里，全球约27%的农业生产都依赖于氮肥。尿素（CO(NH2)2）是一种重要的高氮氮肥，发展尿素...
2020-06-28
过氧化氢被广泛用作消毒剂、漂白剂、消毒剂、化学合成中的绿色氧化剂，甚至还用作潜在的能源载体。预计到2024年全球H2O2的消耗量将达到600万吨。目前，使用多步蒽醌工艺生产的所有H2O2约占99％。但是，此过程耗费大量能源，并且只能在集中式工厂中执行。蒽醌工艺的内在复杂性驱使许多研究人员研究一步法，该方法可以使用简单的设备在小规模连续地现场产生H2O2。其中，电化学合成方法是满足上述要求的最佳选择之一。合肥光源用户...
2020-06-10
目前为止，对于多相催化剂的活性进行调控，常用的手段在于调节活性金属中心的电子能带结构。值得注意的是，这些活性金属中心（M）通常与周围配位原子（X）间形成键合力，这一化学键（M-X）的特性能够极大影响催化剂的性能。化学键的性质与其极性密切相关，化学键的极性虽然是一个被广泛认知的概念，但是其可调节性及其对多相催化行为的影响都尚未被详细讨论。清华大学李亚栋院士团队发展了一种有效控制多相Cu催化剂中Cu-O键极性...
2020-04-02
丙烷氧化脱氢制丙烯（ODHP）近些年来越来越受到研究者的关注。由于该反应在热力学上有利，具有更低的反应温度和抑制积碳的特性，是一种比较有前景的替代石脑油裂解或丙烷直接脱氢制丙烯的路径。然而，ODHP反应中产生的烯烃容易发生过度氧化，并生成大量副产物COX，因此很难工业化。最近，研究者们发现六方氮化硼（h-BN）催化剂在ODHP过程中表现出优越的性能和良好的选择性。与传统的在ODHP反应过程中所使用的钒钼基金属氧化物催化剂相比，六方氮化硼催化剂对碳氧化物表现出较低的选择性，在副产物中乙烯的选择性较高。使用六方氮化硼和使用金属氧化物时产物选择性的不同表明使用这两类催化剂进行ODHP过程的反应机理也是不同的。
丙烷氧化脱氢制丙烯（ODHP）近些年来越来越受到研究者的关注。由于该反应在热力学上有利，具有更低的反应温度和抑制积碳的特性，是一种比较有前景的替代石脑油裂解或丙烷直接脱氢制丙烯的路径。然而，ODHP反应中产生的烯烃容易发生过度氧化，并生成大量副产物COX，因此很难工业化。最近，研究者们发现六方氮化硼（h-BN）催化剂在ODHP过程中表现出优越的性能和良好的选择性。与传统的在ODHP反应过程中所使用的钒钼基金属氧化物催...
2020-03-12
过氧化氢是一种重要的化学物质，被广泛应用于漂白、消毒杀菌和化学合成等生产生活领域。目前，过氧化氢主要的工业生产方式是通过蒽醌法制备，这种合成方式能源消耗大且反应过程中会产生剧毒的有害物质。为了实现绿色和可持续生产过氧化氢的目标，通过光催化材料利用太阳能催化水氧化或者氧气还原生成过氧化氢被视为一种理想途径。然而，目前开发出的半导体光催化剂难以实现直接两电子过程水氧化反应，特别是高分子光催化剂如何通过结构设计与调控来实现两电子水氧化反应仍需进一步探究。
过氧化氢是一种重要的化学物质，被广泛应用于漂白、消毒杀菌和化学合成等生产生活领域。目前，过氧化氢主要的工业生产方式是通过蒽醌法制备，这种合成方式能源消耗大且反应过程中会产生剧毒的有害物质。为了实现绿色和可持续生产过氧化氢的目标，通过光催化材料利用太阳能催化水氧化或者氧气还原生成过氧化氢被视为一种理想途径。然而，目前开发出的半导体光催化剂难以实现直接两电子过程水氧化反应，特别是高分子光催化剂如何...
2020-03-05
我国煤炭储量丰富，发展煤替代油的战略对我国的经济发展、能源安全和生态环境具有重要意义。甲醇制烃（MTH）是煤化工产业重要技术路线之一，也是我国实现非石油路线制取低碳烯烃或芳烃等化工基础原料的关键环节，目前已成功应用于工业化生产中。MTH工业经济性的提升主要依赖于催化剂的改进和过程技术的优化，而催化剂的改进需要对MTH反应体系有更深入的认识，因此国内外研究人员对MTH反应机理展开了详细的研究。
我国煤炭储量丰富，发展煤替代油的战略对我国的经济发展、能源安全和生态环境具有重要意义。甲醇制烃（MTH）是煤化工产业重要技术路线之一，也是我国实现非石油路线制取低碳烯烃或芳烃等化工基础原料的关键环节，目前已成功应用于工业化生产中。MTH工业经济性的提升主要依赖于催化剂的改进和过程技术的优化，而催化剂的改进需要对MTH反应体系有更深入的认识，因此国内外研究人员对MTH反应机理展开了详细的研究。在MTH反应过程进...
