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...
2020-03-05
节线型拓扑半金属中存在能带翻转导致的一维节线型非平庸拓扑电子态和对应的鼓膜状表面态。不同于孤立的节点，受拓扑保护的一维节线有各种构型，比如直线型，曲线型，环状等。特别是当节线靠近费米能级时，材料会表现出更为新奇的物理性质。最近，理论计算发现在SrAs3一类材料（CaP3，SrP3，CaAs3和SrAs3等）的费米能级附近存在极为简单的节点环（nodal ring）拓扑电子结构。并且，磁阻和量子震荡实验发现手性电子诱导的负磁阻和...
2020-03-05
雾霾颗粒物含有大量过渡金属和有机物，这些化学组分参与氧化还原循环及芬顿反应，是导致颗粒物产生环境持久性自由基(EPFRs)的主要方式。过渡金属的含量、沉积位点、化学形态是影响EPFR产生的关键因素。铁是雾霾颗粒物的主要过渡金属，参与颗粒物的氧化还原循环与芬顿反应，促进环境持久性自由基的生成，进而诱导氧化应激及不良健康效应。为了阐明雾霾颗粒物诱导自由基形成的机制，关键是获取颗粒物中关键元素的含量、结构、组分...
2019-02-03
氢燃料电池汽车是以氢气为燃料的新能源清洁动力汽车，具有清洁“零”排放、能量转化效率高的显著优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。然而现阶段，制约氢燃料电池汽车的推广和普及的关键难题之一就是氢燃料电池的CO易被CO杂质气体所毒化，造成燃料电池性能下降和寿命缩短等问题，给氢燃料电池汽车的“心脏”带来致命的伤害。
氢燃料电池汽车是以氢气为燃料的新能源清洁动力汽车，具有清洁“零”排放、能量转化效率高的显著优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。然而现阶段，制约氢燃料电池汽车的推广和普及的关键难题之一就是氢燃料电池的CO易被CO杂质气体所毒化，造成燃料电池性能下降和寿命缩短等问题，给氢燃料电池汽车的“心脏”带来致命的伤害。针对该关键性科学难题，使得汽车敢于吃“粗粮”，中国科学技术大学的路军岭教授、杨金龙教授等...
2017-04-06
近日，国家同步辐射实验室用户，中国科学技术大学生命学院神经退行性疾病研究中心暨中国科学技术大学脑资源库熊伟教授研究组与中科大化学学院黄光明教授研究组合作，基于自行开发的单细胞电生理与质谱联合检测平台，对小鼠大脑中单个神经元开展了多种化学成分的快速质谱检测，获得常规手段难以检测的较低极性代谢物的代谢通路信息。相关研究成果于2月21日在线发表在国际权威综合学术期刊《美国科学院院报》(PNAS)上。脑内神经细...
2017-04-05
炔基型有机化合物在化学、生物和材料领域均有重要的应用价值。然而，由于炔烃众多的反应路径，炔烃多聚物的选择性合成一直以来是化学界面临的重大难题之一。传统的溶液反应一般需要通过复杂的反应物和催化剂来制备炔烃多聚物，但是产率依然不甚理想。近期，中国科学技术大学国家同步辐射实验室朱俊发教授课题组与化学与材料科学学院武晓君教授课题组合作，发展了一种全新的炔烃化合物的表面限域合成法，成功地在Ag(111)单晶表面合成出产率高达90%的顺式烯二炔型化合物，并结合一系列控制对比实验和密度泛函理论计算，揭示了调控该反应的机理。相关研究论文发表在国际化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed. (2017, DOI: 10.1002/anie.201701142)，博士生王涛为论文第一作者。
炔基型有机化合物在化学、生物和材料领域均有重要的应用价值。然而，由于炔烃众多的反应路径，炔烃多聚物的选择性合成一直以来是化学界面临的重大难题之一。传统的溶液反应一般需要通过复杂的反应物和催化剂来制备炔烃多聚物，但是产率依然不甚理想。近期，中国科学技术大学国家同步辐射实验室朱俊发教授课题组与化学与材料科学学院武晓君教授课题组合作，发展了一种全新的炔烃化合物的表面限域合成法，成功地在Ag(111)单晶表面...
