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近日，清華大學(xué)化學(xué)系王定勝教授、李亞棟院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組在甲酸電氧化領(lǐng)域取得突破，相關(guān)工作以“負(fù)載在氮摻雜碳上的單原子Rh：一種甲酸氧化的電催化劑”（Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acid oxidation）為題在《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）發(fā)表。燃料電池是一種理想的能量來(lái)源，它可以以環(huán)境友好的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。氫氧燃料電池作為航空飛船的主要燃料，在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)得到了發(fā)展，近年來(lái)氫氧燃料電池在汽車上的應(yīng)用也有了突飛猛進(jìn)的提高。然而氫氧燃料電池需要用體積大且危險(xiǎn)的高壓氫氣作為其燃料，這限制了氫氧燃料電池的發(fā)展。而直接甲酸燃料電池(DFAFCs)由于其體積小，毒性小，nafion@膜的穿透率低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)便攜式電子設(shè)備最有前途的電源之一。在之前的研究中，負(fù)載型納米級(jí)鈀和鉑通常被認(rèn)為是DFAFCs的陽(yáng)極反應(yīng)甲酸電氧化（FOR）中最有效的催化劑，并得到了深入的研究。然而，由于FOR催化劑質(zhì)量活性較低和一氧化碳抗毒性較差， DFAFCs陽(yáng)極材料的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)瓶頸，極大地阻礙了其應(yīng)用。SA-Rh/CN的合成路徑示意圖及其表征在本工作中，研究人員使用主-客體合成策略成功地合成負(fù)載原子分散Rh的氮摻雜碳催化劑(SA-Rh/CN)，發(fā)現(xiàn)盡管Rh納米顆粒對(duì)甲酸氧化活性很低，但是SA-Rh/CN卻具有極好的電催化性能。與最先進(jìn)的催化劑Pd/C和Pt/C相比，SA-Rh/CN的質(zhì)量活性分別提高了28倍和67倍。有趣的是，在CO剝離實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)雖然納米級(jí)Rh催化劑對(duì)CO毒性十分敏感，但是SA-Rh/CN很難吸附CO并且可以在很低的電壓下氧化CO，這說(shuō)明SA-Rh/CN對(duì)CO毒化幾乎免疫。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反應(yīng)的測(cè)試后，SA-Rh/CN中的Rh原子具有抗燒結(jié)的能力，并因此在30000s的CA測(cè)試或者20000圈ADT測(cè)試后活性幾乎沒有改變。在組裝電池的實(shí)驗(yàn)中，SA-Rh/CN的質(zhì)量比能量密度在不同溫度下分別是商業(yè)鈀碳催化劑的8.8倍（30oC），14.8倍（60oC）和14.1倍（80oC）,這也說(shuō)明了SA-Rh/CN在DFAFCs的應(yīng)用中具有很高的潛力。最后，研究者用密度泛函理論（DFT）計(jì)算了Rh單原子甲酸氧化的機(jī)理。研究者發(fā)現(xiàn)在SA-Rh/CN上，甲酸根路線更為有利。和Rh納米顆粒具有較低的CO吸附能壘不一樣，SA-Rh/CN上的Rh單原子吸附CO能壘較高，以及與CO的相對(duì)不利的結(jié)合，使SA-Rh/CN具有極高的CO抗毒性。這一發(fā)現(xiàn)將傳統(tǒng)的甲酸電氧化催化劑的質(zhì)量比活性提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且很好地解決了傳統(tǒng)納米催化劑的CO毒化問題。該發(fā)現(xiàn)有助于在燃料電池領(lǐng)域取得突破，并有望應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備上。本論文的通訊作者是王定勝教授、李亞棟院士，清華大學(xué)博士后熊禹是本文的第一作者。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部的經(jīng)費(fèi)資助。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-0665-x

微弧氧化(Micro-arc oxidation，MAO)技術(shù)是通過(guò)電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓作用，原位生長(zhǎng)出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。 微弧氧化工藝克服了硬質(zhì)陽(yáng)極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)膜層功能調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，而且工藝不復(fù)雜，無(wú)廢水廢氣排放，不造成環(huán)境污染，是一項(xiàng)全新的綠色環(huán)保型材料表面處

氧化鎵襯底晶片● 大功率高能半導(dǎo)體器件：電磁軌道炮、艦載電磁彈射系統(tǒng)等● 日盲探測(cè)類：大火監(jiān)測(cè)、雷達(dá)預(yù)警、近地空間通訊器件等● 高功率LED器件：高亮度、超大功率、科研考察探測(cè)設(shè)備等● 特高壓輸電、城市軌道及交通功率器件

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，分子催化劑轉(zhuǎn)化效率低下的關(guān)鍵原因在于分子導(dǎo)電能力弱以及分子的聚集效應(yīng)。憑借團(tuán)隊(duì)內(nèi)化學(xué)與材料學(xué)等多學(xué)科的交叉背景，經(jīng)過(guò)數(shù)年的前期研究工作，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)將酞菁鈷分子（CoPc）與碳納米管(CNT)復(fù)合能使分子在CNT壁上分散，從而克服CoPc分子聚集以及不導(dǎo)電的問題，大大提高CO

本發(fā)明涉及一種能夠高效降解高濃度苯的納米二氧化鈦光催化 劑制備方法，該光催化劑是將水熱法制得的二氧化鈦在 NH3 和 H2 氣 氛下進(jìn)行退火處理得到，記為 N-H-TiO2。本發(fā)明中用到的氣氛為 NH3 和 H2， 通 氣 過(guò) 程 中 其 流 量 均 為 200-400ml/min， 熱 處 理 溫 度 為 550-650℃，升溫速率為 5-10℃/min，在兩種氣氛下的保溫，待到達(dá)保 溫時(shí)間后直接打開爐門，自然冷卻至室溫。本發(fā)明所述的 N-H-TiO2 納米光催化劑呈淡黃色，顆粒均勻分散，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn) 單的工藝及高效穩(wěn)定的性能，能夠在可見光下快速?gòu)氐捉到獗竭@一有 毒的揮發(fā)性有機(jī)物。本發(fā)明所述的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度、時(shí)間和 熱處理氣氛的控制，具有簡(jiǎn)便可控、能耗低、效率高、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。

該技術(shù)以油代電、在移動(dòng)床中實(shí)現(xiàn)深度氧化和快速冷卻，設(shè)備密閉，過(guò)程連續(xù)，是生產(chǎn)顆粒氧化鉛的國(guó)際首創(chuàng)全新技術(shù)。東南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室研究、數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上，與江蘇天鵬化工集團(tuán)有限公司合作，開發(fā)出顆粒氧化鉛移動(dòng)床深度氧化煅燒和快速冷卻新技術(shù)，設(shè)計(jì)了兩套年產(chǎn)各為1500噸的生產(chǎn)裝置，經(jīng)過(guò)調(diào)試，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)工業(yè)試驗(yàn)和審慎的放大設(shè)計(jì)，2000年兩套年產(chǎn)各為15000噸的放大裝置相繼投入生產(chǎn)。

本發(fā)明公開了一種高氧化度的天然高分子多糖的氧化方法，以還原性多糖為原料在氧化劑的作用下制取水凝膠，采用如下的工藝條件：以高碘酸鈉作為氧化劑，以至少一種以下物質(zhì)：鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、檸檬酸、具有Lewis酸性質(zhì)的綠色溶劑離子液為催化劑；調(diào)節(jié)體系的pH在酸性范圍在室溫下避光反應(yīng)4小時(shí)，經(jīng)后處理得到不同氧化度的天然高分子多糖高強(qiáng)度水凝膠。本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品具有氧化度高，與其它反應(yīng)物之間的交聯(lián)更加容易，形成的化學(xué)鍵更加牢固的優(yōu)點(diǎn)，能形成高強(qiáng)度水凝膠，并且凝膠的降解速率可以得到控制，適合用于制備骨組織功能材料。

和廢鹽，且催化劑不易回收。發(fā)展的趨勢(shì)是用固體傳統(tǒng)的質(zhì)子酸（硫酸等）和路易斯酸（AIC1。等）催化的催化過(guò)程中產(chǎn)生酸酸取代液體酸、用多相催化取代均相反應(yīng)， 以減輕環(huán)境污染提高生產(chǎn)效益。本頊目所開發(fā)的固體酸具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)催化活性高、催化劑用量少；(2)易與產(chǎn)物分離，重復(fù)使用高；(3)生產(chǎn)過(guò)程中污染少。并且在酯類香料的合成中顯示很高的催化活性，如：丙酸異戊酯的收率可達(dá)98.2%；丁酸芐酯的收率可達(dá)96.9%；己二酸   二丁酯的收率可達(dá)98．O%以上。

遼寧石油化工大學(xué)張靜、李長(zhǎng)波團(tuán)隊(duì)將多年研究成果“光催化消毒滅菌技術(shù)”、“生活污水、固體廢棄物無(wú)害化處理技術(shù)”等關(guān)鍵技術(shù)無(wú)償捐獻(xiàn)給地方企業(yè)，助力企業(yè)戰(zhàn)勝疫情早日復(fù)工復(fù)產(chǎn)。捐贈(zèng)的技術(shù)首先在撫順鋁業(yè)有限公司試行。 光催化材料是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導(dǎo)體材料的總稱，它涂布于基材表面，在紫外光及可見光的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中甲醛等有毒有害氣體，殺滅多種細(xì)菌和病毒，并將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理，具備除臭、抗污、凈化空氣等功能。張靜教授多年研究光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，曾獲得國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利。采用該專利技術(shù)制備的納米氧化鈦溶膠，顆粒大小合適、粒子分散度好，消毒殺菌、凈化空氣效果好。將其噴涂在辦公場(chǎng)所可以有效切斷污染源，避免病毒擴(kuò)散傳播，維護(hù)員工身體健康。對(duì)人流密集重點(diǎn)區(qū)域（如會(huì)議室、辦公室、食堂），除了采用傳統(tǒng)酒精消毒劑外，還可以采用光催化消毒滅菌技術(shù)進(jìn)行消毒。新冠病毒可通過(guò)糞便和污水傳播擴(kuò)散，針對(duì)這一情況，污水處理廠通過(guò)“紫外線、臭氧、次氯酸鈉”進(jìn)行“三重消殺”，但是過(guò)量消毒劑會(huì)沖擊下游生化系統(tǒng)。因此，工業(yè)企業(yè)應(yīng)該在生活污水出廠之前進(jìn)行預(yù)處理，保證效果的前盡量提下減少消毒劑的使用。