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項目成果/簡介:福州大學化學學院/能源與環境光催化國家重點實驗室創新團隊的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級刊物《Nature Catalysis》在線發表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發高效廉價的光催化劑是光解水技術的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價格低廉，無毒無污染等優點，受到了廣泛的關注。 該工作以具有高結晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應中的活性面。光催化全解水實驗表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關系，進一步證實了{10-10}晶面是光催化反應的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產氫與產氧速率分別達到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達到了８％，高于之前報道的結果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發展提供了重要的研究基礎。

福州大學化學學院/能源與環境光催化國家重點實驗室創新團隊的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級刊物《Nature Catalysis》在線發表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發高效廉價的光催化劑是光解水技術的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價格低廉，無毒無污染等優點，受到了廣泛的關注。 該工作以具有高結晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應中的活性面。光催化全解水實驗表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關系，進一步證實了{10-10}晶面是光催化反應的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產氫與產氧速率分別達到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達到了８％，高于之前報道的結果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發展提供了重要的研究基礎。

1.項目簡介：本設計了一種制備結晶氮化碳薄膜的裝置，設有脈沖電弧放電的機構及電路，該電路由高壓和電弧產生電路組成；該機構包括基板和與之相連的電加熱器，設有半密封箱體，基板、電加熱器和電極位于半密封箱體腔內，基板位于電極的下方或四周，設有2條帶有控制閥的管道，分別通氮氣和溶液，其下端深入半密封箱體腔內，通溶液的管道下端出口處于電極的上方。該裝置能高效率、高質量地制備出結晶氮化碳薄膜，能方便地將結晶氮化碳薄膜涂層制備到管徑較小的管道內壁，從而有利于結晶氮化碳薄膜的推廣應用。項目已獲實用國家新型專利權。2.技術特點：該發明解決了氮化碳薄膜低溫常壓沉積的困難，而且提供了能高效率、高質量地制備結晶氮化碳薄膜的方法及裝置。與其它方法相比，該發明的顯著特點是：在常壓下合成的產品主要為結晶氮化碳薄膜；沉積速率快，在大氣環境下產生稠密的含碳、氮等離子體，從而提高了生產效率，利于推廣結晶氮化碳薄膜的應用。

已有樣品/n中科院半導體所是國內最早開展 GaN 基電子材料研發的單位，并一直在該領域起著引領、 示范和帶動作用。經過盡二十年的自主創新，攻克了 2 英寸和3英寸藍寶石、碳化硅和硅襯底上GaN 基電子材料外延生長的關鍵科學技術問題，在高阻 GaN 外延材料、高遷移率 GaN 外延材料、高遷移率 AlGaN/GaN 異質結結構材料等方面形成了系統的自主知識產權，設計并研制出了多種具有特色的 AlGaN/GaN 異質結構電子材料，并實現了批量供片。市場預期：該技術是采用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）

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本項目采用元素粉末法制備高性能的亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，突破了亞微米顆粒在基體中的分散和鋁基復合材料的二次加工困難瓶頸難題，制備的亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料具有高的比強度、比剛度、熱穩定性，較低的熱膨脹系數，優良的導熱、耐磨、耐腐蝕性等特點，機加工表面光潔度高。亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料的成功制備，在金屬基復合材料實際應用方面取得了突破性的進展。 亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料是一種極具潛力的工程材料，其在航空航天領域、汽車裝甲、電子封裝、高輕化自行車等方面取得了大量應用。其中以碳化硼為增強體的B4C/Al復合材料耐磨性很高，在制造噴砂嘴、電觸點、摩擦和耐摩擦材料時得到了廣泛的應用，并且在機器和設備端部密封件上，碳化硼為基體的B4C/Al復合材料也有出色表現。此外，碳化硼具有良好的耐酸堿腐蝕性能，在有氣體腐蝕條件下工作時，效果極佳，用亞微米B4C制備的B4C/Al復合材料制備的噴砂嘴和噴丸機噴嘴在標準條件下顯示出的高強度，為鎢硬質合金強度的5～11倍。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品，如印刷電路板板芯、軍用功率混合電路、微波管的載體、多芯片組件等。亞微米SiC顆粒增強鋁基復合材料具有高耐磨性、良好的耐高溫性和抗咬合性能等特點，在高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等以及現已用于越野自行車上的車鏈齒輪具有廣闊的應用前景。從前瞻性、戰略性、經濟性和基礎性這幾個角度來考慮，亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備技術的發展符合具有高性能價格比，有待迅速實現產業化的要求趨勢。本項目圍繞航空航天用大尺寸關鍵承力結構件、光機結構件與精密儀表零件、電子封裝器件、核能領域屏蔽材料等應用背景，部分研究成果已達到了國際先進水平。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品；制備的亞微米碳化硼增強鋁基復合材料被應用于制造核廢料處理容器；應用于高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等。