登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
应用于催化领域的新型纳米材料不断涌现,并在几种典型的催化反应中展现出新颖的特性。以下汇总了本季度发表于Nature子刊上催化材料的研究动态。从中可以看出,单原子催化无疑是当前的一大热点,合金/复合材料也有很大的探索空间。
(来源:微信公众号“材料人” ID:icailiaoren 作者:Dr.Y)
一、氢析出反应 (HER)
1.固定在MXene上的单Pt原子催化析氢
单原子催化剂可有效减少贵金属用量进而节约成本,然而, 如何保持其性质稳定却是一项挑战。来自澳大利亚新南威尔士大学的Guoxiu Wang团队,美国德雷塞尔大学的Yury Gogotsi教授和清华大学的Yadong Li团队展开合作,合成了一种双金属MXene纳米薄片Mo2TiC2Tx。薄片外层形成大量Mo空位,把Pt原子固定在这些空位后,催化剂的析氢催化活性大幅提升,达到100mA/cm2的电流密度只需77 mV过电势。这种材料和商用铂碳催化剂相比,质量活性提升了40倍。研究表明,其出色的催化性能和稳定性源于Pt和MXene的共价作用。
发表日期:2018-12-12
2.共价有机框架高效催化产氢
有机光电催化剂有很强的合成可调性, 但其分解水的量子效率一般过低。英国利物浦大学的Andrew I. Cooper团队报道了一种具有可高效光解水产氢性能的材料——含砜共价有机框架(COF)。得益于其高结晶度、强可见光吸收以及3.2 nm亲水介孔的协同作用,这种催化剂有着稳定的产氢速率和较高的量子效率。此催化剂在经过染料敏化后,产氢速率进一步提高61%,并且在被制成薄膜材料后仍能保持其光催活性。
发表日期:2018-10-1
3.氧原子自发掺杂单层MoS2基面
单层MoS2中的无缺陷基面有助于化学稳定,同时也限制了催化活性。来自匈牙利科学院的Levente Tapasztó团队对单层MoS2的结构进行了单原子级别研究, 发现氧原子可以自发地嵌入单层MoS2的基面。通过扫描隧道显微镜的表征,他们发现硫原子被氧原子逐个替换,产生固溶体型二维MoS2-xOx晶体。基面上的氧取代位点充当单原子反应中心,显著地提高了基面上电化学析氢的活性。这项发现有助于制备更加高效的二维电催化材料。
发表日期:2018-9-17
4.中性条件下多点析氢催化剂
目前最佳的析氢催化剂依赖于铂金属的使用,并且反应通常在酸性介质下进行。基于廉价元素并可在中性环境下工作的析氢催化剂可有助于实现低成本的海水分解。加拿大多伦多大学的Edward H. Sargent团队提出了一种含有Ni和CrOx参杂的Cu材料,可有效的在中性介质中催化析氢。Ni和CrOx位点分别对氢和羟基有很强的结合能,可以加速水分解。而Cu具有较弱的氢结合能,可以促进氢化物偶联。这项成果对设计廉价、高效的催化系统有着指导意义。
发表日期:2018-12-10
二、水分解反应 (H2Osplitting)
1.单核锰催化水分解
水氧化是自然光合作用和人工光合成的关键反应。研究表明水氧化反应一般需要多核活性位点,如多核锰(CaMn4O5)。单核锰是否能有效催化水氧化一直有待探索。大连物化所的Can Li团队发现嵌入在氮参杂石墨烯的单核锰展现出了良好的水氧化催化性能,转化频率可达到接近214s-1,10 mA/ cm2电流密度下的过电势只有337 mV。结构表征和DFT计算表明如此高的活性得益于单核锰离子和四个氮原子的配合作用。这项成果有助于重新认识锰基水氧化催化剂的工作机理。
发表日期:2018-10-15
2.Ta3N5/KTaO3催化全解水
Ta3N5作为一种光电催化剂,可以有效吸收可见光,但是因为其缺陷位的电荷复合,而难以全解水。日本东京大学的Kazunari Domen团队在立方KTaO3颗粒表面快速生长晶格匹配的Ta3N5纳米棒。它们选择性生长在KTaO3颗粒边界位置,高度分散且不存在晶界。和Rh/Cr2O3共催化剂结合在一起后,单晶Ta3N5纳米棒在可见光条件下实现高效全解水。这项研究表明在太阳能分解水反应中避免催化剂结构缺陷的重要性。
发表日期:2018-9-3
3.多功能合一纳米催化剂可见光全解水
通过半导体纳米晶体实现全解水并非易事,因为材料需要不同的催化位点来分别加速析氢和析氧反应,同时还要保证有效的电荷分离。德国慕尼黑大学的Jacek K. Stolarczyk团队和维尔茨堡大学的Frank Würthner团队合作,在CdS纳米棒的表面修饰Pt纳米粒子来催化析氢反应,并加入Ru(tpy)(bpy)Cl2分子来催化析氧反应。整个反应制备过程不需牺牲剂,全部依赖于CdS纳米棒形貌来实现对氧化位点和还原位点的空间分离。成果表明将纳米颗粒和分子催化剂相互结合是实现光催化水分解的一条有效途径。
发表日期:2018-9-3
三、二氧化碳还原反应 (CO2RR)
1.金纳米团簇杂化细菌实现人工光合作用
生物杂化纳米结构可以将二氧化碳转化为可再生燃料(人工光合作用),这种结构将细胞组织的生物合成能力和无机结构的光吸收能力有效结合在一起。美国加州大学伯克利分校的Peidong Yang团队将金纳米簇引入细菌内部,利用它们良好的生物相容性和可见光吸收性,成功实现了CO2向乙酸的转化。金纳米簇可以同时抑制活性氧物种(ROS)的形成,保证细菌可以长时间存活。这种新型的光合作用机器可以在几天时间内有效采集阳光并转化CO2。
发表日期:2018-10-1
2.金铜双金属催化剂高效还原二氧化碳
发展电化学催化CO2还原有助于节能减排。美国斯坦福大学的Christopher Hahn和Thomas F. Jaramillo团队发现多晶铜箔上负载金纳米颗粒对CO2向醇类转化的选择性很高。在低过电位下, 醇类的产率和烃类相比高很多。电化学测试和模拟表明,CO2在金上还原生成高浓度的CO,然后在铜上进一步还原为醇类。这种双金属催化剂展现出明显的协同作用和优异的选择性,为CO2还原催化剂的发展提供了新的可能性。
发表日期:2018-10-11
3.利用机器学习筛选二氧化碳还原和产氢催化剂
更多新型的CO2还原和析氢催化剂还有待发掘,如何详尽地探索各种可能性亦值得研究。美国卡内基梅隆大学的Zay W. Ulissi团队提出了一种全自动筛选方法,将机器学习和DFT计算结合,预测催化剂的理论性能。他们筛选了31种不同元素的各种合金,确定了54个合金中的131个候选表面可以用于CO2转换,102个合金中的258个表面可用于析氢。他们使用定性分析进一步确定了一些候选催化剂以供实验验证。
发表日期:2018-9-12
四、有机物(甲苯、甲醇、甲酸、一氧化碳等) 氧化反应
1.变色复合材料光催化活化甲苯碳-氢键
和传统热催化相比,基于半导体材料的光催化在绿色合成方面表面出明显优势。由于载流子分离效率偏低,光催化在有机物反应上的应用还很受局限。清华大学的Yadong Li团队合成了一种Bi2WO6-x/BiOCl纳米片,和常规Bi2WO6不同的是,这种复合材料在可见光照射下呈现出蓝色,并会被空气中的氧漂白。在甲苯氧化反应中,这种材料可以有效活化C-H键,转化率是常规Bi2WO6的166倍。结构分析表明,材料中大量W(VI)O6-x单元促进了光电子的消耗和电荷分离。
发表日期:2018-9-3
2.二氧化钛负载铁选择性氧化甲烷制醇类
能源小分子(如CH4)的活化和转化是高效利用化石能源的关键,然而如何在温和条件下提高甲烷活化的选择性仍是一项挑战。北京大学Ding Ma团队与英国伦敦大学学院的Junwang Tang团队制备了一种具有高选择性的甲烷转化制甲醇的催化剂。该催化剂为二氧化钛负载铁,可在常温常压、正常照度下有效地催化该反应。甲烷的转化率可达15%,总醇选择性可达97%,其中甲醇的选择性高达90%。3小时内每mol铁活性位点可产出18 mol醇类。不同分析技术结果表明含铁物种(FeOOH和Fe2O3)可增强电子转移和电荷分离,并提升选择性。该研究成果为如何在温和条件下活化甲烷提供了新思路。
发表日期:2018-11-5
3.Pt单原子位点催化剂
双金属纳米粒子能够通过金属原子间的相互作用调控其几何与电子效应,有效地提高催化剂的活性及稳定性。加拿大达尔豪斯大学的Peng Zhang团队报道了一种简易的溶胶合成法,用于制备一系列Au-Pt合金纳米催化剂。低Pt含量的样品,尤其是Pt4Au96,在甲酸氧化反应中展现出前所未有的高活性。其正向电流密度达到3.77 A/mg (Pt),比核壳结构Pt78Au22和商业Pt纳米催化剂高出两个数量级。通过详尽的表征及理论计算,他们证明了该材料的超高活性源于其独特的Pt单原子位点与Au-Pt键的相互作用。
发表日期:2018-9-24
4.钴钯协同作用催化一氧化碳氧化
双金属或多组分催化剂的活性和选择性通常依赖于催化剂的成分,通过优化各成分的比例,催化活性可以进一步提升。美国加州大学伯克利分校的Miquel B. Salmeron团队和弗吉尼亚大学的Sen Zhang团队使用常压XPS和原位TEM研究了单分散CoPd双金属纳米催化剂的组成和催化CO氧化活性的关系。他们发现在催化过程中纳米颗粒表面上形成了CoOx,而 Pd和CoOx的协同作用提升了催化活性。这种协同效应可以通过调节Co / Pd的比例来优化,在Co0.24Pd0.76左右可以得到最佳活性,并在低温下实现CO的完全转化。这项研究提供了双金属纳米粒子表面演变的直接证据,并展示这种演化与催化特性的关系。
发表日期:2018-12-10
五、氧气还原反应 (ORR)
1.原子级分散锰催化氧还原
氧气还原是质子交换膜燃料电池中的关键反应之一。虽然铂基/铁基催化剂有良好的氧还原催化性能,但铂金过于昂贵,而铁基催化剂可能溶出并发生Fenton反应产生活泼自由基并损坏电解质膜。美国纽约州立大学Gang Wu团队和哈工大的Zhenbo Wang团队制备了一种锰基电催化剂Mn-N-C。单原子锰和分散的氮原子配合,展现出良好的催化性能。氧还原反应的半波电位达到0.8V(vs RHE),与Fe-N-C催化剂相近。催化剂在酸性条件下的稳定性也大幅提升。第一原理计算进一步证明了MnN4位点可以使氧还原在酸性介质中有效地进行4电子转移。燃料电池测试结果表明Mn-N-C是一类极具应用前景的非铂基\铁基电催化材料。
发表日期:2018-10-29
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,4月29日,湖北武汉市经济和信息化局发布关于开展2025年度第一批支持氢能产业发展财政资金申报工作的通知。通知显示,按照“事后奖补”的原则,在本通知规定的时限内,企业申报氢燃料电池核心零部件生产销售、整车研发生产、加氢站建设、加氢站运营、氢燃料电池汽车(船舶、叉车)应
4月27日,冀东海天水泥闻喜有限责任公司窑尾烟气高温高尘SCR技术改造项目EPC工程总承包招标公告发布。本项目在利旧现有SNCR系统的基础上,新增高温高尘SCR脱硝技术,整个脱硝系统由氨水输送系统、计量/喷射系统、SCR反应器、脱硝烟道系统、催化剂系统、吹灰系统、压缩空气系统、供电系统及DCS控制系统
2025年4月10日,由中国科学院工程热物理研究所、中国能源研究会、中关村储能产业技术联盟共同主办的第八届储能前沿技术大会主论坛在北京首都国际会展中心举行,论坛汇聚国内外8位院士及行业顶尖专家,聚焦新型储能关键材料、储能系统安全保护、储能与新型电力系统建设、氢能发展战略等前沿议题展开深度
4月28日,庆祝中华全国总工会成立100周年暨全国劳动模范和先进工作者表彰大会在北京举行,表彰全国劳动模范和全国先进工作者2426名,其中全国劳动模范1670名,全国先进工作者756名。国家能源集团9名职工荣获“全国劳动模范”荣誉称号,他们来自各个基层单位,是时代楷模和企业脊梁,是平凡岗位上的非凡
华星东方承建的河北省廊坊市城市生活垃圾焚烧发电项目烟气净化系统烟气净化系统提标改造工程于2025年02月12日通过72+24小时试运行。项目建设总规模为日处理垃圾1500吨,装机规模为2X12MW。原烟气净化采用“SNCR炉内脱硝+旋转喷雾半干法+干法消石灰喷射+活性炭喷射+布袋除尘器”的处理工艺,本次提标改
北极星环保网获悉,4月27日,深圳市工业和信息化局发布《市工业和信息化局关于征集2025年国家鼓励发展的重大环保技术装备的通知》,申报范围包含大气、水、土壤修复、固废处理、减污降碳协同处置等技术装备。技术类别分为研发、应用、推广类。详情如下:市工业和信息化局关于征集2025年国家鼓励发展的
4月25日,深圳能源集团股份有限公司所属环保发电企业SCR脱硝系统催化剂集中采购中标候选人公示。无锡菱能量环境科技有限公司预中标,投标报价:¥14,385,800.00元。公告如下:深圳能源集团股份有限公司所属环保发电企业SCR脱硝系统催化剂集中采购中标候选人公示(招标编号:0310-ZBZX-材料-20250062)
4月21日至23日,第二十六届中国环博会在上海新国际博览中心隆重举办。作为亚洲环保领域的旗舰盛会,本届展会规模空前,吸引了来自22个国家和地区的2000多家企业参展。同兴科技及子公司北京方信立华携多项核心技术和产品亮相展会,包括烟气治理环保工程总承包解决方案、低温SCR脱硝催化剂、CCUS(二氧化
北极星氢能网获悉,4月18日,据国家知识产权局消息,由比亚迪股份有限公司申请的电解水制氢催化电极及其制备方法、电解槽及电解水制氢系统专利公布,申请公布号CN119843309A。据专利摘要披露,本发明实施例提供了电解水制氢催化电极及其制备方法、电解槽及电解水制氢系统,其中,所提供的电解水制氢催
4月18日,由龙源惟德承建的邢台德龙炼铁总厂230㎡烧结机脱硫改造项目顺利投运。实现“超预期”的建设效率与技术突破。攻坚提速,刷新工程建设“加速度”自2024年12月17日开工建设,龙源惟德积极响应邢台德龙提质增效的号召,项目团队主动加压,24小时不间断施工,力争尽早竣工创效。在团队的不懈努力和
为响应国家环保政策要求,推进企业绿色低碳发展,陕钢集团龙钢公司于2025年年初完成450㎡烧结脱硫脱硝系统技术升级项目,于2月底投运,目前系统运行稳定,出口氮氧化物数据达标,通过对中温催化剂低温活化相比更换新催化剂费用降低230余万元,煤气消耗每日降低30000立方米,年可降低运行费用100万元以
据北极星氢能网不完全统计,4月共计16个氢能项目传来消息,涉及氢能制储输用多个领域,详情如下:签约4月,甘泉堡经济技术开发区(工业区)与江苏富仕宝新能源科技有限公司签订投资协议,建设绿氢智慧能源一体化示范项目。项目建成后,可实现年产15万吨绿氢、60万吨绿色甲醇和40万吨绿氨项目。据了解,
北极星氢能网获悉,4月27日,中化商务数字化服务平台发布金风绿能化工(兴安盟)有限公司200万千瓦风电制绿氢50万吨绿色甲醇示范项目电解水制氢厂(一期)项目T+EPC工程总承包成交结果公告。公告显示,西南化工研究设计院有限公司中标。详情如下:中标范围:从制氢装置进界区红线处开始,包含氢气储存、氢
近日,江苏省副省长方伟走访天合光能,就稳外贸工作及绿色低碳发展开展调研。光伏科学与技术全国重点实验室主任、天合光能董事长高纪凡陪同调研并汇报有关情况。方伟详细了解天合光能生产经营、科技创新及国际市场拓展情况,并与企业负责人座谈交流。当了解到天合光能210组件累计出货量稳居全球第一,
北极星氢能网获悉,4月28日,中国石油招标投标网发布蓝海新材料有限公司高端聚烯烃新材料项目(电解水制氢装置)电解槽电源招标中标候选人公示。其中深圳市禾望科技有限公司、株洲中车时代电气股份有限公司、湖北英特利电气有限公司为中标候选人。该项目作为中国石油体系内首个聚焦高端聚烯烃产业链的
北极星氢能网获悉,4月27日,中能建兰州新区绿电制氢示范项目(以下简称“兰州项目”)电解槽成功吊装并精准就位。这一重大工程进展标志着兰州项目正式进入核心设备安装阶段,为项目整体工期目标的实现奠定了坚实基础。兰州项目预期6月30日启动试运行,投产后将为区域能源绿色转型提供重要支撑。为确保
2025煤矿与煤化工环保产业大会暨第四届鄂尔多斯能源化工环保技术装备展示对接会为贯彻落实习近平总书记生态文明建设思想和关于推进“新型工业化”的重要指示,推动煤矿与煤化工产业绿色健康发展,中国煤炭加工利用协会联合鄂尔多斯市环保投资有限公司等单位定于2025年6月20-22日在内蒙古鄂尔多斯市联合
氢能凭借其零碳排放、能量密度高、应用场景多元等突出优势,正成为全球能源革命的核心赛道。但是,储氢技术始终是产业发展的关键瓶颈。如何才能解决这一“卡脖子”难题?近日,从扬州大学获悉,该校物理科学与技术学院团队提出利用原子团簇促进以甲酸为载体的液态储氢新方案,为制氢、储氢等关键技术的
北极星氢能网获悉,4月28日,广西壮族自治区人民政府办公厅发布关于强化标准引领和质量支撑加快构建广西现代化产业体系的实施意见,意见指出,支撑战略性新兴产业发展壮大,推动新能源汽车及充换电基础设施标准升级,开展新能源汽车整车动力性测试等标准研制。围绕氢能制、储、输、用全产业链,制定氢
以风为弦、以氢为谱,“捕风制氢”在河北张家口赤城变成了现实。近日,笔者走进京津冀首个全链条绿氢基地,探访自然之力如何转化为绿色氢能。地处内蒙古高原与华北平原交会地带的赤城县,风能资源丰富。国家能源集团国华投资(氢能公司)河北分公司赤城制氢厂厂长袁建栋说,国家能源集团国华投资(氢能公
4月27日,中国大唐集团有限公司与法国电力集团在京签署合作协议,推动双方在能源电力科技创新领域进一步加强合作。中国大唐党组成员、副总经理苟伟,法电集团执行副总裁于云飒共同见证签约。签约仪式前,双方进行了座谈交流。法电集团副总裁兼法电中国区总裁尚为邻参加有关活动。根据协议,双方将以绿
氢启绿色未来!新能源制氢不仅是实现“双碳”目标的战略引擎,更是解决新能源消纳的破局利器。凭借电氢灵活转化与储能调节的双重优势,可以大幅提升系统调节能力,精准平衡电力供需,助推新型电力系统构建。2025年4月24日,由南瑞继保牵头编制的《新能源制氢一体化控制技术导则》初稿讨论会在北京顺利
4月25日,四川省天府锂业有限责任公司成立,注册资本5亿人民币,经营范围包括矿产资源勘查、非煤矿山矿产资源开采、非金属矿及制品销售等。值得注意的是,该公司由四川省自然资源投资集团有限责任公司全资持股,后者是四川省自然资源领域省管国有资本投资公司,集团资产总额近343亿元。可以说,新公司
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
为深入贯彻落实国家“双碳”战略,推动与能源电力领域领军企业深度融合,4月27日,西安交通大学校长、中国工程院院士张立群带队赴中国南方电网有限责任公司(以下简称“南方电网”)推进合作交流,并与南方电网总经理、党组副书记钱朝阳座谈。中国工程院院士、南方电网专家委员会名誉主任委员李立浧,
2024年,由于此前产能迅速扩张导致的阶段性、结构性过剩问题仍未解决,锂电产业产能建设进入“理性期”,主要表现为投资放缓,产能扩张减速。进入2025年一季度,各领域的产能投建呈现出不同的特征,少数头部企业扩产态势不减,更多的企业则根据具体情况适当削减项目,回笼资金。四巨头“悬崖勒马”去年
4月21日以来,碳酸锂期货价格再次连续大跌!21日跌破7万元/吨心理防线,22日跌破6.9万元/吨,23日一度跌破6.8万元/吨。海外矿价下跌,美国关税带来的需求增量担忧,以及宁德时代“钠电池”的量产与技术替代,这三大因素的叠加导致碳酸锂市场接连遭遇成本坍塌、需求未卜、技术替代的“打击”。下一步,
2023年8月17日,欧盟新电池法正式生效,对电池企业提出了全生命周期的严格约束,涵盖碳足迹、回收责任、材料使用、安全标准等多个维度。其中,储能电池属于工业电池范畴,从时间节点来看,进入欧盟市场需要在2026年2月前提供产品碳足迹报告。具体来看,欧盟新电池法要求电池制造商必须提供包括电池材料
北极星储能网讯:近日,教育部公布《2024年度普通高等学校本科专业备案和审批结果》,共有19所院校新开设了储能科学与工程专业。截至目前,全国累计已有103所高校开设储能科学与工程专业,覆盖27个省市。文件显示,有南京理工大学、营口理工学院、上海第二工业大学、淮南师范学院、合肥理工学院、淮北
北极星储能网获悉,2025年4月19日,由中国化工学会指导,中国化工学会储能工程专业委员会和中国可再生能源学会氢能专业委员会联合主办的“2025长三角(绍兴)氢能+储能产业技术交流与发展大会”在浙江省绍兴市上虞区隆重举行。大会上,一批高质量的氢能与储能项目正式签约,落户国家级杭州湾上虞经济技
4月17日,海南矿业公告,近日布谷尼锂矿采矿权转移事项已获得马里政府相关部门审批,证书已登记至其控股子公司LMLB名下,初始有效期为10年(即2025年—2034年),采矿权证到期后可依法延续。据了解,2024年11月海南矿业控股子公司KMUK及其全资子公司FM、LMLB,此前与马里政府就Bougouni锂矿(简称“布
芳源股份17日公告,决定终止投资不超过30亿元的“电池级碳酸锂生产及废旧磷酸铁锂电池综合利用项目”,并将在股东大会审议通过本次终止投资事项后办理后续芳源锂业注销等有关事项。公告称,该决定旨在优化资源配置、降低经营风险,提高公司运营效率,不会对公司业务发展产生不利影响。历时两年,战略性
今年以来,碳酸锂价格持续下跌。近日,在特朗普关税冲击下,碳酸锂价格一举跌破7万元/吨,其中碳酸锂期货LC2505价格最低跌至6.8万元/吨。此前,高工锂电对于碳酸锂价格走势有过分析,随着下游去库存调整,以及上游原材料产能释放,碳酸锂价格呈现的波动性逐步收窄,旺季带动的涨幅也逐渐缩小。相比于过
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!