稀土单原子光催化剂制备和应用研究进展

单原子光催化剂具有增强光捕获、电荷转移和光催化的表面反应等方面的优势,已成为目前光催化领域非常活跃的研究方向。稀土元素电子结构独特,表现出优越的光学、电学等方面的性质,被广泛应用于催化科学研究。将稀土金属的尺寸降低到单原子尺度,对于提高稀土元素的光催化效率及其利用效率非常重要。本文对稀土单原子光催化剂进行了概述,重点分析了目前稀土单原子光催化剂的制备方法和稀土单原子光催化剂的应用,并对稀土单原子光催化剂面临的挑战和发展方向进行了展望。     

金属单原子催化剂的制备及其电催化应用进展

近年来，将金属以原子级分散在载体上的单原子催化剂（SACs）已成为催化科学领域的一个新前沿，并引起了广泛的研究关注。它以其可以最大化金属原子的利用率，同时具备均相催化剂和非均相催化剂的优点，不仅展现出弥合二者之间差距的巨大潜力，还应用在众多重要的能源反应和工业化学品合成中。不仅如此，其结构的单一性和均质性也有助于全面了解催化剂结构与性能之间的关系，实现针对原子级目标反应的合理催化剂设计。然而，单原子催化剂仍存在众多问题亟待解决，如：提高金属原子的负载量以及其中金属原子的配位结构与催化性能之间的构效关系。从可持续发展的角度出发，首先阐述了单原子催化剂研究的必要性；其次结合现有的合成策略、常用的表征技术手段以及应用的重要催化反应等几个方面展开，介绍了单原子催化剂的研究现状和最新进展。最后结合目前单原子催化剂未来的研究方向，提出了建议和展望。     

稀土功能材料综述

稀土元素被誉为二十一世纪新材料的宝库,因其在电、光、磁等方面具有独特性质,故在功能材料领域获得了广泛的应用.文章介绍了稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土超导材料的研究及其应用进展.     

稀土合金电催化剂的研究进展

为了提高金属催化剂的性能,合金化提供了一种设计先进功能材料的有效方法。稀土合金可以将稀土元素独特的电子结构和催化行为整合到金属材料中,不仅提供了一个调整电子结构、活性组分催化活性的机会,还可以增强合金的结构稳定性,有望显著提高催化剂的催化性能。从其电子和催化活性的角度来看,稀土元素具有独特电子构型和镧系收缩效应,与稀土元素合金化会使合金具有更丰富的电子结构、活性和空间排列,从而有效地调整催化剂电化学过程的反应动力学。本文总结了稀土合金的组成、结构、合成方式及其在电催化领域的应用。同时,在此基础上对稀土合金电催化材料当前存在的挑战进行了总结并指出了其未来发展方向。     

碳基材料在电催化还原CO_2中的应用

电催化还原CO2能够将CO2转换成高附加值的化学品或燃料,该工艺是一种缓解能源危机和全球变暖的理想途径。但由于缺乏性能优异、价格低廉、环境友好的催化剂,该途径的实用化仍具挑战性。碳基催化剂因具有资源丰富、导电性好、比表面积大、环境友好等优点而被广泛应用于多种催化反应中。目前报道的系列碳基催化剂在CO2还原反应中也展现出极好的催化性能和应用潜力。综述了N原子掺杂、构造缺陷、单原子负载和金属纳米颗粒负载等手段对碳基材料电催化还原CO2性能的影响及其催化机制,并总结了电催化还原CO2所面临的挑战。同时对未来碳基电催化剂的合成及发展进行了展望。     

石墨烯限域非贵金属单原子催化剂研究进展

石墨烯负载的非贵金属单原子催化剂有着特殊的晶格结构和物理化学性质，在多种化学反应中也具有优越的活性和选择性，以石墨烯作为催化剂载体时，单原子催化剂的整体性能得到显著提升，目前研究和开发高性能廉价的石墨烯限域非贵金属单原子催化剂是催化领域深入的关键。文章综述了近年来石墨烯限域非贵金属单原子催化剂的制备工艺、表征方法和应用方向。还介绍了其在CO₂氧化、析氢反应等催化反应中的应用。最后对石墨烯限域非贵金属单原子催化剂未来的发展方向进行了展望。     

变价稀土氧化物对催化剂性能的影响

本文从原子结构分析了变价稀土元素原子的结构特点 ,从机理上分析了变价稀土氧化物对催化剂原子氧化价的稳定性、贮氧能力和热稳定性等性能增强的根源 ,从理论上深入认识了稀土氧化物的助催化作用。     

单原子催化剂在光催化分解水制氢中的研究现状

光催化分解水制氢技术可以实现太阳能转化为氢能,因此它被认为是一种解决能源和环境问题的有效手段之一.单原子催化剂是催化领域一种新型的催化材料,金属原子级地分散在基底材料上,使其有着最大的原子利用率,其独特的优势引起了人们的广泛关注.在光催化分解水产氢领域,单原子的引入可以一定程度上改变基底材料的内在电子结构以及材料的物理...     

稀土功能材料研究应用现状与发展趋势

稀土元素具有4f壳层电子构型,未完全的电子占据和镧系元素收缩,具有独特物理化学特性。当其作为添加剂或催化剂应用于新型功能材料时,可以显著提高材料的综合性能,并促进稀土元素的高效利用。目前,稀土功能材料在合金靶材、永磁、发光、催化、储氢、抛光、电极、陶瓷、屏蔽、抗菌等材料领域发挥着重要作用。本文详细地介绍了稀土功能材料的分类,综述了近年来稀土功能材料在各技术领域的最新的相关研究进展和应用现状,同时讨论了稀土功能材料的发展潜力和趋势。     

基于含稀土元素关键材料的有机硫污染物脱除研究进展

稀土元素因具有特殊的外电子层结构，在诸多优异的功能材料中占据重要地位，被广泛用于催化、吸附、电磁、生物成像等基础与应用技术研究中。此外，稀土元素可作为催化剂活性物质、助催化剂、添加剂、载体、吸附剂活性物质，被成功地应用于诸多环境保护与污染物治理相关过程。羰基硫(COS)作为一类最主要的有机硫污染物之一，广泛存在于包括天然气、钢铁行业高炉煤气等多种工业烟气与燃料气中。目前，实现COS的高精度大通量脱除对燃料产品增值与环境保护意义重大。本文从COS催化水解、COS吸附以及COS加氢转化等多方面综述了稀土元素在有机硫COS脱除研究领域的发展现状与技术进展，讨论了稀土元素应用于COS脱除方面亟待解决的关键问题。     

含稀土NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

氨选择性催化还原(NH_3-SCR)是目前国际上应用最为广泛的燃煤电厂烟气脱除NO_x技术,而高效催化剂的研制和开发是该技术的核心。近年来,稀土氧化物尤其是Ce O_2因其可以提高催化剂的热稳定性及脱硝性能、改善催化剂的抗SO_2和H_2O中毒能力而受到了国内外的普遍关注。因此,本文综述了用于NH_3-SCR反应的含稀土催化剂的研究现状,重点介绍了用于传统NH_3-SCR与低温NH_3-SCR的催化剂类型,阐明了含稀土催化剂在该反应过程中的机理,并对未来含稀土脱硝催化剂可能的研究与发展方向进行了展望。     

氧化镨产品的生产发展及其应用

氧化锴（Pr6O11）是轻稀土产品中的重要产品之一。因其具有独特的理化性质，故在陶瓷、玻璃、稀土永磁、稀土裂化催化剂、稀土抛光粉、研磨材料和添加剂等领域获得应用，日益广泛，前景还是看好。     

过渡金属功能化硼、氮掺杂碳纳米复合材料的电解水制氢研究进展

可持续地制氢是实现未来氢经济的必要前提。近年来，过渡金属功能化杂原子掺杂碳纳米复合材料，因为其在电催化领域的优点，引起了研究者的广泛关注。其中，与其它杂原子掺杂或未掺杂的碳纳米复合材料相比，硼(B)、氮(N)杂原子共掺杂纳米复合材料在电解水制氢催化中表现出极大的优势。本综述重点介绍了近年来过渡金属功能化的B,N杂原子掺杂碳纳米复合材料的设计、制备、及其电解水制氢催化性能提高的策略。本文考虑了这些特殊结构的纳米材料作为潜在电催化剂的广泛应用。最后，对B,N掺杂碳纳米复合材料电催化剂的发展进行了展望。     

南京工业大学分子筛合成研究获新进展

沸石分子筛是炼油和石油化工最重要的催化剂,也是广泛使用的吸附剂和离子交换剂。过渡金属杂原子沸石分子筛具有多功能性,开拓了许多新的应用领域,是学术界和工业界共同关注的催化材料。然而,稀土超大的离子半径使其很难进入沸石骨架,所以稀土杂原子沸石分子筛的合成一直是一个难题。南京工业大学材料化学工程国家重点实验室、化学化工学院王军教授及其博士生吴雅静提出并采用酸环境中     

面向低成本纯水电解制氢技术的单原子化金属复合物析氢催化剂研究进展

纯水电解制氢技术是合理利用可再生能源实现电能-氢能相互转化的一个有效途径，对于实现中国的能源结构转型和“双碳”战略有着重要作用。纯水电解制氢的主要实施方式是采用酸性质子交换膜的电解槽，但是其催化剂中所需的大量贵金属组分导致了高昂的制造成本，严重限制了其未来的发展。单原子化金属复合物催化剂的研发与应用是有效降低催化剂中贵金属用量的一个重要策略，开发适应酸性环境、高反应活性、稳定可靠的贵金属甚至非贵金属体系单原子催化剂（SACs）成为研究和产业化的共同热点。本文在介绍单原子催化体系的研发历程和在酸性析氢反应（HER）过程中应用现状的基础上，分为贵金属体系和非贵金属体系两大类分别进行综述，具体阐述了单原子复合催化剂的制备方法、组分结构、电化学性能以及构效关系，最后对面向更低成本的单原子化析氢催化剂的发展前景和应用推广趋势进行了总结和展望。     

稀土在催化燃烧中的应用研究进展

稀土在催化燃烧中得到了广泛的应用.综述了稀土作为燃烧催化剂的助催化剂、稳定剂、分散剂和促进剂的作用以及稀土氧化物作为催化剂的组分等方面的研究.     

稀土基催化材料及其活化过硫酸盐去除水中活性药物的研究进展

由于稀土基材料具有独特的电子结构特性以及价态可变可调等优势，作为催化剂或助催化剂在活化过硫酸盐去除水中活性药物领域展现出优异的性能。本文概述了稀土基催化剂活化过硫酸盐去除水中活性药物的研究进展。介绍了稀土基催化剂常见的制备方法，讨论了作用于过硫酸盐的活化机制，以及对水中活性药物的降解性能，并基于前沿性、创新性的科研成果对未来稀土基催化剂应用于硫酸根自由基高级氧化技术去除水中活性药物领域的发展趋势进行了总结和展望。为后续稀土基新型催化剂的设计和制备提供参考和借鉴。     

单原子分散贵金属催化剂研究领域获重大突破

正厦门大学化学化工学院郑南峰和傅钢课题组在单原子分散催化剂的制备和催化机理研究方面取得重要进展。相关研究成果于2016年5月13日发表在《科学》(Science,2016)上。贵金属催化剂广泛应用于环境保护、能源转换、食品加工、石油化工和精细化工等领域。贵金属资源稀缺、价格高昂,如何提高贵金属催化剂的原子利用率和反应活性一直是贵金属催化领域的核     

稀土在尾气净化领域的应用技术产品开发及产业化推广

我国是稀土资源大国，四川是稀土资源大省，而稀土是生产高性能机动车尾气净化催化剂所必需的重要基础原料。过去几年，掌握稀土催化材料核心制备技术的发达国家公司（如法国罗迪亚公司），采用从中国进口廉价的稀土原料，生产出高性能稀土催化材料提供给国外著名机动车尾气净化催化剂生产厂商（如英国庄信公司、德国巴斯夫、比利时优美科等），最后由国外催化剂生产厂商将催化剂转卖回我国而获得巨额利润。因此加大稀土在我国机动车尾气净化领域的应用技术、应用产品开发及产业化工作具有非常重要的意义。     

稀土对镍基高温合金性能影响的电子理论研究

为从理论上解释稀土元素在镍基高温合金晶界区的行为本质,建立了镍基高温合金γ相大角度重位点阵晶界模型,应用Recursion方法计算了晶界偏聚稀土元素时的态密度,稀土在晶界的偏聚能以及稀土原子间的相互作用能。计算结果表明:晶界区含有稀土时,态密度双峰的高度有所降低,态密度在高能区明显上移,稀土含量越多其对晶界态密度的影响也越大;稀土原子偏聚于晶界,且主要偏聚于晶界的压缩区;稀土原子间相互排斥,因此在晶界区易形成有序相。稀土与杂质硫相互吸引,其结果是分散和固定部分杂质,改善合金高温性能。