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。     

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。     

基于3d过渡金属的氧电极材料研究进展

氧还原催化剂及缓慢的阴极氧还原动力学是制约低温燃料电池商业化的关键瓶颈因素之一.非贵金属氧还原催化剂是近年来低温燃料电池最受关注的研究热点之一.在简要介绍燃料电池及氧还原反应机理的基础上,详细地综述了近年来低温燃料电池用3d过渡金属基氧还原催化剂的主要研究进展,包括过渡金属大环化合物、过渡金属-氮/碳类化合物、过渡金属硫族化合物和过渡金属氧化物,总结了提高催化活性和稳定性、降低催化剂制备成本以及催化剂制备工艺等方面所取得的研究结果,并指出了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向.     

贵金属-过渡金属化合物复合纳米材料的界面调控及原子尺度原位表征

由贵金属纳米晶或单原子与过渡金属化合物(包括氧化物、磷化物、硫化物等)形成的复合纳米材料,在能源、催化、信息等诸多领域有重要的基础研究价值和广泛的应用前景。贵金属与过渡金属化合物间界面结构的尺寸、电子结构和缺陷态分布等对纳米复合材料的性能起决定性作用,从可控合成、原子水平表征、构效关系一体化研究贵金属-过渡金属化合物间的界面结构是推进其在相关领域应用的关键。本文综述了贵金属-过渡金属化合物复合纳米材料界面结构的可控合成和原子水平原位表征。重点介绍了通过原位转换和吸附方法制备界面结构可控的纳米复合材料,以及利用先进的环境气氛透射电子显微镜(ETEM)表征平台结合多种谱学手段,在原子水平研究其界面结构信息和其在模拟使役条件下的演变过程。并结合该领域面临的问题与挑战,展望了贵金属-过渡金属化合物复合纳米材料的发展前景。     

过渡金属-Na二元合金形成焓的EAM模型计算

运用嵌入原子方法（EAM）研究了过渡金属W、Nb、Ta与碱金属Na组成的3个二元合金的形成焓。计算结果与HumeRethory理论符合得较好，EAM模型用于过渡金属（W，Nb，Ta）与碱金属（Na）组成的合金系统的形成焓计算是合适的。     

单原子电催化析氢催化剂的研究进展

随着全球能源短缺和环境污染问题的不断加剧，具有热值高和环境友好等优点的氢能源已成为最具发展潜力的能源之一。作为一种绿色、可持续的制氢方法，电催化析氢反应（HER）受到了广泛关注。当前，无论是HER的基础研究，还是应用研究，催化剂始终是核心问题。单原子催化剂（Single Atom Catalysts, SACs）由于其最大的原子利用效率以及独特的结构和性能，在HER过程中表现出优异的催化活性及稳定性。本文首先对近年来用于HER的SACs的合成方法进行了综述，包括热解、沉积、液相合成和刻蚀等制备方法；其次，对各种用于探索SACs与HER的结构—催化关系的物理化学性能表征及密度泛函计算方法进行了总结。最后，对用于HER的SACs存在的不足进行了分析总结，以期为设计和制备廉价有效地用于HER的SACs提供有价值的理论借鉴，提高其实际应用价值。      

生物质衍生碳材料的制备及其在新型电池中的应用

生物质衍生碳材料由于其可再生性、低成本、良好的导电性和稳定性等优异性能而被广泛应用于储能领域。综述了生物质衍生碳材料的常用制备方法(热解法、活化法、水热法等),以及经过修饰的生物质衍生碳(杂原子掺杂、贵金属负载)在锂空气电池、钠离子电池和锂硫电池中的最新进展,探讨了生物质衍生碳在新型电池中应用所存在的挑战和未来发展方向。     

Li-CO2电池金属基催化剂的研究进展

对Li-CO2电池金属基催化剂进行文献综述,阐明目前贵金属基催化剂具有催化活性最高,但价格昂贵、储量较少等特点;过渡金属基催化剂具有价格相对便宜,但催化活性较低等特点.总结了不同金属基催化剂在Li-CO2电池中的作用及其对电池性能的贡献,提出目前可通过结构设计和多元催化剂协同等手段提高催化剂的催化活性.     

含有离子交换树脂的聚合物包封的贵金属催化剂的环氧化方法

这是一种用于在包含过渡金属沸石的氧化催化剂和聚合物包封的贵金属催化剂的存在下用H2和O2将烯烃环氧化的方法。该贵金属催化剂包含贵金属和离子交换树脂。使用该聚合物包封的贵金属催化剂的方法产生了比使用未被聚合物包封的贵金属催化剂的方法更高的环氧化物产率。     

芬顿催化剂的活性氧物种生成机制及其在环境治理中的应用

基于芬顿化学中产生的活性氧物种（ROS）具有强氧化能力，芬顿技术被广泛应用于环境、医学、离子检测、催化和有机合成等诸多领域。随着人们对环保、能源意识的日益增强，关于芬顿技术在多领域的应用研究也日趋深入。本文介绍了芬顿化学在环境污染物治理领域的应用，重点阐述了过渡金属及其化合物等芬顿催化剂的ROS产生机制、催化剂结构对于强化ROS产生的重要作用及调控ROS的构效关系，这对加深相关研究人员对芬顿技术在环境污染治理中的认识，为高效芬顿催化剂的设计和结构构建提供了有益的借鉴。最后，我们展望了芬顿化学面临的挑战和发展方向。     

金属有机框架(MOFs)衍生物的制备及其在电催化方面的应用

金属有机框架(MOFs)是由金属离子或团簇和有机配体组成的、由中等强度的配位键连接起来的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs具有比表面积大、孔隙度高、结构多样性及孔道表面可修饰等特点,因此, MOFs衍生材料在催化领域得到了广泛的研究和应用。近年来,在电化学催化领域,大量的由MOFs衍生得到的碳纳米材料或纳米颗粒与碳的复合物被运用于电催化时表现出优异的催化性能。为了制备出具有不同催化功能且高效的MOFs衍生物催化剂,需要重点关注MOFs材料本身的特性(结构、杂原子掺杂等)与热处理条件(活化气氛、温度、时间和加热梯度)等条件对催化剂电催化性能的影响。因此,主要从不同金属中心离子的角度介绍了以MOFs为前驱体制备多孔碳纳米材料、纳米颗粒/碳复合物的方法及其在还原反应(ORR),析氢反应(HER)两大电化学催化方面的应用,并对MOFs衍生物催化剂未来的发展趋势进行了展望。     

Li-O2电池过渡金属硫族化合物催化剂最新研究进展

环境污染和能源枯竭等问题对开发新的储能和转换装置提出了更高的需求。具有超高能量密度的Li-O2电池有望成为替代传统化石能源极具潜力的候选。但Li-O2电池滞后的反应动力学带来的实际能量密度低、稳定性不佳及倍率性能差等问题制约了其应用,因此迫切需要开发高效电催化剂来提高其滞后的反应动力学。过渡金属硫族化合物由于其类石墨烯结构特点以及本身优异的催化活性吸引了研究人员的广泛研究。本文介绍了过渡金属硫族化合物材料在非水系Li-O2电池催化剂方面的最新研究进展,包括过渡金属硫化物、硒化物、碲化物以及双过渡金属硫族化合物催化剂对Li-O2电池催化性能提高的影响,阐述了对过渡金属硫族化合物材料进行结构设计构建、相调控以及表面改性的方法,建立了其微观结构与氧还原和氧析出催化活性的联系,最后对过渡金属硫族化合物材料在 Li-O2电池中的进一步应用进行了展望。     

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。     

我金属空气电池研究获进展

正金属空气电池因其原材料丰富、能量密度高、轻便、安全环保等优点,被称为21世纪最具开发前景的绿色能源之一。寻找高性价比的氧还原催化剂是开发金属空气电池的关键难题,也是制约金属空气电池在电动汽车等领域广泛应用的"瓶颈"。日前,南开大学王卫超教授、美国休斯敦大学姚彦教授联合研究团队,成功将锰基莫来石材料作为催化剂应用于镁空气电池。相较于传统贵金属催化     

铂金属提纯及回收工艺研究进展

铂是重要的战略性贵金属资源,其作为石油化工催化剂、汽车尾气净化催化剂具有不可替代的作用,未来,随着燃料电池技术的成熟发展,铂金属的市场需求量还会进一步增大.国内铂金属资源稀少,主要依赖进口,从阳极泥、催化剂、尾矿等资源中对铂进行回收利用已成为有色行业的研究重点.从失效催化剂回收铂族金属,火法工艺中的铜、铁金属捕集技术在...     

羰基镍及其衍生物的应用

目前的研究表明，羰基金属的络合物及衍生物有千余种。如常见的羰基金属络合物Ni（CO）4、Fe（CO）5、贵金属的羰基化合物及其衍生物等。羰基金属化合物在化工行业中占据重要的领域，如催化剂等。液体的羰基镍及其衍生物具有优良的催化性能，是合成橡胶、树脂及丙烯酸的催化剂。目前，已经合成出来了几千种羰基络合物及其衍生物，是化学工业不可缺少的化工原料。     

新技术与新成果

200611回收贵金属湿法技术,200612新型无铅环保电池材料成功研制,200613纳米级粉末冶金钛合金,200614从稻壳中提取出纳米二氧化硅,200615通过碱浸法从废催化剂中回收钼和钒金属.[编者按]     

MBT纤维素分离火焰原子吸收法测定痕量金

ＭＢＴ纤维素分离火焰原子吸收法测定痕量金侯贤灯，夏正斌，张汉萍，苏庆平（成都理工学院应用化学系，成都，６１ｌｌ５９）ＭＢＴ（２－巯基苯并噻唑）是金、钯等贵金属的高效萃取剂￣［１，２］。但萃取毕竟劳动强度大，且试剂多是一次性消耗，难以多次重复使用，致使...     

(CoxFe1-x)2P@NCNTs催化剂的制备及其在酸性电解质中的氧还原反应

提高非贵金属催化剂氧还原反应(ORR)性能对实现质子交换膜燃料电池的大规模应用至关重要，我们通过简单的一锅法合成了氮掺杂碳纳米管包覆铁掺杂磷化钴纳米颗粒催化剂((Co_xFe_1-x)₂P@NCNTs)。研究发现掺入的Fe离子可促进电子转移，增强(Co_xFe_1-x)₂P与N掺杂碳纳米管之间的协同作用，间接调控氮掺杂碳材料中吡啶氮和缺陷位点的含量，从而提高Co₂P基催化剂在酸性电解质中的ORR催化性能。起始位点、半波电位和极限电流均远高于Co₂P@NCNTs,且具有更强的抗甲醇能力和稳定性。     

用Cyanex272,302和301溶剂萃取铜

论述了用Ｃｘａｎｅｘ２７２、３０２和３０１溶剂萃取铜（Ⅱ）的机理。从硫酸介质中萃取铜强烈地依赖于膦酸中硫的取代，而铜被Ｃｙａｎｅｘ３０２和Ｃｙａｎｅｘ３０１全部萃取发生在ｐＨ０以下。在这些条件下不可能用常规的斜率分析，因而络合物的理想配比与几何形状是通过对被络会离子的电子光谱、磷－３１核磁共振光谱（３１Ｐ－ＮＭＲ）和快原子轰击质谱（ＦＡＢ－ＭＳ）的分析推导出来的。萃取时．Ｃｕ（Ⅱ）被含硫配位基还原成Ｃｕ（Ⅰ），同时萃取剂被氧化。业已表明，铜与这些配位基以１∶１的理想配比化合而形成多核齐聚络合物；在多核齐聚络合物中，配位基架桥于金属中心之间。铜与含硫配位基所形成的络合物稳定性的提高可用硬－软酸－碱概念和金属中心ｄ轨道与给予体原子之间的π键来解释。