《研究人员发现电催化性能提高原理》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-04-26
  • 据外国媒体报道:为了制造更好的燃料电池,科学家们必须使氧分子有效地分解为氧原子,进而变成水。加速反应需要能量和铂,这是昂贵的。现在,研究人员发现了重要的设计原则,可使用更容易获得的金属制造催化剂,且这种催化剂需要的能量更少。催化剂表现良好并且长期稳定。      

    研究人员使用了试错方法。他们需要基本的设计原则,有了这些信息,研究人员可以更好地避免死胡同。功率密度曲线显示新设计的催化剂优于未优化的类似催化剂。   

    研究人员一直在研究用各种比例较便宜的金属制成的有希望的催化剂。这些催化剂是分层的,混合的离子 - 电子导电氧化物。研究人员发现,计算出的描述符,即氧气与催化剂表面缺氧原子点的紧密程度,可以确定最有希望的结构。该团队通过合成,表征和测试具有不同描述符值的催化剂来测试该描述符如何预测催化性能。他们发现,由钴掺杂的镍酸镧氧化物制成的纳 米尺棒在 1000 华氏度左右的固体氧化物燃料电池中运行良好,并且长期稳定。团队的结果证明了设计原则的有效性。此外,这项工作突出了新催化剂的潜力,应该有利于燃料电池和电池的设计工作。

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  • 《研究人员发现具有高铁转化能力的发光海肠》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-01-05
    • 加利福尼亚圣地亚哥大学斯克里普斯海洋研究所(Scripps)的研究人员发现了一种对人类健康有潜在影响的海肠,栖息在泥泞的沿海海底,研究结果已在2017年12月11日的《生物化学杂志》(Biochemical Journal)上发表。 这种海肠含有一种铁蛋白,其催化性能最快,比人体中铁蛋白的催化能力快了近八倍。 铁蛋白是对所有生物都很重要的蛋白质,因为它的储存和释放可以控制细胞中的铁代谢。在人体内,铁储存和铁代谢至关重要,有助于维持血液中铁的平衡。 科学家Dimitri Deheyn表示,尽管这种铁蛋白与人体铁蛋白非常相似,但它的性能优于人体铁蛋白。此发现对于生物技术研究,特别是铁蛋白的开发应用来说意义重大。 而且,生物医学研究也会受益,因为铁蛋白是铁缺乏症和铁代谢问题的必需蛋白质。因此,该研究结果可能成为未来利用铁蛋白治疗上述患者的新手段。其高铁转化能力归功于其生物相容性和携带、保护和递送小分子作为特定目标药物的能力。 长期以来,Deheyn的实验室一直在研究这种海肠,主要是因为它的生物发光性:能发出长达几个小时甚至几天的蓝光,持续时间明显长于大多数仅发光毫秒或数秒的生物体。前Scripps博士后研究员Renu Rawat在2016年Scientific Reports上发表的一项研究表明,海肠粘液中的铁蛋白能促使光的持续产生。 研究合作者、Scripps博士后Evelien De Meulenaere说:“铁蛋白与生物发光的联系非常重要,我们初步了解了铁蛋白如何影响生物发光,以及为什么铁蛋白在这种生物体中的作用如此之快。” Meulenaere将铁蛋白描述成足球形状,并能吸收、储存和释放铁。这种特定的结构把医学应用和环境应用的不可能变成可能:帮助靶向药物释放,起到安全的造影剂作用,同时通过选择性地吸收和存储污染物而用于水处理。 该研究是由空军科学研究办公室资助,聚焦于了解更多关于海肠的生物发光特性、铁蛋白的优越性以及在仿生系统研究内的弹性特性。 (傅圆圆 编译) 原文链接:http://www.biochemj.org/content/474/24/4193
  • 《欧盟研究人员发现掺杂的纳米金刚石可更有效地作为光催化剂》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-10-24
    • 纳米金刚石材料被认为是低成本光催化剂中的最佳适用材料。其可以被光激活,并能加速水和二氧化碳之间的某些反应,产生碳中和的太阳能燃料。欧盟DIACAT项目就在这种金刚石材料中掺杂了硼,并利用BESSY II上展示了其是如何显著提高光催化性能的。 全球气候变化愈来愈严峻,如果我们不能大幅减少二氧化碳这类温室气体的排放,这种变化将继续有增无减。为此,我们需要有所行动。其一就是让温室气体二氧化碳返回到能量循环,将二氧化碳与水加工成甲醇,这种燃料便于运输和储存。然而,该反应过程需要能量和催化剂。如果我们能成功地利用太阳光中的能量,并且开发出不依靠铂等稀有金属制成,价格廉价且自然界大量存在的活性光催化剂,那么“绿色”’太阳能燃料将有机会大展身手。 利用紫外线激活金刚石纳米材料的活性 这种光催化剂就是所谓的纳米金刚石材料,它并不是珍贵的水晶钻石,而是由几千个碳原子组成的纳米晶体,它们溶于水,看起来更像黑色浆料,是具有高表面积的纳米结构“碳泡沫”。然而,这些材料只有经紫外光激发后才具有催化活性。只有这一光谱范围内的光才拥有丰富的能量,能将电子从材料传输到“自由状态”。这样,溶剂化的电子才能在水中释放出来,与溶解的电子发生反应生成甲醇。 掺杂会有用吗? 然而,太阳光中仅有4%的成分属于紫外光UV。因此,使用可见光波段激发光催化剂显得更切实有效。这也是HZB科学家Tristan Petit和他在DIACAT的合作伙伴的研究成果。Uppsala(瑞典乌普萨拉大学)大学的Karin Larsson对这些材料的能级进行了建模,结果表明,通过掺杂硼(一种三价态元素,在掺杂中占有重要作用),中间阶段便可以构建到带隙中。 BESSY II的实验表明是肯定的,但...... Petit和他的团队调查了多晶金刚石、金刚石泡沫和纳米金刚石的样品。这些样品是先前维尔茨堡的Anke Kruger和弗莱堡的Christoph Nebel两团队合成的。在BESSY II中x射线吸收光谱被用来精确测量电子被可见光激发的未占据的能态。该研究的第一作者、博士生Sneha Choudhury解释道,这些纳米钻石表面附近的硼原子实际上导致了带隙的中间阶段。这些中间阶段通常非常接近价带,因此不能有效利用可见光。但是,测量结果表明这取决于纳米材料的结构。 展望:形态学和掺杂P或N Tristan Petit说:“我们可以通过专门修改形态和掺杂物质来引入并可能控制钻石带隙中的其他步骤。”掺杂磷或氮也可能会衍生一系列新的研究。