催化氢化

催化氢化反应是指还原剂或氢分子等在催化剂的作用下对不饱和化合物的加成反应。它是有机化合物还原方法中最方便、最常用、最重要的方法之一。多相催化氢化反应主要包括碳碳、碳氧、碳氮键等不饱和重键的加氢反应和某些单键发生的裂解反应。被还原的底物和氢一般吸附在催化剂表面，活化后进行反应。多相催化氢化主要有如下优点。①还原范围广、反应活性高、选择性好、速度快：有些反应（如碳碳不饱和键的加氢）应用其他方法比较复杂和困难，而应用催化氢化比较方便；②经济适用：氢气本身价格低廉，成本低，操作方便，对醛酮、硝基及亚硝基化合物都能起还原作用，不需其他任何还原剂和特殊溶剂；③后处理方便、反应条件温和、操作方便：反应完毕后，只需滤去催化剂，蒸发掉溶剂即可得到所需产物，产品纯度、收率都比较高，且干净无污染。因此，多相催化氢化在药物合成中有广泛的应用。01碳碳不饱和键的多相催化氢化1） 烯、炔的多相催化氢化：烯键和炔键均为易于氢化还原的官能团。通常用钯、铂和Raney镍作催化剂，在温和条件下即可反应。除酰胺卤和芳硝基外，分子中存在其他可还原官能团时，均可用氢化法选择性还原炔键和烯键。例如：抗精神病药物匹莫齐特（pimozide）中间体的合成。心血管系统药物艾司洛尔（Esmolol）中间体的合成。肺心病治疗药物樟磺咪芬（Trimetaphan）中间体的合成。一般规律：炔键活性大于烯键，位阻较小的不饱和键活性大于位阻较大的不饱和键，三取代或四取代烯需在较高的温度和压力下方能顺利进行反应。p-2型硼化镍能选择性地还原炔键和末端烯键，而不影响分子中存在的非末端双键，效果较Lindlar催化剂好。p-2型硼化镍在还原多烯类化合物时，不导致烯键异构化，也不导致苄基或烯丙基的氢解。在多相氢化反应中，炔烃、烯烃和芳烃的加氢常得到不同比例的几何异构体。一般认为，吸附在催化剂表面的是作用物分子不饱和结构空间位阻较小的一面，已吸附在催化剂表面的氢分步转移到作用物分子上进行同向加成（syn-addition）。因此，氢化产物的空间构型主要由作用物的空间因素和催化剂的性质两个方面决定。在炔类和环烯烃的加氢产物中，由于同向加成，产物以顺式体为主，但由于向反式体转化更稳定等因素，所以仍有一定量的反式体。雌性激素药雌酮（Estrone）中间体的合成。2）芳香环的多相催化氢化：苯为难于氢化的芳烃，芳稠环（如萘、蒽、菲）的氢化活性大于苯环。取代苯（如苯酚、苯胺）的活性也大于苯，在乙酸中用铂作催化剂时，取代基的活性为ArOhArNh2ArCOOhArCh3。不同的催化剂有不同的活性顺序，用铂、钌催化剂可在较低的温度和压力下氢化，而钯则需较高的温度和压力。如苯甲酸可用铂催化剂在较温和的条件下还原为环己基甲酸。激素药炔诺孕酮（Norgestrel）中间体的合成。某些取代苯选用铑作催化剂，可在较温和的条件下氢化，得到较好的收率。02醛酮的多相催化氢化目前，催化氢化还原是应用最广泛的将羰基还原为羟基的两种还原方法之一。醛和酮的氢化活性通常大于芳环而小于不饱和键，醛比酮更容易氢化。脂肪族醛、酮的氢化活性较芳香醛酮低，通常以Raney镍和铂为催化剂，而钯催化剂的效果较差，且一般需要在较高的温度和压力下还原。例如，由葡萄糖氢化的山梨醇（Sorbiol）。治疗帕金森病的药物左旋多巴（Levodopa）中间体的合成。与脂肪族醛、酮氢化不同，钯是芳香族醛、酮氢化十分有效的催化剂。在加压或酸性条件下，芳香族醛、酮氢化所生成的醇羟基能进一步被氢解，最终得到甲基或亚甲基。氢化法是还原芳酮为烃的有效方法之一。在温和条件下，选用适当活性的Raney镍作为还原剂，可得到醇。03羧酸衍生物的多相催化氢化1）酰卤的多相催化氢化：酰卤与加有活性抑制剂（如硫脲）的钯催化剂或以硫酸钡为载体的钯催化剂，于甲苯或二甲苯中，控制通入氢量略高于理论量，即可使反应停止在醛的阶段，得到收率良好的醛。在此条件下，分子中存在的双键、硝基、卤素、酯基等不受影响，如重要制药中间体三甲氧基苯甲醛的合成。2，6-二甲基吡啶的四氢呋喃可作为钯催化剂的抑制剂。在钯催化下，将氢 通入等当量的酰氯及2，6-二甲基吡啶的四氢呋喃溶液中，在室温下反应，即可以良好的产率得到醛。本法条件温和，特别适用于对热敏感的酰氯的还原。如8-壬酮酰氯用本法还原时，羰基不受影响。2）腈的多相催化氢化：催化氢化法是腈类化合物还原的主要方法。催化氢化还原可在常温下以钯或铂为催化剂，或在加压下以活性镍为还原剂，通常其还原产物中除伯胺外，还有较大量的仲胺，这是所生成的伯胺与反应中间物（亚胺）发生副反应的结果。为了避免生成仲胺的副反应，可以钯、铂或铑为催化剂，并在酸性溶剂中还原，使产物伯胺成为铵盐，从而阻止加成副反应的进行；或以镍为催化剂，在溶剂中加入过量的氨，使不易发生进一步脱氨，从而减少副产物的产生。例如，在抗皮炎药物维生素B6（Vitamin B6）中间体的合成中，一步催化氢化实现了硝基成氨基、氰基成氨甲基、氯被氢解掉等三个基团的转化。04含氮化合物的多相催化氢化1）硝基化合物的多相催化氢化：催化氢化法也是还原硝基化合物的常用方法，其具有价廉、后处理手续简便且无"三废"污染等优点。活性镍、钯、铂等均是最常用的催化剂。通常，使用活性镍时，氢压和温度要求较高，而钯和铂可在较温和的条件下进行。例如抗生素奥沙拉秦（Olsalazine）中间体的合成。由于催化氢化还原活性与催化剂及反应条件有关，因而可根据不同的需要，调节或控制反应活性。例如硝基苯还原，可选择合适的氢化条件，使反应停留在生成苯胲阶段，然后在酸性条件转位得对氨基酚。这是生产制药中间体对氨基酚的最简捷路线。硝基化合物尚可采用转移氢化法还原，常用的供氢体为肼、环己烯、异丙醇等。其中，应用最普遍的是肼。其反应设备及操作均十分简便，只需将硝基化合物与过量的水合肼溶于醇中，然后加入镍、钯等氢化催化剂，在十分温和的条件下，即可完成反应。分子中存在的羧基、氰基、非活化的烯键均可不受影响。2）肟和亚甲胺的多相催化氢化：催化氢化法亦是将肟和亚甲胺还原成伯胺或仲胺的有效方法，在制药工业中已广泛采用，常用的催化剂是镍和钯。抗心律失常药美西律（Mexiletine）中间体的合成。3）叠氮化合物的多相催化氢化：叠氮化合物可被多种还原剂还原生成伯胺。其最常用的方法是催化氢化和用金属氢化物。而在催化氢化法中常用的催化剂是活性镍和钯。例如降压药贝那普利（5）芳杂环类的多相催化氢化某些芳杂环类化合物也可发生多相催化氢化反应。其催化还原活性较苯类芳环大，但比醛酮类化合物小。参考：药物合成反应总结氢化反应在医药、精细化工和其他有机合成中具有非常重要的地位。氢化反应原子利用率很高，同时可以减少后续的分离和纯化过程。但氢气参与的反应在实验室和工业化生产中危险系数极大，难于控制，易造成安全事故，国家安监局把氢化反应纳入18类重点监管危险反应中。现阶段随着连续氢化技术的发展，使用连续氢化反应仪或设备将间歇式氢化反应转化成连续氢化反应，可极大的降低反应风险提高设备及操作的安全性。目前欧世盛连续氢化设备能成功实现双键还原，硝基还原，脱苄基，芳香环还原，氰基还原，氢化脱卤等反应。欧世盛研发出全自动加氢反应仪1：可配高压氢气发生器2：压力温度范围宽，满足绝大多数反应需求0-10Mpa，室温-200oC3：智能化程度高 可视智能控制界面，全自动气液分离4：工艺条件可放大至千吨级

近日，中国科学院大连化学物理研究所复合氢化物材料化学研究组研究员陈萍、郭建平团队，与丹麦技术大学教授Tejs Vegge团队、大连化物所研究员李海洋团队/江凌团队合作，在催化合成氨研究方面取得进展。该研究首次将配位氢化物材料应用于催化合成氨反应中，开发出一类新型碱（土）金属钌基三元氢化物催化剂，实现了温和条件下氨的催化合成。　　氨是重要的化工原料和颇具前景的能源载体，实现温和条件下氨的高效合成具有重要科学意义和实用价值。以化石能源驱动的现有合成氨工业是高能耗、高碳排放的过程。因此，在以可再生能源驱动的“绿色”合成氨过程中，低温低压高效合成氨催化剂的开发是核心技术，也是科研工作者追求的目标。　　本工作中，科研团队开发的碱（土）金属钌基三元氢化物（Li4RuH6和Ba2RuH6）催化剂材料可实现温和条件下氨的催化合成。该催化剂材料是一种离子化合物，由Ru的配位阴离子[RuH6]4-和碱（土）金属阳离子Li+或Ba2+构成，在低温（-是电子和质子传递载体，Li+或Ba2+通过稳定NxHy物种降低反应能垒，通过多组分协同催化，使N2和H2以能量较优的反应路径转化为NH3。　　该类三元氢化物催化剂作为独特的化合物催化剂，在组成、结构、反应动力学性质、活性中心作用机制等方面显著不同于常规多相合成氨催化剂，而与均相合成氨催化剂存在一定关联，这为多相固氮和均相固氮研究架起了桥梁。该研究丰富了合成氨催化剂体系，并提出了“富电子、多组分活性位点”合成氨催化剂设计策略，为进一步探寻低温低压高效合成氨催化剂提供了新思路。　　相关研究成果以Ternary Ruthenium Complex Hydrides for Ammonia Synthesis via the Associative Mechanism为题，发表在《自然-催化》（Nature Catalysis）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会基础科学中心项目“空气主份转化化学”、中科院青年创新促进会等的支持。　　论文链接

催化燃烧技术传感器应用广泛并且价格便宜，但易被污染中毒、缺乏安全自检、要求定期维护、标定以及使用寿命短。红外气体传感器这些年发展迅速，克服了以上催化燃烧的缺点，符合IEC61508安全标准，在检测碳氢化合物气体时可提供快速可信的检测结果。本文将就两种传感器的不同优缺点作出比较，以供大家了解。催化燃烧 催化燃烧最早起源于十九世纪六十年代采矿业，早期简单的铂丝线圈传感器由于能耗大、零点漂移严重不适于连续操作。 当前催化燃烧检测器连接两个铂丝线圈，每个都包裹着氧化铝粘土。检测单元包裹着催化剂，可燃气通过时可促进氧化发热。 催化燃烧优点 1、 检测器价格低廉、供应广泛； 2、 可使用各种可燃气，如果方法正确，可用于特殊物质检测； 3、 装置简单，除了标准气，没有其他特殊的维护装备； 催化燃烧缺点 1、 易中毒，如果暴露在有机硅、铅、硫和氯化物组分中，将失去对可燃气的作用； 2、 易产生烧结物，阻止可燃气与传感器接触； 3、 没有自动安全防护装置； 4、 在某些环境下灵敏度会下降（特别是硫化氢和卤素）； 5、 需要至少12%的氧气浓度，在氧气浓度不足情况下工作效率明显下降； 6、 如暴露在可燃气体浓度过高的环境下，会被烧坏； 7、 使用时间越长，灵敏度越低； 8、 寿命有限，最长3-5年； 9、 需定期进行气体测试和标定；红外技术 包含一个原子以上的气体能吸收红外光，这样碳氢化合物和一些气体比如二氧化碳、一氧化碳能通过红外技术进行检测。二氧化碳气体分析示意图 为了区分红外吸收，气体和其他物质比水，需要额外增加一个波长宽带为2.7-3um的传感器。碳氢化合物在此范围没有吸收峰。这可以阻止错误报警发生和减小干扰物质的信号。双光束设计就是被用来防止光学组分污染造成错误报警。 红外技术优点 1、 较快的反应速率：响应时间一般小于7秒； 2、 自动故障操作：电源错误、信号错误、软件错误都能反馈给控制系统； 3、 对污染性气体的信号抗干扰能力强； 4、 寿命长，一般大于10年； 5、 维护成本低； 6、 无需氧气； 7、 高浓度可燃气体条件下，不会烧坏； 8、不会烧结，相应的问题也不会发生； 红外技术缺点 购买价格高于催化燃烧检测器 催化燃烧需要定期测试（通过标气）。有些海洋石油平台通常每六周需测试一次，每3-5年需要更换一次，这样需要耗费大量的成本。 不会烧结的红外气体检测仪器可自我检测，比检测如灯、传感器、窗口、软件等这些不可恢复的问题，从而大大降低出现问题的可能性。较少的零点、量程漂移及高灵敏度意味着红外气体检测仪器的校准和常规维护少，一般为6-12个月。 同时，红外传感器的价格近年已经显著下降，虽然价格还是高于催化燃烧检测器，但实践经验表明，红外传感器的成本可通过减少维护成本来降低。故红外气体传感技术取代催化燃烧技术大势所趋。 四方仪器自控系统有限公司，以自主知识产权的红外传感器核心技术为依托，成功研制红外烟气、沼气、煤气、尾气、天然气等节能减排仪器仪表，并已广泛应用于电力、钢铁、有色金属、煤化工、石油化工、垃圾焚烧、厌氧发酵、机动车及发动机检测、石油天然气勘探、煤层气综合利用、空分、节能环保部门、科研院校及民用等领域。 红外传感器可检测特征吸收峰位置的吸收情况，以确定某种气体的浓度。这种传感器过去都是大型的分析仪器，但近些年，随着以MEMS技术为基础的传感器工业的发展，这种传感器的体积已经由10升，45公斤的巨无霸，减小到2毫升（拇指大小）左右。 微型红外传感器 使用无需调制光源的红外传感器使得仪器完全没有机械运动部件，实现免维护，有效降低维护成本，从而降低工业过程气体的监测成本。（欢迎转载，转载请注明来源：工业过程气体监测技术）

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍、郭建平团队与厦门大学副教授吴安安团队合作，在催化炔烃选择加氢反应研究中取得新进展。合作团队利用金属配位氢化物，发展出一类新型碱土金属钯基三元氢化物催化剂，并应用于炔烃选择性加氢反应中，实现高选择性催化炔烃加氢制烯烃。相关研究成果发表于《美国化学会志》。　　炔烃是一类重要的化工产物，炔烃选择性氢化制烯烃是石油化工以及精细化工中的重要过程。目前研究较多的催化剂主要是金属合金、负载型单原子催化剂等。合作团队提出一种不同的催化剂设计策略，利用碱（土）金属稳定金属氢化物制备出三元配位氢化物催化剂，用于炔烃选择加氢反应，通过催化剂中的阴离子和碱土金属阳离子协同作用调控炔烃、烯烃及反应中间体的吸附与加氢能垒，实现炔烃高选择性氢化制烯烃。　　郭建平表示，新型催化剂在活性中心组成、结构、反应动力学性质、催化作用机制等方面显著不同于常规多相炔烃选择加氢催化剂。该研究丰富了炔烃选择性加氢催化剂体系，并基于金属配位氢化物材料组成与结构的多样性，为寻找更加高效的炔烃选择性加氢催化剂提供了更多可能。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.1c09489

p style=" text-indent: 2em " 记者从清华大学核能与新能源技术研究院新型能源及材料化学研究室获悉，燃料电池关键材料催化剂产业化生产难题，已被清华大学氢燃料电池实验室与武汉一家科技公司的联合研发团队攻克。目前，该催化剂获得17项专利，产能达到每天1200克，且价格仅为进口产品一半。 /p p style=" text-indent: 2em " 催化剂作为燃料电池核心材料，其综合性能与国产化直接关系到我国燃料电池技术的核心竞争力及其产业化前景。但相关知识产权一直掌握在西方少数发达国家手中，催化剂核心材料长期依赖进口的高成本现状，制约了我国氢能产业的自主发展。 /p p style=" text-indent: 2em " 2015年，清华大学与武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司开展校企深度合作，联合利用清华大学催化剂制备工艺开展Pt/C催化剂的量产技术攻关。目前，催化剂产能达到1200克/天的规模，可满足40台36kW燃料电池电堆使用，并具备大规模工业化生产条件。该系列成果彻底打破少数国家对该技术的长期垄断，且价格仅为同类进口产品一半。 /p p style=" text-indent: 2em " 催化剂系列化产品已应用在中科院、高校和多家燃料电池公司的燃料电池电堆中。今年底，采用该催化剂生产的氢燃料电池可达1000台。 /p p style=" text-indent: 2em " 攻关团队带头人、清华大学氢燃料电池实验室主任王诚表示，下一步团队将继续提升催化剂的各项指标，提高对硫化物、氮化物等杂质的耐受性，为我国燃料电池国产化不断注入强大动力。 /p

2010年10月23日在北京召开了2010年第八届国际新药发明科技年会，本届大会的主题为&ldquo 重大新药创制的支撑体系&rdquo 。 本届年会邀请到诺贝尔奖得主、国际著名院士、世界各大制药公司高管领衔主讲。还有来自30多个国家的地区的1200多位著名专家、学者和知名企业高管将做精彩报告，他们带来重大新药创制的前沿技术和科技成果。本届年会共设置了八十多个专题论坛，主要有：临床前药物基础性研究、药物化学、药物创制的新方法新工具、转化医学、癌症、神经、传染病等重大疾病的药物发现、新特临床药物里程碑、全球技术转换、CMO和CRO外包新机遇以及国际项目的合作对接等。 美国培安公司在此次会议上展示了用于药物合成、有机合成的CEM中试放大微波合成仪Voyager、CEM环形微波多肽合成仪Liberty、H-Cube连续流动氢化反应器、X-Cube连续流动合成反应器等。以上仪器适用于合成化学、药物研发、材料科学等学科，面向高校、科研院所、企业等客户提供高效率和创新的研发利器。 此次展示的仪器均获得过获得美国R&D100技术创新大奖。 美国CEM公司的核心产品Liberty全自动微波多肽合成仪，采用了具有革命性意义的创新环形电磁场技术，实现了多肽合成速度、纯度、难度、产率的神奇变化。自投放市场以来，受到了全球从事多肽合成相关领域研究人员的一致青睐与信任。Liberty已被公认为全球第一水平的研究级多肽合成设备。 Liberty全自动微波多肽合成仪大大缩短了多肽合成的时间，同时大大提高了多肽合成的成功几率和纯度。 客户对仪器的性能纷纷给出了很高的评价，对于Liberty在多肽合成纯度、时间、活性以及高难度多肽合成方面的卓越表现感到惊奇，特别是听到澳大利亚墨尔本大学研究人员用Liberty成功单次合成111个氨基酸多肽时，感到惊讶和不可思议。 Voyager是世界上第一套为放大反应设计的单模微波流动反应系统，是流动化学和第三代微波化学的完美结合。Voyager填补了药物和过程产物合成中合成困难和合成量大之间的缝隙，使合成量有了从毫克到千克的飞跃，突破了微波反应体积放大的限制，适合各种液体、固体和粘性试剂的化学反应。反应可以控温或控压到220℃和200psi。 在其他CEM聚焦微波合成平台如Discover 或Explorer上开发的合成方法均可以转移到Voyager系统上进行反应放大，而不需要额外的长时间的优化过程。也正是基于这些优秀性能，Voyager荣获2003年美国R&D100大奖。 获得R&D100大奖的 H-Cube 是Thalesnano公司研发的台式氢化反应系统，它为氢化反应创造了革命性的新方法。H-Cube将传统常规高压釜的高温、高压、间歇、大体积的反应改变成了微量、连续流动、小体积、链接部件少的安全性高的反应，解决了普通实验室传统氢化方法安全问题，并结合了微流动化学。配合可以自行填充的专利催化柱 CatCart，使得氢化反应无需投入和过滤催化剂，使用更方便。反应系统体积小，可以快速实现反应优化和催化剂筛选。同时使用H-Cube筛选催化剂一天即可完成传统条件下1~2个月的工作量，大大提高了科研效率，降低了劳动强度。使用H-Cube还可以实现快速氢化反应，即在1秒内完成催化氢化反应，实现高活性化学物质的高度还原选择性，完全不同于釜式催化氢化反应，传统高压釜反应中则很难实现这样的要求。 特别是在对含有多官能团的复杂化合物的还原中，令人惊奇的是使用H-Cube发现产生了不同的产物，并且可以控制生成不同产物和实现高选择性（95%），而在传统高压釜反应中则很难观察到这样的高度的选择性和可控性，只能得到单一或混合产物。 X-Cube是一款台式的连续流动化学反应系统，适用于高效，快速，安全的催化剂筛选，也可以进行加气反应及条件优化反应筛选。X-Cube不仅可以实现管式高温高压反应，还可以实现各种固载催化剂的加气反应，例如可以使用氢气、一氧化碳、二氧化碳、合成气（CO+H2）、氮气等气体原料。还可以使用固载酶，实现生物酶催化反应。X-Cube利用获奖产品H-Cube® 的优良技术，将反应底物和气体反应物有效地进行混合后在能够高达200℃及150bar的反应条件下进行连续流动反应。拥有高效率的微流动反应技术的X-Cube对于医药，精细化工，化学，石油化工等领域的催化剂和化学反应研究的化学家们，是一个理想的反应优化及催化剂筛选仪器。 电话：北京：010-65528800 上海：021-51086600 成都：028-85127107 广州：020-89609288 Email: sales@pynnco.com 网站：www.pynnco.com

近日，中科院大连化学物理研究所微纳米反应器与反应工程学创新特区研究组(05T7组)刘健研究员团队在利用聚合物光催化剂生产H2O2研究方面取得新进展，基于对间苯二酚—甲醛(RF)树脂的电荷分离能力的提升，以及光催化反应路径的调控，提升了RF树脂的光催化产H2O2性能，使其太阳能到化学能(SCC)的转化率达到1.2%。利用聚合物光催化剂将氧气和水转化为H2O2的方法具有低能耗、环境友好等特点，是非常有潜力的生产H2O2的方法。然而，在分子水平上设计光催化剂，调节光生载流子行为仍具有挑战。本工作中，该团队提出从分子尺度设计调控RF树脂中电子供体(D)与电子受体(A)比例的策略，将缺电子的1,4-二羟基蒽醌(DHAQ)分子引入到RF的骨架中。研究发现，DHAQ作为电子受体可以有效调节RF中的D/A比例，增强其电荷分离能力，同时调整了反应路径，通过水氧化和氧还原的双路径共同生产H2O2，使得该材料展现优异的光催化生产H2O2的催化活性，SCC效率达到1.2%，是目前文献报道最高的SCC效率。此外，团队与中科院大连化学物理研究所超快时间分辨光谱与动力学研究组(1110组)合作，结合飞秒瞬态吸收光谱等技术、原位表征实验以及理论计算模拟，阐析了DHAQ掺杂的RF树脂的微观结构以及促进电荷分离和双路径生产H2O2的机制。上述研究成果为在分子水平上设计高效人工光合作用的聚合物光催化剂提供了新思路。RF树脂作为一种窄带隙半导体聚合物，近年来在光催化生产H2O2方面展现出潜力。刘健团队长期致力于酚醛树脂纳米材料的合成策略创新及功能化研究，取得了系列代表性成果：发展了扩展St？ber法合成单分散的酚醛树脂微球(Angew. Chem. Int. Ed.，2011)，制备了一系列孔径及粒度可控的多孔微球，以及中空结构、蛋黄—蛋壳结构、碗形酚醛树脂聚合物微纳材料(Nat. Commun.，2013；Adv. Mater.，2019；no.1c09864"ACS Nano，2022)，发展了化学剪裁策略有效调控酚醛树脂微球的内部结构及功能基团分布(Adv. Mater.，2022)等。相关研究以“Molecular Level Modulation of Anthraquinone-containing Resorcinol-formaldehyde Resin Photocatalysts for H2O2 Production with Exceeding 1.2% Efficiency”为题，发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该工作的第一作者是中科院大连化学物理研究所05T7组博士研究生赵陈。以上工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

会议介绍：本次会议于2023年2月17-20日在武汉晴川假日酒店举行。由中国地质大学（武汉）、淮北师范大学、长沙学院、吉林化工学院联合主办。会议名誉主席为吴骊珠院士，孙立成院士，唐军旺院士，张金龙院士。会议主席为余家国院士。会议旨在为光催化领域的海外华人和国内外专家提供一个高 水平的成果交流和展示平台。北京中教金源科技有限公司作为赞助单位参加此次会议，欢迎各位老师莅临指导。会议议题：光催化材料的基础研究；S型异质结光催化材料；光催化材料的掺杂和能带调控；光催化材料的形貌和晶面控制；光催化材料的制备策略；光催化材料的第一性原理研究；光催化材料的环境应用；光催化分解水产氢；光催化产过氧化氢；光催化二氧化碳还原制备碳氢燃料。会议目的及意义：大气变暖、能源短缺和环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的重大科技和社会问题。当前，中国已进入能源高速消耗阶段并排放大量CO2，其CO2排放量约占全球排放量的27%。习近平总书记在第75届联合国大会上讲话指出，中国力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。中国正积极采取各种措施应对气候变化，同时探寻气候变化带来的新机遇。太阳能是最重要的清洁和可再生能源，然而其不可预测性、季节昼夜时变性、分布不均和能量密度低等难题限制了它的实际应用。传统的太阳能电池和风力发电受时间和地理位置的影响，电能的产生和利用不能同步，因此必须解决电能储存的问题。光催化技术在解决能源和环境问题方面有着非常广阔的应用前景。光催化可以利用太阳光将水分解产生氢气，从而将光能转化为可储存的化学能—氢能，氢能能量密度高，使用方便，零碳排放，被认为是一种理想的能源载体。光催化材料和技术还可以利用太阳光将二氧化碳转化为甲烷和甲醇燃料，从而达到节能减排的目的。光催化也可以通过空气中的氧气和水反应合成过氧化氢，过氧化氢是一种绿色化工产品，广泛应用于杀菌、消毒、漂白，燃料电池等领域。通过太阳能光催化技术制备的氢气、碳氢燃料、过氧化氢等燃料统称为太阳燃料。

项目编号：清设招第2022104号项目名称：清华大学高温催化气氛X射线衍射仪采购项目预算金额：150.0000000 万元（人民币）采购需求：包号名称数量是否允许进口产品投标01X射线衍射仪1套是设备用途介绍 ：X射线衍射仪主要是对材料晶型结构、宏观应力或微观应力、晶粒大小、结晶度测定等分析表征，是材料研究中不可缺少的分析工具。主要用于在催化剂研究中的应用，包括催化剂的剖析、研制及应用过程中各阶段物相组成、活性组分变化状况分析等。简要技术指标 ：1）半导体阵列探测器通道宽度(像素点尺寸):≤ 60 μm 。2）高温原位样品台温度范围：室温~800℃。3）自动进样器样品位数≥35位。合同履行期限：合同签订后150日内交货本项目( 不接受 )联合体投标。

2019年梅特勒托利多第二届“学泰杯”全国高校有奖论文大赛完美收官，我们一共收到83篇文章（文末附获奖名单），平均影响因子5.4，最高期刊Science影响因子41。文章质量之高，简直让人膜拜！同时我们非常荣幸地邀请到三位一等奖获得者，来分享他们的获奖感言，下面让我们来一睹他们的风采吧！一等奖 1 ：陈海燕中国科学院大学重庆学院&重庆大学联合培养博士研究生图1：作者正在操作梅特勒托利多热分析仪获奖论文：All-Small-Molecule Organic Solar Cells with an Ordered Liquid Crystalline Donor期刊信息：Cell子刊（2017年9月创刊），Joule, 2019, 3, 3034-3047.研究方向：有机半导体材料及器件开发与应用评奖导师评语：该工作在全小分子有机太阳能电池效率上取得突破性进展，提供了具有应用价值的新材料，工作非常重要，属于原创性工作。主要用到了梅特勒托利多公司的TGA/DSC设备。获奖感言：梅特勒托利多同步热分析仪(TGA/DSC)、差示扫描量热仪(DSC)、精密电子天平等设备具有良好的测试性能，优异的重现性和稳定性，经久耐用，为本单位从事新材料（如石墨烯、3D打印材料、新能源材料等）研究工作的同仁们提供了可靠的实验数据；为本次获奖论文报道的液晶新材料BTR-Cl提供了完善的热分析实验数据，助推该成果顺利发表并得到同行专家的认可。图2：作者论文中使用DSC做的图谱感谢贵公司先进可靠的仪器技术及应用系统，同时也感谢贵公司技术专家和工程师团队给予的强有力技术指导和友好帮助。任何科研都离不开值得信赖的仪器开发商，因为仪器是科研数据的“源头”，希望梅特勒托利多继续秉承一贯精湛的制造工艺，不断革新发展，为科研保驾护航。一等奖 2：孙婷婷中国科学院长春应用化学研究所，博士研究生图3：作者正在使用梅特勒托利多天平获奖论文：Tailor-Made Semiconducting Polymers for Second Near-InfraredPhotothermal Therapy of Orthotopic Liver Cancer期刊信息：ACS Nano 2019, 13, 7345?7354研究方向：高分子纳米药物以及肿瘤的光热治疗评奖导师评语：基于NIR-II区光敏剂则具有更高的穿透能力的特性，该工作研究了半导体聚合物用于原位肝癌的近红外II区光热治疗，对肿瘤光热治疗有重要意义，具有较强的实用前景，工作非常重要，属于原创性工作。主要用到了梅特勒托利多公司的分析天平设备。获奖感言：我们的研究方向是属于化学与生物医药的交叉学科，因此对于药品的精确称量是必不可少的。实验室为我们购置的梅特勒托利多公司的分析天平 XS105DU，可以快速且精确地获得称量数据，为我们的实验提供了便利，同时确保了实验数据的可靠性。衷心感谢梅特勒托利多公司的技术专家们为科研工作者提供先进的仪器设备和优质的技术服务。一等奖 3：张健上海交通大学药学院，硕士研究生三年级图4：作者正在使用梅特勒托利多天平获奖论文：Chemo- and Enantioselective Hydrogenation of a-Formyl Enamides：An Efficient Access to Chiral a-Amido Aldehydes期刊信息：Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11505 – 11512评奖导师评语：发展了一种将α-醛基烯酰胺的化学选择性和对映选择性催化氢化用于手性α-氨基醛的高效合成的方法，对合成手性氨基醛类化合物具有十分重要的意义，创新性突出，工作难度比较大，数据较完整。主要用到了梅特勒托利多公司的分析天平设备。研究方向：课题组主要关注新型手性配体的设计合成和应用，新有机催化剂的开发以及高效催化反应的探索。与此同时，课题组还与工业界紧密合作，致力于在手性药物，手性农用化学品及其中间体的不对称催化合成以及产业化研究。本人研究方向：金属铑参与的不对称催化氢化研究。获奖感言：我们学校的实验室拥有梅特勒托利多公司的很多仪器，包括分析天平、微量天平，水分测定仪和pH计。我使用最多的是分析天平XS105DU，该仪器称量数值准确、运行平稳、误差值极小，对于广大做微量金属催化的科研人员是很大的福音，可确保实验数据准确可靠，提升实验效率。三位一等奖获得者的分享就到这里了，是不是很厉害呢！再次对他们表示热烈地祝贺，感谢他们对梅特勒托利多的支持与信任，并祝愿他们在今后的科研道路上继续高歌猛进！随着2019年论文大赛的落幕，2020年梅特勒托利多第三届“学泰杯”全国高校有奖论文大赛正式启动，本次活动时间为即日起至2020年11月30日，热烈欢迎各大高校老师和同学们积极投稿！论文要求提交论文内容需提到1个及以上梅特勒托利多实验室产品，包括但不限于天平、pH计、RAININ移液器、滴定仪、水分仪、密度计、折光率仪、熔点仪、紫外分光光度计、热分析仪、自动化化学仪器。参赛方式论文需通过邮件提交(提供电子版期刊封面、目录、文章正文)论文发表时间需在2019年10月30日之后，参赛时间截止至2020年11月30日(在此之前文章正式发表或被期刊接受均可)。将参赛论文提交至参赛邮箱，邮件主题以“参赛选手名称+ MT论文”形式命名。参赛邮箱：Lab.mtcs@mt.com联系人：沈女士咨询电话：021-64850435*1329二等奖10名

清华大学与德国ika合作实验室签约暨揭牌清华大学“德国ika合作实验室”成立于2015年5月，是一个以有机合成为研究方向、凝聚了多位学术精英的实验室，它生机勃发，在科学研究的沃土上已开始崭露头角、迸发光芒。在2016年，该实验室连发4篇重量级研究论文，德国ika有幸参与其中，并与更多的科研工作者分享这份喜悦。钴催化炔烃和腈类化合物的转移氢化反应进展请输入标题 bcdef 不饱和化合物的催化氢化反应在化学工业中是一类非常重要的反应。目前，这类氢化反应通常使用的是贵金属催化剂，例如，铱、钌、铑、钯和铂。然而，这些贵金属不仅价格昂贵，而且毒性较高。这无疑会限制上述反应的广泛应用。因此，发展廉价低毒的过渡金属催化剂将具有重要意义。请输入标题 abcdefg请输入标题 bcdef 基于此，清华大学化学系刘强研究小组发展了一类新型的钳形钴催化剂可以实现氨硼烷的催化活化和转化，并以其为氢源发展了炔烃和氰基化合物的高选择性转移氢化反应，相关成果分别在国际学术期刊《美国化学会志》和《德国应用化学》上发表 (j. am. chem. soc. 2016, 138, 8588. & angew.chem.int.ed. 2016, 55, 14653.)。这些研究工作将促进转移氢化反应在实验室小量制备反应方面（如医药研发等领域）的广泛应用，同时将进一步推动能源分子氨硼烷的活化以及廉价金属催化还原等领域的发展。以上研究得到中组部青年千人计划基金的支持。 请输入标题 abcdefg化学键的高效断裂与形成研究进展 化学键的高效断裂与形成是有机合成的核心任务之一。有机反应中化学选择性、区域选择性及立体选择性的调控，是有机合成化学家长期以来面临的挑战。清华大学化学系李必杰小组的研究工作主要集中于不对称催化；围绕不对称炔基化领域存在的问题，探索了富电子烯烃如烯基酰胺的不对称炔基化反应及α,β-不饱和酰胺的γ位不对称炔基化反应，提高了不对称炔基化反应在合成中的用途。该部分工作分别发表于国际著名化学期刊《美国化学会志》及《德国应用化学》上。发表文章1. bai, x.-y. wang, z.-x. li, b.-j.* iridium-catalyzed enantioselective hydroalkynylation of enamides for the synthesis of homopropargyl amides. angew. chem. int. ed. 2016, 55, 90072. wang, z.-x. bai, x.-y. yao, h.-c. li, b.-j.* synthesis of amides with remote stereocenters by catalytic asymmetric γ-alkynylation of α,β-unsaturated amides. j. am. chem. soc. 2016, 138, 14872

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物质氢键选控与活化创新特区研究组研究员路芳团队，实现了原生生物质催化转化制备低碳天然气。　　天然气是重要基础化石能源之一，可作为发电、供热和运输的燃料，也可用于生产甲醇等大宗化学品。与石油、煤炭相比，天然气燃烧效率高、碳排放及污染物排放低。在当前碳达峰、碳中和的国家战略背景下，发展农林废弃物为原料合成天然气技术路线，对于缓解天然气供应紧张、促进农业废弃物转化和利用具有重要意义。　　该工作中，科研人员发展了一种高效的催化氢解策略，可以直接转化多种农林废弃物快速制备天然气：通过精准构建Ni2Al3合金催化活性中心，促进原生生物质大分子中碳-氧和碳-碳键的高效断裂，在温和条件下催化生物质高效转化制备天然气，其中天然气的碳收率可达93%，并且符合管道天然气的组成。全生命周期和经济评估分析表明，生物质天然气与化石天然气相比，碳排放降低了30%左右，通过初始氢压的优化，0.1MPa氢压条件下的碳排放仅为4.0MPa氢压下的10%左右。此外，利用该技术路线，有望实现从原生生物质出发，利用可再生氢气等制备生物质天然气，再通过管道输送将该天然气用于工业、住宅、交通和发电等方面。该技术路线制备的天然气能够有效减少碳排放，具有一定的经济竞争性，为生物质资源转化利用提供了新技术路径。　　相关研究成果以Catalytic Production of Low-carbon Footprint Sustainable Natural Gas为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划等的支持。　　论文链接 大连化物所实现生物质催化转化制备低碳天然气

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成果简介2021年4月，兰州大学吴剑峰课题组在ACS Catalysis上发表题为&ldquo Insights into Bimetallic Oxide Synergy during Carbon Dioxide Hydrogenation to Methanol and Dimethyl Ether over GaZrOx Oxide Catalysts&rdquo 的论文，研究了GaZrOx催化剂在CO2加氢制甲醇反应中的活性位点、协同作用及反应机理。 背景介绍二氧化碳（CO2）是一种温室气体，其排放量过多会引起全球性气候变化，如全球变暖、海平面上升等。为了实现可持续发展，科学家们提出将CO2和可再生的绿色H2共同反应生成甲醇这一解决方案。既能减少CO2的排放，又具有开发清洁能源的潜力，可谓一举两得（图1）。甲醇（DME）不仅是重要的平台分子，而且可以作为储氢化合物进一步转化为燃料和其他有价值的化学品。 图1 减少二氧化碳含量的三种方式（内圈）以及二氧化碳氢化的主要产物（外圈） 在该反应中，双金属氧化物催化剂因其优异的CO2加氢制甲醇性能而备受关注，但目前的研究仍然缺乏对其结构与催化活性之间关系的深入理解。兰州大学吴剑峰课题组利用溶剂挥发诱导自组装方法合成了一系列GaZrOx催化剂，并从原子和电子层面对其在CO2加氢制甲醇反应中的活性位点、协同作用及反应机理进行了研究（图2）。 图2 GaZrOx双金属氧化物催化CO2加氢制甲醇的协同机理研究 图文导读图3 GaZrOx双金属氧化物催化CO2加氢制甲醇反应协同机理研究思路示意图 催化活性测试本工作中，使用溶剂挥发诱导自组装方法合成了一系列GaZrOx双金属氧化物催化剂。该方法可以合成出孔径分布均一、Ga 分散性好、比表面积大的介孔催化剂，从而提高其在CO2加氢制甲醇反应中的催化活性。对其进行了催化活性测试，结果表明Ga和Zr之间存在很强的协同作用。 活性位点研究基于X射线光电子能谱、飞行时间二次离子质谱、原位漫反射红外傅里叶变换光谱、电子顺磁共振以及固体核磁共振等技术，提出GaZrOx催化剂的协同效应源自Ga-O（H2活化位点）和Zr3+-Ov（CO2活化位点）两个相邻位点。反应机理探究结合固体核磁共振实验结果，我们观测并提出了GaZrOx催化剂上CO2加氢制甲醇反应的详细机理。 提出反应机理基于以上研究思路，作者提出了GaZrOx催化剂催化CO2加氢制甲醇的反应机理，具体包括以下步骤：（1）H2在GaZrOx催化剂上极化的Ga&ndash O位点发生活化，生成Ga&ndash H物种和&ndash OH基团。（2）氧空位和Zr3+离子均参与CO2的活化。氧空位用于捕获CO2，同时Zr3+将电子转移给CO2形成激活的CO2分子，随后活化的CO2插入Ga&ndash H键中，从而产生关键中间体表面甲酸盐物种。（3）表面甲酸盐物种进一步氢化产生表面甲氧基物种、甲醇。同时GaZrOx催化剂也在氢化过程中再生。此外，甲醇也有可能通过表面甲氧基物种的水解和氢化生成。 仪器推荐本研究中使用了HORIBA LabRAM HR Evolution光谱仪进行了拉曼光谱的测试。针对GaZrOx催化剂，通过传统XRD检测方法无法区分四方相和立方相ZrO2，但拉曼光谱可以对两者进行区分。此外，拉曼光谱不需要对样品进行前处理，且具有样品无破坏可回收的优点。LabRAM HR Evolution 高分辨拉曼光谱仪配备科研级正置/ 倒置显微镜，可实现UV-VIS-NIR 全光谱范围拉曼检测。焦长达到800mm，具有超高的光谱分辨率和空间分辨率。LabRAM HR Evolution 高分辨拉曼光谱仪 如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。 吴剑锋简介吴剑峰，博士，硕士生导师，兰州大学青年研究员。致力于固体核磁共振技术在多相体系下的反应机理研究（C1化学）和多相催化剂的催化评价研究。先后在J. Am. Chem. Soc., Angew Chem., Chem.&ndash Eur. J., ACS Catal., J. Catal.和Appl. Catal. A: Gen.等杂志发表过学术论文。为J. Catal., Ind. Eng. Chem. Res., ACS Catal.等期刊担任审稿人。联系作者：fengwh18@lzu.edu.cn 文献信息英文原文标题：Insights into Bimetallic Oxide Synergy during Carbon Dioxide Hydrogenation to Methanol and Dimethyl Ether over GaZrOx Oxide Catalysts发表期刊：ACS Catalysis文章署名作者：Wen-Hua Feng, Ming-Ming Yu, Li-Jun Wang, Yu-Ting Miao, Mohsen Shakouri, Jiaqi Ran, Yongfeng Hu, Zhiyun Li, Rong Huang, Yi-Lin Lu, Daqiang Gao, and Jian-Feng Wu原文链接 ：https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05410

全球活性氮增加引起的氮循环失衡使硝酸盐成为水中最普遍的污染物之一。硝酸盐污染威胁着生态安全和人类健康。通过硝酸盐还原方式合成氨，不仅有助于水中硝态氮污染物的去除，而且有助于缓解社会对氨能源的需求，减少污染，降低能耗。电化学反应过程对条件要求适中，易于运行并且高效，可将硝酸盐直接转化为氨。但通常，在硝酸盐的电化学还原过程中，在纳米及更大尺寸电极的活性位点上易于发生氮-氮偶联反应生成氮气，制约氨的高效生成。因此，开发具有高活性、低成本和高选择性优势的电极材料是该领域研究的核心之一。李淼团队针对钴（Co）金属电极活性差、易钝化导致难以实用的瓶颈，通过缺陷碳的稳定固化作用，开发了一种磷（P）掺杂的单原子钴催化剂材料（如图1所示），可有效避免偶联反应发生，使最终产物具有更高的氨选择性和还原活性。这种磷掺杂单原子钴催化剂具有更高的硝酸盐还原去除性能，以其作为催化剂的最高氨生成法拉第效率为92.0%、最高氨产率为433.3μgNH4+h−1cm−2。图1 单原子催化剂结构形貌分析结果研究团队采用自然界极少的15NO3−作为氮源，以同位素标记法进一步证明了氨生成的唯一氮来源为硝酸盐。利用1H核磁共振（NMR）仪对产生的氨进行检测，14NH4+和15NH4+的核磁谱图分别具有典型的三峰和双峰结构。研究采用多种实验分析手段对载体结构进行了分析。结果表明，磷的掺杂进一步提高了碳氮载体的缺陷程度，提供了更多的固定位点负载单原子钴，并且缺陷位点会对相邻金属钴活性位点的电子结构和性能产生影响，提高了电极导电性。图2 电极性能结果研究团队根据密度泛函理论计算，创新强化污染物净化的单原子尺度结构调控理论与方法，从分子水平上对硝酸根在模型单原子钴催化剂活性位点的转化反应机理进行了探究，分析反应路径和能量变化。结果表明，硝酸根在单原子位点上逐步发生脱氧加氢的基元反应，N*物种可以在外部提供能量时进一步偶联形成氮气，也可以自发与氢逐步反应形成铵盐。磷掺杂后形成的缺陷位点可以促进临近CoP1N3位点对硝酸盐的催化转化，硝酸盐还原过程发生8电子数转移生成铵盐。此外，研究还发现，金属活性位点临近的缺陷结构有助于进一步提高单原子催化剂活性，在理论上为设计高活性位点的催化剂提供指导并揭示硝酸反应转化和产物分布规律。图3 反应机理示意图该研究成果于7月12日以《高法拉第效率钴单原子催化剂显著促进氨生成》（Boosted ammonium production by single cobalt atom catalysts with high Faradic efficiencies）为题在线发表在《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）上。论文第一作者为清华大学环境学院博士后李佳澄，论文通讯作者为清华大学环境学院李淼副教授，环境学院刘翔教授等人对实验提供了重要指导和帮助。研究项目得到国家自然科学基金面上项目和重点研发计划的资助。

日前，以“促进可持续发展的能源催化科学与技术”为主题的第一届“丝绸之路”能源催化科学与技术青年学者研讨会在西安交通大学召开，本届研讨会旨在加强“丝绸之路”沿线高校能源催化科学与技术交流与合作，为中西部及国内其他地区的优秀青年催化工作者提供一个相互学习和交流的平台，展示各位学者在能源催化及相关领域取得的最新研究成果和进展，深入探讨能源催化领域所面临的机遇、挑战及未来发展方向，促进能源催化研究的自主创新及应用转化。岛津公司参加并赞助本次会议。 来自中国科学院、天津大学、中国科学技术大学、California Institute of Technology、北京化工大学、北京理工大学、陕西师范大学、兰州大学、四川大学、黑龙江大学、新疆大学、西北师范大学、重庆大学、西北大学和西安交通大学等近三十所知名大学、科研机构等约80余名师生参加本次会议，其中有14位长江学者、杰青、优青、中组部青拔、青年千人和中科院“百人计划”在内的专家学者。研讨会围绕光催化、热催化、功能材料合成与应用、表界面催化等前沿领域展开演讲，全面展示了各自在能源催化及相关领域取得的最新研究成果和进展。研讨会现场传真 西安交通大学王铁军副校长作了开幕式致辞，他鼓励青年学者要坚持、执着，在相关领域做出新贡献，其中还特别提到岛津公司的科学家田中耕一先生获得诺贝尔奖的故事，勉励与会者在科研工作中要有坚持的精神。在大会报告环节，来自天津大学的杰青巩金龙教授做了题为“氢能转化催化剂表界面调控”的报告，北京化工大学的杰青孙晓明教授做了题为“纳米阵列电极的构筑及其电化学应用”的报告，中国科学技术大学的杰青黄伟新教授做了题为“金催化作用的敏感性”的报告，长江学者、陕西师范大学刘忠文教授做了题为“CO2氧化乙苯脱氢催化剂设计”的报告。光电催化作为一个主要的议题，多位学者就高效光电催化剂合成策略、形貌控制，及在清洁能源转化和环境污染治理两大领域的应用方面进行了集中报告，同时与会专家还就光电催化材料的未来发展方向也进行探讨。 岛津积极参与本次大会，设有展台，通过样本、易拉宝、会议手册宣传页的方式展示岛津最新产品和解决方案。 其中备受与会者关注的《岛津分析仪器在人工光合成中的应用文集》详细展示了GC、GCMS、HPLC和UV等分析仪器在人工光合成反应产物分析中的应用，如：“使用GC-BID进行CO2诱导反应生成CO的分析”；“使用GC-BID进行CO2诱导反应生成甲酸的分析”；“使用GCMS测定同位素标记的CO2来确认反应机理”；“HPLC测定甲酸和甲醛”；“HPLC测定反应中生成的过氧化氢”。 同时还展示了大型分析仪器SPM、XRD、QYM等在人工光合成催化剂表征中的应用，如：“使用SPM对半导体光催化剂进行光辐照原位分析”；“使用XRD对痕量半导体光催化剂粉末进行分析”；“使用QYM对超分子络合物光反应产物的评估”。分析仪器在能源催化及相关领域的研究中起到至关重要的作用，也是与会专家关注的热点，会议期间有不少专家前来岛津展台咨询各类分析仪器的最新产品信息。岛津展台传真 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

1. 文章信息标题：Efficient benzaldehyde photosynthesis coupling photocatalytic hydrogen evolution 中文标题： 有效光合成苯甲醛耦合光催化析氢页码：52-60 DOI：10.1016/j.jechem.2021.07.0172. 期刊信息期刊名：Journal of Energy Chemistry ISSN：2095-4956 2021年影响因子9.676 （2022年影响因子：13.599） 分区信息：中科院一区TOP 涉及研究方向：综合性期刊 3. 作者信息：第一作者是 华东师范大学罗娟娟 。通讯作者为 中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士、华东师范大学陈立松副教授。4. 光源型号：CEL-HXF300E7光功率计型号：CEL-NP2000文章简介：为应对严峻的能源和环境危机，各国不断加大开发清洁和可再生能源的力度。氢气(H2)作为一种能量密度高、最有发展前景的可再生绿色能源引起了广泛关注。然而，迄今为止，传统的蒸汽甲烷重整制氢仍是制氢的主要方式，这导致了巨大的能源消耗和严重的温室气体排放。自1972年Fujishima和Honda首次报道在TiO2电极上光电化学分解水以来，光催化水裂解制氢一直被认为是将太阳能转化为化学能的潜在方法之一。然而，析氧反应(OER)动力学迟缓是水裂解的另一种半反应，已成为光催化水裂解商业化应用的最大障碍之一。同时，O2价值较低，在光催化水裂解过程中不可避免地会混入H2，存在潜在的爆炸风险和分离困难问题。为了克服这些，牺牲试剂如乳酸、抗坏血酸、三乙醇胺、甲醇、甘油、乙醇和Na2SO3/Na2S被用来抑制OER，通过消耗光产生的空穴并加速H2的产生，在此过程中这些牺牲剂被氧化。遗憾的是，这样的策略会大大增加制氢的总成本，并不能充分利用光生空穴的氧化能力。综上所述，寻找促进析氢反应(HER)的新策略具有重要意义。光合成是一种传统的利用可再生太阳能作为能源的方法，具有光能直接转化为化学能、反应路径短、不受苛刻的反应条件和有机试剂的影响等优点。为在温和的反应条件下合成药物、精细化学品和高附加值产品提供了一条绿色、清洁的途径。选择性氧化是继聚合反应后的第二大工业工艺，占化学工业总产量的30%，近年来在光合成领域引起了广泛关注。在众多的选择性氧化反应中，芳香醇转化为相应的醛被认为是最重要的官能团转化过程之一。此外，醛是一种高价值的中间体，用于有机合成广泛的化学物质，如糖果香精、染料、香水和药物。传统的醛类合成需要化学计量氧化剂，如铬酸盐、高锰酸盐等，具有剧毒、强腐蚀性，造成严重的环境问题。并极大地阻止了它们的大规模应用。然而，大多数基于光催化材料的醛的光催化合成，尽管比传统的合成方法更加环保，但都是在有机溶剂中操作或在以氧气作为一种温和氧化剂存在的情况下进行的，因此仍然存在光生电子还原能力浪费，环境不友好和效率低下的问题。因此，采用无氧化剂(或无O2)光合成的方法在水介质中氧化芳香醇选择性合成芳香醛将是最理想的环保工艺，具有重要意义。在该策略中，芳香醇氧化制取有价值化学品的过程不是简单的牺牲剂消耗，而是以高效氧化制取有价值化学品为主，并与制氢结合，尽管有众多优点但这仍然是一个巨大的挑战一种高性能的光催化氧化芳香醇并促进产氢的光催化剂是上述策略的前提。本文采用两步水热法合成了一种高效的非贵金属双功能光催化剂，NiS纳米颗粒修饰CdS纳米棒复合材料(NiS/CdS)。该催化剂对在水溶液和无氧气氛围下光合成苯甲醛同时促进产氢具有高效的活性，这归因于NiS和CdS间的协同作用。最优的光催化30% NiS/CdS在可见光照射下有显著的光催化产氢速率和苯甲醛合成速率分别为207.8μmol h-1, 163.8μmol h-1，比单独硫化镉性能高139和950倍。该研究极大地利用光产生的空穴和电子用于生产高附加值精细化学物质和氢气，因此在绿色可再生能源技术的发展及光催化合成领域中具有重要的意义。

近日，大连化学物理研究所精细化工研究室有机硼化学与绿色氧化创新特区研究组（02T6组）戴文研究员团队在多相光催化硼化方面取得新进展。团队选用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，利用光生电子—空穴的协同氧化还原作用，通过选择性硼化反应，实现了烯烃、炔烃、亚胺以及芳（杂）环的高值转化，合成了硼氢化和硼取代产物。氮杂环卡宾硼烷（NHC-BH3）由于其化学性质稳定且制备方法简单，近年来作为一种新型硼源，被应用于自由基硼化反应中。然而，大量有害的自由基引发剂或昂贵且无法回收的均相光催化剂的使用仍然阻碍其广泛应用。因此，发展一种通用、廉价且可循环的催化体系对NHC-BH3参与的自由基硼化反应的发展具有重要意义。在上述研究背景下，戴文团队发展了一种简单、高效的多相光催化体系。该体系利用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，NHC-BH3为硼源，在室温光照的条件下，实现了多种烯烃、炔烃、亚胺、芳（杂）环以及生物活性分子的选择性硼化反应。由于该转化过程充分利用了光生电子—空穴对，从而避免了牺牲剂的使用。进一步研究发现，该催化体系不仅能够实现克级规模放大，且催化剂多次循环后依旧保持稳定的收率，同时，该催化体系作为一个可循环的通用平台，回收后的催化剂仍可继续催化不同种类底物的硼化反应，这些结果可为以NHC-BH3为硼源的自由基硼化反应的发展提供新思路。此外，该工作还对所得到的有机硼化物进行了衍生化，合成了含有羟基，硼酸酯和二氟硼烷反应活性位点的合成砌块。　　戴文团队一直致力于多相催化大宗化学品（烯烃、炔烃、有机硫化物和醇等）的高附加值转化并取得了一系列研究成果：在前期的工作中，分别发展了钴基氮掺杂介孔碳催化醇的氧化酯化制备酯（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、廉价锰氧化物催化醇的氧化氨化制备酰胺和腈（Chem，2022）、铁单原子纳米酶催化酮的氧化氨化制备腈（Science Advances，2022）、锰氧化物催化不饱和碳氢资源的氧化氨化制备酰胺和腈（JACS Au，2023）、钴纳米颗粒和钴单原子协同催化有机硫化物制备酰胺和腈（Nat. Commun., 2023）。　　相关研究成果以“Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst”为题，于近日发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，并被选为热点文章（Hot Paper）。该工作的共同第一作者是大连化学物理研究所02T6组博士后谢复开和科研助理毛展。上述工作得到了辽宁省优秀青年基金的资助。

背景连续技术在药物合成中的应用已经成为目前新药开发和快速生产并交付产品的重要手段。在实际的实验室研究和工业化放大过程中，针对工艺不同阶段的目标和难点，结合自身设备情况，选择不同的反应设备进行混搭，往往可以达到1+1大于2的效果。在上周结束的2022制药产业可持续发展高峰论坛直播中，来自广东莱佛士制药技术有限公司联合创始人周章涛博士在他的“药物连续流开发和产业化实战”报告中，为大家分享了他们在百公斤级连续流生产中，利用微通道反应器和玻璃夹套釜进行混搭，获得很好的结果。本文，小编将为大家简单介绍，如果您想要了解更详细内容，欢迎您关注“康宁反应器技术”公众号点击阅读原文，或者直接在文末留言联系小编，观看直播回放。【编者语】康宁反应器模块化的设计、灵活的组装方式以及开放的接口，保证其可与多种反应、萃取、分离、在线分析等设备联用。一.“短、平、快”的微通道反应器+釜式反应器的混搭—硝化反应案例利用康宁G1反应器高效传质和传热的特点解决该硝化反应过程的高温、安全和反应效率问题，反应后期阶段则选用夹套反应釜来进行。 该混合工艺“短、平、快”地达到了小规模生产的目的。使用连续流技术，硝酸和硫酸用量均降低约30%左右，反应时间从6h缩短到1min，且产品纯度从97-98%提到到了99%，实现了数百公斤的产品的生产和交付。二.简单低成本的微通道反应器+自制光源混搭—光催化反应案例该反应是一个光催化的E/Z构型翻转反应。由于康宁G1玻璃反应模块是由具有超强稳定性和光学特性的康宁玻璃制成，可以灵活搭配各种光源，周博士团队将自购Led灯带缠绕在康宁G1玻璃反应器上提高了反应效率（间歇釜：6h v.s. 连续流：10min）和反应收率（提高10%）。【编者语】使用康宁反应器和其他设备进行联用，是快速解决实验或生产问题十分有效的办法，充分地说明了康宁反应器的普适性。但如果需要放大到更大规模、实现更长时间的连续稳定运行，或者让系统适用更多类型的光催化反应，我们建议配置标准的康宁光源系统。三.微通道或固定床，实现连续催化加氢项目的工艺探索另外周博士还分享了微通道或固定床，实现连续催化加氢项目的工艺探索结果。实例：VL12项目Pd/C催化氢化微通道内还原硝基周博士也提到了固定床反应器需要特别关注催化剂的效率问题，实际操作中催化剂的使用寿命小于理论值。微通道反应器与其它设备联用，结合不同设备的优势，解决进料、反应或后处理中的实际问题是连续流工艺开发的主要思路之一。想要和周博士一样成功实现连续流工艺开发，我们建议您：首先，对反应有深入的认识，一定是建立在对反应机理（如反应反应动力学和热力学）充分了解的基础上才进行尝试。加强对反应机理的认识可以在自身经验积累和文献学习的基础上配合相关的先进技术工具（如量热仪、质谱、核磁等）；充分了解不同类型、不同品牌反应设备的优势和特点，用系统化的思维通盘考量，选择最佳的设备配置方案；多交流，除了吸收科研机构及同行研究者的经验外，与具有丰富工艺开发和工业化实施经验的设备或服务供应商进行充分的技术交流往往可以事半功倍。康宁反应器技术具有20年的国际化微通道技术应用发展的经验，可以把和欧美各大公司合作的理念传输给中国的客户。不仅具有质量可靠，性能优异的端到端的连续流系统设备。还拥有一批技术过硬，经验丰富的连续流合成工艺开发专家，帮助数百家客户实现了无放大效应的工业化稳定安全生产。欢迎您关注“康宁反应器技术”公众号，我们将竭尽所能给予您支持与帮助!

5月23日，“中科院大连化物所-岛津第一届能源催化青年专家论坛”在大连化物所能源基础楼揭开帷幕。本次论坛是双方在能源催化研究领域携手举办的首届全国性论坛，旨在为能源催化研究的专家们搭建一个良好的沟通交流平台，助力能源催化研究的持续发展。数十位能源催化领域的杰出青年专家从全国各地齐聚本次论坛。论坛由岛津公司分析测试仪器市场部李言主持 合作实验室揭幕仪式结束后，论坛正式进入报告环节。大连化物所邓德会研究员率先发表了题为《二维材料表界面调控与能源小分子转化》的报告，他在报告中披露了其研究团队开展的以石墨烯为代表的2D材料在催化领域应用研究的设计思路以及研究过程与成果。随后，北京大学谢景林教授做了题为《光电子能谱在材料研究中的应用》的报告，他的报告内容涉及XPS原理与技术介绍、材料表面分析与XPS、XPS应用简介、XPS(准)原位分析以及光电子能谱技术的完善和发展。大连化物所邓德会研究员做报告北京大学谢景林教授做报告 大连化物所章福祥研究员做了题为《宽光谱捕光催化剂全分解水制氢》的报告，他在报告中讲述了其研究团队从合成新型材料、使用助催化剂、促进电荷分离这三方面入手，应对捕光催化剂全分解水制氢研究的挑战所获得的成果。接着，大连化物所刘健研究员做了题为《纳米反应器的构筑：从纳米催化到体外诊断》的报告，他在报告中介绍其研究的背景、纳米反应器的构筑、纳米反应器在纳米催化中的应用、纳米反应器在体外诊断中的应用等内容，并展望了此研究的未来发展。随后，岛津公司分析测试仪器市场部技术专家李言做了题为《岛津系统气相在能源催化分析领域的应用》的报告，他在报告中介绍了岛津光解水、光催化CO2还原产物分析的成熟成套解决方案，以及CO2电催化等近年来的研究热点对应的成熟分析方案，并以多个科研领域创新方案为实例，讲解了其创新性和在化工项目的应用潜力。大连化物所章福祥研究员做报告大连化物所刘健研究员做报告岛津公司分析测试仪器市场部技术专家李言做报告 在论坛的后半部分，沈阳金属所刘洪阳副研究员做了题为《纳米碳基材料在烷烃活化中的应用》的报告；大连化物所侯广进研究员做了题为《固体NMR技术的发展及其在材料结构和动力学研究中的应用》的报告；嘉兴学院“南湖学者”特聘教授王慧研究员做了题为《CoMo催化剂生物油加氢脱氧失活机理剖析》的报告；大连理工大学精细化工国家重点实验室张培立副教授做了题为《以水为氢氧源的电催化有机物同步氧化与氢化反应》的报告；吉林大学邹晓新教授做了题为《水裂解催化材料的结构化学》的报告。沈阳金属所刘洪阳副研究员做报告大连化物所侯广进研究员做报告嘉兴学院“南湖学者”特聘教授王慧研究员做报告大连理工大学精细化工国家重点实验室张培立副教授做报告吉林大学邹晓新教授做报告 本次论坛是岛津公司在能源催化研究领域举办的首届全国性论坛，期待未来连续举办下去，并不断地提高会议的深度和广度，能够为能源催化研究的专家们搭建一个很好的沟通交流的平台，助力能源催化研究水平的快速提升。

10月6日，诺贝尔化学奖名单公布。本杰明李斯特（BenjaminList）和戴维麦克米伦（DavidMacMillan）因在 “发展不对称有机催化”方面作出的卓越贡献而获奖。诺奖委员会评价，他俩的工作将人类构建分子的水平提升到了一个高度。两位科学家做出的有机小分子不对称催化，简单、漂亮又精彩。打破思维定式，定义新的催化领域人们对催化的概念已经不陌生。催化剂，可以加速化学反应。此前，不对称反应催化剂的角色主要由金属和大分子的酶扮演。在构建手性分子时，通常会形成两种彼此互为镜像结构的手性分子，但在实际应用中，往往只需要其中一种手性分子，这就需要不对称催化合成。诺贝尔奖是青睐不对称催化领域的。2001年，诺贝尔化学奖就授予了不对称金属催化领域的“手性催化氢化及氧化反应”。本杰明李斯特和戴维麦克米伦则在2000年各自独立开发了一种全新而巧妙的分子构建工具——有机小分子催化剂。酶是生物大分子化合物，有没有可能用比酶结构简单、且不含金属的有机小分子实现不对称催化？ 本杰明李斯特当时在美国Scripps研究所工作，他与合作者巴博斯（Barbas）和莱纳（Lerner）教授在研究抗体酶催化的过程中，试验了脯氨酸，证实了这一猜想；而麦克米伦则设计发展了手性二级胺催化剂，替代传统的金属催化体系，表现出优异的催化特性。“他们的实验并不复杂，甚至可以说相当简单。”清华大学化学系教授罗三中表示，很多时候，创新需要先在思想和理念上获得突破。此前传统主流的催化剂就是金属和酶，鲜有人想到，分子本身也可以作为催化剂。“有机小分子，在某种程度上就是最小的酶。”罗三中说，“他们打破了一种思维定式，并定义和梳理了这个方向。”中国科学院化学研究所研究员叶松告诉科技日报记者，在两人之前，其实有科研人员做过相关研究，更早期的一些文献中也零星有关于有机小分子催化的报道，比如早在上世纪70年代，就有人发现由脯氨酸催化的不对称羟醛反应。“有机小分子催化的概念被正式提出后，这一领域发展迅速。”叶松说。有机小分子催化剂，相比于酶结构更为简单，合成更为容易；而相比于金属，其反应条件比较温和，通常在室温下就可以进行；而且环境友好，生物毒性小，底物兼容性和适应性强。不过它也有缺点。有机小分子的催化效率有待进一步提高，跟酶相比，它需要的剂量更大，在工业化应用上还有待拓展。我国与国际发展水平“齐头并进”，不过仍有难题待解有机催化领域被开拓后，科研人员意识到，既然氨基可以做催化剂，那么其他带官能团的分子也可以做催化剂。罗三中课题组做的就是伯胺催化，在有机小分子催化领域，还有卡宾催化、手性磷酸催化、相转移催化、有机膦催化等不同方向。在这一领域，还活跃着我国来自不同科研院所的课题组。罗三中指出，目前我国在不对称催化方面的发展水平可以说和国外“齐头并进”。“我们也有不少课题组做出了高水平的工作，发表了漂亮的研究结果。”一些研究工作甚至早于两位获奖教授，比如史一安和杨丹教授分别独立发展的手性酮类小分子催化剂。自两位诺奖得主最初两项重要工作的发布已经过去20多年，现在，大家要攻克的难关是什么？“一是要提升催化效率，拓展应用范畴，发展更好的催化体系；二是做一些模式创新，比如将有机小分子催化和其他催化协同，赋予它新的活力；三是发展原创的新型有机小分子催化体系。”罗三中表示，该领域依然很有发展前景。不过，近几年来，有机小分子不对称催化的发展脚步确实有所迟缓，其在实际合成中的应用也亟待进一步拓展。“毕竟，领域里好解决的问题都被解决了，剩下的都是难啃的硬骨头。”叶松也坦言，有机小分子不对称催化确实已经过了以前急速发展的阶段，但这个领域也是我国的“长板”之一，应该加强长板，巩固优势。“从将来的可应用性来讲，它很有潜力，有广阔发展的空间。”叶松说，诺贝尔化学奖颁给了纯化学领域的基础性研究，给了不对称催化，也是对他们这些从事化学基础研究人员的一种认可和鼓励。“奖项的颁发，能让大家对有机小分子不对称催化燃起更多信心。” 罗三中感慨，“当然，难题还在那里，需要我们科研人员继续努力。”

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p 　　近日，中国科学院大连化学物理研究所复合氢化物材料化学研究组研究员陈萍团队和分子反应动力学国家重点实验室团簇光谱与动力学研究组研究员江凌团队合作在合成氨反应机理研究中取得新进展，相关结果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.，DOI:10.1002/ange.201703864)上，并被选为“热点文章”。 /p p 　　实现温和条件下氨的高效合成一直是催化领域的重要研究课题。陈萍团队首次报道了具有优异低温活性的LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理：LiH作为第二催化中心，可以转移过渡金属表面的氮物种形成Li2NH/LiNH2，继而加氢放氨。这种双中心的催化机制打破了单一过渡金属上反应物种的活化能垒和吸附能之间的限制关系，使得氨的低温低压合成成为可能(Nature Chemistry，2017,9,64)。而该催化剂上氮的活化和转移转化的微观机制尚有待深入研究。 /p p 　　在该工作中，大连化物所研究团队以LiH-Fe复合催化剂为研究对象，发现Fe与LiH在界面处存在强的相互作用。利用自主研制的团簇质谱与光谱联用实验装置，并与密度泛函理论计算紧密结合，成功探测到该催化剂表(界)面存在Li-Fe-H三元氢化物物种(如Li4FeH6，Li5FeH6等)。更为有趣的是这些氢化物物种可与N2反应直接转化为含有Fe-(NH2)-Li和LiNH2的物质，实现了N2的解离、向Li的转移和加氢 同时，三元氢化物中与Fe结合带负电荷的氢则转化为与N结合带正电荷的氢，完成了两电子转移。这些基于团簇反应的研究结果暗示了在Fe-LiH表(界)面形成的Li4FeH6很可能是催化活性中心，而N2的活化则有可能从传统Fe基催化剂C7位上的均裂过程转变为“氢助解离”机制。这项研究加深了对LiH-3d过渡金属催化剂上合成氨反应机理的认识，为新型高效合成氨催化剂的设计开发提供了思路。 /p p 　　上述工作得到国家杰出青年基金、基金委重点项目、教育部能源材料化学协同创新中心(iChEM)和大连化物所甲醇转化与煤代油新技术基础研究专项(DICPDMTO)的资助。 /p

焦炉煤气中含有氰化氢，氰化氢本身有剧毒，其水溶液腐蚀设备和管道，在系统中产生引起管道堵塞的铁盐，因此要进行脱除，并检测其具体含量。其检测标准为YB/T 4495-2015（焦炉煤气 氰化氢含量的测定 硝酸银滴定法）。原理是用氢氧化钾溶液吸收煤气中的氰化氢，加入醋酸镉溶液，使吸收液中的硫化物都形成难溶硫化镉沉淀过滤除去。在pH11条件下，用硝酸银标准溶液滴定，氰离子与硝酸银作用形成可溶性银氰络合离子，过量的银离子与试银灵指示剂反应，溶液由黄色变为橙红色即为终点，根据消耗硝酸银标准溶液的体积计算煤气中氰化氢含量。试验要先对硝酸银标准溶液进行标定（四次滴定），计算出其准确浓度：移取25.00mL氯化钠标准溶液各三份，加50mL水，加入3滴～4滴铬酸钾指示剂溶液，在不断摇动下，用硝酸银标准溶液滴定至溶液由黄色变为砖红色即为终点，记录滴定消耗体积。在标定的同时做空白试验。经计算确定了硝酸银标准溶液浓度后，再进行取样和测定（两次滴定，样品滴定和空白滴定）。标准中特别指出，所用的滴定管是5mL棕色微量滴定管，分度值要达到0.02mL。棕色滴定管，比一般的透明滴定管的观察、读数等更加困难，操控也需多加练习和足够的耐心。赫施曼的光能滴定器和电子滴定器，均有10、20、50mL三个规格，最小分度为0.01mL或0.001mL（电子滴定10mL），对于硝酸银这类需要避光的试剂，换用附带的棕色挡光板即可。均可实现抽提加液、手转/手按控制滴定速度、屏幕直接读数，可解决常规滴定管的三大难点：灌液慢、控速难，读数乱（不同人、不同位、不同次的凹液面读数均有可能出现偏差）。

美国麦克公司推出"Microactivity-Refference"全自动小型催化反应器　　 　　美国麦克仪器公司于近日发布了一款全自动小型催化反应器--Microactivity-Refference.它是一款全自动计算机控制的用于催化反应的微型反应器，温度高达1000℃，压力可达100bar。该反应器可实现诸多反应，如加氢裂化，氢化处理，异构反应，加氢反应，加氢脱硫，加氢脱氮，氧化反应，聚合反应，重整(芳构化),水蒸汽重整等等 　　MICROACTIVITY-Reference该装置为一体结构，包括了电路系统，控制系统和质量流量计系统及置于热箱中的六通阀和反应器。基于具有分布式控制结构的TCP/IP以太通讯技术，系统可以在线远程控制或面板控制。独立于计算机的微处理安全集成控制器。同时,该系统配置了各种选配附件供研究人员选择 　　如果需要了解更详细的资料,请登陆美国麦克公司中国区网站www.mic-instrument.com.cn或致电中国区各办事处

11月4至5日，由中国感光学会光催化专业委员会主办，西华师范大学联合西南石油大学、四川理工学院承办，北京泊菲莱科技有限公司协办，主题为“光催化与可持续发展”的2017光催化中青年学者论坛暨中国感光学会光催化专业委员会2017年学术年会在四川省南充市西华师范大学召开。4日上午，西华师范大学党委副书记、校长王元君，中国感光学会光催化专业委员会主任、清华大学教授朱永法，大会学术委员会主任、广东工业大学教授安太成，大会委员会代表以及来自全国200多所高校和科研院所的400余名专家学者、研究生出席在西华师范大学图书馆学术厅举行的开幕式。安太成深入浅出地介绍了光催化中青年学者论坛主要是讨论光催化基础技术的完备和基础性的课题研究。他谈道：“从1972年正式研究光催化至今，光催化研究已经进入选择性的路口，可持续发展怎样实现、学科怎样进步，对研究者来说不仅是一种挑战，更是一种机遇。”5日下午，朱永法等六位光催化领域专家在图书馆学术报告厅与参会学者、师生和企业代表深入探讨光催化技术的相关问题。我司总经理陈磊先生对光催化基础性研究与应用化研究相结合这一观点做了发言。

【科学背景】电化学还原一氧化碳（CORR）作为一种无碳酸盐的潜在方法，利用可再生电力生产乙烯引起了广泛关注。乙烯作为重要的化工中间体，其制备过程一直受到选择性和能效的限制。传统的碳-碳偶联反应在碱性条件下虽然有效，但同时也伴随着碳酸盐形成导致的CO2利用效率低问题。而在酸性电解质中进行CO2RR虽然能一定程度上解决了碳酸盐生成问题，但却面临能量效率不高的挑战，特别是在乙烯选择性方面表现不佳。为了解决这些问题，科学家们致力于减弱水解离过程，目的是抑制竞争的氢析出反应，进而提高CO2RR的选择性和能效。然而，初步的实验结果表明，减缓水解离过程并非一劳永逸的解决方案，因为使用重水代替普通水反而导致对乙烯的选择性进一步降低，这引发了新的思考和探索方向。有鉴于此，悉尼大学化学与生物分子工程学院李逢旺教授, 中国科学技术大学,合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学物理系曾杰教授（国家杰青）联合多伦多大学David Sinton 和 Edward H. Sargent院士合作探索了促进水吸附并降低水解离能量壁垒的新方法。通过将强电子受体7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷（TCNQ）引入铜催化剂表面进行分子修饰，研究团队实现了显著的乙烯产率提升。修饰后的催化剂表现出75%的乙烯法拉第效率，比未修饰的铜催化剂高出1.3倍。在膜电极组件系统中，实现了32%的全电池能量效率，对应乙烯电合成的能量成本为154 GJ t-1。关键的创新在于，TCNQ修饰不仅增强了铜与水分子的相互作用，促进了水解离过程，还降低了CO到乙烯途径中关键中间体的氢化能量壁垒，从而显著提高了乙烯的选择性。通过一系列原位表征和密度泛函理论（DFT）计算，研究进一步揭示了修饰催化剂的作用机制。【科学亮点】（1）实验首次探索了使用7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷（TCNQ）对铜催化剂进行分子修饰，以提高CO电还原产乙烯的效率和选择性。（2）实验通过在流动电池中测试修饰后的催化剂，发现其乙烯法拉第效率达到75%，比未修饰的铜催化剂高出1.3倍。此外，在膜电极组件（MEA）系统中，实现了32%的全电池能量效率，对应的乙烯电合成能量成本为154 GJ t-1。（3）通过一系列原位表征和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了TCNQ修饰如何增强铜与水分子的相互作用，降低了关键中间体*CHCOH到*CCH的氢化能垒，从而提高了CO到C2H4的选择性。【科学图文】图1：水解离对CORR产品分布的影响。图2. Cu-100TCNQ催化剂的表征。图3. TCNQ修饰铜电催化剂的CORR性能。图 4：TCNQ修饰铜催化剂促进C2H4形成的机理研究。【科学结论】本文探索利用强电子受体修饰铜催化剂以激活水解离过程，从而提升CO到C2H4途径的效率和选择性。通过这一设计原则，研究展示了铜与7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷（TCNQ）的相互作用如何增强水分子的吸附和解离能力，进而降低了关键中间体*CHCOH到*CCH的氢化反应能垒。这些发现不仅在实验层面证实了修饰催化剂在电化学还原反应中的潜力，而且通过密度泛函理论（DFT）计算提供了理论支持。此外，通过流动电池和膜电极组件系统的实际性能评估，显示出高达75%的C2H4法拉第效率和32%的能量效率，这为碳中和和可持续化学品生产提供了有前景的路径。这项工作不仅拓展了催化剂设计的思路，还为实现高选择性和能效的多碳产品生产提供了新的理论和实验基础。原文详情：Liang, Y., Li, F., Miao, R.K. et al. Efficient ethylene electrosynthesis through C–O cleavage promoted by water dissociation. Nat. Synth (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00568-8

p 　　8月28日8时许，位于哈尔滨市哈南工业新城南岗工业园区哈南十二大道的黑龙江省科学院石油化学研究院工业催化中心中试车间发生爆燃事故，所幸没有造成人员伤亡。 /p p 　　事故发生后，当地公安、消防、120急救部门均赶到现场进行处置。现场情况显示，多辆消防车停靠在附近，消防人员正在进行救援。截至当日9时20分，火灾得到有效控制。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/2c2b8cae-d83c-4183-a27b-e5c87806c917.jpg" title=" 图1.jpg" alt=" 图1.jpg" / /p p 　　据了解，事发时该车间正在进行生产作业，在启动锅炉加热准备作业时发生爆燃。经相关部门初步调查，现场有甲苯等易燃物质，过火面积200余平米。发生事故的具体原因正在调查中。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b0bee972-4c8f-4b27-b84c-2550132b4558.jpg" title=" 图2.jpg" alt=" 图2.jpg" / /p p 　　相关资料显示，甲苯是一种双重性气体，既具有易燃易爆性，又具有有毒有害性，甲苯在空气中的含量超出安全范围后，便会有爆炸、燃烧、中毒的危险，因此，对于甲苯的防范工作极其重要。 /p p 　　据了解，黑龙江省科学院石油化学研究院始建于1962年12月，前身为中国科学院东北石油化学研究所，是集基础研究、应用研究和高技术创新研究为一体的综合开发类科研机构。 /p p 　　其是中国最早从事高分子胶黏剂和密封剂研发的单位之一，主要研究领域包括：1.高分子功能材料；2特种胶粘剂与密封材料；3.结构与耐热材料；4.结构胶粘剂与复材树脂；5.工业催化材料；6.精细化工材料。 /p p 　　作为黑龙江省科学院石油化学研究院一个重要的科研与开发机构，工业催化中心长期承担化工部、中国石化总公司、省科技厅科技攻关任务，研究领域包括：光催化分解硫化氢制氢工艺及催化剂制备；用于偶联反应的非均相钯催化剂制备；加氢催化剂制备及加氢工艺研究；有机电致发光材料的合成；稠环芳烃化合物的合成 医药中间体合成。 /p p 　　由此可见，黑龙江省科学院石油化学研究院的工作少不了与实验打交道。在化学化工实验中，使用的化学药品与试剂种类繁多，并且许多化学药品易燃、易爆、有毒或有腐蚀性，很多研究工作要在具有危险性的条件下进行。因此工作人员需要有非常强烈的安全意识，实验室安全重于泰山！ /p

随着能源不断消耗，大气中 CO2 的排放量逐年递增，由此引发的环境问题已成为全球关注的热点。去年的联合国大会上，我国向世界承诺，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。如何减少 CO2 排放、有效转化和利用 CO2 已引起各国政府的高度关注，CO2 的固定和转化是降低其含量的有效途径之一。 我们都知道自然生物可以利用太阳能、化能等能量形式固定二氧化碳进行自养生长。到目前为止，科学家共发现了 6 种天然固碳途径。其中卡尔文循环（光合作用中的碳反应部分）是自然界分布最广的固碳途径，每年可将 1 千亿吨二氧化碳转化成再生物质。但天然固碳的转换效率较低、经济性较差，是限制其实现工业化利用的主要瓶颈。因此构建具有高转化效率的人工固碳途径一直是相关领域的研究重点。 图1. 卡尔文循环（来自：维基百科） CO2 电化学还原（ERC）技术是在常温常压条件下，利用电能（尤其是可再生能源发电）将 CO2 与水直接反应生成合成气、甲酸、碳氢化合物、醇类等高附加值的化学品或液态燃料的新技术，是一条实现可再生能源存储与 CO2 转化利用的绿色途径，对人类的可持续发展具有重要意义。ERC 技术不需要制氢、加温和加压等额外消耗的能量，且设备投资少，其潜在的经济效益和环境效益引起了研究者广泛关注。 近年来，电化学还原技术取得了长足进展，但仍存在许多亟待解决的问题，例如产物的选择性低、偏电流密度低、催化剂的稳定性与耐久性欠佳等，这些问题限制了 ERC 技术的实际应用和商业化。电催化剂作为 ERC 技术的关键材料，其性能直接影响 CO2 转化效率、还原产物选择性及稳定性。因此，开发高性能的电催化剂，提高催化剂的催化活性、选择性和稳定性具有重要的研究意义和应用价值。 在所有金属电催化剂中，Cu 基催化剂是唯一可在水溶性电解质溶液中将 CO2 高选择性地催化还原生成碳氢化合物和醇类的催化剂。在 Cu 基催化剂表面，CO2 可以还原成 CO、HCOOH、CH4、C2H6、C2H4 及含氧碳氢化合物（醇类）等 16 种不同的还原产物。不同的 Cu 基催化剂用于 ERC 反应时，还原产物分布不同。影响还原产物选择性和还原效率有多种因素，包括催化剂的结构、形貌、晶面、尺寸、组成、表面缺陷等。 浙江大学功能复合材料与结构研究所的研究人员研发出一种新型电催化剂，今年 6 月 2 日，相关研究成果以《在铜-分子界面上紧固溴离子使 CO2 高效电还原成乙醇》（Fastening Br&ndash Ions at Copper&ndash Molecule Interface Enables Highly Efficient Electroreduction of CO2 to Ethanol）为题，发表在《ACS Energy Letter》上。 图2. 在新型电催化剂 CuBr 作用下的 CO2 &ldquo 酿&rdquo 酒过程 研发出的新型电催化剂十二烷硫醇改性 CuBr，在催化过程中会形成一个稳定的 Br 掺杂 Cu 硫醇界面，从而更高效地将二氧化碳还原成乙醇。该电催化剂的 C2+（含有两个碳原子及以上的化合物）法拉第效率提高了 72%， 乙醇的法拉第效率达到 35.9%。 图3. 新型电催化剂的合成过程 上图阐述了在铜箔上合成 CuBr 纳米四面体并使用十二硫醇（DDT）进行修饰改性的过程。首先将机械抛光的铜箔片在 CuBr2 溶液中浸泡 30s，快速形成 CuBr四面体。利用飞纳台式场发射扫描电镜 Phenom Pharos 对 CuBr 和 CuBr - DDT 的形貌进行观察，在铜箔的整个表面上可以清晰地观察到排列紧密、表面光滑的四面体纳米结构（图 3b）。经过 DDT 处理后，可以看到 CuBr 四面体表面吸附的絮凝状 DDT（图 3c）。 实验结果表明，用 DDT 分子修饰的 CuBr 对 C2+ 的法拉第效率高达 72%，乙醇-乙烯比接近 1.1。DDT 在 CuBr 上的吸附会阻碍 Br 的迁移和 CuBr 的完全还原，从而在催化过程中形成独特的 Br 掺杂 Cu 硫醇界面，且界面稳定性高。同时，DDT 的吸附抑制了氢和甲烷的产物选择性。在 Cu 中引入 Br- 可以稳定高价态 Cu，从而提升对乙醇的选择性。这一策略将有助于其他复杂电子-质子转移过程的电催化系统的设计。

在太阳光或一缕LED紫外光照拂下，玻璃烧杯中加入一点点白色粉末，无须加热也无须其他能源，烧杯里的水便可源源不绝产生氢气，且经过数百小时的实验，这种白色粉末的量并未衰减。在云南大学材料与能源学院实验室，你能见到这样的“奇观”。　　在碳达峰、碳中和背景下，洁净的氢成为未来的重要能源，高效、低成本制氢，特别是光解水制氢是科学家研究的方向。1月10日，国际著名期刊《自然通讯》发表了云南大学柳清菊教授团队与英国伦敦大学学院唐军旺教授团队、华东师范大学黄荣教授团队合作的一项重要研究成果——以单原子铜锚定二氧化钛，成功制备新型光催化剂，其分解水制氢量子效率高达56%，被审稿人称为“世界纪录”。这意味着“水变氢”有了一条可实用化的新路径。　　提高催化效率 才能助推光解水制氢走向实用化　　氢能是一种清洁无污染的可再生能源，燃烧值很高，可达每千克140兆焦耳，其具有来源丰富、燃烧产物无二次污染等优点，有望代替石油和天然气，因而受到世界范围的广泛关注。若能得以大规模实际应用，将为“双碳”目标的顺利实现作出贡献。　　“目前，制备氢的主要方法有化石燃料制氢和电解水制氢，但两种方法都需消耗传统能源。”柳清菊向科技日报记者介绍，化石燃料制氢，二氧化碳排放量大，每生产1千克氢气，将产生10千克左右的二氧化碳；而电解水制氢也存在能耗和成本问题。“在环境和能源问题日益严重的今天，开发清洁、可持续、低成本的制氢技术，推进氢能的发展显得尤为迫切和重要。”柳清菊说，采用光催化技术，利用太阳能驱动水分解制氢是一种极具发展前途的新方法。　　自1972年科学家发现二氧化钛半导体具有光催化性能以来，光解水制氢一直受到学术界及产业界的关注与重视。在能量大于或等于半导体禁带宽度的光照射下，光催化材料价带中的电子吸收入射光子的能量跃迁到导带，形成“电子—空穴”对，空穴和电子迁移到材料表面，与表面吸附的水分子发生氧化还原反应，也就是电子与水发生还原反应产生氢气，空穴氧化水产生氧气。　　然而，由于电子带负电，空穴带正电，使得光催化材料中光照所产生的“电子—空穴”很容易复合，导致产氢量子效率低下，严重阻碍了光解水制氢的发展。因此，如何阻止“电子—空穴”的复合，提高光催化制氢效率，成为目前国际上光催化研究领域的重大挑战之一，也是制约光催化制氢技术实用化的瓶颈难题。　　这其中，光催化材料是核心。而光催化材料的活性、稳定性和成本是决定光催化技术能否实际应用的关键。　　铜离子“补位” 新型光催化材料设计制备突破瓶颈　　金属单原子催化剂是近年来迅速发展起来的新型催化剂。相比传统金属催化剂，金属单原子催化剂中的原子以单个的形式负载在载体上，在催化反应中可充分参与反应，实现反应活性中心的最大化，利用效率可接近100%，在理论上可以同时提高催化活性并降低成本。然而由于单原子具有极高的表面能，在合成和催化反应过程中容易团聚、稳定性差、寿命短且制备成本高，阻碍了其实际应用。　　“这次起光催化作用的二氧化钛，是一种钛和氧规则排列的晶体，我们通过独特的合成工艺，在其中生成大量的钛空位。”柳清菊向记者解释，有了这些钛空位，就可以请铜离子来帮忙“补位”。　　“通过对钛基有机框架材料MIL-125中钛空位的设计和可控合成，我们研制出具有大比表面积和丰富钛空位的二氧化钛纳米材料，以此为载体锚定过渡金属铜单原子，使铜与二氧化钛形成了牢固的‘铜—氧—钛’键。”柳清菊介绍，在光催化制氢反应过程中，一价阳离子铜和二价阳离子铜的可逆变化，大大促进了光生“电子—空穴”的分离和传输，大幅提高了光生电子的利用率，使产氢量子效率获得突破，达到56%。这项突破获得了欧洲科学院院士、伦敦大学学院光催化和材料化学终身教授唐军旺团队的验证。　　成本、工艺更“亲民” 光解水制氢产业已初露曙光　　新研制的二氧化钛基光催化材料，具有性能稳定、无毒、无二次污染等优点，且生物相容性好、制备方法简单、成本低，与传统方法相比优势明显。通常含贵金属的催化剂，催化活性高，但相应的成本也极高。“新材料中，我们用的是‘贱金属’铜，它储量大、价格低、易获得，这是成本降低的第一个方面。” 柳清菊介绍，此外，原有的催化材料中单个金属原子活性很大，很容易形成团簇，使得催化活性降低。研发团队将铜原子牢固地锚定在钛空位上，不容易团聚，创新性地解决了这个问题，稳定时间很长，在常温常湿条件下，样品放置380天之久，仍然具有与新制备样品相当的产氢性能，进一步降低了产氢成本；另外，新型光催化材料制备工艺简单，无需昂贵的设备，使光催化制氢更加“亲民”。　　近年来，柳清菊团队在实验室进行了大量的基础研究，包括材料设计、合成工艺、机理研究、性能优化等，已获得稳定的高性能光解水制氢光催化材料的实验室制备工艺，正准备开展放大工艺研发，为后续产业化奠定基础。虽然传统的光催化材料成本高、量子效率低，国内光催化产氢市场尚未成熟，但随着产业链衔接及相关政策的完善，光催化制氢产业化已是曙光初露。　　对柳清菊团队而言，56%的产氢量子效率也不是终点。“我们还在继续努力，使效率进一步提高，如果能够提高到70%以上，对生产应用的意义将是不言而喻的。”柳清菊说，找准了方向，效率再提升将不是梦。随着光解水效率进一步提高和成本进一步降低，氢能时代将加速到来，人类也将还地球以绿水青山。