2023年07月20-27日，Science期刊上,，中國(guó)學(xué)者先后在線刊發(fā)3篇Science,。

1、 天津大學(xué)鞏金龍：選擇性丙烯合成的串聯(lián)丙烷脫氫和表面氧化催化劑

丙烷直接脫氫(PDH)制丙烯是一種理想的商業(yè)反應(yīng),，但吸熱性高,，且受到熱力學(xué)平衡的嚴(yán)重限制。以水形式氧化去除氫的氧化途徑存在安全性和成本方面的挑戰(zhàn),。

在此,，來(lái)自天津大學(xué)鞏金龍等研究者，將化學(xué)環(huán)選擇性H₂燃燒和PDH與多功能FeVO₄VO_x氧化還原催化劑相結(jié)合,。分散在Al₂O₃上的VO_x提供了脫氫位點(diǎn)，而鄰近的納米級(jí)FeVO₄則作為隨后的H₂燃燒的氧載體,。在550°C條件下,，通過(guò)200個(gè)化學(xué)環(huán)循環(huán)對(duì)FeVO₄進(jìn)行再氧化，丙烯選擇性為81.3%,，丙烷轉(zhuǎn)化率為42.7%,。基于催化實(shí)驗(yàn),、光譜表征和理論計(jì)算,，研究者提出了氫溢出介導(dǎo)的耦合機(jī)制。在VO_x位點(diǎn)產(chǎn)生的氫遷移到鄰近的FeVO₄進(jìn)行燃燒，使PDH向丙烯轉(zhuǎn)移,。這種機(jī)制是有利的催化和燃燒位點(diǎn)之間的接近,。相關(guān)論文以題為“Tandem propane dehydrogenation and surface oxidation catalysts for selective propylene synthesis”發(fā)表在Science上。

論文鏈接：

https://www./doi/10.1126/sciadv.adh5331

圖1：30FeV-3V/Al串聯(lián)催化劑的表征,。

圖2：串聯(lián)催化劑的催化性能,。

圖3：氫溢出介導(dǎo)的PDH與CL-SHC耦合。

綜上所述,，研究者證明了氫溢出介導(dǎo)的PDH和CL-SHC在納米尺度上通過(guò)多功能串聯(lián)氧化還原催化劑偶聯(lián),。研究了從毫米尺度到納米尺度的不同位點(diǎn)鄰近的串聯(lián)模式，驗(yàn)證了丙烯生產(chǎn)的選擇性在親密依賴的方式下,。實(shí)驗(yàn)和理論分析表明,，在VO_x位點(diǎn)形成的氫中間體遷移到鄰近的FeVO₄氧載體上燃燒，完善了PDH與CL-SHC的串聯(lián)過(guò)程,?？紤]到許多工業(yè)相關(guān)的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程是吸熱的和平衡限制的，研究者預(yù)計(jì)氫溢出輔助CL-SHC的概念和這里確定的串聯(lián)催化的耦合機(jī)制為指導(dǎo)過(guò)程強(qiáng)化開(kāi)辟了新的途徑,。

2.安徽大學(xué)陳爽&朱滿洲：配體保護(hù)的金屬納米團(tuán)簇作為光波導(dǎo)的低損耗,、高偏振發(fā)射體

光致發(fā)光分子和納米材料作為有源波導(dǎo)具有潛在的應(yīng)用前景，但往往受到高光學(xué)損耗和復(fù)雜制造工藝的限制,。

在此,，來(lái)自安徽大學(xué)陳爽和朱滿洲等研究者，探索了配體保護(hù)的金屬納米團(tuán)簇,，它可以作為波導(dǎo)具有強(qiáng),、穩(wěn)定和可調(diào)諧的發(fā)射。研究者合成了兩個(gè)合金配體保護(hù)金屬納米團(tuán)簇Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x(7≤x≤9),，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定,。兩種納米團(tuán)簇的晶體表現(xiàn)出優(yōu)異的光波導(dǎo)性能，光損耗系數(shù)分別為5.26×10^?3和7.77×10^?3分貝/微米(dB μm^?1),，低于大多數(shù)無(wú)機(jī),、有機(jī)和雜化材料的光損耗系數(shù)。Pt₁Ag₁₈化合物的晶體排列和分子取向?qū)е铝藰O高的極化比,，達(dá)到0.91,。聚集使Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x納米團(tuán)簇的量子產(chǎn)率分別提高了115倍和1.5倍。這種低損耗,、高極化的光子團(tuán)簇為有源波導(dǎo)和極化材料提供了一個(gè)通用的,、通用的平臺(tái)。相關(guān)論文以題為“Ligand-protected metal nanoclusters as low-loss, highly polarized emitters for optical waveguides”發(fā)表在Science上,。

論文鏈接：

https://www./doi/10.1126/science.adh2365

圖1：Pt₁Ag₁₈的晶體結(jié)構(gòu),。

圖2：Au_xAg_19-x的晶體結(jié)構(gòu),。

圖3：Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x光波導(dǎo)。

圖4： Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x的偏振光學(xué)性能,。

圖5：Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x的光致發(fā)光,。

綜上所述，研究者合成并表征了配體保護(hù)的Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x納米管,，并對(duì)其光波導(dǎo)特性進(jìn)行了研究,。兩種NCs均由一個(gè)二十面體M₁₃核、兩個(gè)冠狀M₃Cl₃(SR)₁短鏈基序和6個(gè)DPPP配體組成,。Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x納米晶體具有優(yōu)異的光波導(dǎo)性能,，光損耗系數(shù)分別為5.26×10^?3和7.77×10^?3 dB μm^?1，這主要?dú)w功于它們抑制了非輻射躍遷,、致密的晶體堆積和大的Stokes位移,。此外，對(duì)其他原子精密納米管的光波導(dǎo)性能進(jìn)行了研究,，揭示了配體保護(hù)原子精密納米管的通用性,。Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x不同的晶體結(jié)構(gòu)和封裝方式?jīng)Q定了它們不同的極化波導(dǎo)性能。Pt₁Ag₁₈微棒的極化比為0.91,，而Au_xAg_19-x微棒的極化比為0.17,，極化發(fā)射較弱。此外,，Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x表現(xiàn)出AIEE效應(yīng),，從固態(tài)到溶液，Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-x的QY分別提高了115倍和1.5倍(28.9%比0.25%)和6.91%比4.66%,?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明Pt₁Ag₁₈和Au_xAg_19-xNCs在光通信和小型化光電器件中具有潛在的應(yīng)用前景,。

3. 西北工業(yè)大學(xué)李炫華：用于發(fā)電和制氫的原位光催化增強(qiáng)型熱原電池

高性能熱電電池具有將熱能轉(zhuǎn)化為電能的潛力,，但其效率受到氧化還原離子濃度差低的限制。

在此,，來(lái)自西北工業(yè)大學(xué)李炫華等研究者,，報(bào)道了一種原位光催化增強(qiáng)氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)產(chǎn)生氫和氧,，以實(shí)現(xiàn)熱電器件中氧化還原離子的連續(xù)濃度梯度,。熱功率與產(chǎn)氫率之間的線性關(guān)系是裝置設(shè)計(jì)的基本原則。該系統(tǒng)的熱功率為8.2毫伏/開(kāi)爾文,，太陽(yáng)能制氫效率高達(dá)0.4%。由36個(gè)單元組成的大面積發(fā)電機(jī)(112平方厘米)在室外運(yùn)行6小時(shí)后,，產(chǎn)生了4.4伏的開(kāi)路電壓和20.1毫瓦的功率,，以及0.5毫摩爾的氫氣和0.2毫摩爾的氧氣,。相關(guān)論文以題為“In situ photocatalytically enhanced thermogalvanic cells for electricity and hydrogen production”發(fā)表在Science上。

論文鏈接：

https://www./doi/10.1126/science.adg0164

圖1：原位光催化增強(qiáng)TGC中氧化還原離子濃度梯度,。

圖2：TGC和O_v-WO_3/TGC/S_v-ZIS的熱電性能,。

圖3：驗(yàn)證光催化增強(qiáng)型TGCs的工作原理。

圖4：大面積光催化增強(qiáng)TGC,。

綜上所述,，研究者通過(guò)原位誘導(dǎo)的光催化過(guò)程，在熱側(cè)和冷側(cè)產(chǎn)生連續(xù)的FeCN^4-和FeCN^3-離子濃度梯度ΔC,，證明了光催化增強(qiáng)的熱電偶極器件,。該系統(tǒng)顯示出8.2 mV K^?1的光催化增強(qiáng)熱功率，同時(shí)伴有太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水分解,，STH效率高達(dá)0.4%,。這個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的系統(tǒng)通過(guò)利用太陽(yáng)輻射的能量，將發(fā)電與H₂和O₂生產(chǎn)結(jié)合起來(lái),。這項(xiàng)工作也證明了該技術(shù)在更大規(guī)模和自然條件下的可行性,，使其成為利用太陽(yáng)能熱能進(jìn)行多種環(huán)境能源轉(zhuǎn)換的有前途的方法。（文：水生）

*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持,。