新能源学院赵学波教授领衔的氢能团队在具有工业应用前景的丙烷氧化脱氢制丙烯高性能催化剂研究方面取得新进展，相关论文《含硼金属有机框架化合物衍生的球形超结构氮化硼纳米片》（A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks）在国际化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society发表。我校2016级博士生曹磊、新能源学院代鹏程副教授为该论文共同第一作者，新能源学院赵学波教授、代鹏程副教授、昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授为共同通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位。 丙烯是极为重要的大宗化工基础原料，后续衍生出的众多有机化工产品在建筑、汽车、包装纺织等领域有广泛应用。近年来随着丙烯下游产业规模的迅速扩张，传统的丙烯来源已无法满足市场需求，因而亟需开发新的丙烯来源。丙烷氧化脱氢制丙烯具有底物转化率高、工艺能耗低和无积碳不易失活等优势，极具工业应用前景。但是由于产物丙烯容易与氧化剂发生过度氧化，降低了目标产物的选择性，从而让丙烷氧化脱氢工艺一直无法达到工业化的要求。因此，开发一种高效催化剂，抑制过度氧化，提升产物中丙烯的选择性是推动丙烷氧化脱氢发展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烃选择性最高的丙烷氧化脱氢催化剂，但是单程烯烃收率离工业化需求仍有一定差距。通过可控合成提高活性物种在氮化硼表面的含量和分散度是一种提升催化性能的有效途径。构建分层的三维结构，尤其是基于二维氮化硼纳米片为基本单元的球状三维结构，有助于提高边缘活性物种的含量。除丰富的边缘活性位点外，特殊的三维球状结构促使反应混合气沿着球面进行有效地扩散并充分与活性位接触，提高催化剂的催化活性。然而迄今为止，如何控制氮化硼纳米片自组装形成三维球状超结构仍是一个充满挑战性的工作。 针对上述问题，研究人员以金属有机框架化合物（MOFs）为前驱体，通过溶剂热转换的方式制备了三维球形超结构MOFs纳米片（SS-MOFNSs），并进一步以SS-MOFNSs为自牺牲模板，制备了球形超结构氮化硼纳米片（SS-BNNSs）催化剂。 SS-BNNSs在丙烷氧化脱氢反应中表现出了优异的催化性能，510 ºC的操作温度下，产物中烯烃的收率达到了40.2%（丙烯，27.8%；乙烯，12.4%），远超商业化的氮化硼纳米片（丙烯，23.8%；乙烯，8.6%）和高比表面积的氮化硼纤维（丙烯，20.7%；乙烯，10.2%）。通过系统的表征可以发现，SS-BNNSs表面富含B-OH，让催化剂无须活化就可以直接催化反应进行，同时特殊的结构优势提高了活性物种的分散度，利于反应气与活性位点快速接触和产物丙烯的迅速脱附，提升了产物丙烯的单程收率。SS-BNNSs自组装的构造过程和结构优势带来的性能提升拓宽了催化剂的设计思路。 该研究成果获得审稿专家充分肯定，审稿专家一致认为该工作提出的含硼MOFs衍生三维超结构氮化硼纳米片具有很好的创新性，其作为丙烷氧化脱氢催化剂表现出的高烯烃收率在工业应用方面具有较大潜力，为丙烷氧化脱氢催化剂的研究提供了新的参考。

跨临界 CO2 热泵系统可广泛应用于生活热水供应、采暖和工业干燥等诸多领域，同时在环境保护方面有很大的优势，且节能效果较好。随着国家政策的倾斜，我国对 CO2 热泵技术研究的不断深入, CO2 热泵热水器在我国将会有很好的发展前景。目前，西安交通大学与万宝、美的、格力等公司均有热泵热水器及其压缩机方面的合作项目。 随着人们对环境问题日益关注，自然工质作为制冷剂的研究方向逐渐成为制冷行业新的研究热点。由于 CO2 具有较好的热物理性质，因此 CO2 作为制冷剂的制冷、制热技术也在逐步走向成熟。对 CO2 压缩机的研究主要是一些国外压缩机生产企业，比如日本的 SANYO、MYCOM、DAINKIN 公司，意大利的 DORIN 公司等国际知名公司。而对于跨临界 CO2 热泵热水器的研究，日本的多家公司走在了世界的前列，并于 2001 年将小型家用 CO2 热泵热水器投入了市场。而对于商用 CO2 热泵热水器的研究和开发，在国内外尚未有成熟机型的出现。

本发明公开了一种通过中间载金有效提高分枝结构二氧化钛纳米线薄膜光催化活性的方法，包括如下步骤：在双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得反应液Ⅰ；将金属钛板浸没于反应液Ⅰ中，反应12~72小时；取出金属钛片，用去离子水清洗，干燥，热处理0.5~5小时；在去离子水中添加氯金酸和甲醇，得反应液Ⅱ；将热处理后的金属钛片浸没于反应液Ⅱ中，通过紫外光照射后，再浸没于硫酸溶液中，反应12~72小时，用去离子水清洗、干燥，获得分枝结构二氧化钛纳米线薄膜。本发明采用中间载金的方法，有效增加了纳米金颗粒与二氧化钛接触面积，显著提高了薄膜的光催化活性。

氧化铁石墨烯复合材料目前涉及的电化学方面的应用包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池。氧化铁（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作电化学器件非常有前途的材料，不仅具有成本低、无毒性、化学稳定性好等优点，还具有较高的理论电容量。但在实际使用时又因为自身导电性的不足以及反应的循环稳定性差等问题受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面积，较高的导电性，优异的化学和热力学稳定性，以及独特的光、热、机械性能，成为了非常合适作为制作电化学能源存储和转化器件的材料。负载氧化铁在石墨烯上，不仅能够弥

面向我国能源结构调整的重大战略需求，提出了利用二氧化碳高效开发页岩气的新理论与新方法，成功指导了我国首次陆相页岩气超临界二氧化碳压裂现场试验，实现了页岩气高效开发与二氧化碳地质封存一体化的突破。

大粒径硅溶胶是一种重要的无机胶体材料，以其独特的物理化学性质在多个领域得到广泛应用。 一、定义与特性 定义：硅溶胶是一种含有二氧化硅（SiO2​）的胶体溶液，通常呈现为透明或半透明的液体。大粒径硅溶胶指的是粒径在100纳米以上的硅溶胶，其粒径范围可以从100纳米到500纳米不等。 特性： 物理性质：大粒径硅溶胶具有较高的粘度和良好的流动性，能够在高温和高压环境下保持其性能。 化学性质：硅溶胶无毒无味，耐高温、耐酸碱，具有稳定的物理和化学性质。 光学性能：大粒径硅溶胶具有较好的光散射能力，可以在涂料中产生优良的遮盖效果，提升涂料的遮盖力和白度。 机械性能：干燥后能形成坚韧的薄膜，具有一定的耐磨性和耐化学性。 二、制备方法 大粒径硅溶胶的制备方法多种多样，常见的包括： 溶胶-凝胶法：通过控制反应条件，如温度、pH值和反应时间等，调节硅溶胶的粒径和分布。是目前应用最广泛的一种方法。 离子交换法：也称粒子增长法，以水玻璃为原料，通过离子交换反应去除杂质，生成聚硅酸溶液，再经处理得到大粒径硅溶胶。 水热合成法：在高温高压条件下合成硅溶胶，能够获得较为均匀的颗粒分布。 直接酸化法：采用稀水玻璃，经离子交换树脂去除杂质，制备活性硅酸溶胶，再加热保温、直接酸化，控制反应条件使晶粒长大，得到大粒径硅溶胶。 三、应用领域 大粒径硅溶胶因其独特的性质，在多个领域展现出广泛的应用前景： 涂料行业：作为填料和增稠剂，改善涂料的流动性和刷涂性能，提高涂层的附着力和耐磨性。其透明性也适用于透明和半透明涂料的生产。 建筑材料：作为粘结剂，提高水泥和砂浆的强度及耐久性，改善建筑材料的抗渗性能。在混凝土中加入适量的大粒径硅溶胶，可以增强混凝土的抗压强度和耐磨性。 电子行业：用于电子封装材料和绝缘体，提高材料的热导性和电绝缘性，减少电子元件之间的干扰，提高电子设备的性能和可靠性。 陶瓷材料：作为添加剂，改善陶瓷的成型性和烧结性能，增强陶瓷制品的强度和韧性，提高陶瓷产品的表面光洁度和色泽。 橡胶行业：作为填充剂和增强剂，提高橡胶的耐磨性和抗老化性能，改善橡胶的加工性能，降低加工难度，提高生产效率。 纸张和纺织行业：作为涂布剂和助剂，提高纸张的光滑度和印刷适应性，改善纺织品的手感和强度，提高纺织品的耐水性和耐污性。 环境保护：作为吸附剂，有效去除水中悬浮物和重金属离子，改善水质。在土壤改良方面也展现出一定的应用前景。 化妆品行业：被广泛应用于粉底、遮瑕膏等产品中，提供良好的滑爽感，使化妆品在涂抹时更加顺滑，且不易出现结块现象。 四、使用注意事项 在使用大粒径硅溶胶之前，应准备好所需的工具和材料，包括搅拌器、量筒、喷枪等。 注意施工环境，高湿度环境可能导致涂层干燥不良，而低温环境则可能延长干燥时间。 在大规模应用前，建议进行小面积的兼容性测试，确保硅溶胶与基材之间的相容性，避免因不兼容造成的涂层脱落或起泡。 使用后应及时清洗工具和设备，避免硅溶胶固化在工具上，影响下次使用。 五、总结 大粒径硅溶胶以其独特的物理化学性质，在涂料、建材、电子、陶瓷、橡胶、纸张、纺织、环境保护及化妆品等多个领域展现出广泛的应用前景。随着科技的不断进步和生产工艺的改进，大粒径硅溶胶的应用范围和潜力将进一步拓展，为各行业的发展提供更为强大的支持。

碳纳米管-硅太阳能电池将具有优异透明导电性能的碳纳米管和高吸光性能的单晶硅完美结合，工艺简单，备受学术界关注。和目前光伏领域所研究的钙钛矿、半导体薄膜、量子点等材料相比，碳纳米管-硅电池将传统硅材料和新型碳纳米材料两者优良的光电性能相结合，有望成为下一代光伏候选技术。和传统晶体硅电池相比， 该电池省略了制备p-n结的热扩散工艺，小面积时无需蒸镀金属栅格，单壁碳纳米管的导电性和载流子迁移率远远高于晶体硅，因此具有低成本、高效率的优点。目前， 该领域的典型结构，无论是碳纳米管-硅还是石墨烯-硅电池，都存在电池效率仍有待提高、电池面积偏小的问题，距离实际应用还比较遥远。

南开大学刘阳研究员与天津医科大学康春生教授合作在国际知名学术期刊NanoLetters（DOI:10.1021/acs.nanolett.8b03644）上发表文章，提出了一种新型的纳米复合材料（NC-KLVFF），可有效清除Aβ毒性寡聚体，并减轻Aβ诱导的AD小鼠的神经毒性。该纳米复合材料为表面集成有Aβ捕捉肽（KLVFF）的小粒径纳米颗粒（图2b，14±4nm）。这种纳米复合材料将KLVFF通过原位聚合交联在血清蛋白质分子表面（图2a），与Aβ共培养可显著改变Aβ寡聚体的形貌，进而形成Aβ/NC-KLVFF纳米团簇而不是Aβ寡聚体。随着病理性Aβ寡聚体的减少，纳米复合材料减轻了Aβ诱导的神经元损伤，并恢复了脑内小胶质细胞吞噬Aβ的能力，最终保护了海马神经元免受凋亡。研究人员考察了NC-KLVFF在减轻神经毒性和促进小胶质细胞清除方面的作用。实验结果表明NC-KLVFF通过与Aβ作用形成纳米团簇体，显著减轻了Aβ对神经元细胞膜的黏附，进而减小了对神经元的损伤（图3a,b）。在小胶质细胞对Aβ的吞噬实验中，也观察到Aβ/NC-KLVFF纳米团簇体展现出更易被内在化的特点（图3c,e）。

该研究工作首先使用DFT理论计算了fcc相与hcp相Ru的Wulff平衡结构模型里各个表面的CO解离势垒。CO解离通常被认为是费托合成的决速步，而CO解离势垒的大小可以反映出催化剂的费托合成活性。计算结果表明hcp相Ru（0001）面的Step-B台阶位具有最低的CO解离势垒，但在真实纳米粒子体系中较难暴露，而fcc相Ru具有（100）、（211）面以及（111）面Step-B台阶位等一系列CO解离势垒较低的表面，有可能具有非常好的费托合成催化活性。   根据DFT计算结果，设计合成了以fcc相Pt纳米晶为核，外延生长fcc相Ru的Pt-Ru core-shell结构纳米催化剂。该催化剂在393-433 K的较低温度下即表现出远高于hcp相Ru的费托合成催化活性，433 K下活性可达 37.8 molCO·molRu-1·h-1 ，这是目前相同温度下报道的活性最高的费托合成催化剂。同时该催化剂也具有非常好的产物选择性与稳定性。经过对催化剂结构的详细表征，利用STEM、XAFS、XRD等手段对该fcc Pt-Ru纳米催化剂的结构进行了模拟重建，证实了该催化剂具有超高活性位密度，表面大量暴露Ru（100）、（211）以及（311）等具有优异的CO活化能力的结构，   其活性位密度是此前最好的hcp Ru催化剂的1-2个数量级以上。证明了fcc Ru催化剂相比hcp Ru具有更好催化性能的本质是具有更密集的催化活性位点。

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