氢是元素周期表中的第一个元素，亦是宇宙中丰度最高的元素。其在宇宙演化、生命起源、分子构成、生物大分子组装、化工生产等扮演着极其重要的角色。在单个团簇中成功揭示3个“金属氢”的存在不仅深化了对含有“金属氢”纳米材料结构化学的认识，而且更为重要的是，这为我们从多维度认识氢元素的本质提供了巨大的可能。

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河海大学海洋学院王喜冬教授团队在海盆-跨海盆尺度海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理、盐度障碍层变化机理及其对海气相互作用的影响、卫星海洋遥感数据重构海洋三维温盐场等研究方面取得新进展。 热带气旋强度尤其是迅速强化的预报是限制热带气旋预报水平的一个瓶颈，是热带气旋预报中面临的最具挑战的难题之一，课题组研究生开展了海盆-跨海盆尺度的海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理研究。基于观测和数值模拟试验，发现冬季ENSO通过影响沃克环流和罗斯贝波列的传播调制次年夏季北大西洋大气海洋热力和动力环境，进而影响北大西洋热带气旋的数量和强度等。该研究成果强调了赤道东太平洋冬季海温异常季节持续性效应对北大西洋热带气旋活动的重要性，为提高热带气旋气候预测能力提供了新的思路（Quan等，2019）；同时，也发现在夏季风后的孟加拉湾，与ENSO相关的赤道东太平洋的海温异常诱导了沃克环流和罗斯贝波列的变异，导致北印度洋热带和热带外的大气和海洋状态形成偶极子状异常结构，继而诱导了热带气旋生成位置的南北振荡，伴随热带气旋生成位置的变化，热带气旋的强度也随之发生显著的变化（Fan等，2019）。 印太暖池是引起全球气候变化最为敏感的海域之一，大量的降雨在印太暖池近表层形成强的盐度层结，诱导障碍层的发生，从而影响海气相互作用，深入研究印太暖池盐度障碍层变异规律及其控制机理对提高极端天气和气候事件的预测水平具有重要的科学意义。课题组成员提出了控制孟加拉湾障碍层年代际变化的机制，发现PDO通过影响沃克环流的年代际变化间接地调控孟加拉湾障碍层的年代际变化，而赤道印度洋罗斯贝波和孟加拉湾沿岸开尔文波在年代际尺度上对障碍层的变异影响较小；动力学分析显示，淡水通量引起的卷挟和平流过程主导了孟加拉湾北部海域障碍层的年代际变化，而淡水通量和海表热通量诱导的卷挟过程主导了孟加拉湾南部海域障碍层的年代际变化（Pang等，2019）。另外，还发现孟加拉湾北部深厚的障碍层对近二十年季风后孟加拉湾热带强化率的变化有重要影响，显著地促进了强化率的增加，这主要是因为近二十年热带气旋轨迹向东北方向发生了偏移，孟加拉湾北部深厚的障碍层限制了热带气旋诱导的海面冷却，进而促进了热带气旋的强化（Fan等，2020）。 卫星遥感可以提供高时空分辨率的海表观测数据，特别是微波遥感即使在热带气旋期间也能获得大量的观测数据。然而，卫星观测资料只能提供海洋表层信息，如何有效地同化卫星遥感资料从而获得上层海洋热盐结构是海洋数据同化领域中亟需解决的前沿难题。课题组根据不同海区的动力学特征，基于表面强迫准地转理论，从动力映射角度建立了海洋表层与次表层之间的关系模型，该技术可利用实时的卫观测海表温度、海表盐度和海面高度资料，快速地估计三维温度、盐度、密度和流速等海洋状态（Chen等，2020）。

能源与环境问题是目前人类面临的两个重大危机，也是科研工作者关注的重点领域。钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和良好的工业应用前景等特点，被认为是一种拥有巨大解决能源问题潜力的光伏器件。但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)，需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能，但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以一直以来研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料。但其有机溶解性比较差，不利于廉价液相工艺规模制备光电器件。许宗祥课题组从分子设计层面出发，开发八甲基取代的酞菁铜并制备纳米材料，通过酞菁纳米材料与廉价商业化的高分子材料聚噻吩复合，开发出了具备更高载流子迁移速率及环境稳定性的空穴传输材料，实现溶液法制备出光电转换效率为16.61%的钙钛矿太阳能电池，效率高于传统商业化的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)。同时器件的稳定性大幅度提高。

技术人才：高分子材料与工程专业；材料化学专业；应用化学专业

山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队通过自主设计的“微爆炸法”获得了无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点，首次提出可将此类二维结构钛基晶体材料用于肿瘤治疗，并与刘宏教授团队合作发现其具有较强的类芬顿反应特性，在抗肿瘤实验中效果显著，从而实现了更高效、更安全的纳米催化治疗方式。相关结果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”为题，发表在材料类权威期刊Advanced Functional Materials（IF=15.621）上，陶绪堂教授和刘宏教授为通讯作者，晶体所博士研究生李雪松和刘锋为共同第一作者，山东大学为独立完成单位。 对于肿瘤治疗，传统的化学、物理疗法都存在严重的副作用，限制了其在实际临床治疗中的应用。最近，基于特殊的肿瘤微环境，利用肿瘤内部催化反应的纳米催化治疗成为前沿且备受关注。其中，研究最为广泛的铁基纳米催化剂可特异性响应肿瘤的弱酸性细胞微环境，释放Fe2+并引发芬顿反应，产生•OH自由基以触发细胞凋亡，从而抑制肿瘤。然而，在弱酸性肿瘤环境中，Fe2+催化的芬顿反应速率较低，导致•OH自由基形成缓慢。此外，众多抗肿瘤复合纳米制剂的潜在毒性值得关注。因此，寻找更高催化活性和更安全的纳米制剂是人们一直追求的目标。晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队与刘宏教授团队合作发现所制备的钛基无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点具有较强的类芬顿反应特性，其对正常细胞和组织器官均表现良好的生物相容性，并对宫颈癌和乳腺癌均有强烈的杀伤能力，体现出优异的抗肿瘤效果。这种以钛基类芬顿反应为基础的肿瘤治疗方式潜力巨大，为实现肿瘤的高效、精准治疗提供了一条新的探索途径。

一.实验目的1.测定二氧化碳的P-V-T关系，观察临界现象：①临界状态附近气液两相模糊的现象。②气液整体相变现象。③测定CO2的pc、vc、tc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。2.测定CO2的P-V-T关系，在P-V坐标中绘出t为20℃,27℃，31.1℃,50℃四种等温曲线，与标准试验曲线及克拉贝隆方程和范德瓦尔方程的理论计算值相比较并分析差异原因。3.测定在不同压力下饱和蒸汽和饱和液体的比容（或密度）及饱和温度和饱和压力的对应关系。观察凝结和汽化过程及临界状态附近汽液两相模糊的现象。4.测定二氧化碳饱和温度和饱和压力的对应关系。二.技术指标1.承压玻璃管及设备耐压承限可达到11MPa，承压玻璃管内的二氧化碳完全呈现液化状态30分钟以上方可泄压，如未达到此标准，作不合格设备处理。2.实验压力达到3Mpa时，水银柱在承压玻璃管内清晰可见。对应温度下，当压力达到液化压力时，承压玻璃管出现二氧化碳液化现象。3.工作电源：电压AC220V、50Hz，单相三线制、功率≤2100W；安全保护：具有接地保护、漏电保护、过流保护。4.防静电台面，高品质铝合金型材框架（可移动式设计，水平调节支撑型带刹车脚轮），无焊接点，安装拆卸方便。5.装置外形尺寸：1200×500×1700mm。 三.▲与本工艺配套的3D仿真教学软件、3D虚拟仿真平台。3D仿真软件具有管理员端、教师端、学生端，可实现教学实验网络化；▲①安装于学校内服务器上的局域网版；②联网即可使用，没有地域限制的网络版；③▲学生可任意在手机端和电脑端通过此平台学习设备的操作；④▲软件以人物360°自由漫游的视角观看实验的各个角度，有场景特效和背景音乐、语音播报和切换场景功能；⑤包含实验原理、实验目的和实验步骤的实验介绍功能；⑥在该界面中，可看到具体的操作指引。⑦语音播报及文字辅助认识设备部件及用途；⑧按照实验的操作步骤模拟实验功能；⑨▲软件平台可实时记录和保存学生操作软件的情况；⑩▲学生按照实验步骤进行考试，系统能当场评分并上传到教师端。 ▲（1）3D虚拟仿真平台：登录管理员以及教师端账号后可看到个人信息、学校管理、学院管理、系别管理、年级管理、班级管理、设备列表、考试管理、试卷管理、学生试卷、签到管理、新增作业管理、未审批作业、科目管理、作业成绩、考试成绩、错题试卷、未审核作业、通知公告、最新作业、成绩查询、在线用户、和系统设置这二十三个功能菜单，包含添加部门名称、负责人、联系电话、邮箱信息、管理员用户昵称、邮箱、用户名称、岗位、学校名称、手机号码、自主设置密码、搜索查询成员，上传文件、文件类型、专业、科目以及学校ID，可以在软件平台以文档形式上传教学资料，考试题目，可设置单选题、多选题、判断题、填空题、内容、科目、答案添加，▲可以查询学生的历次考试成绩，使用3D仿真软件的情况；学生可任意在手机端和电脑端通过此平台学习实验设备3D仿真教学软件的使用操作，完成理论知识的学习，系统可立即自动批改并生成考试分数，实时上传到教师端。 ▲（2）投标文件中提供以上软件每项功能的高清截图，以及二维码形式的▲软件录频，使评委能清晰看到以上参数中的每个功能内容（静态图片视为无效提供），验证仿真平台功能和实验设备3D仿真功能，中标后采购人有权要求中标人提供软件安装包进行参数演示，如出现虚假应标、拒绝演示等，采购人有权终止合同，并由中标人承担一切后果。  

项目成果/简介:本课题组自主开发了纳米氧化物制备工艺，结合共沸蒸馏和膜处理技术，获得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐热温度1400℃以上。该项制备技术于2004年获得国家发明专利（专利号ZL01128448.X）。2001年10月，“纳米氧化锆粉体制备”项目通过了湖北省科学技术厅主持的科技成果鉴定（证书编号：鄂科鉴字[2001]第2172380号），鉴定委员会认为：纳米氧化锆粉体制备工艺属于国内外首创，由该工艺生产的纳米氧化锆粉体的质量达到国际领先水平。2002年9月，“纳米氧化锆粉体制备技术”项目列入“十五”湖北省科技攻关计划重大项目：“纳米材料的应用研究与开发”项目。2003年4月，“纳米氧化锆粉体”项目列入国家重点新产品。截止目前，共授权相关领域发明专利26项，系列成果3次获得湖北省技术发明奖。该系列技术专利权在中国地质大学（武汉），已经完成耐高温隔热粉体和涂层的中试验证，技术成熟度高。在进行纳米氧化锆粉体研发工作的同时，还自主研发了二次造粒方法制备纳米氧化锆球形团聚体，试制出适用于热喷涂工艺要求的、具有纳米结构的氧化锆微米级氧化锆喷涂粉末，该粉末可以用于等离子喷涂等相关工艺。课题组研发的纳米氧化锆材料开始在我国航空发动机和燃气轮机热震涂层等领域进行初步试验。目前，纳米氧化锆材料已经经过了**发动机FWS**、舰船动力GT**、地面发电燃气轮机QD70A、QD128 燃气轮机、XX14、XX20 等型号的实际考核、验证，并在空军第三代X10、X11 等型号飞机上成功应用。与北京钢铁研究总院合作，将纳米氧化锆团聚体材料，应用于烟燃气轮机纳米涂层技术及应用，开发出了烟、燃气轮机热端部件纳米ZrO2热障涂层，该涂层具有优良的结合强度、隔热、抗热震性能，已成功应用于PG6541燃气轮机和YL14000A烟气轮机热端部件的实际应用，使用寿命较传统ZrO2涂层提高3倍以上。与贵州***公司合作，将纳米氧化锆材料粉末作为涡轮叶片热障涂层陶瓷面层，经入厂复验检查符合技术标准要求，经生产试验与后期使用考核。在 2011年通过中航工业相关单位组织的评审，并被制定为**系列发动机和**发动机热障涂层陶瓷面层粉末原料提供单位。F***系列发动机是我国自主研发空军第三代系列飞机的重要动力，目前已定形、并批量装备部队使用。解放军第***工厂承担F***系列发动机维修任务。中国人民解放军***工厂在进行已使用300小时寿命F***发动机的维修任务过程中。我们还开发了氧化锆靶材、高熵氧化锆、高熵稀土锆酸盐等，相关技术已经完成了中试。知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技创新重大专项获得经费:600.00万元自筹资金:500.00万元自筹资金来源:企业