一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 宋兆华 化学化工学院 2018.09-2022.06 201831045132 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 陈永东 化学化工学院 教授 能源催化，环境催化 四、项目简介 针对甲醇汽车尾气净化催化剂贵金属Pd用量大、甲醇深度氧化起燃温度高等问题，本项目拟以Ce1-xLaxO2为载体，采用光化学还原法制备Pd1/Ce1-xLaxO2单原子催化剂，并将其涂覆在蜂窝陶瓷上制成整体式催化剂，考察其甲醇深度氧化性能；并利用XRD、XPS、TEM、球差校正高角环形暗场扫描透射电镜（AC-HAADF-STEM）、X射线吸收精细结构（XAFS）等技术对载体及催化剂进行系统表征，揭示载体晶相、尺寸、形貌对Pd1/Ce1-xLaxO2界面结构的影响规律；结合动力学研究，建立Pd1/Ce1-xLaxO2界面结构—催化性能之间的构-效关系；为设计和开发新型高效低贵金属甲醇汽车尾气净化催化剂提供理论指导和实践基础。

利用周期性共振光脉冲序列导致的自旋依赖布居数耗散、射频场耦合下的自旋拉比振荡、以及Feshbach共振调制下的相互作用控制，在一个量子系统中同时实现了精密调控耗散、相干和相互作用三大要素，为实现宇称-时间对称的非厄米哈密顿量的量子模拟奠定了技术基础。       实验结果不仅精确地复现了在经典系统中已经观测到的静态哈密顿量的宇称-时间对称性破缺，还利用周期性耗散机制发现了在任意小耗散下的宇称-时间对称性破缺，观察到系统的能量可以在极其微小的耗散下发生不可逆的发散。不同于以往静态哈密顿量的单参数相变，周期性耗散驱动的宇称-时间对称性的相图在频率的参数空间实现延拓，在特定的频率区间，宇称-时间对称性对于耗散有极其敏感的响应。这个现象之前只有理论预言，而罗乐教授小组首次在绝对零度之上500纳开尔文的超冷费米气体中首次观测到。同时这项工作还发现了对称性破缺点附近的慢衰变模式、类比于多光子跃迁的高阶PT对称性破缺等新颖有趣的物理现象。       目前，罗乐教授研究团队正基于非厄米量子体系研究宇称-时间对称哈密顿量的拓扑量子态转换、耗散下的量子相干态保持、以及高阶奇异点附件的超灵敏能谱响应。这些研究将为基于开放量子系统的量子计算和量子精密测量开拓新的前沿。

近日，国际知名学术期刊Advanced Materials以“Progress and Perspectives of Single-atom Catalystsfor Gas Sensing”为题，在线报道了我校机械与动力工程学院在单原子气体传感领域的评论性综述论文。

一种独特的仿生矿化刻蚀法，合成钌原子单分散的介孔单晶TiO 2 ，析氢性能极其优异。高分辨透射电子显微镜与元素面扫描测试结果表明，单个钌原子的均匀分散在具有介孔结构的TiO 2 晶体中。结合X射线光电子能谱与电子顺磁共振测试结果，首次证实，钌表现出异常的+5高价态而非+4价，而晶格中的部分钛原子接收来自钌的电子形成Ti 3+ 。在0.1 M KOH电解液中，Ru-TiO 2 的起始过电势仅为82 mV，通过铝还原调节样品的电子结构，其析氢性能得到了进一步的加强，起始过电势降低至45 mV，10 mA/cm 2 的电流密度下过电势仅为150 mV。通过第一性原理的密度泛函计算证明，Ru 5+ 与Ti 3+ 协同作用降低了氢吸附能，使得其与氢吸附火山顶更为接近，从而获得优异的电化学析氢性能。

金属纳米团簇是一类尺寸介于金属配合物和等离子体纳米颗粒之间的纳米粒子。由于金属纳米团簇具有离散的电子能级和量子尺寸效应，这类纳米粒子展现出独特的物理化学性能，在光学、催化、传感、生物等领域均展现出良好的应用前景。

近日，物理科学与技术学院李高翔与黄光明教授领导的研究团队在基于张量极化的周期性驱动激光泵浦—探测铯原子磁共振研究中取得了重要进展。

近日，我校先进材料原子工程研究中心朱满洲/康熙研究团队发展了“双级动力学调控”策略，实现了多种原子级别精确银纳米团簇的高效高产率制备。

近日，东南大学物理学院王金兰教授与美国德克萨斯大学奥斯汀分校刘远越教授团队合作，基于第一性原理的多尺度模拟方法，结合真实电催化反应条件，在单原子稳定性方面取得了最新研究进展。

近期，西安交大刘畅研究员等通过将大量间隙氧原子（12 at%）固溶进TiZrNb系中熵合金，将其屈服强度提升至接近理论强度的4.2 GPa（C. Liu et al.Nat. Commun.13, 1102 (2022)）。

常见的纳米酶大多数是金属化合物纳米颗粒，其催化活性主要是来自在纳米颗粒表面的金属离子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位点和支持、稳定活性位点的网络环境对于高催化效率同样重要。通过调整活性位点的成分和环境可以实现高的活性和选择性。水凝胶是一类具有良好生物相容性的三维亲水网络材料，其结构可以有效地保护酶分子活性中心，同时提供更好的底物迁移微环境，从而实现有效的催化作用，载酶水凝胶材料已成为生物学研究中的热点。纳米凝胶为水凝胶的纳米粒子，具有类似于宏观水凝胶材料的亲水网络及类似流体的传输特性，其纳米的尺寸可以作为进一步体内生物应用的理想载体。在受限的纳米空间中实现修饰或组装以获得杂化纳米凝胶仍然存在挑战。应对这一挑战，同济大学化学科学与工程学院王启刚团队从仿生的角度出发，设计了一种酶催化的原子转移自由基聚合（ATRPase）和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系。该体系具有模拟超氧化物歧化酶（SOD-like）和过氧化物酶（POD-like）特性，可以实现肿瘤微环境级联催化的响应成像。日前，相关研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”为题，发表在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德国应用化学》） 上。同济大学化学科学与工程学院为该文的唯一通讯作者单位，硕士生齐美园为第一作者，王霞副教授和王启刚教授为共同通讯作者。 图1.（a）人工多酶凝胶体系的ATRPase及配位交联制备流程（b）模拟SOD和POD级联酶催化的肿瘤微环境响应的荧光成像机制。研究人员首先在纳米粒子表面修饰酶催化的原子转移自由基聚合的引发剂(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶为催化剂，修饰有双键的赖氨酸（N-acryloyl-L-lysine）为聚合单体，在纳米粒子周围聚合制备得到聚赖氨酸高分子刷，最后通过亚铁配位交联，从而构建出具有多酶活性的人工多酶凝胶体系（如图1所示）。凝胶体系中高分散的Fe离子一方面作为凝胶网络的交联剂，同时作为模拟酶的活性中心。通过模拟SOD和POD酶，先将肿瘤部位高水平的O 2 •− 催化转化为H 2 O 2 ，进一步基于肿瘤部位提升的H 2 O 2 通过级联酶催化反应实现肿瘤微环境响应的安全、高效的肿瘤成像。该人工多酶凝胶体系类似自然的过氧化物酶催化机制不产生羟基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同时，ATRPase方法和金属配位交联技术可进一步实现多种纳米材料体系的制备，用于药物输送和其他生物医学应用。该研究成果得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持以及中国科学院强磁场科学中心的技术支持。王启刚教授团队多年来一直致力于高分子凝胶固定酶技术及其生物诊疗应用，近5年累计以通讯作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊发表SCI论文50多篇。文献链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf课题组网站：https://qgwang.tongji.edu.cn/