近日，清华大学化学系王定胜教授、李亚栋院士领导的课题组在甲酸电氧化领域取得突破，相关工作以“负载在氮掺杂碳上的单原子Rh：一种甲酸氧化的电催化剂”（Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acid oxidation）为题在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）发表。 燃料电池是一种理想的能量来源，它可以以环境友好的方式将化学能转换为电能。氢氧燃料电池作为航空飞船的主要燃料，在上世纪80年代就已经得到了发展，近年来氢氧燃料电池在汽车上的应用也有了突飞猛进的提高。然而氢氧燃料电池需要用体积大且危险的高压氢气作为其燃料，这限制了氢氧燃料电池的发展。而直接甲酸燃料电池(DFAFCs)由于其体积小，毒性小，nafion@膜的穿透率低等优点，被认为是未来便携式电子设备最有前途的电源之一。在之前的研究中，负载型纳米级钯和铂通常被认为是DFAFCs的阳极反应甲酸电氧化（FOR）中最有效的催化剂，并得到了深入的研究。然而，由于FOR催化剂质量活性较低和一氧化碳抗毒性较差， DFAFCs阳极材料的发展达到了一个瓶颈，极大地阻碍了其应用。 SA-Rh/CN的合成路径示意图及其表征 在本工作中，研究人员使用主-客体合成策略成功地合成负载原子分散Rh的氮掺杂碳催化剂(SA-Rh/CN)，发现尽管Rh纳米颗粒对甲酸氧化活性很低，但是SA-Rh/CN却具有极好的电催化性能。与最先进的催化剂Pd/C和Pt/C相比，SA-Rh/CN的质量活性分别提高了28倍和67倍。有趣的是，在CO剥离实验中，我们发现虽然纳米级Rh催化剂对CO毒性十分敏感，但是SA-Rh/CN很难吸附CO并且可以在很低的电压下氧化CO，这说明SA-Rh/CN对CO毒化几乎免疫。经过长期反应的测试后，SA-Rh/CN中的Rh原子具有抗烧结的能力，并因此在30000s的CA测试或者20000圈ADT测试后活性几乎没有改变。在组装电池的实验中，SA-Rh/CN的质量比能量密度在不同温度下分别是商业钯碳催化剂的8.8倍（30oC），14.8倍（60oC）和14.1倍（80oC）,这也说明了SA-Rh/CN在DFAFCs的应用中具有很高的潜力。最后，研究者用密度泛函理论（DFT）计算了Rh单原子甲酸氧化的机理。研究者发现在SA-Rh/CN上，甲酸根路线更为有利。和Rh纳米颗粒具有较低的CO吸附能垒不一样，SA-Rh/CN上的Rh单原子吸附CO能垒较高，以及与CO的相对不利的结合，使SA-Rh/CN具有极高的CO抗毒性。 这一发现将传统的甲酸电氧化催化剂的质量比活性提高了一个数量级，并且很好地解决了传统纳米催化剂的CO毒化问题。该发现有助于在燃料电池领域取得突破，并有望应用于便携式电子设备上。 本论文的通讯作者是王定胜教授、李亚栋院士，清华大学博士后熊禹是本文的第一作者。本研究受到国家自然科学基金委和科技部的经费资助。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41565-020-0665-x

氧化镓衬底晶片● 大功率高能半导体器件：电磁轨道炮、舰载电磁弹射系统等● 日盲探测类：大火监测、雷达预警、近地空间通讯器件等● 高功率LED器件：高亮度、超大功率、科研考察探测设备等● 特高压输电、城市轨道及交通功率器件

本发明公开了一种采用图形喷嘴的有机气相成膜装置，包括蒸 发腔、与蒸发腔连通的喷印头及与喷印头相距一定间隙的基板载台， 基板载台受控制相对喷印头分别沿喷印头主轴方向、与喷印头主轴垂 直平面内的水平方向以及平面内与水平方向垂直的第三方向直线移 动。喷印头包括喷印头基体、包覆喷印头基体的加热套、位于喷印头 基体一端的图形喷嘴、与图形喷嘴连通的混合腔以及连通所述蒸发腔 与混合腔的气体入口。图形喷嘴的开口具有一定形状，蒸发腔用于蒸 发固体有机材料得到气相有机材料并通过喷印头的气体入口进入喷印 头的混合腔，接着

该技术以油代电、在移动床中实现深度氧化和快速冷却，设备密闭，过程连续，是生产颗粒氧化铅的国际首创全新技术。东南大学在实验室研究、数学模型研究的基础上，与江苏天鹏化工集团有限公司合作，开发出颗粒氧化铅移动床深度氧化煅烧和快速冷却新技术，设计了两套年产各为1500吨的生产装置，经过调试，各项技术指标均达到设计要求。在此基础上，经过工业试验和审慎的放大设计，2000年两套年产各为15000吨的放大装置相继投入生产。

本发明公开了一种高氧化度的天然高分子多糖的氧化方法，以还原性多糖为原料在氧化剂的作用下制取水凝胶，采用如下的工艺条件：以高碘酸钠作为氧化剂，以至少一种以下物质：盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、柠檬酸、具有Lewis酸性质的绿色溶剂离子液为催化剂；调节体系的pH在酸性范围在室温下避光反应4小时，经后处理得到不同氧化度的天然高分子多糖高强度水凝胶。本发明方法获得的产品具有氧化度高，与其它反应物之间的交联更加容易，形成的化学键更加牢固的优点，能形成高强度水凝胶，并且凝胶的降解速率可以得到控制，适合用于制备骨组织功能材料。

成果描述：本发明公开了一种提高喷膜主液稳定性的喷膜防水材料，按重量份包括以下组分：由主液和丙烯酸盐组成,其重量组分为:主液+丙烯酸钙液体+丙烯酸锌固体,各组分的配比为:100份主液+5-20份30%丙烯酸钙液体+0.8-2.0份丙烯酸锌水溶液。本发明能够有效解决喷膜主液自聚及团聚，以提高喷膜主液稳定性，确保喷膜施工的顺利进行，稳定喷膜防水材料力学性能。市场前景分析：轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

本发明公开了一种提高喷膜主液稳定性的喷膜防水材料，按重量份包括以下组分：由主液和丙烯酸盐组成,其重量组分为:主液+丙烯酸钙液体+丙烯酸锌固体,各组分的配比为:100份主液+5-20份30%丙烯酸钙液体+0.8-2.0份丙烯酸锌水溶液。本发明能够有效解决喷膜主液自聚及团聚，以提高喷膜主液稳定性，确保喷膜施工的顺利进行，稳定喷膜防水材料力学性能。

项目成果/简介:压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料，因其表现出“类铁电性”和，也称为铁电驻极体，是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列，以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜，与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比较，压电驻极体具有一些独特的性能：压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超轻（体密度可低至330kg/m3）、低成本、低电容率、可大面积成形，以及低声阻抗（0.03MRayl）等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N，这一数值远远高于PVDF（约25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点，在国防、医疗、航空航天、绿色能源（例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等）、控制、通讯（例如自供能微型无线传感网络）、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。应用范围:柔性薄膜传感器、结构健康监测、人体健康监测、无损检测、触觉传感器、电子肌肤、声呐、空气耦合超声波换能器、微能量采集器等多个领域。项目阶段:小规模生产效益分析:目前芬兰的Emfit公司是唯一能够大批量生产聚丙烯（PP）压电驻极体功能膜的生产商，采用的技术主要由两部分构成：微孔结构薄膜制备和电极化处理。在微孔 薄膜制备阶段，首先将聚丙烯树脂与无机矿物颗粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后挤出成聚丙烯-矿物颗粒复合薄板，最后双向拉伸形成微孔结构的薄膜。在电极化处理阶段采用电晕极化方式。而我们拟采用的技术是：以低廉价格的商品聚丙烯包装材料为原材料，采用具有自主知识产权的多次压缩气体膨化工艺调控薄膜微结构和机电性能，获得高活性聚丙烯压电驻极体膜。利用该技术生产出功能薄膜的活性远高于芬兰商品膜，最高可达50倍。

成果与项目的背景及主要用途：用于 CO2 分离的膜技术在天然气、沼气的 净化，三次采油中的 CO2 回收，密闭空间中的 CO2 脱除以及减轻温室效应等领 域有广阔的应用性前景。与传统的 CO2 分离技术相比，膜分离方法具有投资少， 能耗低，环境友好，设备简单紧凑、节约空间、高效灵活、易于操作等优点，而 且 CO2 浓度越高，膜法分离越经济，即使 CO2 浓度低于 5%，用膜法的费用也 仅为吸收法的 64.7%。 18天津大学科技成果选编 19 可以用于脱除酸性气体的膜主要有液膜、无机膜和高分子膜，实际应用中满 足气体分离要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的渗透性和选 择性不能兼得的缺点。含有固定载体的促进传递膜兼具液膜和普通高分子膜的优 势，能同时具有高的分离系数和透过速率，而且稳定性好，是一类很有发展前途 的气体分离膜，已引起国际上研究者们的极大关注。 技术原理与工艺流程简介：本研究成果合成了几种对 CO2 具有促进传递作 用的固定载体膜材料，通过载体与 CO2 的相互作用促进 CO2 在膜内的传递，因 而具有较高的渗透选择性。同时由于载体是以化学键固定在高分子上，因此具有 很好的稳定性。 本成果以自主开发的固定载体膜材料为分离层，以多种材质的超滤膜为基膜， 制备了用于 CO2 分离的固定载体复合膜。所研制的复合膜，其 CO2/CH4 透过分 离性能处于世界领先水平。 技术水平及专利与获奖情况：所制备的固定载体复合膜 CO2/CH4 分离因子 可达 100～300，CO2 渗透速率可达 10-6～10-5 cm3(STP)/cm2·s·cmHg。 本研究成果共获得发明专利 3 项，分别为： 1. 用于酸性气体分离的固定载体复合膜制备方法（专利号：ZL02148632.8） 2. CO2 气体分离复合膜的制备方法（专利号：01144974.8） 3. 用于分离酸性气体的固定载体复合膜制备方法（专利号：ZL02158530.X） 本成果与所在课题组其他成果一起，获 2004 年度天津市自然科学奖一等奖 应用前景分析及效益预测：本研究成果所开发的 CO2 分离膜制备技术其经 济效益是明显的。首先，采用 CO2 膜分离可以降低我国能源生产的成本。我国 目前的天然气产量已经超过 300 亿 m3，若其中的 10%以膜分离方法来进行净化， 则需要约 12 万 m2 的膜才能满足需要，与传统方法相比每年可节约 4000 万元。 此外，由于可持续发展和环境保护的需要，采用城市生活垃圾和其他工业垃圾生 产沼气近年来得到了迅速发展。至今，我国已建设了大中型沼气池 3 万多个，总 容积超过 137 万 m3，年产沼气 5.5 亿 m3，采用膜分离技术处理这些沼气也需要 大量的 CO2 分离膜。最后，随着海上油气资源的开发以及农业生产中气肥的大 量使用，对 CO2 分离膜的需求和产生的效益也很大。天津大学科技成果选编 应用领域： 1. 天然气、沼气的净化； 2. 三次采油中的 CO2 回收； 3. 密闭空间中的 CO2 脱除； 4. 农业生产中气肥的使用。 该项目需要以下条件： 1. 聚合物合成的相关设备及原料：反应釜，冷却装置等。 2. 复合膜加工设备及原料：涂膜机，干燥器，膜交联设备，交联剂等。 3. 膜组件加工设备及原料。 4. 需要厂房面积大于 1000m2。 合作方式及条件： 由天津大学提供膜材料合成、复合膜制备、交联等相关技术，由合作方提供 厂房、设备、原材料及相关的人员配套。