金属纳米颗粒是重要的超材料（Metamaterials）物质，在化学化工（如催化剂）、生物医药（如医学成像与诊断试剂）、新能源（如光能转化）等领域中有着巨大的市场前景。以金纳米颗粒为例，目前国际 市 场 基 本 被 英 国 BBI 等 极 少 数 公 司 所 垄 断。根据 BBI 公司统计，其产品在科研领域的使用频率超过 4 亿次/年，按照其售价约 2 英镑/毫升，每次测试使用 10 毫升计算，该公司仅纳米金销售年产值就超过 80 亿英镑。金属纳米颗粒的原料成本并不高，仍以纳米金为例，1 克氯金酸（人民币 200 元）可生产纳米金 1 万毫升，按照 BBI 的售价价值约 2万英镑。而且在国内购买 BBI 等公司的产品还需缴纳高额税费，供货期通常长达数月之久。国内金属纳米颗粒的生产有面临工艺不完善、无法自动化大规模合成等问题。实验室的小规模制备成本高，并且产品单分散性和颗粒尺寸重现性不好，无法同国外公司竞争。 我们经过多年的研究积累掌握了各种金属纳米颗粒的精准形貌和尺寸控制方法，结合微流控技术能够实现自动化合成，可以生产多种形状规则、尺寸均一的高质量产品，预期在国内和国际市场都有很强的竞争力。 

利用电解水制造高纯氢气是当前能源利用与转换中一个重大课题，因此，探索低成本、高效的水裂解制氢反应电催化剂具有重要意义。商用IrO2催化剂由于使用贵金属，成本非常昂贵。目前，单原子催化剂已被证明是用于氧气析出反应（OER）的有效催化剂，且由于这些单原子的配位环境，使得单原子催化剂具有高选择性。同时，单原子催化剂可以提高有效负载量，并减少至少10倍的贵金属使用。 制备单原子催化剂的典型方法

本发明涉及一种燃料电池,旨在提供一种无金属催化剂的单室微生物燃料电池。该电池包括电池壳体、阴极、阳极,其电解液为充装于电池壳体内的含有有机物的水,所述阳极为由钛丝和活性炭纤维缠绕制成的钛芯碳纤维刷;所述阴极为两面分别涂覆了扩散层和催化层的碳布或不锈钢网,扩散层与空气接触,催化层与电解液接触。本发明的阴极由多层扩散层和催化层构成,降低水的蒸发流失,提高了电极的稳定性。阴极一侧直接面对空气,氧气直接扩散到达阴极催化表面,无需外加供气装置和动力,大大降低了运行成本和稳定性。阴极催化材料是来源广泛、价格低廉的活性炭,不含任何金属催化剂,大大降低构造成本。具有结构简单、成本低、易于扩大化的特点。

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。

成果创新点 主要技术创新路径（如涉及技术秘密，可简略描述）： 利用多反射腔将原子磁力仪小型化的同时将检测灵敏 度提高一个量级，最终好于 50 fT/Hz1/2。引入微纳加工手 段，将产品标准化，从而可进行批量化生产。可进一步应 用于原子陀螺。 技术成熟度 关键技术研发阶段 市场前景 1.与医院合作用于生物磁场测量和可移动式磁成像； 2.共磁力仪用于惯性测量。

主要技术创新路径（如涉及技术秘密，可简略描述）： 利用多反射腔将原子磁力仪小型化的同时将检测灵敏度提高一个量级，最终好于 50 fT/Hz1/2。引入微纳加工手段，将产品标准化，从而可进行批量化生产。

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。

本发明公开了一种能提高原子束流量密度的原子发生器，包括真空法兰、气路组件、加热装置和隔热冷却装置，气路组件包括供气源、真空微调阀、气体引入法兰、供气管、陶瓷套和钨毛细管；加热装置包括直流稳压电源、电引入法兰和钨加热子；隔热冷却装置包括冷却水引入法兰、铜套、钼隔热层和冷却块，铜套上设置有冷却水道，钼隔热层的下端设置有作为原子束出口的第一圆孔，铜套上设置有作为原子束出口的第二圆孔，并且所述钨毛细管、第一圆孔、第二圆孔的轴线重合。本发明出口处原子角度分布上，小极角范围内的原子流量密度得到增加，使原子发生器的工作效率得到提升，同时抑制了大极角的原子流量密度，减小了对周围元器件的影响。

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。

1.产品介绍 AA-1800EL型原子吸收光谱仪是采用国际新的技术和国内高校的专家联手研发完成，拥有几十年光谱仪器的研发和应用经验。该产品包括火焰、石墨炉及氢化物发生系统，可配置多种附件，灵活的配置方案可满足不同层次客户的需求。全自动多功能AA-1800EL型原子吸收光谱仪可进行复杂的样品分析，多种分析方法可自动切换，做到无人全自动分析。 AA-1800EL型原子吸收光谱仪广泛应用于科研、质检、疾控、环保、冶金、农林、化工等行业，创新的软、硬件设计确保样品分析的准确性、安全性、易用性，仪器维护简单便捷。 2. 性能特点 2.1. 全反射消色差光学系统。 色散率为1800条/毫米刻线大面积光栅，新型自准直单色器，所有镜片均是石英镀膜，宽广的检测范围和光学稳定性确保了分析的精度、闪耀波长230nm光栅分光系统。 2.2. 八灯灯座 一灯工作，最多可以七灯预热，节省了换灯和预热时间，使元素测量更加快捷方便。 2.3. 全自动化 仪器采用全自动设计，除主机电源开关外，仪器的灯架控制、波长扫描、狭缝调节以及二维移动平台等功能全部通过软件控制完成。 2.4. 背景校正系统 具备氘灯与自吸收两种背景校正模式，背景信号1A时，扣背景能力60倍以上。 2.5. 自主知识产权，功能完善，性能强大的分析软件 人性化的操作界面，让您的操作易如反掌，可切换中英文Windows风格软件界面，全自动定性、定量分析，自动计算元素含量，自动生成测试报告。 2.6. 火焰系统特点 2.6.1. 高分子雾化室 高分子材料抗腐蚀雾化室，耐酸碱，包括氢氟酸，无论是有机或是无机溶液都能得到较好的灵敏度和稳定性； 2.6.2. 钛燃烧器 钛燃烧器，可选配50mm和100mm燃烧器，空冷预混合型，耐腐蚀，耐高盐，大幅度提高火焰的效率和火焰分析的准确度； 2.6.3. 高精度防堵塞雾化器。 高效型雾化器，雾化效率高，维护更换方便。 2.6.4. 质量流量控制器实现乙炔流量控制。 质量流量控制器精确控制乙炔流量，精度达1ml/min，并对流量进行动态监测，使用方便，安全可靠。 2.6.5. 更多的安全保护措施，使样品分析更加安全可靠。 采用高灵敏度探测器，对乙炔泄露进行实时监测； 采用高精度的压力传感器，对乙炔压力进行实时监视； 采用高精度的压力传感器，对乙炔压力进行空气压力监视； 采用微动开关及防火插销，对燃烧头状态监视； 采用光敏二极管，对火焰状态实时监视； 2.7. 石墨炉系统特点 2.7.1. 一体化设计。 石墨炉电源、原子吸收主机位于一台仪器内，缩短了电缆长度，减少了石墨炉电源对外界的电磁干扰、提高了石墨管加热效率。 2.7.2. 石墨炉控温精度高，升温速度快。 采用大功率变压器、微阻电缆线以及光控升温方式，并配合软件、硬件温度校正系统，高温段控温精度可达±1%。 2.7.3. 更多的安全保护措施，使样品分析更加安全可靠。 石墨炉冷却水具有流量实时监视和保护； 2.7.4. 通过压力传感器对载气压力监视 通过光敏二极管对石墨炉温度监视 2.7.5. 自动载气流量控制。 石墨炉内气，外气全部由计算机根据软件升温流程自动控制。 2.7.6. 150位转盘式石墨炉自动进样器。 极坐标转盘式石墨炉自动进样器，定位精度高，运行稳定可靠，使用维护方便。 3. 数据处理 高智能软件，功能强大，友好的中文操作界面。全自动仪器及附加控制，火焰、石墨炉工作模式可自动切换，可自动优化，自动稀释；鼠标操作，自动设定菜单数据和校正方法； 石墨炉分析时，系统会给出全过程分析信息，包括测量值、温度、程序、时间等， 并保存积分时间内所有测量的信号曲线和温度曲线；测量数据可以实现动态显示。标准曲线可以实现自动拟和；样品测量准确：采用向导的方式对样品进行设置，方便快捷；灵敏度校正功能：使测量的结果更为准确；参数打印，数据结果打印，图形打印，可导出WORD、EXCEL文档.