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Very Highly Efficient Reduction of CO2 to CH4 Using Metal-Free N-Doped Carbon Electrodes X. Sun, X. Kang, Q. Zhu, J. Ma, G. Yang, Z. Liu, B. Han Chem. Sci. DOI: 10.1039/C5SC04158A 以不含金属的氮杂碳为催化剂,离子液体为电解质,将CO2还原为CH4的法拉第效率为93.5%,电流密度比Cu电极高6倍. 发现痕量的水对离子液体中的电催化有帮助.     

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<正>Size-Dependent Electrocatalytic Reduction of CO2 over Pd Nanoparticles D.Gao,H.Zhou,J.Wang,S.Miao,F.Yang,G.Wang,J.Wang,X.Bao J.Am.Chem.Soc.DOI:10.1021/jacs.5b00046CO2还原反应Pd纳米催化剂的粒度效应.发现3.7nm时CO产率可达91.2%.     

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Heterogeneous Spin States in Ultrathin Nanosheets Induce Subtle Lattice Distortion to Trigger Efficient Hydrogen Evolution Y. Liu, X. Hua, C. Xiao, T. Zhou, P. Huang, Z. Guo, B. Pan, Y. Xie J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.6b00858 Mn掺杂CoSe₂纳米片,使晶格发生畸变,产生更多的边沿活性位,对氢析出反应（HER）表现高的催化活性,交换电流密度为68.3 μA•cm^-2.     

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Nanostructured Material-Based Biofuel Cells: Recent Advances and Future Prospects C. Zhao, P. Gai, R. Song, Y. Chen, J. Zhang, J.-J. Zhu Chem. Soc. Rev. DOI: 10.1039/C6CS00044D 关于生物燃料电池纳米结构电极材料的综述,引用了265篇参考文献.     

Pt/TiO2光催化甲烷重整水气制氢

在室温下以太阳能替代传统的高温高压热反应条件,在固定床装置中实现连续动态光催化甲烷重整水气(PSRM)制氢反应:CH4+2H2O(g)→4H2+CO2. 产物的主成分是H2和CO2,同时检测到微量或痕量的C2H6、C2H4和CO. 重点考察了以光沉积法负载Pt的TiO2(p-Pt/TiO2)为光催化剂,该反应体系在不同CH4/H2O进料摩尔比、进料的总流速、光照波长、催化剂用量以及贵金属的负载方式等的实验条件对氢气产率的影响. 最优化的反应条件为:CH4/H2O进料摩尔比为4; 进料总流速为0.5 mL.min-1; 光沉积负载要优于浸渍法; 相同的负载方式Pd和NiOx为比较优异的助催化剂; 最佳催化剂用量为20 mg.cm-2. 最后循环实验结果表明,p-Pt/TiO2及反应体系都具有比较高的稳定性.     

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Field Effect Modulation of Outer-Sphere Electrochemistry at Back-Gated, Ultrathin ZnO Electrodes C.-H. Kim, C. D. Frisbie J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.6b02547 通过场效应调节ZnO薄膜半导体的带沿,从而影响电极/电解质界面的电荷转移速度. 这种场效应对半导体带沿的调控效应可达0.1 ~ 0.4 eV. Enhancing Perovskite Electrocatalysis through Strain Tuning of the Oxygen Deficiency J. R. Petrie, H. Jeen, S. C. Barron, T. L. Meyer, H. N. Lee J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.6b03520 将SiCoO_x薄膜外延生长于各种晶格失配的钙钛矿基底上,利用晶格变形效应调控SiCoOx中的氧缺陷,使其对氧析出反应（OER）的催化活性提高一个数量级,与IrO₂催化剂相当.     

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正Metal-Free Dihydrogen Oxidation by a Borenium Cation:A Combined Electrochemical/Frustrated Lewis Pair Approach E.J.Lawrence,T.J.Herrington,A.E.Ashley,G.G.Wildgoose Angew.Chem.Int.Ed.DOI:10.1002/anie.201405721以一种含硼杂环分子为电子传递媒介,催化有机介质中的氢氧化反应(HOR).Exfoliation of Layered Double Hydroxides for Enhanced Oxygen Evolution Catalysis F.Song,X.Hu Nature Commun.DOI:10.1038/ncomms5477     

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<正>Building Organic/Inorganic Hybrid Interphases for Fast Interfacial Transport in Rechargeable Metal Batteries Q.Zhao,Z.Tu,S.Wei,K.Zhang,S.Choudhury,X.Liu,L.Archer Angew.Chem.Int.Ed.DOI:10.1002/anie.201711598在金属阳极表面原位生成有机/无机杂化的Si-O网络,作为固体电解质界面层(SEI),可实现Li和Na阳极的2C快速循环充放电.     

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正Designing Air-Stable O3-Type Cathode Materials by Combined Structure Modulation for Na-Ion Batteries H.-R.Yao,P.-F.Wang,Y.Gong,J.Zhang,X.Yu,L.Gu,C.Ou Yang,Y.-X.Yin,E.Hu,X.-Q.Yang,E.Stavitski,Y.-G.Guo,L.-J.Wan J.Am.Chem.Soc.DOI:10.1021/jacs.7b05176通过减小储钠层的层间距并同时提高过渡金属离     

CuOx/TiO2光催化水蒸气还原CO2反应研究

以商品TiO2-P25为原料,通过浸渍法负载一定量过渡金属Cu,得到一系列不同含量的CuOx/TiO2光催化剂.利用X射线衍射(XRD),X-射线光电子能谱(XPS),BET,高分辨率透射镜(HRTEM),X射线荧光光谱(XRF)和光致发光光谱(PL)等方法对催化剂进行了详细表征,在自建的光催化反应器中评价了气态水光催化还原CO2反应的活性和CH4收率.结果表明负载CuOx后的TiO2纳米材料光催化性能显著提高,其中1%CuOx/TiO2样品紫外光照72 h后,CH4生成量达到了24.86μmol.gTi-1.同时,CuOx负载量、反应温度、反应时间等因素对CH4收率均有显著影响.     

局部表面等离子体共振可调的MoO3-x-TiO2纳米复合物用于提高可见光下光催化还原CO2的性能

利用太阳能光催化还原CO2和H2O到燃料和化学品是一条极具吸引力但又充满挑战性的转化途径.迄今为止,只有非常有限的光催化剂已经被报道可以在可见光照射下光催化还原CO2.局部表面等离子体共振(LSPR)现象可以被用作一种有效的开发可见光催化剂的策略.贵金属Au,Ag,Pt等的LSPR现象已经被较为广泛的研究,并应用于光催化、光热、气敏等多种领域.而低价态金属自掺杂的金属氧化物,如MoO3-x和WO3-x,也被证明具有LSPR现象,可用于开发更加廉价的可见光催化剂.本文通过简单的溶剂热法成功合成了低价态Mo自掺杂的MoO3-x纳米片催化剂,并在合成过程中原位加入TiO2纳米颗粒(TiO2-NP)和TiO2纳米棒(TiO2-NT),构建了MoO3-x-TiO2纳米复合物.电镜表征显示,MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物中,MoO3-x纳米片和TiO2纳米管的结合更为紧密.UV-vis光谱显示,TiO2的复合不仅可以增强MoO3-x可见区的吸收强度,同时吸收峰的位置也发生了蓝移.XPS表征显示,TiO2复合后,MoO3-x中Mo5+的比例明显增加,从而提高了MoO3-x中自由电子的浓度,进而增强了LSPR现象和LSPR吸光能力,且TiO2纳米管相对TiO2纳米颗粒具有更好的促进效果.MoO3-x纳米片具有在可见光照射下光催化还原CO2的性能,CO的生成速率为2.8μmol g-1 h-1.复合TiO2纳米颗粒后,MoO3-x-TiO2-NP纳米复合物上,CO的生成速率提高到6.8μmol g-1 h-1.当复合TiO2纳米管时,光催化性能显著提高,在MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物上,CO的生成速率可达12μmol g-1 h-1,约为MoO3-x纳米片的四倍,此外还可观测到CH4的生成.当我们将反应气氛由CO2替换成N2后,CO和CH4的生成量几乎为零,证明CO和CH4的生成主要来自CO2的光催化还原.此外,我们还考察了MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物光催化还原CO2的催化性能稳定性,以12 h反应时间为一个循环,经3个循环反应后,催化剂的活性基本保持不变,证明该催化剂具有较好的稳定性.综上,我们通过MoO3-x纳米片和TiO2复合的策略,增强了MoO3-x纳米片的LSPR效应,提升了催化剂对可见光的吸收能力,进而提高了MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物光催化还原CO2的性能.MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物是一种具有发展潜力的光催化还原CO2的可见光催化剂,且该纳米复合物调变LSPR效应的策略还有望用于增强其他LSPR光催化材料的光催化性能.     

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High-Performance Rh2P Electrocatalyst for Efficient Water Splitting H. Duan, D. Li, Y. Tang, Y. He, S. Ji, R. Wang, H. Lv, P. P. Lopes, A. P. Paulikas, H. Li, S. X. Mao, C. Wang, N. M. Markovic, J. Li, V. R. Stamenkovic, Y. Li J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.7b01376 通过溶剂热方法合成Ru2P/C催化剂,P组分在表面富集,对氢析出反应（HER）与氧析出反应（OER）具有优异的催化活性.     

利用TiO2/SO42-光触媒催化还原CO2之参数影响与反应路径探讨

将改良式溶胶-凝胶法制备的酸性触媒TiO2/SO24-涂布于不锈钢网上,并利用自行设计之批次式光催化反应器,在三组近紫外灯管(波长为365nm,光强度为2.0mW/cm2)照射下,进行CO2光催化还原反应操作参数(还原剂种类、CO2初始浓度和反应温度)之影响研究.结果显示,使用氢气为还原剂可获得最高的光催化还原速率,光还原反应之主要气态产物为CO和甲烷,其次为微量的乙烯与乙烷.同时,光催化还原速率亦随着CO2初始浓度及反应温度的提高而增加.FT-IR光谱分析发现,TiO2/SO42-光触媒表面有甲酸、甲醇、碳酸盐、甲酸盐及甲酸甲酯等产物之存在.TiO2/SO42-光触媒催化还原CO2有两种可能反应路径,其中一种反应路径生成CO,CH4,C2H4及C2H6等气态产物;而另一种反应路径则生成CO23a-ds,CH3OHads,HCOOa-ds,HCOOHads,HCOHads与HCOOCH3ads等吸附在光触媒表面的产物.     

流化床中 CH4/C3H8 自热重整制合成气

 在流化床反应器中, 考察了 Ni/SiO2 催化剂上 CH4 或 CH4-C3H8 临氧 CO2 重整 (自热重整) 制合成气反应性能. 结果表明, 在 CH4-C3H8 混合气自热重整反应中, Ni 粒径较小催化剂的活性和抗积炭性能较高, CH4 和 CO2 转化率分别达 75.5% 和 72.6%. C3H8 比 CH4 更易解离及被氧化, 部分 C3H8 解离出来的中间产物 CHx 物种可与吸附 H 结合为 CH4, 因而降低了 CH4 的表观转化率; CHx 也可与吸附的 CO2 物种反应生成 H2 与 CO, 从而促进了 CO2 的转化.     

CuOx/TiO2光催化水蒸气还原CO2

以商品TiO2-P25为原料,通过浸渍法负载一定量过渡金属Cu,得到一系列不同含量的CuOx/TiO2光催化剂。利用X射线衍射（XRD）,X－射线光电子能谱（XPS）,BET,高分辨率透射镜（HRTEM）,X射线荧光光谱（XRF）和光致发光光谱（PL）等方法对催化剂进行了详细表征,在自建的光催化反应器中评价了气态水光催化还原CO2反应的活性和CH4收率。结果表明负载CuOx后的TiO2纳米材料光催化性能显著提高,其中1%CuOx/TiO2样品紫外光照72 h后,CH4生成量达到了24.86 µmol•gTi-1。同时,CuOx负载量、反应温度、反应时间等因素对CH4收率均有显著影响。     

Rh/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应机理

采用原位Raman光谱技术,在原料气中的O2未完全耗尽的条件下,对CH4部分氧化制合成气反应的Rh/SiO2催化剂床层前部贵金属物种的化学态以及由CH4解离所生成的碳物种进行了表征.在此基础上采用脉冲反应和同位素示踪技术,比较了CH4的部分氧化及其与H2O和CO2的重整等反应对催化剂床层氧化区内CO和H2生成的相对贡献,并将实验结果与Ra-man光谱表征结果进行了关联.结果表明,在600°C下将还原后的4%Rh/SiO2催化剂切入CH4:O2:Ar=2:1:45原料气,催化剂床层前部未检测到铑氧化物的Raman谱峰,但可清晰检测到源于CH4解离的碳物种;在700°C和接触时间小于1ms的条件下,催化剂床层的氧化区内已有大量CO和H2生成,在相同的实验条件下,CH4与H2O或CO2重整反应对氧化区内合成气生成的贡献则很小;以CH4:16O2:H218O:He=2:1:2:95为原料气的同位素示踪实验结果表明,在原料气中16O2未完全耗尽的情况下,反应产物中C16O的含量占CO生成总量的92.3%,表明CO主要来自CH4的部分氧化反应.上述结果均表明,在O2存在下Rh/SiO2催化剂上CO和H2可以通过CH4直接解离和部分氧化机理生成.     

Quantitative behavior of vibrational excitation in AC plasma assisted dry reforming of methane

Quantitative behavior of non-equilibrium excitation by direct electron impact in low-temperature dry reforming of methane was investigated by integrated studies of experimental validation and kinetic modeling.A plasma chemistry kinetic mechanism incorporating the reactions involving vibrational excitation of CH4,CO2,H2 and CO molecules as well as the low temperature He/CH4/CO2 conversion pathways was developed and validated.The calculation results showed that at lower E/N values(<150 Td)large population of energized electrons generated in a He/CH4/CO2 discharge resulted in an intensification of vibrational excitation.Despite the large generation of vibration,the vibrationally excited molecules in a 0.5/0.25/0.25 of He/CH4/CO2 discharge mixture were easy to relax,due to the strong coupling of the vibration of different molecules in a gas mixture.The results showed that the moderate levels of the vibrational excitation,such as CO2(v10,11,...,18)and CO(v9,10),presented most efficient in the stimulation of species generation including CO,CH2 O,CH3 OH,C2 H4 and C2 H6.Specifically,under conditions of E/N of 108 Td,14.9%of CO formation was estimated from the recombination of CO2(v)with CH3 and H,CO2(v)+CH3→CH3 O+CO,CO2(v)+H→CO+OH.Also,4.8%of C2 H4 formation was from the recombination reaction CH4(v)+CH→C2 H4+H.These results highlight the strong roles of vibrational states in a complex plasma chemistry system.     

介孔Ni-β-Mo2C/SBA-16催化剂在CH4/CO2重整制合成气反应中的催化性能

采用等体积浸渍将双金属活性组分负载到介孔分子筛SBA-16上,通过热分解制备了负载型催化剂Ni--Mo2C/SBA-16.N2吸附-脱附、X射线粉末衍射和透射电镜等结果表明,引入活性组分后,样品依然保持原有的有序介孔结构,活性组分高度分散于载体上,没有团聚.在CH4/CO2重整制合成气反应中,Ni--Mo2C/SBA-16催化剂具有较高的CH4和CO2转化率,以及CO和H2选择性,有明显的抗积炭作用.     

芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚的光催化降解

利用连续流动微反、原位红外和GC/MS等手段考察了芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚（2-CEES）在P25 TiO2上的光催化降解反应,证实CO2和H2O是这个反应的最终产物.详细的跟踪分析表明,除了CO2和H2O外,在反应的气相混合物中可检测到C2H4、CH3CHO、CH4、CO、HCl和H2S；少量小分子的羧酸、醚和砜；微量C2H5SC2H5、C2H5S2C2H5、C2H5SC2H4Cl和CH2ClCH2Cl等中间产物;在反应后的催化剂表面可检测到C2H5S2C2H5、C2H5SC2H4OH、C4H9S2C2H5和C2H5S2C2H4OH、等物.根据这些结果提出了2-CEES光催化降解的反应机理,推断2-CEES的光催化降解涉及脱氯、C－S键断裂、有机硫化物光聚合和裂解等复杂过程最终转化为CO2和H2O.认为各种硫物种在表面的积聚引起了催化剂的缓慢失活.     

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正关键词:壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱·ORR反应机理·纳米催化剂Y. H. Wang, J. B. Le, W. Q. Li, J. Wei, P. M. Radjenovic, H. Zhang, X. S. Zhou, J. Cheng, Z. Q. Tian,J. F. Li. In-situ Spectroscopic Insight into the Origin of Enhanced Performance of Bimetallic Nanocatalysts towards ORR, Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58,16062-16066.在分子水平实时揭示纳米电催化反应机理对科学设计高效催化剂具有重大意义,但也极富挑战.厦