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权威期刊Nature Catalysis(IF 41.8)中教金源用户两篇高水平文章发布!
发布时间:2021-08-25    浏览量:5647

(第一篇)




MOF中自适应双点位高效选择性光还原CO2到CH4


1. 文章信息

标题:Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4

页码:719–729(2021),DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-021-00665-3.

2. 文章链接

Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4 | Nature Catalysis

3. 期刊信息

期刊名:Nature Catalysis

ISSN:2520-1158

2021年影响因子:41.813

分区信息:中科院1区Top;JCR分区(Q1)

涉及研究方向:光电催化

4. 作者信息:共同第一作者是李健博士、黄宏亮副教授、博士生薛文娟和孙康。通讯作者为天津工业大学仲崇立教授、梅东海教授和中国科技大学江海龙教授。

5. 正文中标记了“Before illumination, the reactor was installed to CEL-SPH2N system (Beijing China Education Au-light Co., Ltd) equipped with a 300-W Xe lamp with the 420-nm cutoff filter (420 nm < λ < 760 nm).”.

文中所述设备由北京中教金源科技有限公司提供,设备名称\型号:光催化活性评价系统\CEL-SPH2N 、氙灯光源系统\T10





文章简介:

气候变化是人类面临的全球性问题,随着各国CO2排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁,由此,我国提出2030年碳达峰和2060年碳中和目标。CO2作为可再生的C1资源,利用太阳能驱动CO2转化为具有附加值的化学燃料,被认为是缓解日益严重的能源危机和环境问题的一个潜在的策略。以C1产物为例,光还原CO2的产物倾向于2e-的CO和HCOOH,而不是热力学有利的CH4。光还原CO2到CH4过程中,涉及多电子-质子耦合(PCET)过程,伴随着各式各样的C1中间体,一旦这些中间体从催化位点上脱落,影响产物CH4的选择性和活性。因此,开发一种抑制动力学产物,控制C1中间体与催化位点之间的结合强度,对实现光还原CO2到CH4具有重要意义。

本工作受到“仿生”设计启发,开发了“柔性双位点(DMSPs)”催化剂,实现“随物赋形”的动态催化过程,用于稳定光还原CO2过程中的C1中间体,实现CH4的高效选择性。DMSPs包含Cu单位点和Ni单位点(Cu/Ni DMSPs),被安装到金属有机框架(MOFs)材料中,即MOF-808。为了赋予金属位点“自适应”的表现,柔性的乙二胺四乙酸(EDTA)分子被嫁接到MOF的Zr簇上,然后进行金属离子鳌合,得到MOF-808-CuNi。因此,MOF-808-CuNi催化剂能够动态“自适应”C1中间体的三维构型,“智能”调节催化位点和C1中间体的结合强度,达到最佳。因此,光还原CO2到CH4的电子选择性(Selelectron)达到99.4%,产物选择性(Selproduct)达到97.5%,活性达到158.7 μmol•g-1•h-1。该项工作提出一种新颖的柔性“自适应”双位点策略,用于实现高效选择性的非均相催化过程。

相信本文提出的“双位点自适应协同催化”思想对于未来设计合成新型高性能催化剂材料有重要指导意义。文章DOI : https://doi.org/10.1038/s41929-021-00665-3,原文链接:Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4 | Nature Catalysis

双金属位点自适应协同光催化CO2示意图


设备介绍(1-1):

CEL-SPH2N最新升级款CEL-PAEM-D8Plus光催化活性评价系统(专业全自动二氧化碳还原CO2+全解水H2O)是评价光催化剂的重大升级, 主要用于专业全自动二氧化碳还原密闭体系分析,兼容光解水、全解水。系统最大的优势是全新的外观设计,更加方便的使用,系统所有管路全部采用控温,实现样品采集与样品的分析无缝连接。D8Plus将玻璃系统集成于封闭遮光的箱体内,易于移动,不易损坏。在催化剂的成本较昂贵的实验中,更有利用光催化CO2的应用。实现在线全自动无人值守测试分析;可选择手动、半自动、全自动取样方式;配置软件USB反控;测试范围广,氢、氧、CO2、甲烷、CO、烃类、甲醛、甲醇、甲酸等微量气体。

 功能特点及应用:1)  催化剂二氧化碳还原的性能全自动分析2)  半导体材料(TiO2、C3N4、CdS等)催化剂的活性评价3)  催化剂产氢、产氧、全解水的性能分析4)  微量反应系统,极低的催化剂用量;5)  可配置光电反应、气固反应、膜催化等特殊实验要求;6)  封闭一体设计,面板采用半透明有机玻璃板,所有封闭板均可随时取出便于维护;7)  在线全自动无人值守测试分析;8)  可选择手动、全自动取样方式(控温200℃);9)  安装方便快捷,可兼容任意厂家气相色谱仪;10)  测试范围广,氢、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛等微量气体;


技术参数

1.管路全部采用玻璃,采用专利玻璃阀进样,管路气体循环采用1.8L/s的耐腐蚀风机;

2.反应器容积25ml、50ml、100ml、250ml;

3.管路体积50ml±5,真空度-0.1MPa(72h 动态),真空表采用:指针或数显;

4.采样方式     手动、半自动、全自动;

5.控制方式     软件全自动控制(8位);自动执行状态,实时显示,软件接口   含USB、RS232;兼容;

6.测试精度,0.01ml &0.01min;

7.真空泵,软件反控自动启停,2L/s,含防倒吸电磁阀;

8.光源放置  光源依旧置于体系后端平台,更稳定,易于反应器的更换和样品的取放;

9.氢、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛、乙醛等微量气体,H2、O2>0.001ml;CO、CO2、CH4>1ppm;CH3OH、HCOOH、CH3CH2OH、CH3COOH>10ppm;

10.玻璃气路内置U型冷阱管路,用于提高真空度和分离挥发性溶剂;

11.真空泵采用KF16接头,实现系统内双冷阱配置;

12.封闭设计,所有封闭板均可随时取出便于维护玻璃系统,面板采用半透明有机玻璃板可实时观察情况,又可以防止光污染,规格560mm(宽)*470mm(深)*860mm(高);

13.自动进样阀门为气动控制,实现阀门控温恒温<200℃,进样连接管路有加热<100℃。

 ※14.系统中的反应部分、冷凝回流、循环部分、样品采集、样品分析等5部分,采取了7段温度控制,实现了全流程温度控制,恒温控制温度<200℃



设备介绍(1-2):


CEL-PF300-T10氙灯光源系统广泛应用于光解水、光解水产氢产氧、CO2还原、光热催化、VOCs降解、光热协同、光化学催化、光诱导合成、光降解污染物、水污染处理、生物光照,光学检测、各类模拟日光、可见光、紫外光、单色光加速实验等领域。

CEL-PF300-T10氙灯光源系统采用七寸触控彩屏;智能控制系统;采用光纤光反馈功能保证光源的稳定输出;可以配合中教金源全系反应釜及系统使用;模块化设计,快速连接配件;采用低压可控转速风扇,实现散热恒定,稳定光能输出;实现灯箱全低压安全工作;可自行简捷快速安全更换灯泡。

CEL-PF300-T10氙灯光源智能系统实现了自动开机、关机、光功率密度显示、标定及自动调节、自定义开关次数及频率、实现数字监控、程序模式可以根据实验时间的不同阶段要求自动适时调整光强(可以完全模拟日光一整天的变化)。通过扩展模块可配合软件或手机小程序远程使用,实现光源的实时在线监控。




(第二篇)




α-Fe2O3以H2O为氧源作为一种多功能、高效的氧原子转移催化剂




1. 文章信息

标题:α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2-O as the oxygen source

页码:684-691(2021),DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-021-00659-1

2. 文章链接

α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2O as the oxygen source | Nature Catalysis

3. 期刊信息

期刊名:Nature Catalysis

ISSN:2520-1158

2021年影响因子:41.813

分区信息:中科院1区Top;JCR分区(Q1)

涉及研究方向:光电催化

4. 作者信息:第一作者是中国科学院化学研究所博士后赵玉坤。通讯作者为中国科学院化学研究所章宇超研究员、陈春城研究员和赵进才研究员。

5. 正文中标记了“A 500W Xe lamp (AULIGHT) with an AM 1.5G filter was used to serve as the reaction light source and the light intensity was adjusted to 100mWcm–2, as measured by an optical power meter (CEL-NP2000-10)”. 支持材料里(SI)提供了: “Incident photon to current conversion efficiency (IPCE) was collected under light from a 500 W xenon lamp through a monochromator(CEL-SPEC)”.

文中所述设备由北京中教金源科技有限公司提供,设备名称\型号:氙灯光源系统\S500+滤光片\AM1.5 、光功率计\CEL-NP2000-10








文章简介:

光电化学(PEC)技术已被广泛用于太阳能转换和污染物降解。在PEC系统中,通过有机化合物的光催化转化来生产精细化学品也已被报道。然而,与传统电化学和光化学的有机转化方法相比,通过PEC方法实现有机转化合成目前还不够发达。如何直接捕获光产生的载流子(电子或空穴)以促进电化学界面上的有机转化,仍有待探索。赤铁矿(α-Fe2O3)被认为是PEC研究中最有理想的光阳极材料之一,因为其丰富、无毒、稳定和可见光吸收。当前,对于α-Fe2O3的光电催化反应主要集中在水分解过程中光电驱动的水氧化,实现阴极析氢。然而,在水氧化过程中,产品O2拥有较低的经济价值。因此,需要探索在PEC系统中产生高附加值化学品的替代氧化反应。

本文主要报告了α-Fe2O3在可见光照射下作为多功能和高效的氧原子转移催化剂的能力,去实现高附加值精细化工产品的合成。通过使用水作为唯一的氧源,各种有机化合物和无机阴离子被成功地氧化为相应的单加氧产物,并具有高选择性和法拉第效率。本文拓展了各种底物,包括硫醚、烯烃、Ph3P和无机盐,且18O同位素标记证明水是唯一的氧源。而对于典型自由基反应的TiO2光阳极,其在进行氧原子转移反应时的选择性和法拉第效率均很差。这与α-Fe2O3上氧原子转移反应的高活性形,成了鲜明的对比。通过电化学阻抗谱和DFT计算结果表明,光激发空穴在α-Fe2O3表面产生了铁氧物种(FeIV=O),氧原子转移通过协同的双空穴转移途径进行,该途径涉及氧原子从光阳极表面的FeIV=O转移到底物。本研究证明,α-Fe2O3是一种优异的全无机多相催化剂,可以驱动氧原子转移反应,该策略在合成精细和高附加值化学品方面有很大潜力。

相信本文提出的精细化工产品的合成对于未来研究具有很大的启发性。文章DOI : https://doi.org/10.1038/s41929-021-00659-1,原文链接:α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2O as the oxygen source | Nature Catalysis






设备介绍(2-1):


CEL-S500-T5模拟日光氙灯光源,是在原有的CEL-S500基础上升级研发,采用中教金源最新研制的氙灯电源,光输出稳定性大幅增加,<±0.5%,有利于太阳能电池、光电化学PEC、光热海水蒸发等对稳定性要求高的研究领域。

CEL-S500-T5模拟日光氙灯光源采用最新的结构设计,风路和光路设计更加合理,优化了散热效果;增加了温度监控保护灯泡及系统安全;断电延时功能,增加了灯泡的使用寿命;光源内部可安装150W、350W、500W 高压短弧球形氙灯,在高频高压激发下形成弧光放电。高压短弧球形氙灯是发光点很小的点光源,在点燃时辐射出强而稳定的、紫外、可见、近红外的强烈连续光谱,可见区光色极近似于日光,能量密度高,输出稳定,不仅应用于太阳能电池研究、还可用于光电响应型器件测试、太阳能电池的I-V性能测试、光电催化,光电化学分析、生物光照、光催化、海水蒸发等领域。 该系列光源可以兼容多种规格、品牌、进口及国产滤光片及透镜(25.4mm,50.8mm,,M52,M62等),我公司可以提供各种规格石英滤光片、反光片、K9光学滤光片等。可见光:太阳能电池测试、模拟太阳光、点光源输出、可光纤引出、均匀平行光。配合使用AM1.5滤光片,可以达到与太阳光光谱较好的拟合,产品性能应用更优。配合使用可调光澜,可以调整光斑照射面积,照射面积为直径3mm-50mm连续可调。优势特点:优质光学透镜提高光收集效率;采用背面光反射镜结构提高光收集效率;内置三维调节平台,可实现光学精密调节;齐全的各种配件,可光纤连接及各种滤光片;色温高达6000K,模拟太阳光;制冷方式采用风扇风冷循环制冷。



产品技术规格

型号CEL-S500-T5

灯泡类型 球型氙灯(可选德国进口欧司朗)

氙灯系统  三维调节内置灯泡温度监控,风扇延时等功,电流电压同时显示,实时监控灯泡输出功率

光功率使用范围(1Sun=100mw/cm2)0.1-5Sun

最大功率 300-500W

电流调节范围 15A-25A

主要发射光谱范围 300-2500nm

光强(mw/cm2) 10-500

电源稳定度 ±0.01%

光源稳定度 <±0.5%

平行光斑直径 50-60mm

点光输出直径 2-3mm

变焦功能  可改变光输出圆斑大小

灯泡寿命500-1000小时

冷却方式    风冷

配件与光催化氙灯光源的配件通用,可以配合各种滤光片、光澜、光纤、箱体




设备介绍(2-2):

CEL-NP2000-2(10)A全自动光功率计,是在CEL-NP2000的基础上的升级,实现了快速稳定的反馈测试结果。NP2000配套专业的光电探测探头,分别适用于最大量程和高分辨率的测量范围。探测探头不仅能保证测试仪有很高的灵敏度,而且能承受较高的功率密度。独特的专有技术使它在灵敏度和响应速度上大大提高。全自动光功率计已广泛应用于从紫外至红外的各种强光及其他辐射强度的测量;也可以用于光学医学、光学防护、光学加工、光学测距、光学动植物生理反应等要求高稳定、高精度、高灵敏的辐射强度测量。


技术参数

项目参数CEL-NP2000-2A、CEL-NP2000-10A

功率范围0-2000mW0-10000mW

探头直径φ10mmφ20mm

波长范围190nm-11000nm;紫外、可见、红外,可连续测量或分段测量

探头实时显示探头温度,15~45℃系统自动调整温漂,温漂:满量程<±1%;

精度分辨率:1μW;响应时间:<0.4秒;

测量直读显示,可换自动换挡挡测量 ,保证同时测量弱光的精度和强光的精度

测试输出光功率值 mW ;光功率密度值mW/cm2,实时显示测试结果并记录

测试结果实时显示,电脑软件可以实时读取,可以计算光解水的量子效率

屏幕显示7寸触摸屏,Tf卡实时记录测试数据,可以随时导出使用

测量误差<5%

内置便携锂电池供电3000mAh,充电电源:220V,50Hz




文章下载:

Nat Catal-2021-α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2O as the oxygen source.pdf

Nature Catalysis 2021, 4, 719–729 MOF-808-CuNi CO2RR.pdf







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