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2016年度中國科學十大進展發(fā)布  鈷/氧化鈷雜化二維超薄結構電催化還原CO2為液體燃料01 將二氧化碳在常溫常壓下電還原為碳氫燃料，是一種潛在的替代化石原料的清潔能源策略，并有助于降低二氧化碳排放對氣候造成的不利影響。實現(xiàn)二氧化碳電催化還原的關鍵瓶頸問題是將二氧化碳活化為CO2•−自由基負離子或其它中間體，這需要異常高的過電位。最近報道顯示基于金屬氧化物還原得到的金屬比通過其它方法制備的金屬催化活性要高，但是不清楚金屬氧化物如何改變了金屬的電催化活性，這主要是因為界面和缺陷等微結構的存在影響了二氧化碳還原的活性。為了評估金屬和金屬氧化物兩種不同催化位點的作用，中國科學技術大學謝毅和孫永福研究組制備了四原子厚的鈷金屬層和鈷金屬/氧化鈷雜化層。他們發(fā)現(xiàn)在低過電位下，相對于塊材表面的鈷原子，原子級薄層表面的鈷原子具有更高的生成甲酸鹽的本征活性和選擇性。而部分氧化的原子層進一步提高了它們的本征催化活性，在過電位僅為0.24伏下實現(xiàn)了10毫安每平方厘米的電流輸出超過40小時，且其甲酸鹽選擇性接近90%，這超過此前報道的金屬或金屬氧化物電極在同等條件下得到的結果。該研究工作有助于讓研究者重新思考如何獲得高效和穩(wěn)定的CO2電還原催化劑。相關研究結果發(fā)表在2016年1月7日《自然》(Nature[529(7584):68—71])上。加州理工大學Karthish Manthiram教授評論認為“這是一次重大的科學突破。雖然它在進入商業(yè)化使用之前還需要一段非常長的時間，但是目前這個階段的發(fā)展不管從哪個角度看都是積極樂觀的�！� 2、開創(chuàng)煤制烯烴新捷徑  開創(chuàng)煤制烯烴新捷徑 烯烴是與人們日常生活息息相關的重要化學品。我國是烯烴消費大國，其傳統(tǒng)的生產(chǎn)原料主要依賴石油，這不僅使烯烴的生產(chǎn)成本居高不下，同時也嚴重地危及到了我國的能源安全。20世紀初，德國科學家費舍爾和拓普希提出了一條由煤經(jīng)水煤氣變換生產(chǎn)烯烴的費-托(F-T)路線，但是，該過程原理上會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，同時還需要消耗大量的水，嚴重阻礙了該技術發(fā)展和實際應用。中國科學院大連化學物理研究所包信和和潘秀蓮研究團隊從納米催化的基本原理入手，開發(fā)出了一種過渡金屬氧化物和有序孔道分子篩復合催化劑，成功實現(xiàn)了煤基合成氣一步法高效生產(chǎn)烯烴，C2到C4低碳烯烴單程選擇性突破了費托過程的極限，一躍超過80%。同時，反應過程完全避免了水分子的參與，從源頭回答了李克強總理提出的“能不能不用水或者少用水進行煤化工”的詰問。該成果在納米尺度上實現(xiàn)了對分別控制反應活性和產(chǎn)物選擇性的兩類催化活性中心的有效分離，使在氧化物催化劑表面生成的碳氫中間體在分子篩的納米孔道中發(fā)生受限偶聯(lián)反應，成功實現(xiàn)了目標產(chǎn)物隨分子篩結構的可控調變。相關研究結果發(fā)表在2016年3月4日《科學》(Science [351(6277):1065—1068])上�！犊茖W》同期以 “令人驚奇的選擇性”為題刊發(fā)了專家評論和展望，稱贊該研究在原理上的突破將帶來在工業(yè)上的巨大競爭力。該研究并被產(chǎn)業(yè)界同行譽為“煤轉化領域里程碑式的重大突破”。 3、揭示水稻產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢的分子遺傳機制  |
