元素百科为您介绍中科院大化所二氧化碳催化转化研究取得新进展。近日，中科院大连化物所碳资源小分子与氢能利用创新孙剑、葛庆杰研究员团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。相关研究成果发表英国自然通讯杂志上。 CO2排放加剧全球变暖化石能源的大量消耗使温室气体如CO2排放量急剧增加，引起了全球气候变暖等日益严峻的环境问题。汽油是全球用量最大的燃料之一，如果以CO2作为原料生产汽油，将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略，不仅可有效降低CO2造成的温室效应，还可减轻对传统化石能源的依赖。但是CO2的活化与选择性转化仍面临巨大挑战。CO2加氢制液体燃料提供新思路研究团队长期致力于碳资源小分子中合成气及CO2的催化转化研究，在多功能催化剂设计方面积累了较为丰富的经验。设计了一种高效稳定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，在接近工业生产的条件下，该催化剂实现了CH4和CO的低选择性，烃类产物中汽油馏分烃（C5-C11）的选择性达到78%。汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃，基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求。该催化剂还具有较好的稳定性，可连续稳定运转1000小时以上。对CO2直接转化制取汽油的反应途径研究表明，对多活性位结构及其亲密性效应（proximityeffect）的精准调控是实现CO2加氢制汽油的关键。该技术不仅为CO2加氢制液体燃料的研究拓展了新思路，还为间歇性可再生能源（风能、太阳能、水能等）的利用提供了新途径。

元素百科为您介绍天然生物与仿生梯度材料研究获进展。自然界中的生物体在长期的自然选择与进化过程中，其组成材料的组织结构与性能得到了持续优化与提高，从而利用简单的矿物与有机质等原材料很好地满足了复杂的力学与功能需求，使得生物体达到了对其生存环境的最佳适应。大自然是人类的良师。天然生物材料的优异特性能够为人造材料的优化设计，特别是高性能仿生材料的发展提供有益的启示。其中，功能梯度设计是生物材料普遍采用的基本性能优化策略之一。揭示自然界中的梯度设计准则与相应的性能优化机理对于指导高性能仿生梯度材料设计并促进其应用具有重要意义。 近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室材料疲劳与断裂研究部张哲峰课题组的刘增乾与加州大学伯克利分校教授RobertO.Ritchie及加州大学圣地亚哥分校教授MarcA.Meyers合作，揭示了生物组织与材料中广泛存在的梯度结构取向特征，并提炼出了一种提高材料接触损伤抗力的仿生设计新思路，即通过控制微观组织结构取向获得梯度变化的力学性能，实现局域刚度、强度与韧性的优化分布与相互匹配，从而提高整体的力学性能，如图1所示。通过力学分析与数值模拟，他们建立了结构取向与各力学性能之间的定量关系，阐明了材料损伤抗力提高的机理，并指出了相应仿生梯度结构的设计方法。在此基础上，他们进一步总结了自然界中常见的基本功能梯度材料设计形式与原则，并以典型的生物材料为例，按照组成与成分、组织结构（包括结构单元的排列方式、空间分布、尺度和取向）、界面以及不同类型梯度在多级结构尺度的结合与匹配的思路对生物材料中的梯度进行了具体表述与分析，归纳了梯度设计在材料性能优化中所起的作用和相应机制，如图2所示。同时，他们总结了近年来仿生梯度材料设计与应用方面取得的最新进展，特别是对3D打印等新型材料制备技术在仿生梯度材料领域的应用进行了讨论，并指出了未来天然生物与仿生梯度材料研究亟待解决的关键科学问题以及面临的挑战。该研究得到金属所“引进优秀学者”和美国空军科学研究办公室MultidisciplinaryUniversityResearchInitiative项目资助。相关成果于近期发表于ActaBiomaterialia44(2016)31-40和ProgressinMaterialsScience(doi:https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.04.013)。

元素百科为您介绍新催化剂实现二氧化碳直接加氢制取汽油。中国科学院大连化学物理研究所5月3日发布消息称，近日，该所碳资源小分子与氢能利用创新特区研究组孙剑、葛庆杰研究员团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。 利用CO2制取汽油如果以CO2作为原料生产汽油，将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略，不仅可有效降低CO2造成的温室效应，还可减轻对传统化石能源的依赖。但是CO2的活化与选择性转化仍面临巨大挑战。CO2制取汽油的技术研究团队设计了一种高效稳定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，在接近工业生产的条件下，该催化剂实现了CH4和CO的低选择性，烃类产物中汽油馏分烃（C5-C11）的选择性达到78%。汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃，基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求。该催化剂还具有较好的稳定性，可连续稳定运转1000小时以上。对CO2直接转化制取汽油的反应途径研究表明，对多活性位结构及其亲密性效应（proximityeffect）的精准调控是实现CO2加氢制汽油的关键。该技术不仅为CO2加氢制液体燃料的研究拓展了新思路，还为间歇性可再生能源（风能、太阳能、水能等）的利用提供了新途径。