元素百科为您介绍用于二氧化碳转化的高效电化学电池。从排放源捕获二氧化碳是缓解气候变化的一种有吸引力的选择，但要收获一种没有商业价值的产品，这是一个昂贵的过程。然而，科学家们可以通过电解(一种利用电流分解化合物的技术)为捕获的二氧化碳增加价值，将其转化为更理想的产品，如用于聚合物生产的乙烯或用作化学合成试剂的醋酸盐。 像乙烯、醋酸盐和乙醇这样的C2类产品本质上比甲烷等C1类产品更有价值，因为它们是多功能的化学原料。 虽然将二氧化碳转化为CO在商业上已经成为可能，但开发能够在工业规模上从CO生产出有需求的C2化学品的技术仍然是一个挑战。电解必须以高速率、低总能量需求的方式将CO转化为产品，以使其具有可行性。以前的电化学电池需要大量过量的CO才能达到高的电解率，这导致稀产品必须浓缩和净化——这一过程需要更多的能量。 研究团队发明了一种电化学电池，通过改进的设计可以产生浓缩的乙烯气体和醋酸钠溶液，其浓度是之前电池的1000倍。该电池采用气体扩散电极(GDE)结合精心设计的流场，大大提高了CO向电极表面的传递和产品的去除。该团队还通过直接将GDE与膜连接，消除了对细胞内电解质溶液的需求。结果，乙烯和浓缩的醋酸盐溶液都在电极上产生，并以一股蒸气流从电池中喷出。 在这项工作之前，高电解率、高CO转换和集中产品流的组合还没有实现。 该小组目前正在扩大他们的原型，以确定是否需要修改设计才能在工业规模上取得成功，希望他们最终能够将他们的CO电解槽与现有的将CO2转化为CO的技术结合起来。该装置还可用于空间探索，特别是在无法从地球再补给的深空飞行任务中。该团队正致力于将电化学合成与微生物合成结合起来，将宇航员呼出的二氧化碳转化为食物和营养物质。

元素百科为您介绍聚集诱导发光材料与纳米晶复合体系动力学新进展。近日，中科院大连化物所吴凯丰研究员团队将聚集诱导发光分子（AIEgen）嫁接到纳米晶表面，并研究了这一复合体系的激发态动力学，发现这一复合体系中AIEgen的非辐射分子内运动可以得到有效抑制，这一普适性现象可用于构建各类多功能发光材料。 传统的染料分子由于芳香环的π-π堆积通常表现出聚集诱导猝灭现象（ACQ），阻碍了这些染料分子在不良溶剂和固体发光器件中的广泛应用。AIEgen则刚好相反：在良溶剂中，各种分子内运动可耗散激发态能量，导致发光效率极低；在不良溶剂或者固态薄膜中，分子的团聚有效抑制了上述非辐射分子内运动，表现出强烈的发光行为。 研究团队提出，将AIEgen嫁接到胶态纳米晶表面，由于纳米晶配体层的空间位阻效应，非辐射分子内运动亦可得到有效抑制，AIEgen可表现出有效的发光。研究人员采用羧基修饰的四苯乙烯（TPE）作为模型AIEgen，发现TPE嫁接到ZnS纳米晶表现后荧光效率得到了近两个数量级的提升；超快动力学研究表明TPE的各种非辐射分子内扭转速率也被减慢近百倍，有效解释了上述发光增强现象。 研究现象提供了基于纳米晶/AIEgen构建多功能复合材料的广泛思路。例如，将TPE嫁接于Mn2+掺杂的ZnS纳米晶，使得TPE的蓝绿色发光与Mn2+的黄红色发光相结合，构建了一种接近完美白光发光体的发光材料。

元素百科为您介绍中科院深圳先进院成功制备三维黑磷超级电容。近日，中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员课题组在黑磷电化学制备及其储能应用领域取得新突破。相关工作“高质量黑磷海绵的制备及其在全固态超级电容器中的应用”发表于化学材料领域的权威刊物MaterialsHorizons。 作为一种新型的二维层状材料，黑磷近年来被广泛应用于物理、化学、材料科学等领域。其比表面积大、载流子迁移率高、机械强度好的特点使黑磷在能量储存与转换领域引起了广泛关注。以二维片层材料为基元构筑三维结构被普遍认为是提升材料储能性能的有效途径。然而，二维黑磷对空气、水以及氧化剂的敏感性给三维黑磷结构的构筑带来巨大的挑战。因此，研究一种有效的方法构筑性能优异的新型三维黑磷结构，具有重要的科学意义和应用前景。 在本研究中，该课题组通过电化学方法实现了三维黑磷海绵的高效、高质量制备。制备方法简单、快速，在常温常压的空气环境中即可完成，时间仅需3分钟。科研人员通过设计电解池的结构，选择尺寸合适的插层离子、抗衡离子及电解液体系，克服了黑磷制备经常面临的耗时长、易氧化、片层易断裂等问题，成功制备了高质量、半交联的三维黑磷海绵。扫描电镜、拉曼光谱、X-射线光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜以及理论模拟结果均显示该三维黑磷海绵由超大、超薄、未氧化的高质量二维磷烯基元组成，其中不乏单层磷烯的存在，这些磷烯基元半交联在一起形成了三维的黑磷海绵。科研人员以此三维黑磷海绵为电极材料制备了全固态超级电容器，展现出了优良的超电容性能和稳定性。10mv/s扫速下，电容器的比电容量达到80F/g，远高于以二维黑磷纳米片和块状黑磷为电极材料的电容器。在经过15000个充放电循环后，容量仅衰减了20%。