元素百科为您介绍大连理工大学合成纳米炭片实现高效气体分离。近日，大连理工大学化工学院院长陆安慧教授团队合成了一系列孔径精准可控的分子筛型纳米炭片，实现了多种混合气的高效分离。 气体的混合是热力学自发过程。作为其可逆过程，气体分离需要外界做功，消耗能量。因此，如何降低能耗，实现高效的气体分离是当前分离领域的研究热点和难点。炭质吸附剂因其化学性质稳定、耐水汽、孔隙结构发达等特点，被广泛应用于气体吸附分离，而微孔尺寸是决定其分离性能的关键因素。然而，由于常规炭前驱体的颗粒尺寸多在微米量级以上，热解过程中存在传质和传热不均匀的问题生成sp3碳含量高的无序湍流状乱堆结构，导致微孔尺寸难以调控。此外，常见多孔炭骨架结构单元尺寸大、孔壁厚，导致的气体分子扩散路径长，内部微孔利用率低的问题也亟待解决。陆安慧教授团队基于温控相转变方法，合成了孔径精准可控的分子筛型纳米炭片，这种纳米炭片sp2碳含量超过80%，微孔孔径在0.53-0.58nm范围精准可调，炭片厚度在30-65nm内精准可控。用于气体分离时，纳米炭片可实现低压（＜0.1bar）下对吸附质分子的大量、快速吸附。在常温常压条件下，纳米炭片对CO2，C2H6和C3H8表现出高吸收量（5.2,5.3和5.1mmolg-1）和选择性（7,71和386）。此外，模拟真实天然气组成的动态穿透实验进一步证实该多孔炭材料吸附量大、选择性好、再生容易、耐水汽性能好的优点。

元素百科为您介绍中科院大连化物所二氧化碳转化获新进展。近日，大连化物所研究员黄延强与新加坡南洋理工大学教授刘彬合作，在二氧化碳转化领域取得新进展，相关工作发表在《先进功能材料》上。 二氧化碳电化学还原反应是实现碳资源循环利用的有效途径。由于二氧化碳分子相对稳定、电化学还原反应产物复杂，因此设计性能优异的催化剂以降低过电势、提高反应选择性和稳定性是二氧化碳电化学还原反应的研究重点。氮掺杂石墨烯催化剂体系易模型化、电子传输容易、稳定性好，有望通过对活性位的定向设计实现CO2分子的高效活化和定向转化，对于理解CO2电催化反应机理、开发高性能电催化剂具有重要的意义。研究人员通过高温热解法一步制备了氮掺杂石墨烯催化剂，该催化剂可以高效、稳定转化CO2为CO，法拉第效率最大可达到87%，且催化剂在连续反应10小时后，活性仍保持其初始活性的98%。此外，通过对材料的精准调控，获得了不同含量吡啶氮的系列催化剂，并发现吡啶氮含量与活性呈正相关，结合DFT计算证明了吡啶氮是该催化剂在二氧化碳电化学还原反应中的活性中心。相关研究成果为高效CO2电还原催化剂的设计提供了借鉴和新的思路。

元素百科为您介绍碳催化反应动力学和机理研究获进展。利用可再生的碳基材料替代金属基催化剂材料，满足现代社会对化学工业绿色、环保、可持续发展的严格要求已成为化学、化工和材料领域新兴的热点研究方向之一，其中对纳米碳催化反应机理本质的认识一直是该领域的难点问题之一。近日，中国科学院金属研究所催化材料研究部齐伟研究团队在Acc.Chem.Res.杂志发表综述论文，系统总结了过去五年在碳催化烷烃氧化脱氢反应机理方向的研究工作。 对碳材料催化活性中心的定性和定量是催化反应动力学和机理研究的基础和关键。近反应条件下的分子吸附热和原位XPS表征结果均表明碳材料表面亲核性较高的氧物种对催化烷烃氧化脱氢反应贡献显著。齐伟团队提出的原位化学滴定方法在领域内首次给出直接的化学证据证明酮羰基基团是纳米碳催化烷烃氧化脱氢反应的活性中心（Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,14224）。同时，该方法能够通过单次测试直接定量活性中心数目，获得碳材料归一到单个活性中心的本征催化活性（TOF），为反应动力学研究打下基础（Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,13682）。催化反应动力学、同位素效应（ACS.Catal.2017,7,5820）以及在模型碳催化剂材料上的原位红外光谱表征（ACS.Catal.2017,7,1424）揭示出碳催化烷烃脱氢反应的机理。与金属氧化物材料表面的经典M-v-K机理不同，氧气分子在纳米碳表面存在活化和氧交换过程。研究工作系统比较了氧化钒和纳米碳催化材料的反应动力学参数和反应机理，总结了碳催化材料在烷烃氧化脱氢反应中的优势和不足，指明了具有高催化反应活性和烯烃选择性的碳基催化材料设计制备的指导原则和方向。过去5年，齐伟研究组在纳米碳催化活性中心定性与定量、本征催化活性的测定，以及催化反应动力学等领域开展了系统的研究工作，先后发表了6篇系列论文。这一系列论文通过细致、系统的研究工作完整揭示了碳催化的本质过程，建立起系统的非金属催化反应理论体系，切实推动了绿色非金属纳米碳催化领域的发展。该研究得到了国家自然科学基金、中科院、金属所和沈阳材料科学国家（联合）实验室研究项目的资助。