可见光“全”分解水的类纳光电化学(PEC)电池模型

本文在对新型TiO2的光、电性质和形貌学研究基础上,首次提出"可见光‘全’分解水的类纳PEC电池模型",将水的redox反应分别放在新型TiO2纳米管内、外表面上进行。模型还提出以合适电化学性质的可变价金属氧化物作为放氧催化剂,表面晶格氧参与放O2过程,克服"全"光解水中四电子转移放O2的困难。此模型期望更多同行进行探索、验证。     

前言

<正>中国女化学工作者是科技人才队伍中的一道靓丽风景,在化学研究领域取得了很多具有引领和支撑作用的重要科技成果.为了促进女化学工作者交流科研成果和实践经验,宣传女化学工作者的业绩,展现女化学工作者的职业魅力和风采,激励更多女性投身科学研究,2014年1月21日,中国化学会成立了女化学工作者委员会.为了介绍女化学工作者的科研成果,在《中国科学:化学》编辑部的大力支持下,我们邀请了部分女化学工作者委员会委员共同完成了"女化学家"中文专刊(Ⅰ,Ⅱ),以及"Chemistry from Chinese Female Chemists"英文专题.其中中文专刊(Ⅰ,Ⅱ)共出版17篇文章,包括11篇评述和6篇研究论文.英文专题出版7篇文章,包括3篇综述和4篇研究论文.专刊/专题内容涉及先进材料,包括类石墨烯材料、新型纳米材料等的     

利用多功能、多用途的可再生甲酸实现化学品的绿色与可持续合成

近年来,随着化石资源日趋短缺以及由此带来的人类生存环境日益恶化,生物质等可再生资源的高效、可持续利用已成为各国科学家研究与关注的焦点。甲酸,生物精炼中的主要副产物之一,具备廉价易得、无毒、能量密度高以及可再生可降解等特性,将其应用于新能源利用与化学转化,不仅有助于甲酸应用领域的进一步拓展,还有助于解决面向未来的生物精炼技术中的一些共性瓶颈问题。本文简要回顾了甲酸利用的研究历史,总结了甲酸作为高效、多用途试剂与原料在化学品合成及生物质催化转化等方面的最新研究进展,并对利用甲酸活化来实现高效化学转化的基本原理及催化体系进行了对比分析,指出今后研究重点应着眼于努力提高甲酸的利用效率,同时实现高选择性合成两方面,并在此基础上进一步拓展其应用领域。在化学品合成方面,甲酸作为一种环境友好可再生的多功能试剂可应用于多种官能团的选择转化过程。作为一种高含氢量的氢转移试剂或还原剂,甲酸相较传统氢气具有操作简便可控、条件温和、具有良好化学选择性等优点,广泛应用于醛酮、硝基、亚胺、腈、炔烃、烯烃等的选择还原以制取相应的醇、胺、烯烃和烷烃类化合物,以及醇类和环氧化物的氢解和官能团去保护等过程。鉴于甲酸亦可用作C1原料,作为多用途的关键基础试剂甲酸还可应用于包括喹啉衍生物的还原甲酰化、胺类化合物甲酰化和甲基化,烯烃羰化以及炔烃还原水合等多级串联反应,是实现精细复杂有机分子高效简约绿色合成的重要途径。该类过程的挑战在于寻求对甲酸及特定官能团的可控活化兼具高选择性和高活性的多功能催化剂。此外,近期有研究表明以甲酸为C1原料还可通过催化歧化反应直接高选择性合成甲醇等大宗化学品。在生物质催化转化方面,甲酸的多功能特性为实现绿色、安全、高原子经济性生物精炼过程提供了潜在可能。生物质资源是储量最大、最具潜力的可持续替代资源,但将其转化为可利用的资源形式仍然面临挑战。甲酸的酸性质及良好溶剂特性可应用于生物质原料预处理过程,实现木质纤维素组分分离和纤维素提取,相较传统无机酸预处理体系具有沸点低、易分离、不引入无机离子、对下游反应兼容性强等优点;而作为高效氢源,甲酸也被广泛研究应用于生物质平台化合物选择催化转化制高附加值化学品、木质素降解制芳烃化合物和生物油加氢脱氧精制处理等过程,相较依赖H2的传统氢化过程具有转化效率高、反应条件温和,简便安全并可有效减少相关生物精炼过程中化石资源的物耗与能耗等优势。最新研究表明,通过在温和条件下甲酸水溶液中解聚氧化木质素,可得到重量比大于60%的低分子量芳烃溶液,这一创新性发现为从木质素中直接提取高值芳香化学物等化学品带来了新的机遇。综上所述,生物基甲酸在绿色有机合成和生物质转化等方面表现出巨大潜力,而其多功能性和多用途性对于实现原料的高效利用及目标产物的高选择性至关重要。该领域目前已取得了一定成果并得到了快速发展,然而距实际产业应用还有相当距离,需要进一步探索。今后的研究重点应着眼于以下几个方面：(1)如何针对特定反应优选合适的催化活性金属及反应体系;(2)如何在其他原料和试剂存在条件下高效、可控地活化甲酸;(3)如何从分子层面理解复杂反应的反应机制;(4)如何在相关过程中稳定相应催化剂。展望未来,基于现代社会对环境、经济和可持续发展的需求,甲酸化学将得到产业界与学术界越来越多的关注和研究。     

洛斯阿拉莫斯实验室研制太空用核反应堆

 美国宇航局准备在2011年向木星发射研究其3颗被冰层覆盖的卫星---木卫四、木卫三、木卫二的JupiterIcyMoonsOrbiter(JIMO)太空探测器上安装一台电离子发动机,发动机能量将由核反应堆提供。选取这样的方案是因为,太阳能电池板产生的电能(木星区域的太阳光远比地球上少)不能满足JIMO探测器整个系统的完全需要。显然,对安装在太空探测器上的核反应堆在质量上有严格限制,以便能使支载火箭将探测器送入预定轨道。     

新型“Ca2F2（Eu）＋液闪”复俣WIMP探测器的实验研究

介绍北京组新近提出的“Ca2F2(Eu) 液闪”复俣WIMP探测器的设计特点。通过对探测器单元内部光收集效率的研究，初步确定了复合探测器的设计结构。另外，对探测器内部放射性杂质衰变在复合探测器单元中形成的本底情况进行模拟，结果表明了复合探测器具有良好的排除本底的能力。     

大有效面积的高Tc rf SQUID

设计和制作了一种新型结构的高Tc rf SQUID探头.在使用高温超导薄膜共面谐振器作为射频谐振回路的情况下,采用了大面积高温超导薄膜作磁聚焦器.这种结构既有利于得到低的磁通白噪声,又可加上大面积聚焦器以增大有效面积,因而容易得到高的磁场灵敏度.实验中在15 mm×15 mm的衬底上得到了有效面积为1.27 mm2,在磁通噪声为2.1×10-5φ0/Hz时,磁场灵敏度为34fT/Hz.该结构易于推广应用到更高频率的高Tc rf SQUID.     

BEPCⅡ冲击磁铁的设计和样机研制

由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高，国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求. 本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题，并且通过样机的成功研制，证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的，结构和工艺设计是合理的.     

加拿大科学家认为二氧化碳资源化是最具潜力的技术

加拿大科学家们越来越对二氧化碳资源化利用产生兴趣,认为其是2012年最具潜力的新技术。据《加拿大商报》4月29日报道称,随着人类对全球气候变化的关注,科学家正在通过各种方法利用二     

碳减排外包下的契约优化与选择研究

在政府碳配额、碳交易市场机制和消费者低碳偏好背景下,研究了制造商与低碳服务提供商合作下的碳减排外包问题。对技术交易型契约和合作共享型契约两种契约进行了优化,分别得到了两种契约下的最优决策和契约可达成条件,并进一步分析了制造商和低碳服务提供商对两种契约的偏好,最后利用转移支付的方式对契约偏好冲突问题进行了协调。研究结果表明,单位减排成本和碳排放权市场价格均是影响技术交易型契约和合作共享型契约可行性的关键因素;当单位最小碳排放量、单位减排成本和碳排放权市场价格同时满足一定条件时,两种契约可同时达成;制造商总是偏好技术交易型契约,但低碳服务提供商对于契约类型的偏好并不是确定的;利用转移支付协调的方式可以解决合作双方的契约偏好冲突问题,并使得双方最终达成技术交易型契约。