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以酶類結(jié)構(gòu)的金屬卟啉為催化劑，模仿生物氧化歷程，突破溫和條件下高效、專一活化氧氣的技術(shù)難 題，實現(xiàn)高附加值含氧有機化物的合成，并致力于實現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，填補國內(nèi)外技術(shù)空白，從本質(zhì) 上解決化工領(lǐng)域氧化過程的安全隱患。

近日，清華大學(xué)化學(xué)系王定勝教授、李亞棟院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組在甲酸電氧化領(lǐng)域取得突破，相關(guān)工作以“負載在氮摻雜碳上的單原子Rh：一種甲酸氧化的電催化劑”（Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acid oxidation）為題在《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）發(fā)表。燃料電池是一種理想的能量來源，它可以以環(huán)境友好的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。氫氧燃料電池作為航空飛船的主要燃料，在上世紀80年代就已經(jīng)得到了發(fā)展，近年來氫氧燃料電池在汽車上的應(yīng)用也有了突飛猛進的提高。然而氫氧燃料電池需要用體積大且危險的高壓氫氣作為其燃料，這限制了氫氧燃料電池的發(fā)展。而直接甲酸燃料電池(DFAFCs)由于其體積小，毒性小，nafion@膜的穿透率低等優(yōu)點，被認為是未來便攜式電子設(shè)備最有前途的電源之一。在之前的研究中，負載型納米級鈀和鉑通常被認為是DFAFCs的陽極反應(yīng)甲酸電氧化（FOR）中最有效的催化劑，并得到了深入的研究。然而，由于FOR催化劑質(zhì)量活性較低和一氧化碳抗毒性較差， DFAFCs陽極材料的發(fā)展達到了一個瓶頸，極大地阻礙了其應(yīng)用。SA-Rh/CN的合成路徑示意圖及其表征在本工作中，研究人員使用主-客體合成策略成功地合成負載原子分散Rh的氮摻雜碳催化劑(SA-Rh/CN)，發(fā)現(xiàn)盡管Rh納米顆粒對甲酸氧化活性很低，但是SA-Rh/CN卻具有極好的電催化性能。與最先進的催化劑Pd/C和Pt/C相比，SA-Rh/CN的質(zhì)量活性分別提高了28倍和67倍。有趣的是，在CO剝離實驗中，我們發(fā)現(xiàn)雖然納米級Rh催化劑對CO毒性十分敏感，但是SA-Rh/CN很難吸附CO并且可以在很低的電壓下氧化CO，這說明SA-Rh/CN對CO毒化幾乎免疫。經(jīng)過長期反應(yīng)的測試后，SA-Rh/CN中的Rh原子具有抗燒結(jié)的能力，并因此在30000s的CA測試或者20000圈ADT測試后活性幾乎沒有改變。在組裝電池的實驗中，SA-Rh/CN的質(zhì)量比能量密度在不同溫度下分別是商業(yè)鈀碳催化劑的8.8倍（30oC），14.8倍（60oC）和14.1倍（80oC）,這也說明了SA-Rh/CN在DFAFCs的應(yīng)用中具有很高的潛力。最后，研究者用密度泛函理論（DFT）計算了Rh單原子甲酸氧化的機理。研究者發(fā)現(xiàn)在SA-Rh/CN上，甲酸根路線更為有利。和Rh納米顆粒具有較低的CO吸附能壘不一樣，SA-Rh/CN上的Rh單原子吸附CO能壘較高，以及與CO的相對不利的結(jié)合，使SA-Rh/CN具有極高的CO抗毒性。這一發(fā)現(xiàn)將傳統(tǒng)的甲酸電氧化催化劑的質(zhì)量比活性提高了一個數(shù)量級，并且很好地解決了傳統(tǒng)納米催化劑的CO毒化問題。該發(fā)現(xiàn)有助于在燃料電池領(lǐng)域取得突破，并有望應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備上。本論文的通訊作者是王定勝教授、李亞棟院士，清華大學(xué)博士后熊禹是本文的第一作者。本研究受到國家自然科學(xué)基金委和科技部的經(jīng)費資助。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-0665-x

微弧氧化(Micro-arc oxidation，MAO)技術(shù)是通過電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。 微弧氧化工藝克服了硬質(zhì)陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術(shù)具有操作簡單和易于實現(xiàn)膜層功能調(diào)節(jié)的特點，而且工藝不復(fù)雜，無廢水廢氣排放，不造成環(huán)境污染，是一項全新的綠色環(huán)保型材料表面處

氧化鎵襯底晶片● 大功率高能半導(dǎo)體器件：電磁軌道炮、艦載電磁彈射系統(tǒng)等● 日盲探測類：大火監(jiān)測、雷達預(yù)警、近地空間通訊器件等● 高功率LED器件：高亮度、超大功率、科研考察探測設(shè)備等● 特高壓輸電、城市軌道及交通功率器件

寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅(SiC)材料是第三代半導(dǎo)體的典型代表之一，具有寬帶隙、高飽和電子漂移速度、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率等突出優(yōu)點，能滿足下一代電力電子裝備對功率器件更大功率、更小體積和更惡劣條件下工作的要求，正逐步應(yīng)用于混合動力車輛、電動汽車、太陽能發(fā)電、列車牽引設(shè)備、高壓直流輸電設(shè)備以及艦艇、飛機等軍事設(shè)備的功率電子系統(tǒng)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)硅功率器件相比，目前已實用化的SiC功率模塊可降低功耗50%以上，從而減少甚至取消冷卻系統(tǒng)，大幅度降低系統(tǒng)體積和重量，因此SiC功率器件也被譽為帶動“新能源革命”的“綠色能源”器件。 本團隊在SiC功率器件擊穿機理、SiC功率器件結(jié)終端技術(shù)、SiC新型器件結(jié)構(gòu)、器件理論研究和器件研制等方面具有豐富經(jīng)驗，能夠提供完整的大功率SiC電力電子器件的設(shè)計與研制方案。目前基于國內(nèi)工藝平臺制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶體管（圖1，有源區(qū)面積0.9mm2）；4000V/30A的SiC PiN二極管（圖2）；擊穿電壓>5000V的SiC JBS二極管（圖3）。 a b c 圖1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件：(a)晶圓照片(b)正向IV測試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線 a b c 圖2 4kV/30A SiC PiN器件：(a)晶圓照片(b)正向?qū)y試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線 a b c 圖3 5kV SiC JBS器件：(a)顯微照片(b)正向?qū)y試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線

本團隊在SiC功率器件擊穿機理、SiC功率器件結(jié)終端技術(shù)、SiC新型器件結(jié)構(gòu)、器件理論研究和器件研制等方面具有豐富經(jīng)驗，能夠提供完整的大功率SiC電力電子器件的設(shè)計與研制方案。

本發(fā)明公開了一種采用激光選區(qū)燒結(jié)工藝制備碳化硅陶瓷件的 方法，包括以下步驟：按照預(yù)定質(zhì)量比稱取碳粉、碳化硅粉末、粘結(jié) 劑及固化劑倒入球磨罐內(nèi)，并進行球磨以得到粘接劑-碳化硅混合粉 末；采用計算機對待制備的零件進行三維數(shù)字建模，并將三維數(shù)字模 型信息輸入到激光選區(qū)燒結(jié)成型機，以所述粘接劑-碳化硅混合粉末為 原料，采用激光選區(qū)燒結(jié)快速成形工藝進行粉末燒結(jié)成型，以得到所 述零件的碳化硅素坯；對所述碳化硅素坯進行加熱固化；將

該技術(shù)以油代電、在移動床中實現(xiàn)深度氧化和快速冷卻，設(shè)備密閉，過程連續(xù)，是生產(chǎn)顆粒氧化鉛的國際首創(chuàng)全新技術(shù)。東南大學(xué)在實驗室研究、數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上，與江蘇天鵬化工集團有限公司合作，開發(fā)出顆粒氧化鉛移動床深度氧化煅燒和快速冷卻新技術(shù)，設(shè)計了兩套年產(chǎn)各為1500噸的生產(chǎn)裝置，經(jīng)過調(diào)試，各項技術(shù)指標(biāo)均達到設(shè)計要求。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過工業(yè)試驗和審慎的放大設(shè)計，2000年兩套年產(chǎn)各為15000噸的放大裝置相繼投入生產(chǎn)。

本發(fā)明公開了一種高氧化度的天然高分子多糖的氧化方法，以還原性多糖為原料在氧化劑的作用下制取水凝膠，采用如下的工藝條件：以高碘酸鈉作為氧化劑，以至少一種以下物質(zhì)：鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、檸檬酸、具有Lewis酸性質(zhì)的綠色溶劑離子液為催化劑；調(diào)節(jié)體系的pH在酸性范圍在室溫下避光反應(yīng)4小時，經(jīng)后處理得到不同氧化度的天然高分子多糖高強度水凝膠。本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品具有氧化度高，與其它反應(yīng)物之間的交聯(lián)更加容易，形成的化學(xué)鍵更加牢固的優(yōu)點，能形成高強度水凝膠，并且凝膠的降解速率可以得到控制，適合用于制備骨組織功能材料。