导读新型“纳米棒”有什么作用？新型“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源记者15日从中国科学技术大学了解到，该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题...

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新型“纳米棒”有什么作用？

新型“纳米棒”有什么作用？

新型“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源

记者15日从中国科学技术大学了解到，该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题组，利用组分可调的硫硒化镉合金纳米棒作为催化剂，高效电还原二氧化碳为合成气。这种硫硒化镉合金纳米棒的催化剂，在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性，并且能够在很宽的范围内调控合成气的组成比例。该成果日前发表在国际著名的《先进材料》杂志上。

合成气，即一氧化碳和氢气的混合气，是石油化工中重要的合成原料。对于不同的化工过程，所需合成气的最优组成比例也不同。传统制备合成气的方法包括煤的气化和天然气的重整，都需要消耗不可再生能源。与之相反，利用二氧化碳和水作为原料，在水溶液中电还原二氧化碳，是可持续地制备合成气的理想方法。然而目前电还原二氧化碳的催化剂很难在保证高电流密度的同时，在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

针对这一问题，研究人员利用液相合成技术，近期设计并合成出组分可调的硫硒化镉合金纳米棒催化剂。研究人员发现，该催化剂中的硒含量越高，反应中氢的中间体越多，合成气产物中氢气组分的比例也越高。研究表明，在过电位-1.2V时，产物合成气中的一氧化碳和氢气之比可以在4∶1和1∶4之间自由调整。

另外，在连续使用该催化剂10个小时的稳定性测试中，电流密度基本保持稳定，产物合成气的组成比例也基本没有变化。

我国科学家将二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸，这一实验的意义是什么？

二氧化碳是一种常用的温室气体，近几年来，世界各国一直专注于降低二氧化碳排出，及其对所排出的二氧化碳开展回收利用技术性的产品研发。在上年，我国科学家在生成生物学方面获得重大进展，在国际性上第一次在生物实验室完成了二氧化碳到木薯淀粉的从头合成。

而在前不久，据人民日报报导，由电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组与中国科学技术大学曾杰研究组互相配合的全新研究表明，根据电催化融合生物生成的方法，将二氧化碳高效率复原生成浓度较高的乙酸，进一步从微生物可以生成葡萄糖和油酸。该成效以封面图文章内容方式，于中国北京时间4月28日发布于国际期刊《自然·催化》上。

据了解，在研究中，曾专家教授表明，冰醋酸不但是醋的主要成分，或是优质的生物生成氮源之一。它可以转变成为生命中的其它化学物质，如葡萄糖。冰醋酸可以根据立即电解法二氧化碳获得，但效果低。因而，新研究明确提出了将二氧化碳转换为乙酸的二步对策，以一氧化碳为化工中间体。

研究工作人员最先应用Ni-N-C单分子金属催化剂在膜电级部件里将CO2转换为CO，随后开发设计了一种富位错Cu(GB_Cu)金属催化剂，用以根据有机化学CO复原生产制造乙酸盐。

在应用1.0MKOH水溶性电解质溶液的典型性三电级流通池反应釜中，GB_Cu在-0.67V时呈现出达到52%的冰醋酸电磁感应定律高效率，而可逆性氢电级的高效率则达到52%。

研究工作人员然后设计了一种含有厚阴离子交换膜的多孔结构固态电解质溶液反应釜机器设备，用以分离出来和提纯纯乙酸水溶液。它在-250mAcm-2的电阻率下持续稳定工作140钟头，得到了相对性纯净度为~97%wt.%的超纯乙酸水溶液。

在下面的微生物发醇中，研究工作人员删除了酿酒酵母中全部已界定的己糖激酶遗传基因（glk1、hxk1、hxk2、YLR446W和emi2），让微生物可以在纯乙酸上生长发育并在身体之外合理释放出来葡萄糖。

异源葡萄糖-1-磷酸酶的过表达进一步提高了葡萄糖滴度。用电解法滴定管的醋酸盐“饲养”酿酒酵母（S.cerevisiae），会得到1.81±0.14g·L-1的均值葡萄糖滴度，等同于每钟头每克酵母菌8.9μmol的增产率。在喂养纯乙酸的酿酒酵母中也观查到相似的结果。

除此之外，根据滴定管电解法醋酸盐的方式，“割晒机”用以生产制造三酰甘油的工程项目酿酒酵母，总三酰甘油（C8~C18）滴度为500mg·L-1。

研究工作人员表明，此项研究工作中开拓了有机化学融合体细胞催化反应制取葡萄糖等粮食作物物质的新趋势，为进一步发展趋势根据电力工程推动的新型农业与生物加工制造业给予了新案例，是二氧化碳运用领域的主要方位。

新型“纳米棒”有什么作用？

新型“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源

记者15日从中国科学技术大学了解到，该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题组，利用组分可调的硫硒化镉合金纳米棒作为催化剂，高效电还原二氧化碳为合成气。这种硫硒化镉合金纳米棒的催化剂，在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性，并且能够在很宽的范围内调控合成气的组成比例。该成果日前发表在国际著名的《先进材料》杂志上。

合成气，即一氧化碳和氢气的混合气，是石油化工中重要的合成原料。对于不同的化工过程，所需合成气的最优组成比例也不同。传统制备合成气的方法包括煤的气化和天然气的重整，都需要消耗不可再生能源。与之相反，利用二氧化碳和水作为原料，在水溶液中电还原二氧化碳，是可持续地制备合成气的理想方法。然而目前电还原二氧化碳的催化剂很难在保证高电流密度的同时，在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

针对这一问题，研究人员利用液相合成技术，近期设计并合成出组分可调的硫硒化镉合金纳米棒催化剂。研究人员发现，该催化剂中的硒含量越高，反应中氢的中间体越多，合成气产物中氢气组分的比例也越高。研究表明，在过电位-1.2V时，产物合成气中的一氧化碳和氢气之比可以在4∶1和1∶4之间自由调整。

另外，在连续使用该催化剂10个小时的稳定性测试中，电流密度基本保持稳定，产物合成气的组成比例也基本没有变化。

中国科技大学研究的"纳米之星"新材料有望广泛应用于生物诊疗和催化领域,所发明的金铜合金纳米晶体的特点

“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星……”这首家喻户晓的儿歌，激发了中国科学技术大学教授曾杰小组的科研灵感，他们将金和铜结合起来，发明了一种兼具优良的光学性质和催化性能的五角星形合金纳米材料。该成果7月7日在线发表在《自然—通讯》上。

尽管金纳米材料凭借其优越的光学和催化性质，已得到深入研究，但由于金价格昂贵，其应用受到限制。而金属铜虽然性质优异、价格低廉，但在纳米尺度上很不稳定，容易被氧化，因此也难以实现多种应用。

为了解决这一挑战，曾杰课题组采用将金和铜离子共同还原的方式，制成五角星形纳米合金材料，既保持了优越的光学性质和催化性能，又增加了材料的稳定性。

据科研人员介绍，这种“纳米之星”新材料是一种具有五重对称性的金铜合金纳米晶体，在近红外区有很强的光吸收和光热转化能力。研究人员在患有乳腺癌的小鼠体内注射此材料，并在肿瘤处用近红外激光进行照射发现，纳米晶体吸收近红外光并转化成热，产生局部高温，从而杀死癌细胞。采用这种疗法，小鼠的乳腺癌四天时间便痊愈了。

同时，新型纳米材料丰富的棱角和独特的晶面，使得其在催化氧化还原反应中表现出不俗的性能，强于等质量的传统5纳米纯金催化剂。

研究人员说，新材料性质优异、价格便宜、制作简单方便，有望广泛应用于生物诊疗（如肿瘤治疗）和催化领域。

曾杰的研究方向

随着对环境意识的增强和对有限资源认识的加深，为了减少对石油化工能源等不可再生资源的依赖，寻求并开发清洁、廉价、便捷、有效的能源供给和储存方式已经成为能源产业首当其冲的任务。这其中，设计和制备廉价且高效的催化剂不论是在能源领域的科学研究还是在产业化进程中都至关重要。本课题组旨在发展洁净能源技术的基础上，深入地研究纳米催化剂的设计理念，揭示催化反应中能量的传递方式及催化剂表面构相变化过程，优化纳米催化剂的结构特征，构建新一代的用于石油化工和燃料电池等多个领域的催化剂体系。本课题组的研究涉及化学、物理、材料以及生物领域的多学科交叉，兼顾基础研究和应用研究。

中国科技大学研究的纳米之星所发明的金铜合金纳米晶体的最大特点是

“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星……”这首家喻户晓的儿歌，激发了中国科学技术大学教授曾杰小组的科研灵感，他们将金和铜结合起来，发明了一种兼具优良的光学性质和催化性能的五角星形合金纳米材料。该成果7月7日在线发表在《自然—通讯》上。

尽管金纳米材料凭借其优越的光学和催化性质，已得到深入研究，但由于金价格昂贵，其应用受到限制。而金属铜虽然性质优异、价格低廉，但在纳米尺度上很不稳定，容易被氧化，因此也难以实现多种应用。

为了解决这一挑战，曾杰课题组采用将金和铜离子共同还原的方式，制成五角星形纳米合金材料，既保持了优越的光学性质和催化性能，又增加了材料的稳定性。

据科研人员介绍，这种“纳米之星”新材料是一种具有五重对称性的金铜合金纳米晶体，在近红外区有很强的光吸收和光热转化能力。研究人员在患有乳腺癌的小鼠体内注射此材料，并在肿瘤处用近红外激光进行照射发现，纳米晶体吸收近红外光并转化成热，产生局部高温，从而杀死癌细胞。采用这种疗法，小鼠的乳腺癌四天时间便痊愈了。

同时，新型纳米材料丰富的棱角和独特的晶面，使得其在催化氧化还原反应中表现出不俗的性能，强于等质量的传统5纳米纯金催化剂。

研究人员说，新材料性质优异、价格便宜、制作简单方便，有望广泛应用于生物诊疗（如肿瘤治疗）和催化领域。

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