我心如伊分享 http://blog.sciencenet.cn/u/张志东 在一个浮躁的社会和纷杂的年代,在心灵深处保持一片宁静的时空。

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磁性纳米胶囊vs非贵金属催化材料 精选

已有 30218 次阅读 2015-7-21 08:49 |个人分类:科普|系统分类:论文交流

   磁性纳米胶囊与贵金属催化材料这两个看似风马牛不相及的名词怎么可以扯到一起?最近,我们与催化领域的学者合作,将这两个东西联系起来,做出了一项不大不小的研究成果。

   所谓的磁性纳米胶囊,就是在纳米尺度用不同的材料制成胶囊型结构,也就是壳核结构。通常核为金属或者金属氧化物的磁性材料,外壳为碳或者氧化物或者有机物等等。磁性纳米胶囊具有纳米尺度效应、两相复合效应、界面或者表面效应等,所以具有新奇的磁性。在以前的博文纳米胶囊中有过介绍。我们研究组从90年代中期开始从事磁性纳米胶囊的工作,一直致力于合成和表征新型磁性纳米胶囊,并研究其磁性、电磁性能等与磁性相关的性质,取得了一些系统的研究成果,曾经获得辽宁省自然科学奖一等奖(自己祝贺一下自己)。如何继续开展纳米胶囊方面的工作,特别是如何拓展磁性纳米胶囊的性能以及应用的领域?最近的这项工作具有启发性的价值,可以说开拓了一个新的研究方向:磁性纳米胶囊非贵金属催化材料。这方面可以开展的研究内容有很多:研究不同的磁性纳米胶囊对不同的催化过程的催化效果以及机理。甚至进一步研究磁性对催化过程的作用机理。

下面转载金属所网页的相关报道,

非贵金属催化材料研究取得新进展

近日,金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室磁性材料与磁学研究部张志东研究员、马嵩副研究员、王瀚博士等组成的团队、催化材料研究部苏党生研究员与宁波材料研究所张建研究员团队、中国工程物理研究院表面物理与化学国家重点实验室彭丽霞博士共同合作,利用碳包覆钴磁性纳米胶囊结构中缺陷石墨壳层的束缚作用,合成了富含高指数晶面的氧化钴催化剂,在甲烷催化燃烧反应中体现出可替代贵金属钯、铂的潜力。相关结果在线发表在Nature Communications 6 (2015) 7181DOI: 10.1038/ncomms8181)上。

  贵金属在众多催化反应中体现出优异性能,但由于其固有的稀缺特性和高昂成本,使得贵金属替代研究成为国际催化领域的重要发展方向之一。根据已掌握的反应机理,利用新颖的材料合成方法制备富含活性中心的纳米结构,降低关键步骤能垒、提升反应速率,可在较低反应温度和压力下获得较高的反应活性和目标产物选择性。低成本的铁、钴等过渡金属可以合金、氧化物、碳化物等形式存在,这些化合物组成各异、晶相多样,有望通过精确设计在晶体生长阶段实现活性中心的表面富集,使其具有接近或超越贵金属的催化性能。

  工业废气和汽车尾气中一般含有C1~C4低碳烃类(甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等),与大气颗粒物发生吸附和光、热化学反应后形成二次有机气溶胶,是雾霾中碳质颗粒物的主要来源。本研究通过原位氧化方法将碳包钴纳米颗粒局部破壳,金属钴暴露后发生的剧烈氧化过程导致内核体积膨胀,残留的石墨外壳辅助形成缺陷度较高的氧化钴颗粒。催化反应动力学表明,该催化剂具有转换频率高、表观活化能低的特点,反应速率对氧分压无明显的依赖关系,并在一氧化碳、丙烷、苯系物的完全氧化反应中体现出较高活性。目前,研究人员正利用石墨壳层诱导效应合成其他可变价过渡金属氧化物,并探索其在催化、储能、燃料电池等领域的潜在应用。

  上述工作得到了国家自然科学基金委等项目的资助。

1:缺陷石墨壳层诱导合成Co3O4纳米颗粒示意图

2:甲烷燃烧催化反应动力学及反应后催化剂表征

 

说点题外话,赶一赶科学网上的热闹:

   某种程度上说,这一项工作是指标化的结果。如果没有SCI指标化带来的无形压力,大呆可能不会做这样跨领域的工作。所以,指标有可能带来一些正面的效应,就是激励大家奋发向上,积极进取,开展学科交叉。而学科交叉确实可以带来一些创新的结果。当然,指标是个双刃剑,用不好可能会带来负效果。最典型的指标是GDP,其带来的负作用是显而易见的了。科学网上也有三个指标,在某种程度上体现了科学网上的公平。这三个指标非常牛!不论博主有多少SCI论文,高影响因子论文,引用数,不管博主的身份,只看博主的博文对科学网的贡献。当然,仅凭这三个指标来评价博主的博文的好坏也明显是不科学的。一种指标(如SCI)在一个社会(或者学术共同体)长期占据统治地位,对学术界的伤害也是不可低估的。这主要是对研究精神的伤害。毕竟科学研究最本质上还是科学研究的精神。SCI指标与科学研究的精神不存在本质上的对应关系。用一个不具备科学精神的指标来完全衡量科学研究的产出是危险的。大呆面临的尴尬是:人在江湖走,哪能不湿鞋。在SCI指标一统江湖的当下,大呆自觉或者不自觉地也在用SCI指标来评价自己或者他人的研究结果!如果说有一点例外,在大呆的心中,也还是有一点点理想,没有放弃对科学研究精神的追求。

   可以说,指标党与反指标派是现实主义与理想主义的两个极端。目前在科学网上活跃的博主中,我非常敬佩YCmmYC确实是女中豪杰,在江湖上也混迹多年,仍然保持纯粹的理想主义,确实是我等学习的榜样。

 



科研评价指标功与过
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