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權(quán)威期刊Nature Catalysis（IF 41.8）中教金源用戶兩篇高水平文章發(fā)布！
發(fā)布時(shí)間：2021-08-25 瀏覽量：5678
（第一篇）
MOF中自適應(yīng)雙點(diǎn)位高效選擇性光還原CO2到CH4
1. 文章信息
標(biāo)題：Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4
頁(yè)碼：719–729（2021），DOI：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00665-3.
2. 文章鏈接
Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4 | Nature Catalysis
3. 期刊信息
期刊名：Nature Catalysis
ISSN：2520-1158
2021年影響因子：41.813
分區(qū)信息：中科院1區(qū)Top；JCR分區(qū)（Q1）
涉及研究方向：光電催化
4. 作者信息：共同第一作者是李健博士、黃宏亮副教授、博士生薛文娟和孫康。通訊作者為天津工業(yè)大學(xué)仲崇立教授、梅東海教授和中國(guó)科技大學(xué)江海龍教授。
5. 正文中標(biāo)記了“Before illumination, the reactor was installed to CEL-SPH2N system (Beijing China Education Au-light Co., Ltd) equipped with a 300-W Xe lamp with the 420-nm cutoff filter (420 nm < λ < 760 nm).”.
文中所述設(shè)備由北京中教金源科技有限公司提供，設(shè)備名稱\型號(hào)：光催化活性評(píng)價(jià)系統(tǒng)\CEL-SPH2N 、氙燈光源系統(tǒng)\T10
文章簡(jiǎn)介：
氣候變化是人類面臨的全球性問題，隨著各國(guó)CO2排放，溫室氣體猛增，對(duì)生命系統(tǒng)形成威脅，由此，我國(guó)提出2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和目標(biāo)。CO2作為可再生的C1資源，利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)CO2轉(zhuǎn)化為具有附加值的化學(xué)燃料，被認(rèn)為是緩解日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問題的一個(gè)潛在的策略。以C1產(chǎn)物為例，光還原CO2的產(chǎn)物傾向于2e-的CO和HCOOH，而不是熱力學(xué)有利的CH4。光還原CO2到CH4過程中，涉及多電子-質(zhì)子耦合（PCET）過程，伴隨著各式各樣的C1中間體，一旦這些中間體從催化位點(diǎn)上脫落，影響產(chǎn)物CH4的選擇性和活性。因此，開發(fā)一種抑制動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物，控制C1中間體與催化位點(diǎn)之間的結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)實(shí)現(xiàn)光還原CO2到CH4具有重要意義。
本工作受到“仿生”設(shè)計(jì)啟發(fā)，開發(fā)了“柔性雙位點(diǎn)（DMSPs）”催化劑，實(shí)現(xiàn)“隨物賦形”的動(dòng)態(tài)催化過程，用于穩(wěn)定光還原CO2過程中的C1中間體，實(shí)現(xiàn)CH4的高效選擇性。DMSPs包含Cu單位點(diǎn)和Ni單位點(diǎn)（Cu/Ni DMSPs），被安裝到金屬有機(jī)框架（MOFs）材料中，即MOF-808。為了賦予金屬位點(diǎn)“自適應(yīng)”的表現(xiàn)，柔性的乙二胺四乙酸（EDTA）分子被嫁接到MOF的Zr簇上，然后進(jìn)行金屬離子鰲合，得到MOF-808-CuNi。因此，MOF-808-CuNi催化劑能夠動(dòng)態(tài)“自適應(yīng)”C1中間體的三維構(gòu)型，“智能”調(diào)節(jié)催化位點(diǎn)和C1中間體的結(jié)合強(qiáng)度，達(dá)到最佳。因此，光還原CO2到CH4的電子選擇性（Selelectron）達(dá)到99.4%，產(chǎn)物選擇性（Selproduct）達(dá)到97.5%，活性達(dá)到158.7 μmol?g-1?h-1。該項(xiàng)工作提出一種新穎的柔性“自適應(yīng)”雙位點(diǎn)策略，用于實(shí)現(xiàn)高效選擇性的非均相催化過程。
相信本文提出的“雙位點(diǎn)自適應(yīng)協(xié)同催化”思想對(duì)于未來設(shè)計(jì)合成新型高性能催化劑材料有重要指導(dǎo)意義。文章DOI : https://doi.org/10.1038/s41929-021-00665-3，原文鏈接：Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4 | Nature Catalysis
雙金屬位點(diǎn)自適應(yīng)協(xié)同光催化CO2示意圖
設(shè)備介紹（1-1）：
CEL-SPH2N最新升級(jí)款CEL-PAEM-D8Plus光催化活性評(píng)價(jià)系統(tǒng)(專業(yè)全自動(dòng)二氧化碳還原CO2+全解水H2O)是評(píng)價(jià)光催化劑的重大升級(jí)， 主要用于專業(yè)全自動(dòng)二氧化碳還原密閉體系分析，兼容光解水、全解水。系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是全新的外觀設(shè)計(jì)，更加方便的使用，系統(tǒng)所有管路全部采用控溫，實(shí)現(xiàn)樣品采集與樣品的分析無縫連接。D8Plus將玻璃系統(tǒng)集成于封閉遮光的箱體內(nèi)，易于移動(dòng)，不易損壞。在催化劑的成本較昂貴的實(shí)驗(yàn)中，更有利用光催化CO2的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)在線全自動(dòng)無人值守測(cè)試分析；可選擇手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)取樣方式；配置軟件USB反控；測(cè)試范圍廣，氫、氧、CO2、甲烷、CO、烴類、甲醛、甲醇、甲酸等微量氣體。
功能特點(diǎn)及應(yīng)用：1) 催化劑二氧化碳還原的性能全自動(dòng)分析2) 半導(dǎo)體材料（TiO2、C3N4、CdS等）催化劑的活性評(píng)價(jià)3) 催化劑產(chǎn)氫、產(chǎn)氧、全解水的性能分析4) 微量反應(yīng)系統(tǒng)，極低的催化劑用量；5) 可配置光電反應(yīng)、氣固反應(yīng)、膜催化等特殊實(shí)驗(yàn)要求；6) 封閉一體設(shè)計(jì)，面板采用半透明有機(jī)玻璃板，所有封閉板均可隨時(shí)取出便于維護(hù)；7) 在線全自動(dòng)無人值守測(cè)試分析；8) 可選擇手動(dòng)、全自動(dòng)取樣方式（控溫200℃）；9) 安裝方便快捷，可兼容任意廠家氣相色譜儀；10) 測(cè)試范圍廣，氫、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛等微量氣體；
技術(shù)參數(shù)
1.管路全部采用玻璃，采用玻璃閥進(jìn)樣，管路氣體循環(huán)采用1.8L/s的耐腐蝕風(fēng)機(jī)；
2.反應(yīng)器容積25ml、50ml、100ml、250ml；
3.管路體積50ml±5，真空度-0.1MPa(72h 動(dòng)態(tài))，真空表采用：指針或數(shù)顯；
4.采樣方式 手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)；
5.控制方式 軟件全自動(dòng)控制（8位）；自動(dòng)執(zhí)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示，軟件接口 含USB、RS232；兼容；
6.測(cè)試精度，0.01ml &0.01min；
7.真空泵，軟件反控自動(dòng)啟停，2L/s，含防倒吸電磁閥；
8.光源放置 光源依舊置于體系后端平臺(tái)，更穩(wěn)定，易于反應(yīng)器的更換和樣品的取放；
9.氫、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛、乙醛等微量氣體，H2、O2>0.001ml；CO、CO2、CH4>1ppm；CH3OH、HCOOH、CH3CH2OH、CH3COOH>10ppm；
10.玻璃氣路內(nèi)置U型冷阱管路，用于提高真空度和分離揮發(fā)性溶劑；
11.真空泵采用KF16接頭，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)雙冷阱配置；
12.封閉設(shè)計(jì)，所有封閉板均可隨時(shí)取出便于維護(hù)玻璃系統(tǒng)，面板采用半透明有機(jī)玻璃板可實(shí)時(shí)觀察情況，又可以防止光污染，規(guī)格560mm（寬）*470mm（深）*860mm（高）；
13.自動(dòng)進(jìn)樣閥門為氣動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)閥門控溫恒溫<200℃，進(jìn)樣連接管路有加熱<100℃。
※14.系統(tǒng)中的反應(yīng)部分、冷凝回流、循環(huán)部分、樣品采集、樣品分析等5部分，采取了7段溫度控制，實(shí)現(xiàn)了全流程溫度控制，恒溫控制溫度<200℃
設(shè)備介紹（1-2）：
CEL-PF300-T10氙燈光源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于光解水、光解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧、CO2還原、光熱催化、VOCs降解、光熱協(xié)同、光化學(xué)催化、光誘導(dǎo)合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學(xué)檢測(cè)、各類模擬日光、可見光、紫外光、單色光加速實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。
CEL-PF300-T10氙燈光源系統(tǒng)采用七寸觸控彩屏；智能控制系統(tǒng)；采用光纖光反饋功能保證光源的穩(wěn)定輸出；可以配合中教金源全系反應(yīng)釜及系統(tǒng)使用；模塊化設(shè)計(jì)，快速連接配件；采用低壓可控轉(zhuǎn)速風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)散熱恒定，穩(wěn)定光能輸出；實(shí)現(xiàn)燈箱全低壓安全工作；可自行簡(jiǎn)捷快速安全更換燈泡。
CEL-PF300-T10氙燈光源智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開機(jī)、關(guān)機(jī)、光功率密度顯示、標(biāo)定及自動(dòng)調(diào)節(jié)、自定義開關(guān)次數(shù)及頻率、實(shí)現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控、程序模式可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不同階段要求自動(dòng)適時(shí)調(diào)整光強(qiáng)（可以完全模擬日光一整天的變化）。通過擴(kuò)展模塊可配合軟件或手機(jī)小程序遠(yuǎn)程使用，實(shí)現(xiàn)光源的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。
（第二篇）
α-Fe2O3以H2O為氧源作為一種多功能、高效的氧原子轉(zhuǎn)移催化劑
1. 文章信息
標(biāo)題：α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2-O as the oxygen source
頁(yè)碼：684-691（2021），DOI：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00659-1
2. 文章鏈接
α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2O as the oxygen source | Nature Catalysis
3. 期刊信息
期刊名：Nature Catalysis
ISSN：2520-1158
2021年影響因子：41.813
分區(qū)信息：中科院1區(qū)Top；JCR分區(qū)（Q1）
涉及研究方向：光電催化
4. 作者信息：第一作者是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所博士后趙玉坤。通訊作者為中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所章宇超研究員、陳春城研究員和趙進(jìn)才研究員。
5. 正文中標(biāo)記了“A 500W Xe lamp (AULIGHT) with an AM 1.5G filter was used to serve as the reaction light source and the light intensity was adjusted to 100mWcm–2, as measured by an optical power meter (CEL-NP2000-10)”. 支持材料里（SI）提供了: “Incident photon to current conversion efficiency (IPCE) was collected under light from a 500 W xenon lamp through a monochromator(CEL-SPEC)”.
文中所述設(shè)備由北京中教金源科技有限公司提供，設(shè)備名稱\型號(hào)：氙燈光源系統(tǒng)\S500+濾光片\AM1.5 、光功率計(jì)\CEL-NP2000-10
文章簡(jiǎn)介：
光電化學(xué)（PEC）技術(shù)已被廣泛用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換和污染物降解。在PEC系統(tǒng)中，通過有機(jī)化合物的光催化轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品也已被報(bào)道。然而，與傳統(tǒng)電化學(xué)和光化學(xué)的有機(jī)轉(zhuǎn)化方法相比，通過PEC方法實(shí)現(xiàn)有機(jī)轉(zhuǎn)化合成目前還不夠發(fā)達(dá)。如何直接捕獲光產(chǎn)生的載流子（電子或空穴）以促進(jìn)電化學(xué)界面上的有機(jī)轉(zhuǎn)化，仍有待探索。赤鐵礦（α-Fe2O3）被認(rèn)為是PEC研究中最有理想的光陽(yáng)極材料之一，因?yàn)槠湄S富、無毒、穩(wěn)定和可見光吸收。當(dāng)前，對(duì)于α-Fe2O3的光電催化反應(yīng)主要集中在水分解過程中光電驅(qū)動(dòng)的水氧化，實(shí)現(xiàn)陰極析氫。然而，在水氧化過程中，產(chǎn)品O2擁有較低的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，需要探索在PEC系統(tǒng)中產(chǎn)生高附加值化學(xué)品的替代氧化反應(yīng)。
本文主要報(bào)告了α-Fe2O3在可見光照射下作為多功能和高效的氧原子轉(zhuǎn)移催化劑的能力，去實(shí)現(xiàn)高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品的合成。通過使用水作為唯一的氧源，各種有機(jī)化合物和無機(jī)陰離子被成功地氧化為相應(yīng)的單加氧產(chǎn)物，并具有高選擇性和法拉第效率。本文拓展了各種底物，包括硫醚、烯烴、Ph3P和無機(jī)鹽，且18O同位素標(biāo)記證明水是唯一的氧源。而對(duì)于典型自由基反應(yīng)的TiO2光陽(yáng)極，其在進(jìn)行氧原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)的選擇性和法拉第效率均很差。這與α-Fe2O3上氧原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的高活性形，成了鮮明的對(duì)比。通過電化學(xué)阻抗譜和DFT計(jì)算結(jié)果表明，光激發(fā)空穴在α-Fe2O3表面產(chǎn)生了鐵氧物種（FeIV=O），氧原子轉(zhuǎn)移通過協(xié)同的雙空穴轉(zhuǎn)移途徑進(jìn)行，該途徑涉及氧原子從光陽(yáng)極表面的FeIV=O轉(zhuǎn)移到底物。本研究證明，α-Fe2O3是一種優(yōu)異的全無機(jī)多相催化劑，可以驅(qū)動(dòng)氧原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，該策略在合成精細(xì)和高附加值化學(xué)品方面有很大潛力。
相信本文提出的精細(xì)化工產(chǎn)品的合成對(duì)于未來研究具有很大的啟發(fā)性。文章DOI : https://doi.org/10.1038/s41929-021-00659-1，原文鏈接：α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2O as the oxygen source | Nature Catalysis
設(shè)備介紹（2-1）：
CEL-S500-T5模擬日光氙燈光源，是在原有的CEL-S500基礎(chǔ)上升級(jí)研發(fā)，采用中教金源最新研制的氙燈電源，光輸出穩(wěn)定性大幅增加，<±0.5%，有利于太陽(yáng)能電池、光電化學(xué)PEC、光熱海水蒸發(fā)等對(duì)穩(wěn)定性要求高的研究領(lǐng)域。
CEL-S500-T5模擬日光氙燈光源采用最新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，風(fēng)路和光路設(shè)計(jì)更加合理，優(yōu)化了散熱效果；增加了溫度監(jiān)控保護(hù)燈泡及系統(tǒng)安全；斷電延時(shí)功能，增加了燈泡的使用壽命；光源內(nèi)部可安裝150W、350W、500W 高壓短弧球形氙燈，在高頻高壓激發(fā)下形成弧光放電。高壓短弧球形氙燈是發(fā)光點(diǎn)很小的點(diǎn)光源，在點(diǎn)燃時(shí)輻射出強(qiáng)而穩(wěn)定的、紫外、可見、近紅外的強(qiáng)烈連續(xù)光譜，可見區(qū)光色極近似于日光,能量密度高，輸出穩(wěn)定，不僅應(yīng)用于太陽(yáng)能電池研究、還可用于光電響應(yīng)型器件測(cè)試、太陽(yáng)能電池的I-V性能測(cè)試、光電催化，光電化學(xué)分析、生物光照、光催化、海水蒸發(fā)等領(lǐng)域。 該系列光源可以兼容多種規(guī)格、品牌、進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)濾光片及透鏡（25.4mm，50.8mm，,M52，M62等），我公司可以提供各種規(guī)格石英濾光片、反光片、K9光學(xué)濾光片等?？梢姽猓禾?yáng)能電池測(cè)試、模擬太陽(yáng)光、點(diǎn)光源輸出、可光纖引出、均勻平行光。配合使用AM1.5濾光片，可以達(dá)到與太陽(yáng)光光譜較好的擬合，產(chǎn)品性能應(yīng)用更優(yōu)。配合使用可調(diào)光瀾，可以調(diào)整光斑照射面積，照射面積為直徑3mm-50mm連續(xù)可調(diào)。優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)光學(xué)透鏡提高光收集效率；采用背面光反射鏡結(jié)構(gòu)提高光收集效率；內(nèi)置三維調(diào)節(jié)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)光學(xué)精密調(diào)節(jié)；齊全的各種配件，可光纖連接及各種濾光片；色溫高達(dá)6000K，模擬太陽(yáng)光；制冷方式采用風(fēng)扇風(fēng)冷循環(huán)制冷。
產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格
型號(hào)CEL-S500-T5
燈泡類型 球型氙燈(可選德國(guó)進(jìn)口歐司朗)
氙燈系統(tǒng) 三維調(diào)節(jié)，內(nèi)置燈泡溫度監(jiān)控，風(fēng)扇延時(shí)等功能，電流電壓同時(shí)顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)襞葺敵龉β?/span>
光功率使用范圍（1Sun=100mw/cm2）0.1-5Sun
最大功率 300-500W
電流調(diào)節(jié)范圍 15A-25A
主要發(fā)射光譜范圍 300-2500nm
光強(qiáng)(mw/cm2) 10-500
電源穩(wěn)定度 ±0.01%
光源穩(wěn)定度 <±0.5%
平行光斑直徑 50-60mm
點(diǎn)光輸出直徑 2-3mm
變焦功能 可改變光輸出圓斑大小
燈泡壽命500-1000小時(shí)
冷卻方式 風(fēng)冷
配件與光催化氙燈光源的配件通用，可以配合各種濾光片、光瀾、光纖、箱體
設(shè)備介紹(2-2)：
CEL-NP2000-2（10）A全自動(dòng)光功率計(jì)，是在CEL-NP2000的基礎(chǔ)上的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了快速穩(wěn)定的反饋測(cè)試結(jié)果。NP2000配套專業(yè)的光電探測(cè)探頭，分別適用于最大量程和高分辨率的測(cè)量范圍。探測(cè)探頭不僅能保證測(cè)試儀有很高的靈敏度，而且能承受較高的功率密度。獨(dú)特的專有技術(shù)使它在靈敏度和響應(yīng)速度上大大提高。全自動(dòng)光功率計(jì)已廣泛應(yīng)用于從紫外至紅外的各種強(qiáng)光及其他輻射強(qiáng)度的測(cè)量；也可以用于光學(xué)醫(yī)學(xué)、光學(xué)防護(hù)、光學(xué)加工、光學(xué)測(cè)距、光學(xué)動(dòng)植物生理反應(yīng)等要求高穩(wěn)定、高精度、高靈敏的輻射強(qiáng)度測(cè)量。
技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目參數(shù)CEL-NP2000-2A、CEL-NP2000-10A
功率范圍0-2000mW0-10000mW
探頭直徑φ10mmφ20mm
波長(zhǎng)范圍190nm-11000nm；紫外、可見、紅外，可連續(xù)測(cè)量或分段測(cè)量
探頭實(shí)時(shí)顯示探頭溫度，15～45℃系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整溫漂，溫漂：滿量程<±1%；
精度分辨率：1μW;響應(yīng)時(shí)間：<0.4秒；
測(cè)量直讀顯示，可換自動(dòng)換擋擋測(cè)量 ，保證同時(shí)測(cè)量弱光的精度和強(qiáng)光的精度
測(cè)試輸出光功率值 mW ；光功率密度值mW/cm2，實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果并記錄
測(cè)試結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，電腦軟件可以實(shí)時(shí)讀取，可以計(jì)算光解水的量子效率
屏幕顯示7寸觸摸屏，Tf卡實(shí)時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)導(dǎo)出使用
測(cè)量誤差<5%
內(nèi)置便攜鋰電池供電3000mAh，充電電源：220V，50Hz
文章下載：
Nature Catalysis 2021, 4, 719–729 MOF-808-CuNi CO2RR.pdf