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长春应化所湖南大学JACS：焦耳热合成（2000°C，2s）碳配位钴纳米电极用于胶质瘤脑内多巴胺监测
本研究构建了一种基于碳配位钴纳米催化剂（CoC₂@C）的微电极传感平台，实现了胶质母细胞瘤浸润脑组织中多巴胺的高性能原位监测。 该催化剂采用焦耳加热法合成（2000°C，加热与冷却时间各2秒，氩气保护），通过高温瞬态处理调控钴‑碳配位结构，进而优化钴的d带中心，促进DA的多电子氧化路径并抑制抗坏血酸等干扰物的吸附。 DFT计算表明（图1a-d），碳配位钴相较于纯钴显著降低了DA氧化的活化能（0.63 vs. 0.76 kJ/mol），同时提高了对AA的能垒，从理论上验证了其选择性催化机制。 SEM与TEM图像（图1e-f）显示CoC₂@C为直径约20 nm的纳米颗粒，均匀嵌于碳基质中，其合成采用焦耳加热法，该方法可实现快速、可控的碳包覆与钴碳键形成。 理论计算进一步表明（图3f-g），碳配位钴催化路径的活化能低于单电子途径，避免了自由基副产物的生成。
11210编辑于 2026-02-07南方科技大学ACB：空间限域焦耳热构建高性能复合电极，500 mA/cm²仅需1.65 V+稳定运行600小时
氢能因其高能量密度和清洁燃烧特性，被视为实现碳中和目标的关键能源载体。在多种制氢技术中，电化学水分解是生产绿色氢气最具前景的途径之一。 负载Ni₄Mo/MoO₂后（图2b, c），纳米颗粒均匀分布在石墨烯骨架上。 图3：Ni与Mo的电子结构及配位环境分析通过XPS（图3a, g）、XANES和EXAFS（图3b-f, h-l）系统分析了催化剂的表面化学态和局部配位环境。 Ni K边EXAFS拟合（图3e）显示，Ni₄Mo/MoO₂@GF-NVG中Ni-Ni和Ni-Mo配位数（分别为4.1和5.9）显著低于块体Ni₄Mo（CN=12），证实了纳米尺度异质界面处存在配位不饱和的 该策略在微观尺度上形成了具有配位不饱和活性位点的合金/氧化物异质界面，DFT计算揭示了界面电子重分布有效降低了水解离能垒并优化了氢吸附自由能；在介观尺度上，垂直排列、富含缺陷的NVG网络不仅提供了高导电性和牢固的催化剂锚定
15810编辑于 2026-01-24- 来自专栏新智元
10天内我国痛失20位两院院士！原中科院副院长王佛松逝世，享年89岁
12月31日，王佛松、江龙两位院士逝世。 在12月21日至30日的10天内，我国已经痛失20位两院院士！ 主要研究领域为双烯烃定向聚合、光电高分子、二氧化碳的固定以及高分子/无机纳米复合材料，领导和参与顺丁和异戊橡胶的研究及中试推广工作，发现了异戊二烯定向聚合稀土催化剂，并初步阐明其活性中心的形成和结构以及催化机理 通过一系列合成试验和聚合机理研究，他弄清了钴体系顺丁橡胶中的凝胶是阳离子型交联反应造成的，并提出添加给电子试剂来抑制凝胶。 以上工作为中国顺丁橡胶的中试和工业化奠定了基础。 工作中，他提出了双峰级配工艺路线，这种工艺虽然先进，但比较复杂，当时未被承认。 两位院士一路走好！ 参考资料： https://mp.weixin.qq.com/s/rZI0O4Ncbvpn3QAx_pl0ug
55420编辑于 2023-01-09 中科院金属研究所/苏州实验室/大连理工Matter：焦耳热秒级合成2nm铂立方体，用于高效氨氧化电催化
RHE，并具有优异的稳定性，综合性能超越商业铂碳催化剂。 图文解读图1：铂纳米立方体制备过程示意图该图展示了铂纳米立方体在碳纳米管沟槽中的合成路径：首先通过磁控溅射在SWCNT束表面沉积单分散铂纳米颗粒；随后在含微量氧环境下进行快速加热与冷却处理，促使铂颗粒沿碳管轴向重构 图2：SWCNT与铂纳米立方体的结构表征通过高分辨透射电镜（AC-TEM）和球差校正高角环形暗场扫描透射电镜（AC-HAADF-STEM）图像可见，铂纳米立方体均匀锚定在SWCNT束表面，其长边平行于碳管轴向 图3：铂原子在碳纳米管沟槽中的扩散模拟通过密度泛函理论计算铂原子在SWCNT束沟槽中的扩散路径，结果显示沿碳管轴向扩散能垒低于径向，说明碳管轴向导向作用促进了铂纳米颗粒的一维生长，为其形貌调控提供了理论依据 该工作为贵金属纳米晶的结构调控与高效电催化剂设计提供了新思路，未来可探索将该策略拓展至其他反应体系或金属体系，并进一步研究在实际膜电极组装与器件中的性能表现。
14710编辑于 2026-02-07- 来自专栏HyperAI超神经
清华大学利用可解释机器学习，优化光阳极催化剂，助力光解水制氢
值得注意的是， BiVO4 光阳极的形貌被简化为 4 类，包括单晶、纳米虫、随机堆叠和致密薄膜。而助催化剂的形貌被简化为 3 类，包括均质膜、单层膜和分离膜。 结果还显示，硼酸钾缓冲液是最理想的电解液，含钴的助催化剂有利于性能的提升，且金属的氢氧化物有利于性能的提升。 综上所述，BiVO4 单晶上厚度介于 5-10 nm 之间的钴基氢氧化物，在浓度高于 0.5 M 的硼酸钾电解液中，可能会有良好的 PEC 分解水性能。 太阳能是可再生的无碳能源，能量占全球可再生能源的 99% 以上。然而，要完全取代化石能源，需要大规模的储能设备，以解决太阳能的间歇性问题。 图 10：光合作用流程图 氢气能量密度高 (MJ/kg)，无碳排放，可以直接参与到氢经济中，或是通过费托反应 (Fischer–Tropsch) 合成碳燃料，与现有的能源设施相匹配。
61751编辑于 2023-11-06 北京化工大学Angew：超快焦耳加热规模化合成不饱和Cu-N₃单原子催化剂实现50,000次循环锌碘电池
因此，在导电碳基体中构建具有明确极化位点的单原子催化剂，揭示其调控碘氧化还原反应的作用机制，是实现高性能锌碘电池的关键。 本研究提出一种局部极性工程策略，通过超快焦耳加热法将不饱和Cu-N₃位点引入碳基体，构建极化微环境以促进碘氧化还原化学。 TEM显示Cu-N₃ SACs具有超薄碳纳米片构成的多孔网络结构（图2b），有利于电解液渗透与活性位点暴露。HRTEM证实其为非晶结构（图2c），元素分布图表明C、N、Cu均匀分散（图2d）。 总结展望总之，本研究提出了一种通过不饱和Cu-N₃位点调控局部极性的策略，采用超快焦耳加热法克级制备了具有原子级分散Cu-N₃位点的碳基催化剂。 未来可探索将该策略拓展至其他金属-氮配位体系或多元卤素电池体系，进一步推动高能量密度、长寿命转换型电池的发展。
31110编辑于 2026-01-30- 来自专栏量子位
剧版《三体》曝光清华“飞刃”成果：现实里长这样，太空电梯和碳基芯片都能用
邹名之 投稿 量子位 | 公众号 QbitAI 还记得《三体》第一部中，关于“古筝计划”的这段描写吗？ [1] 碳纳米管由碳碳键连接而成，这是最强的化学键之一，其强度远高于金属之中的金属键。 要使得碳纳米管断裂，就需要破坏碳原子之间的化学键，这意味着碳纳米管可以承受很大的应力，具有很高的力学强度。 ，这些碳碎片会在催化剂（常见的催化剂是铁等金属纳米颗粒）上生长形成一维结构的碳纳米管。 图片来自三体电视剧和流浪地球2截图 *本文系量子位获授权刊载，观点仅为作者所有。 — 完 — 量子位 QbitAI վ'ᴗ' ի 追踪AI技术和产品新动态 一键三连「分享」、「点赞」和「在看」 科技前沿进展日日相见 ~
44430编辑于 2023-02-23 - 来自专栏大数据文摘
大力水手成真？菠菜也能为燃料电池提供动力
在他们的概念验证实验中，他们用从当地超市买来的菠菜制造一种富碳催化剂，可用于燃料电池和金属空气电池。 菠菜被用作燃料电池中氧还原反应(ORRs)所需的高性能催化剂的前体。 传统上，燃料电池使用的是铂基催化剂，但铂不仅非常昂贵和难以获得，而且在某些条件下容易发生化学中毒。因此，研究人员研究了生物衍生的碳基催化剂来取代铂，但在制备材料的成本效益和无毒方面存在瓶颈。 例如，2014年的一项研究从菠菜中提取活性炭来制造电容器电极，而最近的一篇论文将菠菜基纳米复合材料作为光催化剂。 纳米薄片是由菠菜-三聚氰胺-盐复合材料在900摄氏度下经过几次热解而制成的。“显然……我们可以优化制备这种材料的方式(使其更高效)。” 一个有效的催化剂意味着一个更快，更有效的反应。 “第二个问题是，我们如何在催化剂制备过程中降低碳足迹……因为目前我们在制备过程中使用了高温。如果我们能找到不同的方法来实现这一点，从而获得相同类型的材料，这将减少能源消耗，并显著减少碳足迹。”
51021发布于 2020-10-30 - 来自专栏纳米药物前沿
山东大学蒋妍彦教授课题组Journal of Nanobiotechnology：肿瘤微环境响应型芬顿纳米催化剂用于强化癌症治疗
并根据芬顿纳米催化剂的基本工作原理，重点介绍了一些显著提高芬顿纳米催化剂抗癌效果的有效策略，主要包括：（1）提高肿瘤微环境温度。提高肿瘤微环境温度可以通过光热疗、磁热疗、微波热疗以及声热疗实现。 降低芬顿纳米催化剂对酸性环境的依赖性也是加强CDT治疗效果的另一重要策略，芬顿纳米催化剂在体内的催化速率较低的另一原因便是部分具有芬顿或类芬顿效应的金属离子在肿瘤微环境中会向惰性M(OH)x转变。 通过将金属离子与合适的配体进行配位得到稳定金属螯合物是解决芬顿纳米催化剂对酸性环境过度依赖的有效途径。（4）降低肿瘤微环境中的谷胱甘肽（GSH）含量。 目前大家所认为的芬顿纳米催化剂诱导癌细胞凋亡机制则是ROS的氧化损伤，并在体外实验中得到了验证；但肿瘤微环境十分复杂，芬顿纳米催化剂在体内诱导癌细胞凋亡可能并不能简单的利用这一原理进行解释。 作者对未来芬顿纳米催化剂的发展方向也提出了自己的见解，作者认为具有诊断能力且可多模式治疗的芬顿纳米催化剂更有希望早日进入临床阶段。
1.1K20编辑于 2022-08-15 清华刘锴、李佳Nat Commun：焦耳加热法制备高熵协同Pt单原子催化剂实现高效甲醇氧化
采用焦耳加热法合成Pt含量仅2.3 at%的催化剂Pt₁-NiCoMgBiSn，其创新设计使单原子Pt位点既能激活C-O键，又通过高熵配位环境削弱CO吸附。 本研究采用原位焦耳加热法（冷却速率>1000 °C/s），以碳纳米管（CNT）薄膜为基底和热源，在H₂/Ar气氛中瞬时加热金属前驱体至1100°C后急速冷却，成功合成单相HEA纳米颗粒（图1a）。 结构表征与单原子位点验证HAADF-STEM与EDS元素映射证实HEASA-Pt中六种元素（Pt/Co/Ni/Sn/Bi/Mg）均匀分布（图2a），Pt在纳米颗粒边缘呈稀疏单原子态（原子级分散）。 小波变换（WT）谱中未观察到Pt-Pt或Pt-O配位峰（图2g），进一步佐证孤立Pt位点。 ⁻¹的创纪录甲醇氧化质量活性，同时突破性地解决了Pt基催化剂长期存在的CO中毒难题——原位FTIR和DFT计算证实多元合金配位环境弱化Pt-CO结合能，并通过邻近元素（如Co/Ni）的OH供体功能促进*
77710编辑于 2025-07-15- 来自专栏智能生信
[JCIM | 论文简读] 利用机器学习探索小粒子吸附的结构敏感关系
Exploring Structure-Sensitive Relations for Small Species Adsorption Using Machine Learning 论文摘要 非均相催化剂表面吸附能的准确预测是预测反应活性和筛选材料的关键 广泛发展的吸附线性比例关系往往准确性不足，并且每次只适用于一种吸附物和一种结合位点类型，这削弱了他们预测结构灵敏度和最佳催化剂结构的能力。 利用机器学习对近300个密度泛函理论的结果计算，我们证明了广义配位数比例关系对氧和高价碳结合的物种有效，但对其他物种无效。 我们揭示了化合物的价态和电子与表面的耦合以及位点类型和配位环境对小分子化合物的吸附起着至关重要的作用。该模型同时预测吸附能和首选位点，并在精度上显著优于线性尺度。 它可以暴露化学反应的结构敏感性，并通过设计颗粒形状和小关节缺陷增强催化剂活性。通过使用过渡金属数据训练模型，并将其转化为预测单原子合金吸附能的方法，同时验证了该方法的通用性。
35520编辑于 2022-12-29 青岛科技大学ACS Catalysis：高温热冲击合成NbN负载CoCu合金实现高效硝酸盐电还原制氨
氨（NH₃）不仅是农业肥料与化工原料，也是一种潜在的无碳富氢燃料，其高效清洁合成对能源与环境具有重要意义。 开发高活性、高稳定性的非贵金属催化剂，并阐明其活性位点与反应机制，是当前该领域的关键挑战。 本研究采用高温热冲击（HTS）策略，在导电性氮化铌（NbN）纳米颗粒上成功构建了均匀分散的单相CoCu合金纳米簇（CoCu/NbN-NPs）。 该非平衡合成过程有效克服了Co与Cu之间的热力学不混溶性，促进金属氯化物前驱体的分解、还原与成核，形成组成均匀、无相分离的合金纳米结构，并抑制了纳米晶的过度生长与团聚。 原位光谱与理论计算进一步证实，Co与Cu双金属位点协同降低决速步能垒，界面周长处优化的电子结构显著提升反应动力学与选择性。
23810编辑于 2026-01-24- 来自专栏量子位
美国重金投资3D芯片项目！MIT+美独资公司攻关，旨在继续领先中国
问耕 发自 凹非寺 量子位 出品 | 公众号 QbitAI ? 整整一周之前，一个重大项目在美国悄然启动。 这个项目是美国“电子复兴计划”（ERI）中的绝对核心。 这篇碳纳米晶体管计算机的论文，登上了当年的《自然》杂志，也是目前Shulaker被引用最多的一篇论文。在碳纳米晶体管基础上，2017年Max Shulaker又取得新的突破：3D芯片。 而碳纳米晶体管的构建可以在200℃以下完成。 除了计算和存储芯片合一，3D芯片还可以把碳纳米晶体管构建的传感芯片也堆叠进去，形成一个更加强大的单体芯片。 ? 多年以来，如何使用碳纳米晶体管批量生产芯片，一直是半导体工业界努力要攻克的挑战。铁，既是用于生长碳纳米管的催化剂，也是一种杂质。它会污染用于芯片制造的工具，这些工具需要很高的清洁度。 而碳纳米晶体管被认为是芯片行业的未来。2016年，美国劳伦斯伯克利国家实验室采用碳纳米管复合材料，将晶体管制程缩减到了1nm。 很多机构都在研究碳纳米晶体管。
65620发布于 2018-09-29 电化学提锂：革新电池级锂生产路径
将原材料运往海外进行精炼，也增加了电池的总碳足迹。一种新的锂精炼模式，不仅可以重塑电动汽车的经济性，还可能改变全球电池供应链的地理格局和环境足迹。 这些电极采用专有工艺制造，结合了几个专用层，允许水和氧气的平衡流动到达活性催化剂位点。这种设计使得氧还原反应占据了总阴极活性的99.5%以上。 除了锂，汽车制造商对镍、钴、石墨和锰等电池矿物的需求也在激增。与此同时，公用事业公司正在部署使用相同材料的电网级电池，用量更大。 例如，硫酸镍和硫酸钴的生产，仍然依赖于多步沉淀和溶剂萃取过程，这些过程会产生大量废物并需要大量化学试剂。运营总监说：“它同样可以立即应用于其他碱金属盐。”该公司的示范工厂每年将生产1000吨氢氧化锂。
6310编辑于 2026-03-12- 来自专栏量子位
华为公布新运营商BG总裁/ 苏州超算中心顶楼起火/ 马斯克卖香水赚700万…今日更多新鲜事在此
日报君 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 大家好，今天是10月13日星期四，v我50（手动狗头）。 不过，“双碳”目标与拍摄到光生电荷转移演化全时空图像之间怎么会联系在一起？这其中就不得不说到太阳能光催化反应。 太阳能光催化反应可以实现分解水产生氢气、还原二氧化碳产生太阳燃料，有望为实现“双碳”目标提供重要的解决途径。 而这个研究拍摄到的图像正是光催化剂纳米颗粒光生电荷转移的过程。 具体来说，研究人员通过综合集成多种可在时空尺度衔接的技术，对光催化剂纳米颗粒的光生电荷转移进行了全时空探测，最终得到演化图像。 中国科学院大连化学物理研究所李灿院士表示： 这项研究为突破光解水催化剂电荷分离的“瓶颈”，提供了新的认识和研究策略。 这是基础研究的重大突破。
50220编辑于 2022-12-08 - 来自专栏量子发烧友
世界首个原子级量子集成电路诞生，SQC 宣布其首个量子集成电路
SQC 的原子级电路技术的发展将使该公司及其客户能够为一系列新材料构建量子模型，无论是药品、电池材料还是催化剂。用不了多久，我们就可以开始实现以前从未出现过的新材料了”。 原子级的电路使用量子点来处理信息，量子点是由硅制成的只有几纳米大小的微小半导体，在如此小的尺寸制造电路需要极高的技术要求。 聚乙炔是一种由碳和氢原子组成的重复链，其中碳碳之间单双键交替。研究团队构建了一个由10个量子点链组成的量子集成电路，以模拟聚乙炔链中原子的精确位置，其中有6个金属门控制电子在电路中的流动。 西蒙斯说，“这就是我们在做的事情，我们实际上是在自下而上构建它，通过将原子放入硅中来模拟聚乙炔分子，其精确的距离表示碳碳单键和碳碳双键。” 西蒙斯认为，这是一个重大突破。 SQC原子级电路技术的开发将使该公司及其客户能够为一系列新材料构建量子模型，无论这些新材料是药品、电池材料还是催化剂。
58830编辑于 2023-02-24 - 来自专栏测试GO材料测试
单晶XRD在材料表面特性研究中的应用及其新视角-测试狗
表面结构的精细解析表面重构：单晶XRD可以揭示材料表面的重构现象，即表面原子排列与体相原子排列的不同；表面重构是许多材料表面特性的基础，如催化剂活性位点的形成；通过单晶XRD，可以精确测定表面原子的位置和排列 表面台阶和畴界：单晶XRD可以检测表面的台阶和畴界，这些结构对材料的表面性质有显著影响；例如，表面台阶可以作为催化剂活性位点，畴界则可能成为扩散路径；通过解析这些结构，可以优化材料的表面设计。2. 表面缺陷的检测表面空位：单晶XRD可以检测表面的空位缺陷，这些缺陷对材料的表面性质有重要影响，例如，表面空位可以作为催化剂活性位点，促进反应的进行；通过解析空位的分布和密度，可以优化材料的催化性能。 催化剂表面特性研究铂催化剂：通过单晶XRD研究铂催化剂表面的重构和吸附行为，发现表面台阶和空位是催化活性位点，吸附的CO分子可以促进催化反应的进行，这些研究为设计高效催化剂提供了理论依据。 纳米材料表面特性研究金纳米颗粒：通过单晶XRD研究金纳米颗粒表面的吸附行为，发现表面的台阶和空位是吸附位点，吸附的分子可以改变纳米颗粒的表面性质；这些研究为设计功能性纳米材料提供了理论支持。
66010编辑于 2024-11-28 - 来自专栏纳米药物前沿
陈志钢Biomaterials：生物相容性铁血卟啉配位纳米平台实现深部肿瘤声动力-化学联合治疗
为解决该问题，东华大学陈志钢教授团队通过共价配位将临床药物血卟啉单甲醚（HMME）与Fe（III）离子组装在一起，从而报道了一种金属有机纳米超声增敏剂。 Fe-HMME配位颗粒（FeCPs）的平均粒径约为70 nm，并且经过磷脂表面改性赋予纳米粒高亲水性和稳定性。在超声照射下，能有效地产生1O2破坏癌细胞。 DOX @ FeCPs在深部肿瘤中也取得了良好的治疗效果，将为其他金属有机纳米平台的设计提供借鉴。 本文将DOX加载的FeCPs用作MR成像引导的深层SDT-化疗疗法的新型高效纳米平台。 因此，具有这些独特特性的FeCPs已被开发为优良的治疗性纳米平台，可在深层肿瘤模型上实现令人满意的治疗效果。 此外，通过使用类似的策略，具有相似结构的大量与血卟啉相关的分子将被探索为多功能纳米平台，用于生物医学应用。
97320发布于 2021-02-04 MRAM，台积电重大突破
它利用具有强自旋轨道耦合作用的材料产生自旋轨道力矩（SOT），实现磁性隧道结内纳米磁体的磁化翻转，从而完成数据的写入与擦除。 研究团队的突破性方案是：在钨层中插入超薄钴层，形成复合结构。具体而言，他们将6.6纳米厚的钨层分成四段，每段之间插入仅0.14纳米厚的钴层——这个厚度小于钴的单原子层，因此钴呈不连续分布。 这种精巧设计发挥了两重作用：钴层作为扩散阻挡层，抑制了钨层内的原子扩散；钴与钨之间的混合效应消耗了热预算，从而延缓了相变的发生。 研究团队基于复合钨薄膜方案，成功制备出64千位SOT-MRAM原型阵列，并在接近实际应用的条件下完成了全面的性能测试与验证。 随着从千位级向兆位级集成的推进，我们有理由期待，这种新型存储器将在不久的将来走进我们的智能设备，开启存储技术的新纪元。
26810编辑于 2026-03-23- 来自专栏生命科学
靶向治疗！获诺奖的 “点击化学” 原来可以这么用 - MedChemExpress
2001 年，Sharpless 教授提出相较于碳-碳键 (C-C)，自然界更喜欢碳-杂原子。 核酸、蛋白质和多糖是由碳-异原子键连接在一起的缩聚合物，Sharpless 教授由此得到启示，提出 “Click Chemistry” 的概念[2]。 点击化学是通过以碳-杂原子键 (C-X-C) 连接为基础发生快速、高效地合成有用新分子的化学合成方法。在这之前，化学合成的方式复杂、难度大，但产率低 。 但铜催化剂的细胞毒性限制了 CuAAC 反应的体内外应用。此后化学家们发现了菌株促进的炔-叠氮环加成反应 (SPAAC)，使叠氮-炔反应发生且不需要细胞毒性铜催化剂。 例如在 Lee 等人的研究中，第二次将含有光敏剂和 BCN 的纳米粒子静脉注射，与裸纳米粒子或未首次注射 Ac4ManNAz 载药纳米粒子相比，SPAAC 在体内可有效地将其输送至肿瘤组织[4]。
69820编辑于 2022-12-27
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