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催化剂定义：又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂（catalyst）会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型，它们是：均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态（固态、液态、或者气态）。例如：如果反应物是气体，那么催化剂也会是一种气体。笑气（一氧化二氮）是一种惰性气体，被用来作为麻醉剂。然而，当它与氯气和日光发生反应时，就会分解成氮气和氧气。这时，氯气就是一种均相催化剂，它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如：在生产人造黄油时，通过固态镍（催化剂），能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（例如：固态催化剂在液态混合反应），而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）。一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率，而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时，叫做单相催化作用；催化剂跟反应物属不同相时，叫做多相催化作用。人们利用催化剂，可以提高化学反应的速度，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述，主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状，并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物；绿色化工催化剂；展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加，寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1，2]的兴起，为人类解决化学工业对环境污染，实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类，是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物，用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(＜10 m2/g)，需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性，用量少，不腐蚀设备，催化剂易回收，反应快，反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展，以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长，而产生的副产物中有大量的C3～C9烃类，其化工综合利用率却仍然较低，随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制，如何在不降低汽油辛烷值的情况下，生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前，催化裂化副产物C3～C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3～C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此，催化裂化C3～C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。1.1催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂，其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物，并使自身呈还原态，这种还原态是可逆的，通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用，可使自身氧化为初始状态，如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]：①分子氧的氧化：即氧原子转移到底物中；②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中，在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+；X=P5+，Si4+或B3+)的存在下，用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时，负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的，并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性，而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-，而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。1.2烷基化反应石油炼制工业上，烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分，其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯，也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃，其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体，也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来，随着LLDPE工业生产的蓬勃发展，国内外对1-丁烯的需求与日俱增，已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸，在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明，它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时，Cs+盐＞K+盐＞NH4+盐。(NH4)2.5H1.5SiW12O40尽管催化活性不高，但对C8产物的选择性达到83.48％；Cs2.5H1.5SiW12O40具有很高的催化活性，但其对C8产物的选择性却只有62.47%。1.3异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示，直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5～C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值，反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率，C5～C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应，最近发现有较多的固体酸材料（其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化，其中，最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]：（1）在无毒无害及温和的条件下进行；(2)反应应具有高的选择性，人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为，极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中，在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液，其状态介于固体和液体之间，使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂，其活性中心既存在于“表相”，也存在于“体相”，体相内所有质子均可参与反应，而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”，这种特性使其具有很高的催化活性，既可以表面发生催化反应，也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应，也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂，双氧水为氧化剂，醋酸为溶剂，催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ)，这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP，然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比，能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物，且其摩尔收率可达86％，大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂，大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散，且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道，而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明，在反应温度和压力较低的情况下(120℃和0.1～0.2 MPa)，烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯，简化合成工艺，与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂，用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛，苯甲醛收率可达74.8%。与国内同类产品的生产工艺相比，其具有催化活性好，反应条件温和，生产成本低廉，催化剂可重复使用，对设备无腐蚀性，不污染环境，是一种优良的新型合成工艺路线，具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善，但大多数催化剂仍停留在实验阶段，催化剂性能不稳定，制备过程复杂，性价比低是制约其工业化应用的主要原因，但从长远角度考虑，采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点，又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题，而且能重复使用，体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系，进一步解决活性成分的溶脱问题，并进行相关的催化机理和动力学研究，为工业化技术提供数据模型，使负载型杂多酸早日实现工业化生产，为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。求最佳答案
2011年[9]Jiakuan Yang*,Xinfeng Zhu,R Vasant Kumar.Ethylene glycol-mediated synthesis of PbO nanocrystal from PbSO4:A major component of lead paste in spent lead acid battery.Materials Chemistry and Physics,2011,2011,131,336-342 [10]Yin Yang,Jiakuan Yang*,Jiaolan Zuo,Shu He,Xiao Yang,Kai Zhang.Study model,Water Research,2011,45(11):3439-3452 [11]Haiyu Yang,Jingyang Liu,Jiakuan Yang*.Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards.Journal of Hazardous Materials,2011,187,393-400 [12]Kai Zhang,Jianwen Liu,Wanchao Liu,Jiakuan Yang*.Preparation of glass-ceramics from molten steel slag using liquid-liquid mixing method.Chemosphere,2011,85,689-692 [13]Jianwen Liu,Danni Yang,Linxia Gao,Xinfeng Zhu,Lei Li,Jiakuan Yang *.Effect of iron doped lead oxide on the performance of lead acid batteries.Journal of Power Sources,2011,196,8802-8808 [14]J.K.Yang*,T.Y.Ren,J.Zhu,Y.LLi,NYe,X.F.Zhu and J.W.Liu.Influence of pretreatment process on the properties of phosphogypsum-based composite binders.RILEM Conference 2011,Hong Kong,5 Symposium,in Cancun,Mexico,1-3,Dec,2011.[16]刘欢,杨家宽*,时亚飞,李野,何姝.不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究.环境科学,2011,32(11):3394-3399 [17]刘欢,李亚林,时亚飞,李野,何姝,杨家宽*.无机复合调理剂对污泥脱水性能的影响.环境化学,2011,30(11):1877-1882 [18]时亚飞,杨家宽*,李亚林,刘欢，毛苇，侯海攀，李野，何姝.基于骨架构建的污泥脱水/固化研究进展.环境科学与技术,2011,34(11):70-75 [19]杨丹妮，刘建文，高林霞，朱新锋，李磊，杨家宽*高性能铅酸蓄电池用电极活性物质的研究.蓄电池,2011,(3):111-115 [20]刘万超，张校申，江文琛，朱新锋，杨家宽*.拜耳法赤泥粒径分级预处理的研究.环境工程学报,2011,5(4):921-924 [21]熊唯，刘鹏，刘欢，时亚飞，侯海攀，杨家宽*.污泥调理剂的研究进展.化工环保,2011,31(6):501-505 [22]杨寅，谢浩，何姝，王韶锋，李野，杨家宽*.基于数值模拟的污水处理厂能耗优化研究.城镇水务,2011,(05):15-19 [23]张凯，邓超，刘万超，刘建文，杨家宽*.A novel process of preparing glass-ceramics directly from molten steel slag.宝钢技术研究（英文版）,2011,(2):9-14 2010年[1] Wanchao,Liu,Jiakuan Yang,Xiao Bo. Review on treatment and utilization of bauxite residues in China. International Journal of Mineral Processing,2009,93,220-231.[2] Ying Yang,Yingying Wu,Xiao Yang,Kai Zhang,Jiakuan Yang. Flow field prediction in full-scale Carrousel oxidation ditch by using computational fluid dynamics. Water Science & Technology,2010,62⑵，256-265.[3] Wanchao Liu,Xinfeng Zhu,Xiaosheng Zhang,Jiakuan Yang. Size separation of pretreatment and alumina recovery from Bayer red mud. XXV Interantional Mineral Processing Congress (IMPC) 2010 Proceedings,Brisbane,Queensland,Australia,6-10 September,2010.[4] Jiakuan Yang,Xiao Yang,Wanchao Liu,Xinfeng Zhu,Jianwen Liu. Preparation of autoclaved bricks based on gold mine tailings. Fresenius Environmental Bulletin,accepted.[5] Yin Yang et al. Study on two operating conditions of a full-scale oxidation ditch for optimization of energy consumption and effluent quality by using CFD model,Water Research,Submitted.[6] Haiyu Yang,Jingyang Liu,Jiakuan Yang. Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards. Journal of Hazardous Materials,submitted.[7] Jiakuan Yang et al. Durability of autoclaved construction materials of cement-sewage sludge-fly ash. Cement and Concrete Composite,submitted.2009年[1] Jiakuan Yang,Bo Xiao,Aldo R. Boccaccini. Preparation of low melting temperature glass-ceramics from municipal waste incineration flyash,Fuel,2009,88,1275－1280[2] Jiakuan Yang,Wanchao Liu,Lili Zhang,Bo Xiao. Preparation of load-bearing building materials from autoclaved phosphogypsum. Construction & Building Materials,2009,23: 687－693[3] Wanchao Liu,Jiakuan Yang,Bo Xiao. Application of Bayer red mud for iron recovery and building material production from alumosilicate residues. Journal of Hazardous Materials,2009,161: 474－478[4] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Fen Wang,Bo Xiao. Economic analysis of power generation from floating solar chimney power plant. Renewable and Sustainable Energy Reviews,2009,doi: 10.1016/j.rser.[5] Xinping Zhou,Jiakuan Yang. Temperature field of solar collector and application potential of solar chimney power systems in China. Journal of the Energy Institute,accepted[6] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou,Fang Xing. Analysis of chimney height for solar chimney power plant. Applied Thermal Engineering,2009,doi: 10.1016/j.applthermaleng.[7] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Reccab M. Ochieng,Xiangmei Li,Bo Xiao. Numerical investigation of a plume from a power generating solar chimney in an atmospheric cross flow. Atmospheric Research,2009,doi: 10.1016/j.atmosres.[8] 杨家宽，谢永中，刘万超，段光福，林显龙，杨斌. 改性磷石膏蒸压砖制备工艺及其机理研究. 建筑材料学报，2009,12⑶： 352-355[9] 杨家宽，朱新锋，刘万超，杨海玉，肖波. 废铅酸电池铅膏回收技术的研究进展. 现代化工，2009,29⑶： 32~372008年[1] Jiakuan Yang,Dudu Zhang Jian Hou,Baoping He,Bo Xiao. Preparation of glass-ceramics from red mud in the aluminium industries. Ceramics International. 2008,34: 125－130[2] Jiakuan Yang,Bo Xiao. Development of unsintered construction materials from red mud wastes produced in the sintering alumina process. Construction & Building Materials,2008,22: 2299－2307[3] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Xiaoyan Shi. A special climate around a commercial solar chimney power plant. Journal of Energy Engineering,ASCE,2008,134⑴： 6－14[4] 刘万超，杨家宽，肖波. 拜耳法赤泥中铁的提取及残渣制备建材的实验研究. 中国有色金属学报，2008⑴： 187－192[5] 舒娟娟，杨家宽，黄雯，肖波. 磁性负载改良型纳米TiO2的制备及其光催化性能. 有色金属，2008,60⑷： 26－292007年[1] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou. Simulation of a pilot solar chimney power equipment. Renewable Energy,2007,32,1637－1644[2] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao,Guoxiang Hou. Experimental study of the temperature field in a solar chimney power setup. Applied Thermal Engineering,2007; 27: 2044－2050[3] Xinping Zhou,Jiakuan Yang,Bo Xiao. Improving natural ventilation in a combined solar house with a solar chimney and a solar water collector. Journal of the Energy Institute,2007,80,55－59[4] 杨家宽，侯健，姚昌仁，陈凡，肖波. 烧结法赤泥道路材料工程应用实例及经济性分析. 轻金属，2007⑵： 18－21[5] 杨家宽，肖明丹，周敏，周敏，何宝平，张杜杜，肖波. 垃圾焚烧飞灰熔制微晶玻璃固定化与资源化研究. 玻璃与搪瓷，2007,35⑶： 1－5[6] 周敏，杨家宽，肖明丹，张杜杜，何宝平，肖波. 垃圾焚烧飞灰浸出特性及固化试验的研究. 环境工程学报，2007⑵： 119－123[7] 何宝平，杨家宽，周敏. 同时作为热种子和药物载体的生物陶瓷的研制. 玻璃与搪瓷，2007,35⑴： 15－18[8] 何宝平，杨家宽，杨述华，肖波，周敏. 具有药物缓释功能的新型热种子的研制. 材料科学与工程学报，2007⑸： 736－738[9] 黄雯，杨家宽，范双艳. 活性炭负载TiO2的甲苯光催化降解性能研究. 工业催化，2007⑽： 56－59[10] 舒娟娟，杨家宽，黄雯，肖波. 磁性负载改良型纳米TiO2的制备及光催化反应器的研发. 环境保护科学，2007⑸： 27－29[11] 杨斌，杨家宽，唐毅，谢永中，肖波. 粉煤灰和生石灰对生活污水污泥脱水性能影响研究. 环境科学与技术，2007,30⑷： 98－99[12] 郑莹，杨家宽，段光福，肖波，肖明丹. 铸造旧砂蒸压砖的研制. 铸造，2007⑼： 1001－1004[13] 饶磊，杨家宽，肖明丹. 钢渣微晶玻璃显微硬度性能研究. 功能材料，2007（增刊），38,3782－37852006年[1] Zhou XP,Yang JK,Xiao B,Yuan XD. Temperature field of solar collector in China''''s first pilot solar chimney thermal power setup. Proceedings of World Renewable Energy Congress,Conference,Florence,Italy,August 2006[2] Zhou XP,Yang JK,Xiao B,Yuan XD. Current study status and application potential of solar chimney thermal power systems in China. Proceedings of World Renewable Energy Congress,Conference,Florence,Italy,August 2006[3] 杨家宽，陈凡，侯健，肖波，刘伟，齐波. 赤泥高等级路面基层材料的工程应用. 中国市政工程，2006⑸： 7－9[4] 杨家宽，侯建，齐波，刘伟，肖波. 铝业赤泥免烧砖中试生产及产业化. 环境工程，2006⑷： 52－55[5] 周敏，杨家宽，肖明丹，张杜杜. 垃圾焚烧飞灰熔融固化技术. 环境卫生工程，2006⑸： 1－3[6] 周新平，杨家宽，肖波. 依山建造斜体太阳能烟囱的构想. 可再生能源，2006⑷： 9－11[7] 周新平，杨家宽，肖波. 太阳能烟囱发电试验装置内流场的CFD模拟研究. 热力发电，2006⑶： 23－26[8] 李雪飞，杨家宽. 含铬污泥酸浸方法的对比研究. 江苏技术师范学院学报，2006⑵： 26－28[9] 杨家宽，郑广富，沈学勤. 高校全英语（或双语）教学模式探讨. 大学教育科学，2006⑹： 49－51[10] 黄雯，杨家宽，舒娟娟. 纳米TiO2光催化降解低浓度有机废气的研究. 2006年全国太阳能光化学与光催化学术会议，广州，2006年，11月[11] 舒娟娟，杨家宽，黄雯. 磁性负载易分离纳米TiO2光催化反应器的研发. 2006年全国太阳能光化学与光催化学术会议，广州，2006年，11月[12] 舒娟娟,李素媛，黄雯，杨家宽. 低浓度有机废气纳米TiO2光催化处理技术. 工业安全与环保，2006,32⑾： 4－6[13] 杨家宽（第四作者）. 生物质能循环经济技术. 化学工业出版社，2006（ISBN 7-5025-7597-9）2005年[1] 杨家宽，张杜杜，侯健，邢国，肖波. 赤泥－粉煤灰微晶玻璃晶化行为研究. 材料科学与工艺，2005⑹： 616－619[2] 杨家宽，王梅，齐建召，肖波. 铸造旧砂制备免烧砖及经济性分析. 环境工程，2005⑶： 81－82[3] 杨家宽，肖波，刘年丰，李进军，何归丽. WASP6预测南水北调后襄樊段的水质. 中国给水排水，2005⑼： 103－104[4] 杨家宽，肖波，刘年丰，章北平，李进军，何归丽. WASP6水质模型软件用于汉江襄樊段水质模拟研究. 水资源保护，2005⑷： 8－10[5] 杨家宽，肖波，袁旭东，李劲. 太阳能烟囱技术抽取地下水研究. 可再生能源，2005⑶： 39－40[6] 周新平，杨家宽，肖波. 太阳能烟囱发电装置的CFD模拟. 可再生能源，2005⑷： 8－11[7] 齐键召，杨家宽，王梅，肖波. 赤泥做道路基层材料的试验研究. 公路交通科技,2005⑹： 30－33[8] 王梅，杨家宽，侯健. 赤泥粉煤灰免烧免蒸砖的原料与制备. 矿产综合利用，2005⑷： 30－34[9] 杨家宽（第五作者）. 生态容量及环境价值损失评价. 化学工业出版社，2005（ISBN 7-5025-7020-9）2004年[1] 杨家宽，张杜杜，侯健，邢国，肖波. 热处理条件对赤泥微晶玻璃表面晶化和体积晶化的影响. 材料热处理学报，2004⑹： 20－24[2] 杨家宽，王梅，何归丽，杨述华，肖波. 热处理条件对FeO-Fe2O3-CaO-SiO2体系铁磁微晶玻璃显微组织的影响. 材料热处理学报，2004⑵： 48－51[3] 杨家宽，王梅，何归丽，杨述华，肖波. FeO-Fe2O3-CaO-SiO2体系铁磁微晶玻璃的磁性及生物活性. 功能材料，2004年（增刊），35: 2282－2286[4] 杨家宽，张杜杜，肖波. 高掺量赤泥－粉煤灰微晶玻璃研究. 玻璃与搪瓷，2004⑸： 9－11[5] 朱新锋，杨家宽，肖波，王秀萍. 负载型TiO2催化剂的制备及性能研究. 材料与工程学报，2004⑹： 863－866[6] 朱新锋，杨家宽，肖波，王秀萍. 强化TiO2光催化技术研究进展. 化工环保，2004⑹： 421－425[7] 王梅，杨家宽，齐建召. 工业废渣生产免烧免蒸砖的应用与开发. 新型建筑材料，2004⑿： 18－21[8] 朱新锋,杨家宽，肖波. 燃烧法合成二氧化钛的初步研究. 功能材料，2004年（增刊）：2019－2021[9] 朱新锋，杨家宽， 肖波. 大颗粒纳米晶TiO2催化剂的制备及光催化性能研究. 功能材料，2004年（增刊）： 1986－1989[10] 朱新锋，杨家宽，肖波. 强吸附性负载TiO2光催化剂及其性能研究. 功能材料，2004年（增刊）： 1951－19532003年[1] 杨家宽，李劲，肖波，张建峰，马志云. 太阳能烟囱发电新技术. 太阳能学报，2003⑷： 565－570[2] 杨家宽，肖波，姚鼎文，王秀萍. 钢渣铸造成型资源化技术研究. 有色金属，2003（增刊）：68－70[3] 杨家宽，肖波，唐东羚，王秀萍. 钢渣基微晶玻璃制备与显微结构分析. 材料科学与工程学报，2003,21⑴： 34－36[4] 杨家宽，肖波，王秀萍. 利用钢铁炉渣制备微晶玻璃技术. 有色金属，2003⑶： 130－133[5] 杨家宽，肖波，姚鼎文，王秀萍. 黄磷渣热态直接成型资源化. 化工环保，2003⑴： 38－42[6] 杨家宽，肖波，姚鼎文，王秀萍. 黄磷渣微晶玻璃制备及显微结构分析. 矿产综合利用，2003⑵： 40－43[7] 张建锋，杨家宽，肖波，王秀萍. 太阳能烟囱发电技术及展望. 可再生能源，2003⑴： 5－7[8] 杨家宽，李进军，张建锋，肖波. 太阳能烟囱发电装置温度场和流场的数值模拟研究. 2003年中国太阳能学会学术年会论文集. 上海： 上海交通大学出版社，2003: 471－474[9] 杨家宽，张建锋，李进军，肖波.. 太阳能烟囱发电装置建造和试验研究. 2003年中国太阳能学会学术年会论文集. 上海： 上海交通大学出版社，475－4782002年[1] 杨家宽，肖波，姚鼎文，王秀萍. 钢渣直接熔制高档陶瓷产品. 环境工程，2002⑸： 41－42[2] 杨家宽，肖波，王秀萍. 黄磷渣资源化进展与前景. 矿产综合利用，2002⑸： 37－40[3] 杨家宽，肖波，王秀萍. 工业废渣制备矿渣微晶玻璃进展. 玻璃与搪瓷，2002⑹： 47－52[4] 杨家宽,朱新锋，肖波，王秀萍. 磁性悬浮负载型TiO2光催化剂制备及其性能研究. 2002年全国太阳能光化学与光催化学术会议，北京：238－239[5] 刘兴立、肖波、杨家宽. 焦炉煤气的余热利用. 能源工程，2002⑵： 37－39[7] 孙萍、肖波、杨家宽、王秀萍. 微波在环境保护中的应用化工环保，2002⑵： 71－752001年[1] 杨家宽，姚鼎文，肖波，王秀萍. 废石膏与氯化钾焙烧法制硫酸钾新工艺. 化工环保，2001⑹： 365－366[2] 吴启兵，杨家宽，肖波，郭晓丹. 钢渣热态资源化利用新技术. 工业安全与环保，2001⑼： 11－12[3] 冷成保，肖波，杨家宽，柳小荣，孙萍. 暗河式生活垃圾干发酵处理研究. 环境工程，2001⑷： 45－472000年及以前[1] 杨家宽，黄乃瑜，李焰. 消失模废气净化设备研制. 热加工工艺，2000⑷： 41－42[2] 杨家宽，黄乃瑜，李焰. 负压消失模工艺中EPS热解产物的研究. 特种铸造及有色合金，2000⑷： 22－24[3] 杨家宽，黄乃瑜，李焰，杨应凯. 消失模铸造工艺回用旧砂性能的研究. 铸造技术，2000⑹： 3－5[4] 杨家宽，黄乃瑜，李焰. 消失模车间废气净化处理中工艺参数的研究. 特种铸造及有色合金，1999⑶： 5－8[5] 杨家宽，李焰，孔令文,黄乃瑜. 消失模车间废气净化处理中催化剂的选择. 铸造，1999⑺： 9－12[6] 杨家宽，李焰，唐东羚，黄乃瑜. 裂解气相色谱法分析铸造用聚苯乙烯泡沫塑料热分解产物. 色谱，1998,16⑶： 241－243[7] 杨家宽，樊自田，黄乃瑜. 从“夕阳工业”到先进制造技术. 自然辩证法研究，1998,14⑷： 59－62[8] 杨家宽，李焰，黄乃瑜. 气化模车间卫生状况及废气净化方法. 铸造，1998⑶： 44－46[9] 杨家宽，李焰，宋象军，黄乃瑜. 气化模材料热分解特性研究现状及展望. 特种铸造及有色合金，1997⑸： 31－34[10] Yang Jiakuan,Li Yan,Huang Naiyu. Behavior of Thermal Decomposition of EPS in the Lost Foam Casting Process. Proceedings of the International Conference on EPC Technology,Beijing,1998
[1] Yu,M.-F.,Files,B. S.,Arepalli,S.,Ruoff,R. S. Tensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their mechanical properties .Phys. Rev. Lett. 2000, 84 :5552~5555 . [2] J. Hone,B. Batlogg,Z. Benes,A. T. Johnson,J. E. Fischer. Quantized Phonon Spectrum of Single-Wall Carbon Nanotubes .Science, 2000, 289 (5485) :1730 - 1733 . [3] Li Wenzhen, Liang Changhai, Qiu Jieshan. Carbon Nanotubes as Support for Cathode Catalyst of a Direct Methanol Fuel Cell .Carbon, 2002, 40(7) :787 . [4] N. M. Rodriguez M. S. Kim F. Fortin I. Mochida and R. T. K. Baker. Carbon deposition on iron-nickel alloy particles .Applied Catalysis A: General, 1997, 148 (2) :265-282 . [5] R. Gao, C. D. Tan and R. T. K. Baker. Ethylene hydroformylation on graphite nanofiber supported rhodium catalysts .Catalysis Today, 2001, 65 (1) :19-29 . [6] Cuong Pham-Huua,Nicolas Keller a,Gabrielle Ehret c,et al. Carbon nanofiber supported palladium catalyst for liquid-phase re-actions:An active and selective catalyst for hydrogenation of cin-namaldehyde into hydrocinnamaldehyde[J] .Journal of MolecularCatalysis A:Chemical. 2001, 170 :155-163 . [7] P. A. Simonov, A. V. Romanenko, I. R. Prosvirin et al. On the nature of the interaction of H_2PdCl_4 with the surface of graphite-like carbon materials .Carbon, 1997, 35 :73-82 . [8] Rodriguez N M. Review of Catalyst of a catalytically growncarbon nanofibers[J] .Mater Res, 1993, 8 (12) :29-33 . [9] Chamber A,Nemes T,Rodriguez N M,et al. Catalytic be-havior of Graphite nanofiber supported nickel parti-cles.1.Comparison with other support media[J] .Phys ChemB, 1998, 102 (12) :2251-2258 . [10] Park C,Baker R T K. Catalytic behavior of graphite nanofibersupported nickel particles.2.The influence of the nanofiberstructure[J] .Phys Chem B, 1998, 102 (26) :5168-5177 . [11] Park C,Baker R T K. Catalytic behavior of graphite nanofibersupported nickel particles.3.The effect of chemical blocking onthe performance of the system[J] .Phys Chem B, 1999, 103 (13) :2454-2460 . [12] Mestl G,Maksimova N I,Schlogl R. Catalytic activity ofcarbon nanotubes and other carbon materials for oxidative de-hydrogenation of ethylbenzene to styrene[J] .Stud Sur SciCatal, 2001, 40 :2066-2072 . [13] Keller N,Maksimova N I,Roddatis V V,et al. The cata-lytic use of onion-like carbon materials for styrene synthesisby oxidative dehydrogenation of ethylbenzene[J] .AngewChem Int Ed, 2002, 41 (11) :1885-1888 . [1] 李权龙,袁东星,林庆梅. 多壁碳纳米管的纯化[J]. 化学学报, 2003,(06) . 中国期刊全文数据库 共找到 2 条[1] 项丽. 应用纳米碳管固相萃取环境中有机污染物研究进展[J]. 安徽农学通报, 2008,(21) . [2] 张晓明,王洪艳,李俊锋. 改性MWNTs/纳米HA/PLA骨修复材料的制备[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008,(04) . 中国优秀硕士学位论文全文数据库 共找到 1 条[1] 韩素芳. 普鲁士蓝类化合物/碳纳米管修饰电极的制备及其性能研究[D]. 北京化工大学, 2007 . 中国期刊全文数据库 共找到 8 条[1] 张娟玲,崔屾. 碳纳米管/聚合物复合材料[J]. 化学进展, 2006,(10) . [2] 温轶,施利毅,方建慧,曹为民. 压缩集结碳纳米管电极对活性艳红染料的电催化降解研究[J]. 化学学报, 2006,(05) . [3] 张新荣,姚成漳,王路存,曹勇,戴维林,范康年,吴东,孙予罕. 甲醇水蒸气重整制氢的高效碳纳米管改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂[J]. 化学学报, 2004,(21) . [4] 唐文华,邹洪涛,张艾飞,刘吉平. 碳纳米管纯化技术评价与研究进展[J]. 炭素, 2005,(03) . [5] 陈灿辉,李红,朱伟,张全新. 二茂铁及其与DNA复合物的电化学行为[J]. 物理化学学报, 2005,(10) . [6] 方建慧,温轶,施利毅,曹为民. 碳纳米管电极电催化氧化降解染料溶液的研究[J]. 无机材料学报, 2006,(06) . [7] 赵弘韬,张丽芳,张玉宝. 碳纳米管纯化工艺的研究[J]. 科技创新导报, 2008,(26) . [8] 李权龙,袁东星. 多壁碳纳米管用于富集水样中有机磷农药残留的研究[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2004,(04) . 中国博士学位论文全文数据库 共找到 4 条[1] 王哲. 多壁碳纳米管的形态控制及场发射性能研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2007 . [2] 邓春锋. 碳纳米管增强铝基复合材料的制备及组织性能研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2007 . [3] 胡长员. 碳纳米管功能化及其负载非晶态NiB合金催化剂的加氢性能研究[D]. 南昌大学, 2006 . [4] 米万良. 多孔陶瓷负载碳纳米管膜的制备及其气体渗透性能[D]. 天津大学, 2005 . 中国优秀硕士学位论文全文数据库 共找到 8 条[1] 张仲荣. 气相色谱应用于尾气排放的分析技术研究[D]. 天津大学, 2006 . [2] 张娟玲. 多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料膜的制备及其性能研究[D]. 天津大学, 2006 . [3] 王翔. 催化裂解无水乙醇制备纳米碳管研究[D]. 西北工业大学, 2007 . [4] 张麟. 碳纳米管改性双马来酰亚胺复合材料的研究[D]. 西北工业大学, 2007 . [5] 李柳斌. 聚氯乙烯的熔融共混改性研究[D]. 武汉理工大学, 2008 . [6] 高远. 碳纳米管/丁苯橡胶/天然橡胶复合材料结构与性能的研究[D]. 南京理工大学, 2007 . [7] 华丽. 大孔径CNTs功能化处理及NiB/CNTs合金催化性能研究[D]. 南昌大学, 2006 . [8] 仪海霞. 碳纳米管球的制备及其应用研究[D]. 北京化工大学, 2007 . 中国重要会议论文全文数据库 共找到 2 条[1] 李权龙,袁东星. 碳纳米管作为吸附剂在环境分析中的应用[A]. 第二届全国环境化学学术报告会论文集[C], 2004 . [2] 徐雪梅,黄碧纯. 碳纳米管负载V_2O_5脱氮催化剂的研究[A]. 第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C], 2007 .
催化剂定义：又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂（catalyst）会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型，它们是：均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态（固态、液态、或者气态）。例如：如果反应物是气体，那么催化剂也会是一种气体。笑气（一氧化二氮）是一种惰性气体，被用来作为麻醉剂。然而，当它与氯气和日光发生反应时，就会分解成氮气和氧气。这时，氯气就是一种均相催化剂，它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如：在生产人造黄油时，通过固态镍（催化剂），能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（例如：固态催化剂在液态混合反应），而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）。一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率，而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时，叫做单相催化作用；催化剂跟反应物属不同相时，叫做多相催化作用。人们利用催化剂，可以提高化学反应的速度，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
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第一作者及通讯作者：李伟（陕西 科技 大学（西安））
共同通讯作者：王传义（陕西 科技 大学（西安））
通讯单位：陕西 科技 大学
论文DOI:10.1016/j.apcatb.2021.121000
研究亮点
1. 通过简单可控的方法将单原子Pd成功修饰在了CdS NPs表面。
2. 单原子Pd与CdS NPs表面的S原子形成强配位作用，通过协同金属-半导体配位相互作用促进了光诱导载流子自体相向表面的迁移，抑制了CdS光腐蚀现象，提高了光诱导电子利用效率。
3. 单原子Pd修饰CdS NPs后降低了催化水分解产氢能垒，显著增强了其全分解水产氢活性。
研究背景
随着双碳目标的提出，国家对氢能源的发展做出了重要指导，有效推进氢能源的发展。传统产氢手段能耗高，且伴随有二次污染。由于太阳光能来源广泛、使用方便、绿色可持续性等优点，将太阳能转变为方便使用的高附加值化学能无疑是新能源开发的有效途径，具有潜在应用价值。日光诱导全分解水产氢是一种开发氢能源的潜在技术，然而较低的效率阻碍了该项技术的大规模应用推广。因此，开发高效稳定的全分解水产氢催化剂具有理论与实际研究意义。
硫化镉（CdS）是一种低功函且具有优异可见光响应的过渡金属硫化物，在光催化和电催化领域有着广泛的应用。被用于光催化材料时，长时间光诱导容易导致其结构发生严重光腐蚀，极大地影响其光催化性能。如何在提高CdS基光催化剂催化活性的同时，有效抑制其光腐蚀影响，增强其结构稳定性，是需要研究者不断 探索 和解决的关键科学问题。
拟解决的关键问题
本课题通过一步简单诱导还原策略，将单原子Pd修饰在CdNPs表面，实现了协同的金属-半导体配位相互作用，抑制了载流子复合，提高了催化剂量子产率。更为重要的是，高度缓解了CdS光腐蚀影响，赋予其以长时间光电流稳定性，一定程度上解决了光腐蚀导致其催化剂结构不稳定的科学问题。
成果简介
针对CdS光催化剂在光诱导下光腐蚀严重影响其催化性能的科学问题， 陕西 科技 大学（西安）李伟副教授及王传义教授 等人通过一步简单光诱导还原手段将单原子Pd修饰在六方相CdS NPs表面，制备出一种CdS-Pd纳米光催化剂。由于CdS主体催化剂与单原子Pd活性位点间协同的半导体-金属配位相互作用，其光响应性及界面电荷传导特性均显著增强，有效抑制了其光腐蚀，增强了催化剂结构稳定性。同时，CdS-Pd催化剂表面全分解水产氢过程能垒相较于纯CdS NPs明显降低，从而在模拟日光诱导下达到了纯CdS纳米催化剂110倍的全分解水产氢活性，且表现出良好的耐光性能。
要点1：CdS-Pd复合光催化剂合成
通过简单的一步诱导还原法将单原子Pd修饰在六方相CdSNPs表面，优化并制备出一种CdS-Pd纳米光催化剂。
图1.CdS-Pd复合光催化剂的合成示意图及结构表征。
要点2：CdS-Pd复合光催化剂结构、组成及形貌表征
通过XRD、Raman、XPS、XAFS和ac-STEM等表征研究发现：贵金属Pd是以单原子状态均匀分布在CdS 纳米催化剂表面，且单原子Pd与CdS 纳米催化剂表面的S原子形成了S-Pd配位作用，这有利于促进光诱导载流子的传导。
图2.CdS-Pd复合光催化剂的形貌、晶型及组成分析。
要点3：CdS-Pd复合催化剂模拟日光诱导产氢活性及稳定性
当反应体系pH = 10时，优化后的CdS-Pd纳米催化剂在模拟太阳光诱导下全分解水析氢速率为947.93 μmol·g -1 ·h -1 ，是纯CdS的110倍。如果进一步加入牺牲剂，其半分解水析氢速率可达到7335.83 μmol·g -1 ·h -1 。在λ = 420 nm的光波诱导下，其全分解水和半分解水的表观量子产率分别为4.47%和33.92%。即使在室外日光辐照下，也可以清晰地观察到大量气泡的产生。以上研究表明单原子Pd修饰后的纳米催化剂模拟日光诱导产氢活性显著提高。另外，通过评价该改性催化剂进行模拟日光诱导催化产氢的持久性及再生性，证明Pd单原子修饰后的CdS纳米催化剂具有稳定的光诱导催化活性和良好的结构稳定性。
图3.CdS-Pd复合光催化剂的催化产氢性能、持久性和重复使用性。
要点4：CdS-Pd复合光催化剂的协同作用增强光-电化学性能及机理分析
通过光-电化学各项表分析可知：Pd单原子修饰后的CdS纳米催化剂表现出良好的电子-空穴对分离特性，且由于协同的半导体（CdS）-金属（Pd）配位相互作用加快了载流子自体相向表面的迁移，有效抑制了CdS的光腐蚀，延长了光生载流子寿命，从而在长时间光诱导下呈现高密度且稳定的光电流信号。
图4. CdS-Pd复合光催化剂的光-电化学性能表征及机理分析。
要点5：CdS-Pd复合光催化剂的DFT计算及催化机制分析
通过DFT计算分析可知：CdS-Pd纳米催化剂表面全分解水产氢能垒相较于纯CdS NPs明显降低，且支撑了S-Pd配位键形成的可能性。最终证明氢气生成的主要活性位点为催化剂表面的S位点，而表面单原子Pd则促进了水分子的分解。综上所述，在模拟日光诱导下，CdS基体生成大量光诱导载流子，并快速迁移至表面。H 2 O分子首先在催化剂表面Pd位点处被分解为氢质子中间体和OH-离子，氢质子进一步在S位点处获得电子被还原成氢气，而OH - 离子则在CdS表面被光生空穴氧化为O 2 分子。由于该催化剂协同的金属-半导体作用机制，O 2 分子与部分光诱导电子作用被快速转化为超氧自由基（O 2 +e - O 2•- ），所以该催化剂更适合于在模拟日光诱导下催化水分解产氢应用。
图5. CdS-Pd复合光催化剂的DFT计算及全分解水机制
小结与展望
综上所述，针对纯CdS半导体光诱导过程中光腐蚀影响导致其结构稳定性较差的科学问题，本研究通过一步简单光诱导还原手段将单原子Pd修饰在六方相CdS NPs表面，制备出一种CdS-Pd纳米光催化剂。由于CdS主体催化剂与单原子Pd活性位点间协同配位作用，其光响应性及界面电荷传导特性均显著增强，光诱导电子-空穴对复合抑制效果明显。同时，单原子Pd修饰后的纳米催化剂明显降低了全分解水产氢过程的能垒，从而在模拟日光诱导下达到纯CdS纳米催化剂近110倍的全分解水产氢活性，并表现出优良的催化活性与结构稳定性。本研究对于通过简单有效的制备方法合成稳定且高效的全分解水产氢CdS基光催化剂具有理论与实际研究意义。
参考文献
W. Li, X. Chu, F. Wang, Y. Dang, X. Liu, T. Ma, J. Li, C. Wang, Pd single-atom decorated CdS nanocatalyst for highly efficient overall watersplitting under simulated solar light. Appl. Catal. B-Environ . 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121000.
作者介绍
李伟 ，陕西 科技 大学 化学与化工学院，副教授。从事光催化剂结构设计及合成、光催化污水处理、太阳能光伏氢能源生产相关研究。目前已发表国际SCI论文30余篇，总被引频次1000余次。部分研究被《Appl. Catal. B-Environ.》、《J. Mater. Chem. A》、《Environ. Sci.-Nano》、《ACS Sustainable Chem.Eng.》、《Chem. Eng. J.》、《ChemCatChem》、《Electrochim. Acta》等期刊报导。
王传义 ，陕西 科技 大学特聘教授。德国洪堡学者、英国皇家化学会会士、国家外专局高端外国专家创新团队负责人、德国洪堡基金会联合研究小组中方负责人、陕西 科技 大学特聘教授、武汉大学兼职教授、博士生导师。应邀担任中国可再生能源学会光化学专业委员会委员、中国感光学会光催化专业委员会委员及中国环境科学学会特聘理事、国家 科技 奖励和国家重点研发计划项目会评专家及国家基金委等机构项目评审专家。从事光催化技术在环境与能源领域的应用研究。
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如下：
【摘要】：综述了分子氧氧化环己烷制取环己酮的催化剂的研究进展，重点介绍了光催化剂、纳米催化剂、仿生催化剂、分子筛催化剂和复合催化剂在环己烷催化氧化方面的应用，其中，负载在分子筛上的纳米金催化剂具有较高的催化活性、选择性及稳定性。
【关键词】：环己烷氧化，环己酮，催化剂的认识。
环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂，广泛应用于医药、油漆、涂料、橡胶、农药行业、印刷和塑料回收方面。目前，工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、苯部分加氢法和环己烷液相氧化法，环己烷氧化法的应用最为普遍，占90%以上。
由于环己醇和环己酮比环己烷更易于被氧化，为获得适宜的环已醇和环已酮的选择性，工业上环己烷氧化转化率通常控制在3.5%~5.0%，氧化选择性为90%左右。
但环己烷的大量循环造成能耗上的巨大浪费。目前，环己烷氧化工艺研究的热点主要集中在对传统工艺的改造优化、氧化剂的选择及高效催化剂的开发。开发高性能和环境友好的催化剂成为研究热点，近年来开发的一些氧化催化剂在改善环己烷转化率和产物选择性方面表现出较好的性能。
本文主要综述分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展。
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催化剂定义：又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂（catalyst）会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型，它们是：均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态（固态、液态、或者气态）。例如：如果反应物是气体，那么催化剂也会是一种气体。笑气（一氧化二氮）是一种惰性气体，被用来作为麻醉剂。然而，当它与氯气和日光发生反应时，就会分解成氮气和氧气。这时，氯气就是一种均相催化剂，它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如：在生产人造黄油时，通过固态镍（催化剂），能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（例如：固态催化剂在液态混合反应），而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）。一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率，而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时，叫做单相催化作用；催化剂跟反应物属不同相时，叫做多相催化作用。人们利用催化剂，可以提高化学反应的速度，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
研究生如何确定学位论文选题答：研究生毕业的时候一定都会因为毕业论文而发愁，毕业论文要写好，首先最重要也是最基础的便是要确定好自己的研究生论文题目。很多朋友都会被困在这一步，从而浪费了许多时间。那么接下来就来和大家讲讲研究生论文题目怎么定。  在确定毕...2020-11-10 回答者: 李树的恋爱 1个回答如何选择硕士论文的研究方向？答：根据自己的专业方向填写就可以了 我的理解是，研究方向，是技术专业背景下，比较具体的研究主题。 1、了解自己感兴趣的课题 能够研究自己感兴趣的内容是一件很幸运的事情。日常学习与翻阅专业文献，可以帮助你更好地找到自己的兴趣点。有了感兴...2021-11-05 回答者: zLN73690 2个回答硕士毕业论文选题需要注意什么方面？答：（一）热门题材 热门题材，结合当时受到普遍关注的问题或是急需要解决的问题，这些问题的解决可以促进社会的进步。选题能否急社会之所急适应社会各领域之所需，在某种程度上体现出作者的学术良知。 在选择热门题材上我们要注意三点：（一）是要...2021-11-12 回答者: 宁风范 2个回答研究生毕业论文应该如何选题？问：群落生态学呢？有做过的吗，尤其是还牵扯到不同环境梯度，山地、丘陵和...答：选择自己比较熟悉一点的题目2011-11-25 回答者: 天宇转转 1个回答我该如何确定研究生毕业论文方向？答：同学你好，毕业了就需要面临写论文， 对于环节科学方面的论文不知道你是否确定选题， 确定选题了接下来你需要根据选题去查阅前辈们的相关论文， 看看人家是怎么规划论文整体框架的； 其次就是需要自己动手收集资料了， 进而整理和分析资料得出自...
其实都差不多吧。。。设计要画好多图但是比较自由，可以自己掌握时间。实验没那么多图，但要整天窝在实验室，一做可能就要十几个小时。各有各的优势，主要看自己吧
怎样选择毕业论文选题如下文一、论文的选题包括的范围要小、要具体一般来说宜小不宜大，宜窄不宜宽，题目太大把握不住，考虑难以深入细致，容易泛泛而论。有些大学生认为毕业论文多则上万字，论文的选题越大越好，岂不知选题越大越空洞，不能准确的、具体的去阐述，而应该结合自己实际，从小处着手，仔细研究，把选题做精，做透彻，做具体。二、论文的选题要有实用价值，不能脱离实际有些大学认为，学问越深越好，选一些别人陌生的领域去研究。其实不然，论文的选题要和实际生活紧密联系，要和大众关心的话题中去挖掘，引用自己所学的知识去解决问题，具有现实意义，有助于进一步论文整体面貌和特点。三、论文的选题要新颖，要有独到见解一篇成功的毕业论文，选题要有新意，何为新意，就是论文中要有新观点、新看法、新见解，标题是一篇论文的灵魂，好的标题可以吸引人们的眼球。只有这才能达到有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。四、论文的题目要规范，言简意核选题应简明、具体、确切，能概括论文的特定内容，有助于选定
通信类毕业设计参考题目 1. GPS与GSM系统整合应用设计 2. SDH光传输系统组网的设计 3. 小灵通系统建设在××××市的应用 4. ××××光纤接入网规划设计 5. ××地NO.7信令网设计方案 6. ××××电信局动力环保集中监控系统的设计方案 7. ××地双向HFC在有线电视网络设计方案 8. ××地无线市话网络系统设计与实现 9. ××市七号信令转接点（LSTP）工程设计 10. ××地现代局域网设计及宽带接入 11. ××××无线寻呼系统网络整合 12. ××××市无线市话IPAS系统设计 13. ××地光缆监控与线路资源管理在长途线路维护中心的综合应用 14. ××地无线市话（PAS）网络系统设计 15. ××地GSM系统 基站设计方案 16. ××××市至××××市SDH数字微波电路设计 17. ××地动力与环境集中监控系统的设计 18. ××××CDMA一期基站工程规划 19. ××××移动本地光纤传输网组网方案 20. ××××市通信分公司无线市话接入网工程设计 21. ××地邮政储蓄中间业务平台系统设计方案 22. ××地企业intranet网络系统建设方案 23. ××××市本地网光缆线路自动监测系统的实现 24. ××××本地电话网集中监控升级设计方案 25. ××××本地网电话的网络优化改造 26. ××××地区有线接入网的规划与建设 27. A1000 S12交换机远端模块局的设计与实施方案 28. 无线市话IPAS系统在××××的应用设计 29. ××××DCN网设计与实现 30. ××××市电信客户服务系统设计方案 31. ××××局OA网的设计与应用 32. 组建××××移动VIP大客户管理分析服务系统 33. ××××市SDH中继传输网设计方案 34. ××地宽带IP城域网的设计与实施 35. 智能小区网络通信系统技术 36. 局域网在现代企业中的应用---××××大楼办公网的组网方案 37. ××××电信二级干线监控系统设计 38. ××地PHS系统网络优化设计 39. 电话遥控电器开关电路设计 40. 电信级VOD视频点播系统解决方案 41. ××××本地网新建第二关口局的设计方案 42. 在WINDOWS平台上远程教学系统的设计与实现 43. 联机计费系统在C&C08交换机上的实现 44. ××××市电信小区宽带网的方案设计 45. 基于单片机的（7.4）循环码编译码器硬软件设计 46. 在集中监控操作系统下计费拥塞的解决方法 47. ××地呼叫中心的集中化解决方案 48. ××××移动IP宽带城域网的设计与实施 49. 多媒体业务（163/169）前台受理系统的设计 50. ××××市邮政局电子汇兑系统在综合网上应用设计 51. ××××市 C3本地网的规划与建设 52. ××××前置交换机在联通数据业务中的应用 53. ××××市EASTAR自动停复话系统的设计
最近，苏州大学材料与化学化工学部的汪胜研究团队在Advanced Materials和Biomaterials Science上分别发表了两篇论文。这些论文的主题集中在新型纳米材料在生物医学领域的应用。在Advanced Materials上发表的论文中，研究团队设计了一种基于层状双氧水钙钛矿纳米晶体的纳米药物载体。他们发现，这种载体可以有效地抑制癌细胞的增殖和扩散，并对正常细胞没有毒性。在Biomaterials Science上发表的论文中，研究团队探索了一种基于羟基磷灰石的生物活性材料，并将其应用于骨修复。他们发现，这种材料可以促进骨细胞的增殖和分化，从而加速骨的再生和修复。这些研究成果有望为生物医学领域提供新的治疗方法和技术，具有重要的应用价值。
石墨烯的制备主要可分成固相，液相，气相三种方法，现在应用比较多的就是固相法的机械剥离法（操作简单，产量极低），外延生长法（可获得高质量的石墨烯，但对设备要求较高），液相法的氧化还原法（操作简单，产量高，但产品质量较低），气相法的化学气相沉积法（可制备大面积高质量的石墨烯）。目前应用最广泛的就是化学气相沉积法，国内许多石墨烯厂家制备石墨烯基本都是这个，像合肥微晶的CVD石墨烯产品，质量在行业中都是很好的！但化学气相沉积法生长的条件决定了生长石墨烯的质量，首先基底的选择决定了石墨烯的生长机制，然后是反应的温度对晶体生长至关重要，1000度为生长石墨烯的最佳温度。（升温至1000度，需要给基底预热时间，保证与基底形成碳原子晶体的结构），还有在生长的过程中需要通入氢气与氩气，通入气体的纯度也影响着石墨烯的生长。最后冷却速度对石墨烯的生长也十分重要，需要较快的冷却速度。要说工艺的难点就在于确保各项工艺参数的选择，否则石墨烯的质量就会有很大的影响！
石墨烯目前是一种热门材料，起用途也是它的特性决定的，首先石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；其次作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。应用前景可做"太空电梯"缆线据科学家称，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质，它将拥有众多令人神往的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣，甚至还为"太空电梯"缆线的制造打开了一扇"阿里巴巴"之门。美国研究人员称，"太空电梯"的最大障碍之一，就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线，美国科学家证实，地球上强度最高的物质"石墨烯"完全适合用来制造太空电梯缆线！人类通过"太空电梯"进入太空，所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料，美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。代替硅生产超级计算机科学家发现，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高，于是，高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现，高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。光子传感器石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的，现在，这个角色还在由硅担当，但硅的时代似乎就要结束。去年10月，IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器，接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。其它应用石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域，同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。石墨烯-特性电子运输石墨烯结构示意图在发现石墨烯以前，大多数（如果不是所有的话）物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导=2e2/h,6e2/h,10e2/h....为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学，没有静质量”。导电性石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electricchargecarrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。机械特性石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中，他们选取了一些之间在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。电子的相互作用利用世界上最强大的人造辐射源，美国加州大学、哥伦比亚大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的物理学家发现了石墨烯特性新秘密：石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。科学家借助了美国劳伦斯伯克利国家实验室的“先进光源（ALS）”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线强度的1亿倍。科学家利用这一强光源观测发现，石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。[1]石墨烯-研究成果中国石墨烯薄膜在国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院的资助下，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部研究员成会明、任文才研究小组在石墨烯的控制制备、结构表征与物性的研究方面取得了一系列新的进展，相关的研究成果发表在国际期刊上。该论文被美国化学会的ACSNano杂志选为该期“亮点”进行了重点介绍；同时也被《自然—中国》选为来自中国大陆和香港的突出科研成果，《自然—中国》化学领域的评论员VickiCleave博士撰文写道：“来自中国科学院的任文才、成会明及其合作者提出了一种快速、无损、可进行大面积石墨烯表征的光学方法，该工作有助于确定和制备适于应用的理想石墨烯样品。”韩国韩国研究人员09年7月发现了一种制备大尺寸石墨烯薄膜的方法。由韩国成均馆大学和三星先进技术研究院的研究人员制备出的这种最新石墨烯薄膜有1厘米厚，透光率达80%；在弯曲或延展过程中，它不仅不会断裂，其电学特性也不会有任何改变。他们的这一成果已于1月14日发表在英国《自然》杂志网络版上。[1]石墨烯-应用石墨烯的应用范围很广，从电子产品到防弹衣和造纸，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。1.可做“太空电梯”缆线据科学家称，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质，它将拥有众多令人神往太空电梯的发展前景。它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣，甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇“阿里巴巴”之门。美国研究人员称，“太空电梯”的最大障碍之一，就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线，美国科学家证实，地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。人类通过“太空电梯”进入太空，所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料，美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏。2.代替硅生产超级计算机据科学家称，石墨烯除了异常牢固外，还具有一系列独一无二的特性，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料，这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。IBM宣布研发出号称全世界速度最快的石墨烯(graphene)场效晶体管(FET)，可在26GHz频率下运作。该公司ThomasJ.Watson研究中心的研究人员并预测，碳元素更高的电子迁移率，可望使该种材料超越硅的极限，达到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)领域。石墨烯-荣获诺贝尔奖2010年10月5日，英国曼彻斯特大学的两位科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆因在石墨烯方面的研究荣获2010年诺贝尔物理学奖。[2]石墨烯-部分石墨烯研究成果2009年12月1日在美国召开的材料科学国际会议上，日本富士通研究所宣布，他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。富士通研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁的衬底，在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。大面积的石墨烯制备一直是个难题。富士通用上述方法制成了高质量的7.5厘米直径的石墨烯膜。在此基础上，再配置电极和绝缘层，制成了石墨烯晶体管。由于石墨烯面积较大，富士通在上面制成了几千个晶体管。石墨烯晶体管比硅晶体管功耗低和运行速度快，可制作出性能优良的半导体器件。如果改进技术后有望进一步扩大石墨烯面积，这样能够制作出更多的晶体管和石墨烯集成电路，为生产高档电子产品创造了条件。2009年11月日本东北大学与会津大学通过合作研究发现，石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜，将红外线照射到石墨烯薄膜上，只需很短时间就能放射出太赫兹光。如果今后能够继续改进技术，使光源强度进一步增大，将开发出高性能的激光器。研究团队在硅衬底上使用有机气体制作一层碳硅化合物。然后，进行热处理，使其生长出石墨烯的薄膜。该石墨烯薄膜只需极短暂的时间照射红外线，就能从石墨烯上发送出太赫兹光。目前，该团队正致力于开发能将光粒封闭在内部，使光源强度增加的器件，期望能够开发出在接近室温条件下可工作的太赫兹激光器。2010年，美国莱斯大学利用该石墨烯量子点，制作单分子传感器。莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦键合，形成石墨烷。石墨烷是绝缘体。氦使石墨烯由导体变换成为绝缘体。研究人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛，就形成了被石墨烷绝缘体包围的、微小的导电的石墨烯阱。该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。量子点的半导体特性要优于体硅材料器件。这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等。如果看了以上介绍还有不明白的地方，请详询平顶山市信瑞达石墨制造有限公司
近期，苏州大学材料与化学化工学部的汪胜教授在国际重量级学术期刊Advanced Materials上发表了题为“Ultrastrong and Tough Graphene Aerogel Fibers with Hierarchical Architecture”的论文。该论文报道了一种新型石墨烯气凝胶纤维，该纤维具有超强和韧性的特点，并且具有分层结构。这种新型石墨烯气凝胶纤维的制备方法简单易行，所得纤维具有超高的拉伸强度和韧性，并且具有显著的储能能力和超高的导电性能，因此在柔性电子、高强度材料和先进能源储存等领域有着广泛的应用前景。这项研究成果的发表不仅提高了我国在新型高性能材料领域中的国际影响力，而且也为石墨烯气凝胶纤维的制备和应用提供了新的思路。