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權威期刊Nature Catalysis（IF 41.8）中教金源用戶兩篇高水平文章發布！
發布時間：2021-08-25 瀏覽量：25092
（第一篇）
MOF中自適應雙點位高效選擇性光還原CO2到CH4
1. 文章信息
標題：Self-adaptive dual-metal-site pairs in metal-organic frameworks for selective CO2 photoreduction to CH4
頁碼：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
分區信息：中科院1區Top；JCR分區（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大學仲崇立教授、梅東海教授和中國科技大學江海龍教授。
5. 正文中標記了“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).”.
文中所述設備由北京中教金源科技有限公司提供，設備名稱\型號：光催化活性評價系統\CEL-SPH2N 、氙燈光源系統\T10
文章簡介：
氣候變化是人類面臨的全球性問題，隨著各國CO2排放，溫室氣體猛增，對生命系統形成威脅，由此，我國提出2030年碳達峰和2060年碳中和目標。CO2作為可再生的C1資源，利用太陽能驅動CO2轉化為具有附加值的化學燃料，被認為是緩解日益嚴重的能源危機和環境問題的一個潛在的策略。以C1產物為例，光還原CO2的產物傾向于2e-的CO和HCOOH，而不是熱力學有利的CH4。光還原CO2到CH4過程中，涉及多電子-質子耦合（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上脫落，影響產物CH4的選擇性和活性。因此，開發一種抑制動力學產物，控制C1中間體與催化位點之間的結合強度，對實現光還原CO2到CH4具有重要意義。
本工作受到“仿生”設計啟發，開發了“柔性雙位點（DMSPs）”催化劑，實現“隨物賦形”的動態催化過程，用于穩定光還原CO2過程中的C1中間體，實現CH4的高效選擇性。DMSPs包含Cu單位點和Ni單位點（Cu/Ni DMSPs），被安裝到金屬有機框架（MOFs）材料中，即MOF-808。為了賦予金屬位點“自適應”的表現，柔性的乙二胺四乙酸（EDTA）分子被嫁接到MOF的Zr簇上，然后進行金屬離子鰲合，得到MOF-808-CuNi。因此，MOF-808-CuNi催化劑能夠動態“自適應”C1中間體的三維構型，“智能”調節催化位點和C1中間體的結合強度，達到最佳。因此，光還原CO2到CH4的電子選擇性（Selelectron）達到99.4%，產物選擇性（Selproduct）達到97.5%，活性達到158.7 μmol?g-1?h-1。該項工作提出一種新穎的柔性“自適應”雙位點策略，用于實現高效選擇性的非均相催化過程。
相信本文提出的“雙位點自適應協同催化”思想對于未來設計合成新型高性能催化劑材料有重要指導意義。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
雙金屬位點自適應協同光催化CO2示意圖
設備介紹（1-1）：
CEL-SPH2N最新升級款CEL-PAEM-D8Plus光催化活性評價系統(專業全自動二氧化碳還原CO2+全解水H2O)是評價光催化劑的重大升級， 主要用于專業全自動二氧化碳還原密閉體系分析，兼容光解水、全解水。系統最大的優勢是全新的外觀設計，更加方便的使用，系統所有管路全部采用控溫，實現樣品采集與樣品的分析無縫連接。D8Plus將玻璃系統集成于封閉遮光的箱體內，易于移動，不易損壞。在催化劑的成本較昂貴的實驗中，更有利用光催化CO2的應用。實現在線全自動無人值守測試分析；可選擇手動、半自動、全自動取樣方式；配置軟件USB反控；測試范圍廣，氫、氧、CO2、甲烷、CO、烴類、甲醛、甲醇、甲酸等微量氣體。
功能特點及應用：1) 催化劑二氧化碳還原的性能全自動分析2) 半導體材料（TiO2、C3N4、CdS等）催化劑的活性評價3) 催化劑產氫、產氧、全解水的性能分析4) 微量反應系統，極低的催化劑用量；5) 可配置光電反應、氣固反應、膜催化等特殊實驗要求；6) 封閉一體設計，面板采用半透明有機玻璃板，所有封閉板均可隨時取出便于維護；7) 在線全自動無人值守測試分析；8) 可選擇手動、全自動取樣方式（控溫200℃）；9) 安裝方便快捷，可兼容任意廠家氣相色譜儀；10) 測試范圍廣，氫、氧、CO2、甲烷、CO、甲醛等微量氣體；
技術參數
1.管路全部采用玻璃，采用玻璃閥進樣，管路氣體循環采用1.8L/s的耐腐蝕風機；
2.反應器容積25ml、50ml、100ml、250ml；
3.管路體積50ml±5，真空度-0.1MPa(72h 動態)，真空表采用：指針或數顯；
4.采樣方式 手動、半自動、全自動；
5.控制方式 軟件全自動控制（8位）；自動執行狀態，實時顯示，軟件接口 含USB、RS232；兼容；
6.測試精度，0.01ml &0.01min；
7.真空泵，軟件反控自動啟停，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，更穩定，易于反應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.玻璃氣路內置U型冷阱管路，用于提高真空度和分離揮發性溶劑；
11.真空泵采用KF16接頭，實現系統內雙冷阱配置；
12.封閉設計，所有封閉板均可隨時取出便于維護玻璃系統，面板采用半透明有機玻璃板可實時觀察情況，又可以防止光污染，規格560mm（寬）*470mm（深）*860mm（高）；
13.自動進樣閥門為氣動控制，實現閥門控溫恒溫<200℃，進樣連接管路有加熱<100℃。
※14.系統中的反應部分、冷凝回流、循環部分、樣品采集、樣品分析等5部分，采取了7段溫度控制，實現了全流程溫度控制，恒溫控制溫度<200℃
設備介紹（1-2）：
CEL-PF300-T10氙燈光源系統廣泛應用于光解水、光解水產氫產氧、CO2還原、光熱催化、VOCs降解、光熱協同、光化學催化、光誘導合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學檢測、各類模擬日光、可見光、紫外光、單色光加速實驗等領域。
CEL-PF300-T10氙燈光源系統采用七寸觸控彩屏；智能控制系統；采用光纖光反饋功能保證光源的穩定輸出；可以配合中教金源全系反應釜及系統使用；模塊化設計，快速連接配件；采用低壓可控轉速風扇，實現散熱恒定，穩定光能輸出；實現燈箱全低壓安全工作；可自行簡捷快速安全更換燈泡。
CEL-PF300-T10氙燈光源智能系統實現了自動開機、關機、光功率密度顯示、標定及自動調節、自定義開關次數及頻率、實現數字監控、程序模式可以根據實驗時間的不同階段要求自動適時調整光強（可以完全模擬日光一整天的變化）。通過擴展模塊可配合軟件或手機小程序遠程使用，實現光源的實時在線監控。
（第二篇）
α-Fe2O3以H2O為氧源作為一種多功能、高效的氧原子轉移催化劑
1. 文章信息
標題：α-Fe2O3 as a versatile and efficient oxygen atom transfer catalyst in combination with H2-O as the oxygen source
頁碼：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
分區信息：中科院1區Top；JCR分區（Q1）
涉及研究方向：光電催化
4. 作者信息：第一作者是中國科學院化學研究所博士后趙玉坤。通訊作者為中國科學院化學研究所章宇超研究員、陳春城研究員和趙進才研究員。
5. 正文中標記了“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)”.
文中所述設備由北京中教金源科技有限公司提供，設備名稱\型號：氙燈光源系統\S500+濾光片\AM1.5 、光功率計\CEL-NP2000-10
文章簡介：
光電化學（PEC）技術已被廣泛用于太陽能轉換和污染物降解。在PEC系統中，通過有機化合物的光催化轉化來生產精細化學品也已被報道。然而，與傳統電化學和光化學的有機轉化方法相比，通過PEC方法實現有機轉化合成目前還不夠發達。如何直接捕獲光產生的載流子（電子或空穴）以促進電化學界面上的有機轉化，仍有待探索。赤鐵礦（α-Fe2O3）被認為是PEC研究中最有理想的光陽極材料之一，因為其豐富、無毒、穩定和可見光吸收。當前，對于α-Fe2O3的光電催化反應主要集中在水分解過程中光電驅動的水氧化，實現陰極析氫。然而，在水氧化過程中，產品O2擁有較低的經濟價值。因此，需要探索在PEC系統中產生高附加值化學品的替代氧化反應。
本文主要報告了α-Fe2O3在可見光照射下作為多功能和高效的氧原子轉移催化劑的能力，去實現高附加值精細化工產品的合成。通過使用水作為唯一的氧源，各種有機化合物和無機陰離子被成功地氧化為相應的單加氧產物，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和無機鹽，且18O同位素標記證明水是唯一的氧源。而對于典型自由基反應的TiO2光陽極，其在進行氧原子轉移反應時的選擇性和法拉第效率均很差。這與α-Fe2O3上氧原子轉移反應的高活性形，成了鮮明的對比。通過電化學阻抗譜和DFT計算結果表明，光激發空穴在α-Fe2O3表面產生了鐵氧物種（FeIV=O），氧原子轉移通過協同的雙空穴轉移途徑進行，該途徑涉及氧原子從光陽極表面的FeIV=O轉移到底物。本研究證明，α-Fe2O3是一種優異的全無機多相催化劑，可以驅動氧原子轉移反應，該策略在合成精細和高附加值化學品方面有很大潛力。
相信本文提出的精細化工產品的合成對于未來研究具有很大的啟發性。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基礎上升級研發，采用中教金源最新研制的氙燈電源，光輸出穩定性大幅增加，<±0.5%，有利于太陽能電池、光電化學PEC、光熱海水蒸發等對穩定性要求高的研究領域。
CEL-S500-T5模擬日光氙燈光源采用最新的結構設計，風路和光路設計更加合理，優化了散熱效果；增加了溫度監控保護燈泡及系統安全；斷電延時功能，增加了燈泡的使用壽命；光源內部可安裝150W、350W、500W 高壓短弧球形氙燈，在高頻高壓激發下形成弧光放電。高壓短弧球形氙燈是發光點很小的點光源，在點燃時輻射出強而穩定的、紫外、可見、近紅外的強烈連續光譜，可見區光色極近似于日光,能量密度高，輸出穩定，不僅應用于太陽能電池研究、還可用于光電響應型器件測試、太陽能電池的I-V性能測試、光電催化，光電化學分析、生物光照、光催化、海水蒸發等領域。 該系列光源可以兼容多種規格、品牌、進口及國產濾光片及透鏡（25.4mm，50.8mm，,M52，M62等），我公司可以提供各種規格石英濾光片、反光片、K9光學濾光片等。可見光：太陽能電池測試、模擬太陽光、點光源輸出、可光纖引出、均勻平行光。配合使用AM1.5濾光片，可以達到與太陽光光譜較好的擬合，產品性能應用更優。配合使用可調光瀾，可以調整光斑照射面積，照射面積為直徑3mm-50mm連續可調。優勢特點：優質光學透鏡提高光收集效率；采用背面光反射鏡結構提高光收集效率；內置三維調節平臺，可實現光學精密調節；齊全的各種配件，可光纖連接及各種濾光片；色溫高達6000K，模擬太陽光；制冷方式采用風扇風冷循環制冷。
產品技術規格
型號CEL-S500-T5
燈泡類型 球型氙燈(可選德國進口歐司朗)
氙燈系統 三維調節，內置燈泡溫度監控，風扇延時等功能，電流電壓同時顯示，實時監控燈泡輸出功率
光功率使用范圍（1Sun=100mw/cm2）0.1-5Sun
最大功率 300-500W
電流調節范圍 15A-25A
主要發射光譜范圍 300-2500nm
光強(mw/cm2) 10-500
電源穩定度 ±0.01%
光源穩定度 <±0.5%
平行光斑直徑 50-60mm
點光輸出直徑 2-3mm
變焦功能 可改變光輸出圓斑大小
燈泡壽命500-1000小時
冷卻方式 風冷
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
設備介紹(2-2)：
CEL-NP2000-2（10）A全自動光功率計，是在CEL-NP2000的基礎上的升級，實現了快速穩定的反饋測試結果。NP2000配套專業的光電探測探頭，分別適用于最大量程和高分辨率的測量范圍。探測探頭不僅能保證測試儀有很高的靈敏度，而且能承受較高的功率密度。獨特的專有技術使它在靈敏度和響應速度上大大提高。全自動光功率計已廣泛應用于從紫外至紅外的各種強光及其他輻射強度的測量；也可以用于光學醫學、光學防護、光學加工、光學測距、光學動植物生理反應等要求高穩定、高精度、高靈敏的輻射強度測量。
技術參數
項目參數CEL-NP2000-2A、CEL-NP2000-10A
功率范圍0-2000mW0-10000mW
探頭直徑φ10mmφ20mm
波長范圍190nm-11000nm；紫外、可見、紅外，可連續測量或分段測量
探頭實時顯示探頭溫度，15～45℃系統自動調整溫漂，溫漂：滿量程<±1%；
精度分辨率：1μW;響應時間：<0.4秒；
測量直讀顯示，可換自動換擋擋測量 ，保證同時測量弱光的精度和強光的精度
測試輸出光功率值 mW ；光功率密度值mW/cm2，實時顯示測試結果并記錄
測試結果實時顯示，電腦軟件可以實時讀取，可以計算光解水的量子效率
屏幕顯示7寸觸摸屏，Tf卡實時記錄測試數據，可以隨時導出使用
測量誤差<5%
內置便攜鋰電池供電3000mAh，充電電源：220V，50Hz
文章下載：
Nature Catalysis 2021, 4, 719–729 MOF-808-CuNi CO2RR.pdf