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人工光合固氮

人工光合固氮

摘要：氨(NH3)作为化肥的重要成分和潜在的清洁能源载体, 其可持续生产对于应对全球能源需求和环境问题意义重大. 传统的Haber-Bosch工艺在高温和高压条件下, 将氮气(N2)和氢气(H2)催化转化成NH3. 该工艺支撑了全球近半数人口的粮食生产, 但其存在的高能耗、高排放等问题无法满足可持续发展的要求. 生物固氮酶能够在温和条件下实现N2到NH3的高效转化,为绿色高效驱动N2还原提供了重要的参考. 在过去几十年中, 研究人员受天然酶活性中心的组成和结构特性的启发, 模拟制备了一系列新型均相分子催化剂和多相催化剂, 以实现高效人工固氮. 本文综述了近年来人工光合固氮领域的重要进展, 详细分析了N2还原过程中的热力学和动力学挑战及其催化机理, 并对人工光合固氮领域所面临的挑战与未来发展方向进行了讨论.
无机 2025年11月28日
单原子催化剂制备方法的研究进展

单原子催化剂制备方法的研究进展

摘要: 为了应对能源供应紧张和环境保护的挑战, 探索和开发高效催化剂成为解决能源和环境问题的关键策略。单原子催化剂(Single-atom catalysts, SACs)作为近年来新兴的催化剂类型, 其独特的性质吸引了科研界的广泛关注。金属以单原子的形式负载在载体表面, 实现了电子、几何结构的特殊性以及原子利用率的最大化。在能源催化、环境催化、有机催化等多个领域, SACs 都表现出优异的活性、选择性和稳定性, 为相关催化反应提供了强有力的支撑。更重要的是, SACs 在贵金属利用方面展现出巨大的潜力。通过精确调控可以最大限度地提高贵金属的催化效率, 进而降低催化剂制造成本。因此, SACs 的制备方法和作用机理成为国际催化领域的研究热点。本文综述了SACs 的合成策略, 包括自下而上、自上而下和量子点交联/自组装, 具体介绍了共沉淀法、浸渍法、原子层沉积(Atomic layer deposition, ALD)法、高温原子热迁移法和高温热解法等制备SACs 的研究进展, 并对SACs 制备面临的挑战和未来前景进行了总结和展望。
无机 2026年06月22日
二氧化钛制备技术研究进展

二氧化钛制备技术研究进展

摘要：TiO2具有优异的白度、消色力等颜料性能，是物理、化学性质稳定的功能材料。综述了工业生产TiO2制备方法的现状和研究进展，分析各种制备方法的优势、劣势和发展前景。硫酸法能制备锐钛型和金红石型二氧化钛，并且可以制备不同类型的功能材料产品，氯化法只能制备金红石型产品，硫酸法与氯化法将会长期共存。氯化法中的熔盐氯化技术与中国的钛资源现状更加契合，沸腾氯化法的技术瓶颈和对高钛渣原料的严苛要求是下一步中国二氧化钛行业面临的急需解决的问题。新工艺技术中盐酸法对原料的要求简单，能够生产不同晶型和性能的TiO2，最具有工业化发展前景。今后，各种工业制备方法的发展方向必须向清洁、绿色、低碳和废物综合利用的方向发展，以满足日益严苛的环保要求和国内钛资源现状。
无机 2025年05月10日
热防护系统用碳化物超高温陶瓷抗烧蚀涂层研究进展

热防护系统用碳化物超高温陶瓷抗烧蚀涂层研究进展

摘要: 碳化物超高温陶瓷具有高熔点(>3000 ℃)、高硬度、低热导率、优异的耐高温性和良好的化学稳定性等优点, 是高超声速飞行器热防护系统的理想涂层材料。本文概述了碳化物超高温陶瓷(TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC)的结构与性质, 总结了化学气相沉积法、等离子喷涂法和固相反应法制备碳化物超高温陶瓷涂层的研究进展, 分析了涂层微观结构、组分、结构设计以及热流密度对烧蚀行为的影响。研究表明, 添加第二相形成多元复合涂层和采用多层结构设计, 可以有效提升碳化物超高温陶瓷涂层的抗烧蚀性能。添加第二相形成复杂氧化物, 可使烧蚀后的氧化层适度烧结, 从而获得良好的结构完整性和阻氧性能。采用梯度分层和多层功能结构设计, 有效缓解了涂层热应力, 抑制了裂纹扩展, 并促进了不同层间的协同增强作用。最后, 结合研究现状, 对碳化物超高温陶瓷抗烧蚀涂层发展面临的挑战与机遇进行了展望。
无机 2026年06月24日
无机硅酸盐富锌防腐涂料的研究进展

无机硅酸盐富锌防腐涂料的研究进展

摘要：金属的腐蚀给社会的经济发展造成了巨大的损失浪费，富锌涂料因其简单、经济有效的特点在防腐领域得到了广泛应用。本文综述了无机硅酸盐富锌防腐涂层的防腐原理及国内外的研究进展，分析归纳了影响无机硅酸盐富锌防腐涂层效果的因素，最后指出了该涂料存在的主要问题及未来的发展方向。
无机 2024年06月25日
高纯钽铌原料研究进展

高纯钽铌原料研究进展

摘要：钽铌金属广泛应用于集成电路、航空航天、汽车、超导等领域，是不可或缺的战略材料。首先，介绍了钽铌资源分布、湿法冶金和高纯材料制备的内容，分析了国内外现状。文章指出世界钽铌资源主要分布在巴西、加拿大、澳大利亚和非洲地区等国家，中国钽铌资源品位低难利用，高度依赖进口。钽铌的湿法冶金方法分为碱法、酸法和氯化法，碱法有碱熔法和碱性水热法，酸法有硫酸法和氢氟酸法。而高纯氧化物的制备须经历浸出、萃取、分离提纯、过滤洗涤和煅烧过程。其次，阐述了利用真空电子束熔炼制备高纯钽铌和金属中杂质元素去除的方法，该法可使钽纯度在 5 N（99.999%）以上，铌纯度在 4 N（99.99%）以上。最后，对高纯钽铌原料在集成电路、人工晶体生长等领域的应用及需求进行了介绍，对高纯钽铌制备技术及产品的国内外企业进行了分析对比，指出了未来高纯钽铌原料发展方向。
无机 2025年05月13日
无机活性材料在类器官研究领域的应用

无机活性材料在类器官研究领域的应用

摘要: 类器官作为模拟相应组织/器官结构和功能的体外三维(3D)模型, 在生物医学领域显示出广阔的应用前景。类器官的构建需要对干细胞行为以及多细胞相互作用进行调控, 而无机活性材料具有良好的生物相容性和生物活性, 可以调节细胞行为、细胞-细胞和细胞-基质之间的相互作用, 在疾病诊疗和再生医学等领域得到了广泛研究,有望用于调控类器官的构建、生长和发育。本文综述了无机活性材料在类器官研究中的作用, 强调了其在类器官培养和实际应用方面的研究进展。首先概述了类器官构建策略的基本步骤, 介绍了代表性无机活性材料的生物学功能,特别是与类器官构建关键步骤相适配的功能; 重点阐释了无机活性材料促进类器官生长和发育的关键作用机制,包括调控关键信号通路、基质材料以及细胞能量代谢等。此外, 还探讨了类器官作为辅助工具在促进无机活性材料研究和应用方面的作用; 最后展望了利用无机活性材料提供多种物理和生化调控信号的特性进一步推进类器官基础研究和应用研究的策略。
无机 2026年05月18日
面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展

面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展

摘要：聚合物先驱体陶瓷是由聚合物先驱体经高温热解获得的新型陶瓷材料，其不仅具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、抗蠕变性等高温特性，以及优异的半导体特性和大压阻系数等功能特性，还兼具成分可设计性和可加工性，是一种在高温环境下极具应用潜力的传感材料。本文系统概述了先驱体陶瓷近年来在高温传感领域的研究进展，分析了先驱体陶瓷与高温传感密切相关的微观组织结构特点及其传感机理，讨论了先驱体陶瓷电学、高温、力学特性及对应的调控手段，重点总结了近年来其在高温领域中作为各类传感器应用的研究现状，最后对其未来作为极端环境下智能感知结构/功能一体化材料的应用前景进行了展望。
无机 2026年03月19日
高分子玻璃化转变的链长依赖性

高分子玻璃化转变的链长依赖性

摘要：玻璃化转变的微观机制是凝聚态物理最重要的科学问题之一. 由于链的连通性，高分子表现比小分子物质更复杂的玻璃化行为. 本综述对半个多世纪以来，科学家对高分子玻璃化转变链长依赖性的研究进行了总结. 介绍了高分子玻璃化温度(Tg)和脆度指数(m)等性质随链长增加而增大并趋于饱和的普遍现象；总结了解释和描述Tg和m随链长变化的3 种主要机制：即高运动活性链末端促进高分子协同运动，从而降低Tg和m；局部链刚性随链长增加而增大从而减弱链段运动能力，使Tg升高；分子链内次级松弛单元的耦合和动态促进激活链段松弛，造成Tg随链长增大而增大. 希望通过对高分子玻璃化现象和机理的总结与讨论帮助读者加深对长链大分子玻璃化转变的认识和理解.
无机 2026年01月22日
无机生物材料用于毛囊和毛发再生的研究

无机生物材料用于毛囊和毛发再生的研究

摘要: 由毛囊退化和缺失导致的脱发会严重影响人们的生活质量和心理健康, 目前临床治疗手段存在较大局限性。因此, 毛囊和毛发再生是皮肤组织工程所面临的关键挑战之一。近年来, 多种无机材料, 尤其是生物陶瓷, 被证实能够通过释放生物活性离子来调控细胞活动, 具有促进组织修复和毛囊重建的积极作用。本文首先介绍了皮肤组织和毛囊结构, 列举了可促进毛囊再生的生物陶瓷种类及其相关重要进展; 然后讨论了无机材料在毛囊再生中的不同应用形式; 最后对生物陶瓷用于毛囊和毛发再生的未来发展方向作了总结与展望。本文旨在发掘生物陶瓷在毛发再生中的应用潜力, 为治疗毛囊损伤和脱发疾病提供新的参考策略。
无机 2026年05月19日