科技信息参考2016第三期之纳米材料.PDF

目录/Contents 纳米新技术让光制氢效率提高两倍 2 尾气净化催化剂用新合金纳米颗粒 3 1pm 高分辨率光干涉显微镜 5 首个纳米粒子图书馆 6 TiN 纳米颗粒实现太阳能利用新突破 7 芯片超级电容器又添新材料 8 科学家研制出600 纳米厚超材料镜头 9 纳米级物质的变形三维可视化 10 使用石墨烯的有机EL 12 制造“纳米复合晶体”的新方法 13 以CNT 为基材制作超极细超导纳米线 14 黑龙江出台石墨烯产业三年计划 15 纳米科技日渐成为优先研究领域 16 石墨烯在电子电路领域的应用或将成为事实 18 海绵状石墨烯可用作电池材料 20 新型七层纳米微粒涂层可使物体处于隐形中 22 DNA 纳米结构可直接送药进肿瘤 23 英国研发检测室内空气污染的石墨烯传感器 24 超快激光脉冲实现纳米级3D 打印 25 单层网状纳米新材料可通过电流改变防水特性 27 NEC 发现新型碳材料“碳纳米刷” 29 可制造人造肌肉的超薄硅薄膜新材料 30 1 纳米新技术让光制氢效率提高两倍 利用光催化剂在光解水池中将水直接裂解为氢气和氧气，被认为 是获取氢能的重要方法之一。美国斯坦福大学材料科学与工程学院崔 屹课题组设计出一种钙钛矿太阳能电池驱动的光解水复合体系，可使 光解水制氢的转化效率达到6.2%，是利用普通方法转化效率的三倍。 相关研究成果发表在近日出版的《科学进展》杂志上。该研究主要负 责人丘勇才、陈维博士表示，光解水可视为一种人工光合作用，即利 用光催化剂在光解水池中将水直接裂解为氢气和氧气。然而，光解水 制氢长期面临转化效率低、光催化剂稳定性差等难题，利用普通的光 解水化学池来分解水的效率仅约2% 。为提升光到氢燃料的转化效率， 该课题组设计出一种全新的光催化剂纳米结构的电极，将光解水性能 优越的钼掺杂的矾酸铋薄膜沉积于导电的纳米锥阵列上，从而使得基 于纳米锥阵列的光解水电极具有较大的性能提升。陈维介绍说，对比 于传统的光解水电极的平面结构，纳米锥阵列结构的电极具有更好的 光利用、电荷收集和限光特性。不仅如此，基于纳米锥阵列的光解水 池在一天中的不同时间段都会有很好的光利用效果。此外，为了使该 性能大幅提升的光解水池能够在不需要外加电源的条件下独立工作， 他们设计了一种利用太阳能电池来直接驱动光解水池的复合体系。该 复合体系的太阳能电池是由目前已知的性能最为优越的钙钛矿材料 组成。钙钛矿太阳能电池在吸收太阳光后输出的电可直接用来驱动光 解水池分解水，从而使得光至氢的转化效率达到 6.2% 。未来，利用 该钙钛矿太阳能电池光解水池的复合体系，光到氢的能源转换效率有 望提升到新高度，从而为获取绿色氢能源提供一个重要途径。 2 尾气净化催化剂用新合金纳米颗粒 日本大分大学、九州大学、京都大学等组成的研究小组2016 年 6 月24 日宣布，发现钯（Pd ）和钌（Ru ）以原子水平混合的固溶型 合金纳米颗粒显示出了与铑（Rh ）为同等以上程度的汽车尾气净化 性能。Rh 属于贵金属，稀少而昂贵，其全球产量的80 ％以上被用于 汽油车用三元催化剂，因此用户要求开发出能够替代Rh 的新物质。 研究小组将目光瞄准到元素周期表中位于Rh 两边的Pd 和Ru 。这两 种元素与Rh 相比不仅资源量丰富而且价格低廉，因此只要制造出以 原子水平混合这两种元素的合金，就有望形成性质与Rh 相似的价格 低廉的新物质。以前的研究中使用纳米化和化学还原的方法成功合成 出 Pd 和 Ru 以原子水平混合的 PdRu 固溶型合金纳米颗粒 （PdRu-NPs ）。此次开发了使用PdRu-NPs 的负载型催化剂，评测了 在Rh 催化剂的代表性用途、即汽车尾气净化反应中的催化剂性能。 结果发现，在低温下用Rh 以外的催化剂难以净化的氮氧化物（NOx ） 可利用PdRu-NPs 有效去除，该合金显示出了非常高的催化剂性能， 其水平与Rh 相当，甚至在200 ℃以下的温度范围内还可超过Rh 。另 外，对于去除氮氧化物以外的尾气成分（一氧化碳、丙烯），PdRu-NPs 也显示出了非常出色的催化剂性能。研究小组根据密度泛函理论，从 理论上研究了PdRu 合金的电子结构（状态密度），发现PdRu 合金的 电子