 1 美国北卡州大研究团队开发 未来储能新技术 2017年4月28日，北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现，含有原子级别薄水层的材料能够比不包含水层的相同材料更快地存储和传递能量，这个发现有望塑造未来的储能技术。  北卡罗莱纳州立大学材料科学和工程系助理教授Veronica Augustyn表示：“这是一个概念验证，使用水或其他溶剂来调整层状材料中离子的运输是非常令人兴奋的。这项研究允许单位体积存储更多的能量，通过材料更快地进行离子扩散，并且更快的转移电荷。” Veronica Augustyn表示：“虽然这只是第一步，但这一研究结果最终可能导致电池变得更薄，使可再生能源电网更快的储能或者更快的为电动汽车充电。” James Mitchell博士表示：“许多储能研究人员的目标是开发出具有高能量密度的电池和高功率的电容器技术。像我们在研究中讨论的赝电容器可能会让我们开发弥合这一差距的技术。” 对于这项工作，研究人员比较了两种材料：晶体氧化钨和层状晶体氧化钨水合物，其中后者由被原子级别薄水层隔开的晶体氧化钨层组成。 当对两种材料充电10分钟时，研究人员发现，常规氧化钨比水合物储存了更多的能量。但是当充电时间只有12秒时，水合物却比常规材料储存了更多的能量。研究人员表示，水合物储存能量更有效率，可使更少的能量作为热量浪费掉。 Veronica Augustyn表示：“使用这些溶剂层将会是基于层状材料的大功率储能装置的新策略，我们认为水层可以作为促进离子迁移的途径。” “我们在国家科学基金的资助下，就如何调整所谓的‘中间层’展开了工作，这将有助于提高我们对这些材料的理解，使我们更加接近下一代储能装置。” 2 美国宾夕法尼亚大学开发出 新型快速无损检测二维材料的新方法 2017年4月28日，宾夕法尼亚州立大学开发出快速无损检测二维材料的新方法，是一种可以分析二维材料中缺陷的光学方法。 宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系，物理学教授Mauricio Terronnes表示：“材料中的缺陷是非常重要的，比如在半导体工业中，科学家们可以通过控制缺陷来控制材料的性质，这被称为缺陷工程学。工业中的工作人员知道如何控制缺陷，并且知道材料中的哪一种缺陷对设备是有益的。”  为了能够真正的理解二维材料，比如只有三个原子厚的二硫化钨材料，我们需要能够看见单个原子和缺陷的高功率电子显微镜。宾夕法尼亚州立大学材料研究所的科学家，此次学术论文的共同作者之一Bernd Kabius表示：“通过使用透射电子显微镜（TEM），你可以得到一张图片，你可以获得直接的“证据”。” 而TEM的缺点，根据Kabius的说法，是其增加了损伤精致二维材料的可能性，还有其样品的复杂制备过程，以及所需时间：为单个样本拍摄照片将花费整整一天的时间，并且需要一个星期或更多的时间来处理和解释结果。由于这些原因，研究员们喜欢将TEM与其它更容易、更快速观察样品的方法结合在一起。 Terrones和他的团队开发的技术使用的是光学方法：荧光显微镜。在荧光显微镜中，一种具有特定波长的激光照射到样品上，每一个被推送到更高能级的激发电子都发射出一个波长更长的光子，科学家们可以通过光谱仪测量光子并给出有关缺陷种类以及它们在样品中的位置的信息。 理论计算同样为确认光学结果提供了帮助。该工艺中必须的一步是需要将样品放进温控样品台上，然后将温度降低至77开尔文，即几乎零下200摄氏度。在这种温度下，制造出荧光的电子-空穴对是与材料的缺陷紧密相连的，并发射出一种比原始材料更强的信号。 此项研究工作的第一作者，Terrones实验室的前博士后研究员Victor Carozo说：“这是我们有史以来第一次在二维材料中原子缺陷数量与光响应之间建立了直接关系。” Terrones补充说道：“对半导体行业来说，这是一个快速的测量方法，一个评估二维系统缺陷的光学无损检测方法。重要的是，我们能够将我们的光学方法与TEM和原子模拟相关联。我认为，这种方法对于建立一个表征二维晶体材料的方法是非常有用的。” 该实验室的博士后研究员和理论学家，此篇文章的共同作者Yuanxi Wang补充说道：“我们的计算表明，被空位困住的电子发射出的光与没有缺陷的区域发射出的光的波长是不同的。” 3 日本大分大学开发出一种 可从氨中获取氢的简便催化剂工艺 2017年4月29日，日本科学技术振兴机构（JST）宣布，在其推进的战略性创造推进事业团队型研究计划（CREST）下，由日本大分大学工学部副教授永冈胜俊和访问研究员佐藤胜俊等组成的研究团队成功开发出一种新的催化剂工艺，只需在室温下向催化剂供应氨和氧（空气），即可在无需外部加热的条件下重复进行反应，并瞬间获得氢气。  近年来，通过将可再生能源转换成化学物质来简化物质的储存和运输的工艺方案不断被提出。氨作为一种能量载体候选，备受关注。然而从氨中提取氢的工艺（氨分解）方面还有很多课题需要解决。由于氨的分解是一种吸热反应，所以为了启动氨的分解反应，通常需要通过外部供热来对催化剂层进行加热，这大大降低了氨作为能量载体的便利性。 为此，大分大学的研究团队引入了两个全新的概念： ①在原料气体中加入少量的氧来进行放热反应； ②利用吸附热，从内部将催化剂层瞬时加热至反应温度。 这两个概念成功克服了传统工艺中的弱点，在室温条件下便可实现氨分解反应，研究团队也因此成功开发出了一种可瞬间生成氢气的新型制氢工艺。而且在该工艺中，反应一旦启动，之后即使没有外部供热也可以反复进行反应。 新开发的催化剂工艺有望大幅缩短制氢的启动时间，实现节能以及设备的小型化。另外，将基础的物理化学现象（吸附热）用于催化剂层加热这一概念还有望用于其他各种反应的启动工艺中。 |
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