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Alloy as advanced catalysts for electrocatalysis:From materials design to applications

Chinese Chemical Letters 2024年第6期35卷 104-122页

作者： Pingfan Zhang Shihuan Hong Ning Song Zhonghui Han Fei Ge Gang Dai hongjun dong Chunmei Li Advanced Chemical Engineering Laboratory of Green Materials and Energy of Jiangsu Province Institute of Green Chemistry and Chemical TechnologySchool of Chemistry and Chemical EngineeringJiangsu UniversityZhenjiang 212013China Daqo Group Co.Ltd. Zhenjiang 212221China Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment Ministry of EducationJilin Provincial Key Laboratory of Water Resource and EnvironmentCollege of New Energy and EnvironmentJilin UniversityChangchun 130021China

With the deep integration of electrochemical research with energy,environment,catalysis,and other fields,more and more new electrochemical catalytic reactions have entered our research field.Alloy catalysts have recently emerged as a new type of nanomaterial due to the rapid development of kinetic controlled synthesis technology.These materials offer several advantages over monometallic catalysts,including larger element combinations,complex geometries,bifunctional sites,and reduced use of precious metals.This paper provides a review of alloy electrocatalysts that are designed and prepared specifically for electrocatalytic applications.The use of alloy materials in electrocatalyst design is also discussed,highlighting their widespread application in this field.First,various synthesis methods and synthesis mechanisms are systematically summarized.Following that,by correlating the properties of materials with the structure,relevant strategies toward advanced alloy electrocatalysts including composition regulation,size,morphology,surface engineering,defect engineering,interface engineering and strain engineering are classified.In addition,the important electrocatalytic applications and mechanisms of alloy electrocatalysts are described and summarized.Finally,the current challenges and prospects regarding the development of alloy nanomaterials are proposed.This review serves as a springboard from a fundamental understanding of alloy structural dynamics to design and various applications of electrocatalysts,particularly in energy and environmental sustainability.

关键词： Alloy Nanomaterial Electrocatalyst Materials design Electrocatalysis

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Recent research progress of bimetallic phosphides-based nanomaterials as cocatalyst for photocatalytic hydrogen evolution

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Chinese Chemical Letters 2022年第3期33卷 1141-1153页

作者： Chunmei Li Daqiang Zhu Shasha Cheng Yan Zuo Yun Wang Changchang Ma hongjun dong Advanced Chemical Engineering Laboratory of Green Materials and Energy of Jiangsu Province Institute of Green Chemistry and Chemical TechnologySchool of Chemistry and Chemical EngineeringJiangsu UniversityZhenjiang 212013China Department of Chemistry Dongguk UniversitySeoul 04620Republic of Korea

Hydrogen energy(H_(2)) has been considered as the most possible consummate candidates for replacing the traditional fossil fuels because of its higher combustion heat value and lower environmental pollution.Photocatalytic hydrogen evolution(PHE) from water splitting based on semiconductors is a promising technology towards converting solar energy into sustainable H_(2)fuel evolution. Developing high-activity and abundant source semiconductor materials is particularly important to realize highly efficient hydrogen evolution as for photocatalysis technology. However, unmodified pristine photocatalysts are often unable to overcome the weakness of low performance due to their limitations. In recent years, transition metal phosphides(TMPs) were used as valid co-catalysts to replace the classic precious metal materials in the process of photocatalytic reaction owing to their lower cost and higher combustion heat value.What is more, bimetallic phosphides have been also caused widespread concern in H_(2)evolution reaction owing to its much lower overpotential, more superior conductivity, and weaker charge carriers transfer impedance in comparison to those of single metal phosphides. In this minireview, we concluded the latest developments of bimetallic phosphides for a series of photocatalytic reactions. Firstly, we briefly summarize the present loading methods of bimetallic phosphides(BMPs) anchored on the photocatalyst. After that, the H;evolution efficiency based on BMPs as cocatalyst is also studied in detail. Besides, the application of BMPs-based host photocatalyst for H_(2)evolution under dye sensitization effect has also been discussed. At last, the current development prospects and prospective challenges in many ways of BMPs are proposed. We sincerely hope this minireview has certain reference value for great developments of BMPs in the future research.

关键词： Bimetallic Phosphides Cocatalyst Photocatalysis Hydrogen evolution Dye Sensitization Effect

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Discovery of a novel gene involved in autolysis of Clostridium cells

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Protein & Cell 2013年第6期4卷 467-474页

作者： Liejian Yang Guanhui Bao Yan Zhu hongjun dong Yanping Zhang Yin Li Key Laboratory of Microbial Physiological and Metabolic Engineering Institute of MicrobiologyChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of the Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Cell a utolysis plays important physiological roles in the life cycle of clostridial cells.Unders tanding the genetic ba-sis of the autolysis phenomenon of pathogenic Clostridi-um or solvent producing Clostridium cells might provide new insights into this important species.Genes that might be involved in autolysis of Clostridium acetobutylicum,a model clostridial species,were investigated in this study.Twelve putative autolysin genes were predicted in C.ace-tobutylicum DSM 1731 genome through bioinformatics analysis.Of these 12 genes,gene SMB_G3117 was select-ed for testing the in tracellular autolysin activity,growth profi le,viable cell numbers,and cellular morphology.We found that overexpression of SMB_G3117 gene led to earlier ceased growth,signifi cantly increased number of dead cells,and clear electrolucent cavities,while disrup-tion of SMB_G3117 gene exhibited remarkably reduced intracellular autolysin activity.These results indicate that SMB_G3117 is a novel gene involved in cellular autolysis of C.acetobutylicum.

关键词： cell autolysis autolysins Clostridium gene SMB_G3117

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Developing controllable hypermutable Clostridium cells through manipulating its methyl-directed mismatch repair system

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Protein & Cell 2013年第11期4卷 854-862页

作者： Guodong Luan Zhen Cai Fuyu Gong hongjun dong Zhao Lin Yanping Zhang Yin Li CAS Key Laboratory of Microbial Physiological and Metabolic Engineering Institute of MicrobiologyChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Development of controllable hypermutable cells can greatly benefit understanding and harnessing microbial evolution.However,there have not been any similar sys-tems developed for Clostridium,an important bacterial genus.Here we report a novel two-step strategy for de-veloping controllable hypermutable cells of Clostridium acetobutylicum,an important and representative indus-trial strain.Firstly,the mutS/L operon essential for methyl-directed mismatch repair(MMR)activity was inactivated from the genome of C.acetobutylicum to generate hy-permutable cells with over 250-fold increased mutation rates.Secondly,a proofreading control system carrying an inducibly expressed mutS/L operon was constructed.The hypermutable cells and the proofreading control system were integrated to form a controllable hypermut-able system SMBMutC,of which the mutation rates can be regulated by the concentration of anhydrotetracycline(aTc).Duplication of the miniPthl-tetR module of the proof-reading control system further signifi cantly expanded the regulatory space of the mutation rates,demonstrating hypermutable Clostridium cells with controllable mutation rates are generated.The developed C.acetobutylicum strain SMBMutC2 showed higher survival capacities than the control strain facing butanol-stress,indicating greatly increased evolvability and adaptability of the controllable hypermutable cells under environmental challenges.

关键词： Clostridium acetobutylicum mutation rates hypermutable cells artifi cial control

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超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析

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深圳大学学报（理工版） 2024年第3期41卷 377-386页

作者：娄洪峻苏栋林星涛王雪涛宋明深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室广东深圳518060 深圳大学深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室广东深圳518060 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路... 详细信息

为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响.结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7~1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小(小于0.67 mm);注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小.当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍(648 kPa)或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求(≤5 mm/10 m).研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考.

关键词：隧道工程超大直径盾构盾构施工下穿铁路沉降控制地表沉降数值模拟

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以金属有机骨架为源制备单原子电催化剂用于能量转换的最新进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 38-81页

作者：宋宁江吉周洪士欢王赟李春梅董红军江苏大学化学化工学院绿色化学与化工技术研究院江苏镇江212013 武汉工程大学环境生态与生物工程学院化学与环境工程学院绿色化学工程过程教育部重点实验室磷资源开发利用教育部工程研究中心新型催化材料湖北省工程研究中心湖北武汉430205

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而... 详细信息

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而表现较高的电催化活性,因而成为研究热点.通过调控金属单原子的配位环境,可以有效调节SACs的几何和电子结构,进而优化电催化效率.金属有机骨架(MOFs)具有孔结构丰富、表面积大和配体可调节等结构特性,因此在制备SACs方面表现出巨大潜力.本文旨在总结以MOFs为前驱体制备SACs的最新进展,深入探讨单原子空间分布、配位结构和电子结构等局部配位环境对电催化活性的影响.此外,对密度泛函理论在研究SACs电催化反应中的应用进行了讨论和分析.本文系统地介绍了以MOFs为前驱体制备SACs的合成策略、表征方法、电催化应用和反应机理的研究进展,并对其未来的发展进行了展望.首先,概述了以MOFs为原料制备SACs的多种策略,分析了各自的优缺点及改进方向.然后,介绍了SACs的结构表征及电催化反应机理的原位表征技术,剖析了现有技术面临的挑战.再后,重点介绍了一些经典的制备SACs案例,对以MOFs为源制备的SACs在电催化析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应及氮还原消除等的应用进行了系统总结,并简要回顾了其在光催化、热催化、酶催化方向的应用.最后,探讨了SACs面临的挑战及解决方案:(1)目前采用的以MOFs为源制备SACs方法存在能耗高、污染环境等问题,应开发出环保可持续的合成方法以降低生产成本,并将其对环境的影响降到最低.(2)应利用原子水平控制技术制备双原子或三原子多功能电催化剂,并根据SACs的应用场景调整其配位结构,以优化性能.(3)需研发更先进的测试仪器,解决测试结果区域化、效率低、测试与实际结果存在偏差以及测试成本较高等问题.(4)基于SACs的结构特性,结合先进的测试仪器与理论计算,深入探究反应机理,为新一代电催化剂的设计提供指导.(5)随着信息技术的多维、多样和复杂化发展,可以借助机器学习,设计和开发新型SACs,推动电催化领域的持续创新.综上,本文系统地介绍了以MOFs为材料制备SACs的优势、设计原理、表征手段,并对SACs在电催化应用方面的研究进展与面临的挑战进行了总结,希望能为SACs相关方面的研究提供有价值的参考和借鉴.

关键词：电催化金属-有机框架化合物单原子催化剂合成策略能源转化反应

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Fabrication of HRP/Bi_(2)WO_(6) photoenzyme-coupled artificial catalytic system for efficiently degrading bisphenol A

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Chinese Chemical Letters 2021年第6期32卷 2047-2051页

作者： hongjun dong Ning Song Ming Yan Huihui Wu Haibo Zhang Changchang Ma Yun Wang Advanced Chemical Engineering Laboratory of Green Materials and Energy of Jiangsu Province Institute of Green Chemistry and Chemical TechnologySchool of Chemistry and Chemical EngineeringJiangsu UniversityZhenjiang 212013China Department of Chemistry Dongguk UniversitySeoul 04620Republic of Korea

A novel photoenzyme-coupled artificial catalytic system is fabricated by immobilizing horseradish peroxidase(HRP)on the Bi_(2)WO_(6)hollow nanospheres via a facile electrostatic self-assembly process.The obtained Bi_(2)WO_(6)/HRP sample not only improves the visible light harvest ability but also promotes the high-efficiency separation of charge carriers.More importantly,the photogenerated electrons and produced H2O2 on Bi_(2)WO_(6)directly take part in redox cycle reactions of HRP to induce photoenzyme synergic catalytic effect.In consequence,the degradation activity of Bi_(2)WO_(6)/HRP is significantly improved relative to Bi_(2)WO_(6)and HRP for removing bisphenol A(BPA)under the visible light irradiation.This work launches a feasible design strategy for exploiting photoenzyme-coupled artificial catalytic system with special structure to degrade organic pollutants in water efficiently.

关键词： Photoenzyme-coupled Bi_(2)WO_(6)/HRP Synergistic catalytic effect BPA degradation Reaction mechanism

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面向计量管理的大数据技术研究与应用

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电子产品可靠性与环境试验 2024年第2期42卷 95-99页

作者：东方刘虹君工业和信息化部电子第五研究所广东广州511370

随着信息技术、大数据技术在社会各领域中的广泛应用,传统计量管理模式已经不能满足当前计量工作发展的需求,急需将新兴技术融入到计量管理中来。目前,计量管理工作中存在着数据采集不够全面、数据分析能力不足和数据存储空间有限等问... 详细信息

随着信息技术、大数据技术在社会各领域中的广泛应用,传统计量管理模式已经不能满足当前计量工作发展的需求,急需将新兴技术融入到计量管理中来。目前,计量管理工作中存在着数据采集不够全面、数据分析能力不足和数据存储空间有限等问题。而大数据技术可以在最短时间内,将海量的数据信息进行快速整合,从而实现对海量数据信息的高效分析和挖掘,能够为计量管理提供重要参考。基于此,结合当前大数据技术发展现状,针对计量管理过程中存在的问题进行分析,并提出相应的解决措施。同时结合大数据技术在计量管理中应用现状及需求,探究未来大数据技术在计量管理中的创新应用方法和途径。

关键词：计量管理大数据技术创新应用

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碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

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材料导报 2024年第S1期38卷 575-582页

作者：赵涵怡柯红军汪东张洋李琪航天特种材料及工艺技术研究所北京100074

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料层间增韧层间断裂韧性聚合物颗粒无机纳米颗粒碳纳米管

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Aspen Adsorption在气体吸附过程模拟方面的应用

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化学工业与工程 2024年第2期41卷 86-93页

作者：张妍李洪峻董志明杨丽程景才杨超中国科学院过程工程研究所石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室中国科学院大学化学工程学院 32181部队

Aspen Adsorption是一款吸附模拟软件，常用于气体吸附分离过程的模拟计算，对操作条件优化、设计优化、吸附材料性能评价等方面具有一定的指导作用。简要介绍了Aspen Adsorption软件的应用、模型参数和各种衡算方程，总结了其在穿透曲... 详细信息

Aspen Adsorption是一款吸附模拟软件，常用于气体吸附分离过程的模拟计算，对操作条件优化、设计优化、吸附材料性能评价等方面具有一定的指导作用。简要介绍了Aspen Adsorption软件的应用、模型参数和各种衡算方程，总结了其在穿透曲线计算方面的模拟计算和应用，归纳了利用循环控制器Cycle Organizer针对各种类型的变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)和变温吸附TSA(Temperature Swing Adsorption)过程进行模拟的情况。此外，针对Aspen Adsorption与其他软件结合使用的案例也进行了简要介绍。最后对Aspen Adsorption的未来发展进行了展望。

关键词：吸附 Aspen Adsorption 模拟应用

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