长链烯烃研究获得突破
常压二氧化碳加氢达成制备
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学物理系曾杰教授研究团队设计构筑了铜-碳化铁界面型催化剂，实现了常压下二氧化碳加氢高选择性制备长链烯烃。相
长链烯烃（C4+=）在精细化工领域具有广泛的应用，例如用于合成洗涤剂、高辛烷值汽油、润滑油、农药、增塑剂等。目前合成长链烯烃的主要途径是依赖于石油化工工业的烯烃聚合。如果利用可再生能源电解水制氢，再与温室气体二氧化碳反应直接制备长链烯烃，则会有巨大的环境效益。由于电解水设备规模小、布局分散，为了直接对接电解水制氢，需要使二氧化碳加氢反应在常压下进行。然而，目前二氧化碳加氢制备长链烯烃多在高压反应条件下进行。并且，根据勒夏特列原理，常压不利于长链烯烃的形成。因此，实现二氧化碳常压加氢制备长链烯烃仍然是一个巨大的挑战。
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二氧化碳加氢制备烯烃主要通过甲醇中间体和一氧化碳中间体路径。由于低压既不利于甲醇合成反应也不利于甲醇制烃反应，研究团队选择了一氧化碳中间体路径。该路径的挑战在于在常压下设计合适的费托合成（FTS）活性位点。借鉴用于合成醇的改性费托催化剂的设计思路，研究人员在铁基催化剂的基础上引入具有一氧化碳非解离吸附能力的铜位点，制备了具有铜-碳化铁界面在常压下工作的铜-铁催化剂，该催化剂包含金属铜、四氧化三铁和碳化铁等多种物相。
理论计算的结果表明在铜-碳化铁界面处发生一氧化碳插入的反应能垒远低于单独的碳化铁，并且其CH2偶联的反应能垒也低于单独的碳化铁（图3c,d）。因此，研究人员认为，除了与传统铁基催化剂一样在碳化铁上通过碳化物路径进行碳碳偶联外，铜-碳化铁界面处还可以进行一氧化碳插入过程进行碳链增长，这样可以利用大量催化剂表面由于低压而未解离的一氧化碳。碳化物路径和一氧化碳插入路径的协同作用导致了良好的长链烯烃选择性。
新型催化冷凝器
“改变”普通金属
近日，美国明尼苏达大学双子城分校科学家发明了一种名为“催化冷凝器”的开创性装置，可通过电方式让一种金属的行为像另一种金属，用作加速化学反应的催化剂，使化学反应更快、更高效地进行。这项研究发表于美国化学学会期刊姊妹刊JACS Au网站，为使用非贵金属催化剂的新催化技术打开了大门，可提高储存可再生能源、制造无碳燃料和可持续材料的效率。
上世纪，科学家们利用化学反应，在特定材料的催化下，生产和制造出了日常生活中使用的多种化学品和材料。其中许多催化材料，如贵金属钌、铂、铑和钯都拥有独特的电子表面性质，对控制化学反应至关重要。但这些昂贵的材料在世界各地供不应求，已成为推动技术进步的主要障碍。
为开发出替代这些材料催化性能的方法，研究人员依靠他们对电子在表面行为的了解，成功地测试了一种理论，即向一种材料添加和移除电子，可以让这种材料模仿另一种材料的特性，并据此发明了这款催化冷凝器装置。最新研究负责人保罗·道恩豪尔教授说：“这款新设备可以调节催化剂表面的电子数，为控制化学反应并使更多材料扮演贵重材料的角色提供了一个全新的机会。”
研究人员解释称，这款催化冷凝器装置使用纳米薄膜的组合来移动和稳定催化剂表面的电子。该设计有一种独特的机制，可以将金属和金属氧化物与石墨烯结合起来，使电子能够在表面快速流动。研究人员说：“利用各种薄膜技术，我们将一种由廉价丰富的铝金属制成的纳米级氧化铝薄膜与石墨烯结合，然后对其进行调整，使其具有其他材料的特性，而且该设备调整催化和电子性能的能力超出了我们的预期”。
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该团队计划继续研究这款催化冷凝器，用其解决一些最重要的可持续和环境问题。在美国能源部和国家科学基金会的资助下，几个平行项目已经在进行中，比如将可再生电力储存为氨；制造可再生塑料中的关键分子；清洁气体废物等。
兰州大学
电化学储能器件研究获得突破
间歇性可再生能源（如风能、太阳能和潮汐）的储存和利用对能源的可持续利用和消费具有重要意义。作为一类很有潜力的能源存储器件，电化学超级电容器（ESCs）因其具有功率密度高、充放电时间短和循环寿命长等优势受到了科研和工业界的广泛关注。传统意义ESCs的双电层电极材料主要通过表面控制的离子吸附/解吸机制来存储电荷，导致能量密度很低。因此，近年来研究者们一直致力于开发、研究具有表面法拉第氧化还原活性的赝电容材料（如金属氧化物、金属硫化物、导电聚合物等）。然而，在实际工作中赝电容材料通常存在原子经济性（材料利用率）低或结构稳定性差的问题，导致实际能量密度有限，循环稳定性差。
近日，兰州大学物理科学与技术学院谢二庆/傅杰财研究小组提出了一种“选择性中心电荷密度”的策略，通过ESCs电极材料的设计及物性调控，实现了电化学氧化还原活性位点从传统电极材料到电极-电解质耦合系统的扩展延伸，从而使ESCs器件的储能性能得到了大幅度提升。
该研究以二维共价金属有机框架结构（c-MOFs）电极材料为模型材料，通过调控中心金属离子类型，利用其z轴方向上金属离子中心的未占据分子轨道提供的吸引给电子基团的能力，实现了典型具备氧化还原活性电解液含氧阴离子基团（如SO32-）在电极表面的稳定桥接，进而进行多级氧化还原反应。因此，这种电化学构型可以显著提高电极的赝电容贡献的同时，还可以增加氧化还原电解质的法拉第反应容量贡献，促进电化学动力学，最终实现电荷存储效率的极大提升。值得注意的是，研究中提出的 “选择中心电荷密度”方法的普适性在其他氧化还原电解质(如含氮的Fe(CN)63-)中也得到了进一步的证明。
该研究工作是该小组氧化还原电解质增强型电化学储能器件系列研究工作之一，是继提出和发展“氧化还原电解质储能器件的暂态分析方法”之后，在氧化还原电解质增强型储能器件研究方面的又一重要研究成果，将为高性能ESCs的发展提供了新的思路。
化学实验
实验室最不稳定因素之一
其实不难发现，上面的三个研究内容，都是基于某些化学反应得以实验的：而化学实验，又是所有实验类型中最具危险性的试验内容之一，所谓实验室的三个危险特征：
（1） 具有爆炸性、易燃、毒害、腐蚀、放射性等性质。
（2） 在生成、运输、使用、储存和回收过程中易造成人员伤亡和财产损毁。
（3） 需要特别防护。
而化学实验，恰好满足上面几乎所有特征；根据《危险化学品安全管理条例》规定，危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品，其形态包含固态，液态，气态，半固态等等；
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实验室通常应用到各种化学试剂，很多实验试剂具有腐蚀性，如盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠等，若操作不当可能造成人员灼伤及设备腐蚀等；部分试剂具有可燃性，如常见的甲醇、乙醇、石油醚、甲苯、氢气等，实验过程中可燃试剂接触明火或热源就可能发生爆炸，引起火灾。北京某大学实验室曾经就因为反应料斗内产生氢气被搅拌机产生的火花点燃而发生爆炸，酿成3名实验学生死亡的悲惨事故。
而存在危险的
不仅仅是化学实验用品
多种机械和用电设备
实验室中涉及很多机械和用电设备，如果防护设施有缺陷、实验人员不严格遵守安全操作规程，可能会造成机械伤害和触电事故。另外，泵、风机等设备如无消声、减声等措施，对人体可造成噪声危害。
各类生物样本
实验室中可能接触到大量的生物样本，如血液、体液、排泄物、组织等。这些样品可能含有致病微生物，在样本处理时若洒出或产生气溶胶，实验人员会面临感染的风险。实验室常使用注射器、玻璃容器等，如发生刺伤或划伤，生物危害便更可能穿过皮肤屏障发生感染。2019年，兰州兽医研究所曝出近百人感染布鲁氏菌病，布氏菌可通过伤口、结膜、吸入、食用等方式感染，可引起多系统多器官损害。
实验室中往往同时存在多种危险因素，实验室安全一方面依靠实验室规章制度和健全的保护设施，另一方面作为一线参与者的实验人员也要时刻保持警惕，做好自身防护，保证自身生命安全和实验室安全。
在众多实验室安全问题中，化学安全问题占比34.5%、安全设施建设问题占比12%、规章制度及安全检查问题占比11.1%、环境基础建设问题占比10.9%……在教育部科技司于2015—2017年连续3年对75所教育部直属院校的实验室安全督查中，这4大问题的占比均超过10%。而在检查的62所综合或理工类高校中，100%的学校都存在化学品安全管理问题，这包括化学试剂存放、气体管理不规范等问题。有研究者统计，近年来有50%以上的高校实验室事故因危化品储存和使用不当引起。
管理实验室安全
是一件不容忽视的大事
比如把那些危险的实验化学品放在什么地方？进行实验时将它们置于怎样的环境当中，都是需要慎重考虑的问题：而一般实验室就会采用实验室真空手套箱作为选择：手套箱作为一个全密闭的腔体，把腔体内外的环境完全隔绝开，腔体的一面安装有视窗和手套，操作人员通过手套对腔体内的物料进行操作：
1、当对有毒有害物料进行操作时，手套箱可以保护操作人员和环境；
2、当大气环境的 物质如细菌和粉尘会污染物料时，手套箱可以用于隔离箱体外部的物质，保护箱体内的材料免遭污染；
3、当空气会与物料作用影响物料性能时，手套箱里会充满惰性气体，箱体用于隔离箱体外部的空气，保护箱体内的材料免遭空气的气体如水、氧气、有时甚至是氮气的污染。
4、可以直接隔绝危险品与空气的接触，减少可能带来的潜在危险
而在手套箱内部，主箱体进行抽真空的惰性气体保护箱，箱体真空度满足≤-1bar，可快速抽空箱体内的空气，该系统由主箱体、过渡舱、控制单元、净化单元等组成，配置有净化系统真空手套箱可满足H2O和O2≤0.1ppm，适用于大部分行业应用操作。
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