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2025 06.18

广州能源所在生物质组分分离和解聚方面取得新进展

木质纤维素类生物质是一种储量丰富的有机可再生碳资源，主要包含纤维素、半纤维素和木质素三大组分，是制备可持续燃料、化学品和材料的理想原料。由于这类生物质的结构复杂且致密，通过分离技术打破复杂结构是实现选择性转化全组分的基础，然而当前大多数组分分离和转化技术聚焦于纤维素和半纤维素的高值化利用，其分离转化过程中木质素往往发生不可控重聚，导致其高值化利用难以实现。针对上述问题，中国科学院广州能源研究所廖玉河研究员等人联合东南大学开发了低负载量的钌基催化剂用于催化分离生物质，实现了在氢气和氮气条件下选择性转化生物质中木质素分别得到高收率的4-丙基取代单酚和4-丙烯基取代单酚，同时保留了纤维素（90%）和半纤维素（75%）。这些纤维素和半纤维素可以被进一步转化，有望实现全组分高值化利用。该技术适用于桦木、杨木、松木和玉米秸秆等多种生物质原料。同时，开展了转化不同结构的木质素模型化合物和氘代实验研究，揭示了木质素分离解聚路径。该研究工作为木质纤维素类生物质组分的选择性分离和木质素定向解聚的催化剂开发提供了新思路。催化分离转化木质素研究木质素分离解聚路径近日，该研究成果以Reductive Catal
2025 06.18

苏州纳米所在氮化镓紫外探测领域取得新进展

紫外光电探测器作为紫外光信号感知与转换的核心元件，在航空航天、防灾减灾及生态监控等领域具有战略意义。氮化镓（GaN）材料凭借其3.4 eV的宽禁带特性和直接带隙结构，是制备高性能紫外探测器的理想选择之一。然而，受限于材料本征缺陷及常规器件结构设计，现有的GaN基金属-半导体-金属（MSM）/PIN型探测器通常存在响应度低、紫外-可见截止比小、响应速度慢、暗电流偏高等瓶颈问题，严重制约了其在瞬态光信号捕获、高精度计量等尖端领域的实际应用。中国科学院苏州纳米所孙钱研究员团队与土耳其博卢阿巴特伊兹特贝萨尔大学Yilmaz Ercan教授团队展开联合攻关，成功开发出基于常关型GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的高性能紫外探测器，显著提升了响应度、紫外-可见截止比、响应速度，为智能传感、环境监测等领域提供了创新解决方案。该系列研究工作发表于ACSPhotonics 11,180 (2024)、Applied Physics Letters 126,192101 (2025)、IEEE Transactions on Electron Devices 72,1993 (2025)。高速P型栅Ga
2025 06.18

广州能源所在精确构建纳米级核壳载氧体增强化学链制氢稳定性方面取得进展

氢能作为终极清洁能源可有效规避温室效应，近年来化学链制氢 (CLHP) 作为一种高效灵活的能源转化与制备平台获得广泛关注，但该技术对载氧体的选择具有十分严格的要求，需同时具备较高的氧容量、可调控的反应活性并在苛刻工况下依然能保持结构完整。载氧体在晶格氧释放和恢复过程中发生烧结、团聚和失活，是制约化学链工艺大规模工业化的主要原因之一。载氧体发展至今，其结构从简单的宏观机械混合逐渐趋向于微观纳米调控，由此提升活性和稳定性。核壳结构载氧体具备优异的热稳定性和机械强度，能有效避免活性组分浸出。然而，惰性组分的引入不可避免地降低了载氧体的活性，且针对多级载氧体晶格氧的迁移转化以及金属离子的运动过程仍缺乏系统的研究。如何精准调控、平衡载氧体活性和稳定性之间的“跷跷板”问题，已成为亟待解决的关键问题。针对这一问题，广州能源研究所新兴固废高值循环研究中心废弃物处理与资源化利用科研团队黄振研究员和东北石油大学化学化工学院李翠勤教授创新性设计并合成了系列具有精准外壳厚度、纳米级限域的多级核壳结构载氧体Fe2O3@SiO2，深入探究惰性载体厚度与空间结构对载氧体稳定性与传质速率的双重影响机制，旨在寻求化学链
2025 06.18

广州能源所在“纳米-生物杂化系统”脱氮研究方面取得系列进展

近日，中国科学院广州能源研究所生物质高值化利用研究中心生物质能生化转化科研团队利用能量耦合策略，设计出一种新型“纳米-生物杂化系统”。该系统通过可见光输入耦合微生物铁腐蚀驱动、调节水体硝酸盐去除，在无额外有机碳源输入下，硝酸盐去除速率最高达233.3 mg N/d/L。相关成果为低碳生物脱氮领域提供了重要理论依据和技术支撑。低碳氮比废水由于缺乏电子供体难以实现氮去除。而以零价铁作为电子供体可以实现脱氮，且该过程具有安全性高、成本低廉等优势。由于反硝化菌的代谢多样性，微生物铁氧化的作用始终是黑箱般的存在，目前受限于模式菌株的缺乏和获取胞外电子机理未知。针对上述问题，研究团队构建了电活性菌Shewanella oneidensis和反硝化菌Pseudomonas aeruginosa共培养体系，以零价铁作为唯一电子供体，硝酸盐作为唯一电子受体，探究了“嗜铁”反硝化可行性及其反应机理。研究发现S. oneidensis菌可作为生物引擎，收集并释放铁腐蚀产生的电子，用于P. aeruginosa菌脱氮过程。宏转录组学分析手段显示，微生物电共生过程调控编码反硝化酶、胞内电子转移蛋白以及群体感应的
2025 06.18

苏州医工所在纳米化疗药物研发及脑胶质瘤治疗应用领域取得新进展

脑胶质瘤是成人中枢神经系统发病率最高的原发恶性肿瘤，即便采用手术切除、放疗和化疗等传统治疗方法，患者预后依然很差。脑胶质瘤的高侵袭性、高异质性和复杂微环境限制了各种治疗手段的治疗效果，尤其是血脑屏障的存在阻碍了98%的药物进入脑部病灶发挥治疗作用，目前仅有替莫唑胺、洛莫司汀、卡莫司汀和贝伐单抗4种药物被FDA批准用于胶质母细胞瘤的临床治疗。因此，开发新的、能高效穿透血脑屏障治疗脑胶质瘤的药物成为医学研究的重点。传统化疗药物紫杉醇对脑胶质瘤细胞的杀伤率是脑胶质瘤一线化疗药物替莫唑胺的1400倍。然而紫杉醇水溶性差、难以透过血脑屏障，紫杉醇的纳米制剂白蛋白紫杉醇仍无法有效透过血脑屏障，在胶质瘤治疗中疗效并不显著，因此将紫杉醇用于胶质瘤的治疗还需将其进行进一步的改造,以增强其血脑屏障通透性和治疗效果。近期，苏州医工所董文飞研究员团队通过制备一种新型紫杉醇衍生碳点，在治疗脑胶质瘤领域取得了重要进展。体外研究表明，紫杉醇衍生碳点具有较好的水溶性和多功能的抗肿瘤效果，细胞水平实验验证了其出色的肿瘤细胞杀伤能力，抑制细胞侵袭能力与诱导细胞周期阻滞能力。除此之外，紫杉醇衍生碳点表现出良好的血脑屏障穿
2025 06.18

金属所等揭示固态电解质纳米尺度失效机制

全固态锂电池通过以固态电解质替代易燃的有机电解液，并兼容高容量锂金属负极，有望实现远超传统液态锂离子电池的安全性和能量密度，并实现在极低温、高温等极端环境下的应用。然而，目前固态电解质本身的锂离子传输稳定性及析锂（锂离子在电解质内部得电子被还原）引发的短路问题，仍是制约全固态电池发展的关键瓶颈之一。然而，到目前为止，受限于光学显微镜、扫描电镜和同步辐射X成像等技术的空间分辨率限制，固态电解质短路失效的纳米尺度起源尚不明确。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心王春阳研究员联合加州大学尔湾分校忻获麟教授、麻省理工学院李巨教授，在全固态电池失效机制研究方面取得重要突破。研究团队利用原位透射电镜技术首次在纳米尺度揭示了无机固态电解质中的软短路—硬短路转变机制及其背后的析锂动力学，研究成果以“Nanoscale Origin of the Soft-to-Hard Short-Circuit Transition in Inorganic Solid-State Electrolytes”为题于5月20日发表在《美国化学会会刊》（Journal of the American Ch
2025 05.21

苏州纳米所在铜单原子调控氧空位促进光热催化二氧化碳转化方面取得进展

5月6日，2025年度冶金工程前沿研讨会在赣州顺利召开。中国科学技术大学、重庆大学、中国科学院过程工程研究所等多家单位青年学者及中国科学院赣江创新研究院党委书记齐涛、科学技术处负责人高新强、胡国平研究员等50余人参加会议。利用太阳能驱动CO2转化为高附加值燃料与化学品，为能源与环境领域的可持续发展提供了可行途径。其中，C1化学在推动碳循环进程中发挥关键作用，但CO2分子的高热力学稳定性限制了其实际应用。相较于传统催化过程，光热催化通过协同光催化与热催化的优势，能够降低能耗并提升反应活性，因而受到广泛关注。目前，尽管光热效率与太阳能-化学能转换能力已得到提升，但如何通过精准设计与构筑催化活性位点，开发高效且稳定的光热催化剂仍面临挑战。表面与界面工程策略（如异质原子掺杂、空位构筑、异质结调控等）被证实能有效提升催化效率，其中金属氧化物中氧空位的引入可显著促进CO2吸附活化并增强光热效应。然而，贵金属掺杂虽能改善H2活化能力，其高昂成本限制了实际应用，而单原子位点工程凭借独特的原子级调控优势为新型催化剂设计提供了新思路。近日，中国科学院苏州纳米所李逸凡高级工程师与中国科学技术大学苏州高等研究
2025 05.20

长春应化所自主研制的AI-电化学家实现重大技术突破

近日，中国科学院长春应用化学研究所周敏研究员团队自主研制的AI-电化学家（新能源新材料智慧实验室）在人工智能赋能新能源新材料研发领域取得重要进展，成功实现全流程智能化贯通。该实验室专注于新能源新材料的前沿研究，深度融合人工智能技术与高通量实验方法，突破了传统材料研发中的低效率和筛选难题。实验室实现了单日研发高达200组材料的效率，将原本需要50年才能完成的实验任务缩短至一周以内。实验室自主设计了12个核心材料工作站，涵盖了独创的高通量材料设计与优化、合成与制备、筛选与预测等模块，并创新性地开发了AGV机器人智能作业系统与任务调度平台，形成了从材料设计、合成、制备、表征、筛选到预测的全流程智能化闭环研发体系。在应用领域，AI-电化学家在电催化、光电催化、电池与电解液等方面取得了多个创新突破，为新能源新材料研究提供了创新解决方案，并大幅提升了科研成果转化效率。该研究成果已服务于国家AI重大专项，并被央视《新质生产力》专题报道，获得了科技部、基金委以及吉林省委、长春市委领导的高度认可。此外，实验室的高通量先进材料合成工作站已广泛应用于全国100余家科研机构。同时，团队在尖端电化学表征技术方面
2025 05.20

金属所：可漂浮有机-无机杂化TiO₂材料大幅提升光催化重整塑料效率

塑料凭借其低制造成本与高耐用性，在医疗、航空航天、包装等诸多领域占据重要地位。然而，随着塑料的广泛应用，废弃塑料问题日益严峻。目前，全球累计废弃塑料量已飙升至64亿吨，而中国作为全球塑料生产和消费的第一大国，塑料制品行业年累计量超6000万吨，废弃塑料量高达4300万吨。这些废弃塑料对环境、生态系统以及人类健康构成了威胁。在此背景下，光催化重整塑料技术应运而生，该技术通过太阳光激发半导体材料将塑料分解转化为高值化学品，兼具固废再利用与能源转化的双重意义。TiO₂是经典的半导体光催化材料。当太阳光照射TiO₂晶体，光生空穴将与吸附的水分子反应，生成的羟基自由基如同“分子剪刀”，能够精准切断塑料的碳链骨架。然而，羟基自由基仅有约10ns的寿命，其迁移距离被限制在10-100纳米范围，短寿命的自由基，难以跨越反应中微米级以上的相界面。故不得不借助腐蚀性强酸或强碱溶液预处理塑料，以增强光催化材料与塑料的界面接触，但这个工序占据了整个流程近85%的成本。针对上述挑战，中国科学院金属研究所刘岗研究团队另辟蹊径，发展了“漂浮策略”和“维度定制”相结合的新策略，通过在二维TiO₂表面形成纳米级碳氮疏水
2025 05.20

苏州纳米所：基于可重构谐振腔的超宽色域电致变色器件

当今社会，智能手机、电脑到广告屏幕和电视，显示器无处不在，已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。显示器占消费电子产品耗电量的很大一部分，对全球能源资源和环境造成了相当大的压力，提高显示器的能效已成为全球可持续发展的关键问题之一。近年来，非发光型电致变色（EC）显示器因其低能耗、低功耗的特点引起了工业界和学术界的极大关注。然而，电致变色显示器在发展过程中面临着巨大挑战，例如色域窄、色彩质量不足等，严重制约了其在显示领域的应用和发展。中国科学院苏州纳米所赵志刚研究员团队提出了一种新策略：通过电致变色电极表面的原位电驱动光学谐振腔重构技术，成功研制出具有宽谱可调特性的新型电致变色器件。该方法制备的器件可在单一器件中实现从黄色、橙色、红色、紫色、蓝色、青色到绿色等多种颜色转变，几乎覆盖整个可见光谱（色调变化Δhue 接近360°）。除超宽色调可调性外，器件还具有工作电压窗口小（0.2–1.8 V）、优异的双稳态保持性（8 h）、极低功耗（~2.3 mW cm-2）以及良好的循环稳定性（1000次循环后衰减率~4.3%）。图1. 电化学可重构谐振腔型电致变色电极结构图图2. MnO2可逆电沉积过

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