我校谢毅院士领衔团队成果登2016年度中国科学十大进展榜首 2017-02-21

2月20日,科技部发布2016年度中国科学十大进展。中国科学技术大学谢毅院士领衔团队的成果“研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂”名列榜首。其他入选的九项进展分别为:开创煤制烯烃新捷径;揭示水稻产量性状杂种优势的分子遗传机制;提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法;揭示RNA剪接的关键分子机制;发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传;研制出首个稳定可控的单分子电子开关器件;构建出世界上首个非人灵长类自闭症模型;揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理;揭示水的核量子效应。 

 

 

将二氧化碳在常温常压下电还原为碳氢燃料,是一种潜在的替代化石原料的清洁能源策略,并有助于降低二氧化碳排放对气候造成的不利影响。实现二氧化碳电催化还原的关键瓶颈问题是将二氧化碳活化为CO2·-自由基负离子或其他中间体,这需要异常高的过电位。最近报道显示基于金属氧化物还原得到的金属比通过其他方法制备的金属催化活性要高,但是不清楚金属氧化物如何改变了金属的电催化活性,这主要是因为界面和缺陷等微结构的存在影响了二氧化碳还原的活性。为了评估金属和金属氧化物两种不同催化位点的作用,中国科学技术大学谢毅和孙永福研究组制备了四原子厚的钴金属层和钴金属/氧化钴杂化层。他们发现在低过电位下,相对于块材表面的钴原子,原子级薄层表面的钴原子具有更高的生成甲酸盐的本征活性和选择性。而部分氧化的原子层进一步提高了它们的本征催化活性,在过电位仅为0.24伏下实现了10毫安每平方厘米的电流输出超过40小时,且其甲酸盐选择性接近90%,这超过此前报道的金属或金属氧化物电极在同等条件下得到的结果。该研究工作有助于让研究者重新思考如何获得高效和稳定的CO2电还原催化剂。相关研究论文发表在2016年1月7日《自然》(Nature[529(7584):68-71])上。加州理工大学化学工程师Karthish Manthiram评论认为:“这是一项基础科学的突破。虽然它在进入商业化使用之前还需要一段非常长的时间,但是目前这个阶段的发展不管从哪个角度看都是积极乐观的。”

 

随着环保意识的提高,清洁能源的需求益发强烈。科学家设想将二氧化碳在常温常压下电还原为碳氢液体燃料,是一种潜在的替代化石原料的清洁能源策略,它将有效降低温室气体的排放。中国科学技术大学谢毅和孙永福研究组所发现的新型钴基电催化剂将这一转化变为可能,具有潜在的商业化前景。清华大学教授李亚栋(8812硕,中国科学院院士)认为,这一发现有助于让研究者重新思考如何获得大家梦寐以求的、高效和稳定的CO2电还原催化剂。

 

“中国科学十大进展”遴选活动由科技部高技术研究发展中心举办,至今已成功举办12届,旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,开展基础研究科普宣传,促进公众理解、关心和支持科学基础研究,在全社会营造良好的科学氛围。

 

中国科学十大进展遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》5家编辑部推荐了278项科学研究进展,所推荐的科学进展须是在2015年12月1日至2016年11月30日期间正式发表的研究成果。 

 

(新闻中心摘编自媒体报道)

 

附“将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂”完成人简介: 

 

谢毅,中国科学技术大学化学与材料科学学院、微尺度物质科学国家实验室教授,中国科学院院士。1998年获国家杰出青年基金;2002年获中国青年科学家奖;2003年获中科院-拜耳青年科学家奖;2006年获中国青年女科学家奖;2008年成为科技部重大研究计划首席科学家;2012年获国家自然科学二等奖(排名第一);2013年获国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)化学化工杰出女性奖;2014年获发展中国家科学院(TWAS)化学奖;2015年获欧莱雅-联合国教科文组织“世界杰出女科学家成就奖”;2015年当选发展中国家科学院院士。

 

谢毅教授主要从事无机固体化学研究。建立了溶剂热制备非氧化物材料的方法,提出了多种二元特征结构协同策略,实现了系列复杂结构的功能纳米材料的构筑;提出了利用无机固体中丰富的相变行为及半导体二维超薄结构等新思路来实现电、声输运的同步调制,获得了高效热电材料;发展了无机类石墨烯化学,解决了其超薄结构无法给出精确原子位置的难题;揭示了系列半导体二维超薄结构的精细结构、电子结构与热电、光电基本性能之间的调控规律。以上相关工作以通讯作者身份发表包含Nature 1篇、Nature Commun.7篇、J. Am. Chem. Soc.25篇、Angew. Chem.20篇和Adv. Mater.18篇在内的SCI论文约300篇;另以第一作者发表Science 1篇。被SCI引用超过18600次;以通讯作者统计的H因子为77。相关工作两次入选了中国科学院重大科技基础设施重大成果。

 

孙永福,中国科学技术大学特任教授,博士生导师。入选2014年度国家基金委优秀青年基金、2016年度教育部青年长江学者、2013年度教育部新世纪优秀人才支持计划、2015年度中科院青年促进会会员,获2016年度杰出研究校长奖、2015年度中科院卢嘉锡青年人才奖、2016年度中国化学会青年化学家奖和纳米化学新锐奖。

 

多年来一直从事无机低维固体材料的化学制备、精细结构/缺陷结构/电子结构的表征及其清晰构效关系的研究。相关研究成果已经在Nature (1篇)、Nature commun. (4篇)、 Chem. Soc. Rev. (2篇)、 Acc. Chem. Res. (1篇)、J. Am. Chem. Soc. (3篇)和Angew. Chem. Int. Ed. (7篇)等国际期刊上发表40余篇论文。5篇论文分别被选作Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Energy Mater.等杂志的封面;6篇论文分别被选作Chem. Soc. Rev.和Angew. Chem. Int. Ed.等杂志的Hot articles、 Hot papers、VIP paper;1篇Angew. Chem. Int. Ed.和1篇J. Am. Chem. Soc论文分别被Nature Energy和ACS Chemical & Engineering News 杂志进行了Highlight;部分工作入选了2012年度《中国科学院重大科技基础设施重大成果》。  


     
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