《物理化学学报》2020年第8期

专     访

专访中国理论与计算化学领军人物：2019年新科院士杨金龙

《物理化学学报》编辑部

2020, 36 (8): 1912046.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201912046  

推     荐

变温电化学原位红外光谱及其对乙醇电催化氧化研究

申文杰

2020, 36 (8): 2004033.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202004033  

论     文

空气下光诱导有机金属卤化钙钛矿薄膜的降解机理

葛杨, 牟许霖, 卢岳, 隋曼龄

2020, 36 (8): 1905039.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201905039

摘要：近几年来钙钛矿材料作为新兴光伏材料取得了巨大的发展进步，但有机无机杂化钙钛矿较差的环境稳定性限制了它的大规模应用。因此深入研究钙钛矿材料的降解机制有助于开发更稳定的钙钛矿光伏器件。本文基于透射电子显微学的微观形貌观察、晶体结构及元素成分表征，详细研究了杂化钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜在光照以及空气共同作用下的降解机理。研究发现，光诱导下CH₃NH₃PbI₃薄膜会与空气中的氧气发生交互作用，同时生成六方晶态PbI₂甚至氧化为非晶态化合物PbI_2−2xO_x (0.4 < x < 0.6)，而其衰减位点主要存在于薄膜与空气接触的表面。降解过程中，由于存在着挥发性分解产物(I₂，CH₃NH₂)的大量丢失，薄膜的表面会产生许多小孔洞，继而形成一种蜂窝状的介孔衰竭通道。而这种衰竭方式主要与光照下钙钛矿中光生电子与氧气结合形成超氧根自由基(O₂^•−)有关，该基团诱导了CH₃NH₃PbI₃向PbI₂和非晶氧化态的转变。本文揭示了空气中光照诱导钙钛矿薄膜的降解机理，这将为未来设计和优化更稳定的钙钛矿太阳能电池提供全面的实验数据与理论支持。

钾改性Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂催化剂催化氧化甲苯

赖潇潇, 冯洁, 周晓英, 侯忠燕, 林涛, 陈耀强

2020, 36 (8): 1905047.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201905047

摘要：碱金属作为助剂，能够调变催化剂的电子和结构性能，从而改善催化剂的活性。本工作中，我们研究了碱金属K的添加对MnO_x/Ce_0.65Zr_0.35O₂催化剂氧化甲苯的性能影响。结果表明，掺杂碱金属K可以明显提高催化剂的催化活性；当K与Mn的摩尔比为0.2时，催化剂Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2表现出最好的活性。在体积空速为12000 h⁻¹时，其完全转化温度T₉₀为242 ℃。同时采用X射线粉末衍射、紫外/可见拉曼、程序升温还原与吸脱附、光电子能谱及红外原位等表征技术研究K的添加对催化剂MnO_x/Ce_0.65Zr_0.35O₂性能影响。结果表明，适量K的添加可以提高催化剂的氧化还原性能，增加催化剂表面缺陷位并提高晶格氧的移动性，同时增加了催化剂表面活性氧物种浓度，从而提高催化剂催化氧化甲苯的能力。

多孔双金属氧化物/碳复合光催化剂对四环素的高效光催化降解

王艺蒙, 张申平, 葛宇, 王臣辉, 胡军, 刘洪来

2020, 36 (8): 1905083.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201905083

摘要：本工作以金属有机框架材料UiO-67为载体，通过原位水解负载TiO₂，经焙烧后得到系列Zr_xTi/C光催化剂。我们以四环素为典型抗生素在300 W氙灯光源下进行光降解研究，Zr_0.3Ti/C复合催化剂表现出优异的光催化效率，对于10 mg·L⁻¹四环素溶液，30 min可以降解98%。光降解速率常数分别是TiO₂、纯UiO-67焙烧产物Zr-O-C的16倍和3.7倍。这得益于Zr_0.3Ti/C较大的比表面积，对四环素具有优异的吸附性能；同时具有能级匹配的Zr-O-C/TiO₂异质结构和高导电性碳材料共掺，有效提高了电子-空穴对的分离与迁移；机理研究表明光照下产生的超氧自由基(O₂^•−)、羟基自由基(•OH)以及少量的空穴(h⁺)，共同促进了光催化降解四环素。本研究基于吸附和光催化协同作用原理，所提出的高比表面积、双金属活性的复合光催化材料的制备方法，对抗生素等环境污染物光降解治理方面有一定的指导作用。

温度对乙醇电催化氧化的影响

涂昆芳, 李广, 姜艳霞

2020, 36 (8): 1906026.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201906026

摘要：升高温度可以提高反应速率和增加物质的输运，因此通过不同温度下反应机理的研究可以深入理解电催化过程，对催化剂的设计具有指导意义。本工作初步建立了变温原位红外测定方法。采用温控电极，用电势测温法进行温度的校准，实验得出控温仪器加热温度T_h与电极表面温度T_S的关系为T_S = 0.57T_h + 7.71 (30 ℃ < T_h≤ 50 ℃)；T_S = 0.62T_h + 5.12 (50 ℃ < T_h ≤ 80 ℃)，误差分析最大温差为1 ℃。利用该方法我们研究了商业Pt/C催化剂在不同温度下乙醇的电氧化过程。从循环伏安图可以明显看到随着温度的升高整体氧化电流增大，起始电位、峰电位均负移，说明热活化使得氧化反应更容易进行；第一个峰电流与第二个峰电流的比值用于定性评估CO₂的选择性，对比25 ℃，商业Pt/C催化剂在65 ℃下第一峰提高30%，说明高温有利于C―C键的断裂。对比25 ℃的原位红外谱图，我们发现35 ℃及50 ℃下商业Pt/C催化剂上CO₂产物的起始电位负移200 mV，说明高温下，Pt/C催化剂能在更低的电位提供含氧物种；而CH₃CHO、CH₃COOH起始电位不随温度变化。用CO₂与CH₃COOH的积分面积比来评估CO₂选择性，发现高温低电位其选择性最高，说明高温低电位有利于乙醇完全氧化生成CO₂，而高温高电位下表面吸附含氧物种占据了活性位，阻碍C―C键断裂。

Pt@Au/Al₂O₃核壳纳米粒子的制备和表征及其在催化氧化甲苯中的应用

张超, 李思汉, 吴辰亮, 李小青, 严新焕

2020, 36 (8): 1907057.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201907057

摘要：采用种子生长法，在不存在保护剂和结构导向剂的情况下，成功制备Pt@Au核壳结构纳米颗粒，即在Pt纳米颗粒表面，AuCl⁴⁻被H₂还原成Au(0)，并沉积在Pt核纳米颗粒上。通过透射电子显微镜(TEM)，能量色散X射线光谱(EDS)，高分辨率TEM(HRTEM)，傅里叶变换(FFT)和X射线粉末衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)，红外光谱(IR)和H₂-程序升温还原(H₂-TPR)等表征证实了核壳结构。所制得的Pt@Au_x/Al₂O₃催化剂在常压下由固定床反应器测定其在甲苯氧化中的活性。相比于单金属催化剂Pt/Al₂O₃与Au/Al₂O₃，Pt@Au_x/Al₂O₃核壳催化剂显示出更高的催化活性，且Pt₁@Au₁/Al₂O₃对于甲苯氧化具有最好的催化活性，这归因于Au和Pt之间的电子交换促进了Au上活性氧的形成。Pt@Au_x/Al₂O₃对甲苯氧化良好的催化性能和高选择性与其较高的吸附氧物质浓度，较好的低温还原性和强相互作用有关。 

单原子分散的Au/Cu(111)表面合金的表面结构与吸附性质

王文元, 张杰夫, 李喆, 邵翔

2020, 36 (8): 1911035.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201911035

摘要：Au-Cu双金属合金纳米颗粒对包括CO氧化和CO₂还原等在内的多个反应有较好的催化活性，然而关于其表面性质的研究却相当匮乏。在此工作中，我们通过对低覆盖度的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)双金属薄膜退火，制备出了单原子级分散的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)合金化表面，并利用高分辨扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道谱(STS)进一步研究了掺杂原子的电子性质及其对CO吸附行为的影响。研究发现，分散在Cu(111)表面的表层和次表层Au单原子在STM上表现出不同衬度。在−0.5 eV附近，前者表现出相较于Cu(111)明显增强的电子态密度，而后者则明显减弱。吸附实验表明表层Au单原子对CO的吸附能力并没有得到增强，甚至会减弱其周围Cu原子的吸附能力。与Au在Cu(111)表面较好的分散相反，Cu原子倾向于钻入Au(111)的次表层，并且形成多原子聚集体。且Cu原子受Au(111)衬底吸电子作用的影响，其对CO的吸附能力明显减弱。这个研究结果揭示了合金表面的微观结构与性质的关联，为进一步阐明Au-Cu双金属催化剂的表面反应机理提供参考。 

特邀述评

建立学术共同体互信的基金评审机制的尝试与思考

戴亚飞, 高飞雪, 王翠霞, 陈拥军

2020, 36 (8): 2003034.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202003034

摘要：完善评审机制是国家自然科学基金委新时代基金改革的重要任务之一。为切实落实该项改革任务，建立符合新时代科学基金资助导向的科学、公正、高效的评审机制，基金委化学部努力探索新的学科基金管理模式，尝试了在通信评审阶段由科学家与学科管理人员共同参与项目的分组、指派，共同完成同行评议专家遴选工作的新模式。本文分析了科学家参与同行评议专家遴选工作的利弊，探讨了如何更好的发挥科学家在同行评议专家遴选工作中的作用，建立学术共同体互信的基金评审机制。 

科学基金项目会议评审机制刍议

张国俊, 付雪峰, 戴亚飞, 陈拥军

2020, 36 (8): 2003051.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202003051

摘要：项目评审是科学基金管理工作的核心。本文梳理分析了目前科学界日益关注的会议评审过程中存在的问题，重新审视会议评审的意义和功能，提出基于-纠偏-择优2019年基金项目会议评审工作的一些尝试，以营造良好学术评审环境为着眼点，采用分组会评、规范会评程序、细化会评流程等措施，完善项目会评工作。 

大处着眼，小处入手——基金委化学科学部2019年基金项目会议评审工作的几点尝试和思考

付雪峰, 黄艳, 崔琳, 陈拥军

2020, 36 (8): 2004002.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202004002

摘要：国家自然科学基金是我国资助基础研究的主渠道，基金项目的同行评审环节对于自然科学基金资助工作至关重要。本文总结了化学科学部2019年基金项目会议评审工作的一些尝试，以营造良好学术评审环境为着眼点，采用分组会评、规范会评程序、细化会评流程等措施，完善项目会评工作。

浅析基金评审的模糊属性

付雪峰, 戴亚飞, 黄艳, 崔琳, 陈拥军

2020, 36 (8): 2004048.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202004048

摘要：同行评议是科学基金项目评审的重要环节。高质量的同行评议是实现基金精准资助的前提和保障。本文以国家自然科学基金通讯评审为例，针对同行评议中出现的评审偏差，探讨了基金评审的模糊属性，提出了通过构建评审结果的模糊集合及一致性函数来解决该问题的可能性，为进一步优化评审结果、实现基金精准资助指出了新方向。 

亮     点

对结冰过程中临界冰核的探测

刘忠范

2020, 36 (8): 2001013.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001013 

“一箭双雕”：同时赋予金纳米团簇催化活性和水溶性

刘鸣华

2020, 36 (8): 2001014.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001014 

可编程DNA胶束

刘鸣华

2020, 36 (8): 2001036.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001036 

单壁碳纳米管的控制生长与生长动力学

杨金龙

2020, 36 (8): 2002014.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202002014 

周期性长程有序介孔钯催化剂用于高效甲酸氧化催化

杨金龙

2020, 36 (8): 2003010.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202003010 

非金属元素催化活性的调控机理

杨金龙

2020, 36 (8): 2001026.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001026 

由二氧化碳合成长链羧酸

刘志敏

2020, 36 (8): 1912045.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB201912045 

水/固界面的氢键动力学

江颖

2020, 36 (8):2001023.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001023 

一种利用精确纳米组装结构调控水下产气速率的普适方法

俞书宏

2020, 36 (8): 2001028.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001028 

锌阳极原位固态电解质界面

陈立泉

2020, 36 (8): 2001035.

DOI: 10.3866/PKU.WHXB202001035 

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