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小樟的成长日记(大寒篇)

小樟 小樟的成长日记
2024-09-04


请听:大不自多,海纳江河——


大家好,我是小樟!廿四节气最后节气大寒,年味渐浓,家呼唤我们回归,水是生命的故乡,也呼唤生命回归。大寒日分享电解水研究:生命故乡,二氢一氧。和水分子一起找乡愁吧!

图1:水与小樟的联结:在很水的学校(海纳江河的地方),跟很水的老师(硕导专业水处理)做很水的研究(硕士课题电解水)。

为何研究电解水?

寒露,作新能源生态位:吸收能量,点亮未来!大寒进一步深入:为何研究电解水?专业说法:把太阳能和风能等不连续的能量转化成电能,通过电解水产生氢和氧转化为化学能,实现能源的存储,以待进一步利用。这个过程与植物的光合作用十分相似:通过光合作用把太阳能转化成生物体的化学能并释放氧气,同时基于电解水的人工光合作用也得到科学家的密切关注。

那小樟为何研究?其一很有用,可以发展氢能源减少化石燃料对生态环境的破坏,这是小樟一生的追求;其二很有趣,从初中开始用各种方法制氧:加热并用MnO2催化H2O2/KClO3O2、在家中用交流电电解H2O制H2O2也许来自荒野乡愁,小樟更喜欢电解水法;其三是积累经验,电解水析氧反应为硕士课题,也是小樟项目式教学的自我试验。 

如何研究电解水?

首先认识水组成:氢和氧(图2)。氢是元素之父,在宇宙储量最多。氧是生命之母,在地壳和生物体含量最多。电解水就是将时光退回到氢爸爸和氧妈妈相遇的时光。那时候,氢爸爸拿着电子的信物,找到氧妈妈,经历热烈的爱情,水宝宝诞生了,也带来家的温暖。


图2:氢、氧与小樟联结。

但回归乡土路途中却充满坎坷,电解水制取氢气和氧气需要消耗很多能量,来翻越去往故乡的山峰。小樟的研究基于镍铁基材料,开发可工业应用的电解水材料,也与镍和铁结下缘分(图3)。去年今日(2019.1.20)小樟想:电解水催化剂的研究有困难需要克服(战斗),电解水催化剂能够推进能源转换(创造),从而缓解能源危机并从源头解决环境污染(服务)。其中,克服困难是前提,创造是关键,合成催化剂(物质)、发表论文(知识)、扩大深入(价值),服务(实验室,学校,家国)是目的!一年来,一篇论文投稿七次,很坦然。

图3:Ni、Fe与我们的联结。

结束语

主题一句话:水分子回乡!

4:玉泉樟大寒近照:晴方好,雨亦奇。


封面图:姑苏城外山塘河。

参考文献:

 1. EfficientElectrocatalytic Oxygen Evolution at Extremely High Current Density over 3DUltrasmall Zero-Valent Iron-Coupled Nickel Sulfide Nanosheets.   Cheng, X.; Lei, C.; Yang, J.; Yang, B.; Li,Z.; Lu, J.; Zhang, X.; Lei, L.; Hou, Y.*; Ostrikov, K. K., ChemElectroChem2018, 5, 3866-3872. (IF=3.975)

2. A strongly coupled3D ternary Fe2O3@Ni2P/Ni(PO3)2 hybrid for enhanced electrocatalytic oxygenevolution at ultra-high current densities.     Cheng, X.; Pan, Z.; Lei, C.; Jin, Y.; Yang, B.; Li, Z.; Zhang, X.; Lei, L.;Yuan, C.; Hou, Y.*, J. Mater. Chem. A. 2019,7, 965-971. (IF=10.733) (High Cited Paper)

3. Bimetallic Oxyhydroxide as High-PerformanceWater Oxidation Electrocatalyst at Industry-Relevant Conditions. Yuan, J. X.; Cheng, X. D.; Lei, C. J.; Yang, B.; Li, Z. J.; Luo, K.; Lam,K. H.; Lei, L. C.; Hou, Y.;* K. K. Ostrikov. Engineering,2020, xx, xxx-xxx. (IF=4.568)

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