綠色制氫

SnSe入選理想壓電催化材料候選體系
被譽(yù)為21世紀(jì)“終 極能源”，氫能可謂市場(chǎng)前景廣闊，水分解綠色制氫更是重要發(fā)展方向。壓電納米材料可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為綠色氫能制備提供了一種嶄新路徑，有望進(jìn)一步推動(dòng)綠色制氫技術(shù)的發(fā)展，但目前大多數(shù)壓電納米材料的催化效率仍然有待提升。 

二維鐵電/壓電材料具有高電導(dǎo)率/遷移率、優(yōu)異的鐵電/壓電特性、相對(duì)窄的帶隙寬度、豐富的表面催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)，因而在壓電催化領(lǐng)域極具潛力。在所有二維鐵電/壓電材料中，SnSe 材料具有理論預(yù)測(cè)最 高壓電響應(yīng)、以及高遷移率和易形變特性等性質(zhì)，成為理想壓電催化材料候選體系，有望應(yīng)用于進(jìn)一步提升機(jī)械能驅(qū)動(dòng)綠色水分解制氫催化反應(yīng)效率。 

首次報(bào)道

江蘇大學(xué)利用 SnSe高效催化產(chǎn)氫
近期，江蘇大學(xué)量子與可持續(xù)性技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道選取 SnSe 二維材料作為壓電催化材料，得益于 SnSe 易形變特性（楊氏模量為24.3至27.7 GPa）、單層材料極高的壓電系數(shù)（d11 = 250.58 pm V?1）和高理論遷移率（11000 cm2 V?1 s?1），實(shí)現(xiàn)了高效超聲機(jī)械力驅(qū)動(dòng)水分解產(chǎn)氫（效率高達(dá)948.4?μmol?g?1 h?1），遠(yuǎn)超大多數(shù)已報(bào)道的其他壓電催化材料產(chǎn)氫效率。 

相關(guān)成果以“Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets”為題在Small上。這充分體現(xiàn)了 SnSe 二維材料在綠色催化反應(yīng)中的優(yōu)勢(shì)，對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)綠色制氫產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。 

性能表征

研究論證SnSe材料壓電及催化性能

研究過程中，江蘇大學(xué)團(tuán)隊(duì)首先對(duì) SnSe  二維材料的結(jié)構(gòu)壓電性質(zhì)進(jìn)行表征分析。研究人員通過簡(jiǎn)單的熱注入化學(xué)法合成 SnSe 單晶納米片，采用差分相位襯度-掃描透射電子顯微成像(DPC-STEM)這一新興技術(shù)，在納米尺度下觀察到了 SnSe 材料內(nèi)部的鐵電疇結(jié)構(gòu)，間接驗(yàn)證了其具有鐵電/壓電響應(yīng)。 

圖1. SnSe二維納米材料的微觀結(jié)構(gòu)分析圖

另一方面，研究團(tuán)隊(duì)與 HORIBA 位于上海的應(yīng)用中心專家合作，采用LabRAM Nano 配備的 SmartSPM 壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）模塊深入研究了 SnSe 納米材料的壓電/鐵電性能，觀測(cè)到了鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過施加?10 V至+10 V的偏壓，在面內(nèi)方向得到了典型的蝴蝶曲線，進(jìn)一步證實(shí)了 SnSe 納米片具有面內(nèi)壓電/鐵電性。 

圖2. SnSe 二維納米材料的PFM表征分析圖

對(duì) SnSe 二維材料的壓電性質(zhì)完成表征分析后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步評(píng)估了SnSe 納米片在超聲機(jī)械力作用下水分解制氫性能。以三乙醇胺(TEOA)作為犧牲劑，在100 W 和45 kHz 的超聲波作用下，SnSe 納米片相比于納米顆粒和微米樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的壓電催化活性，產(chǎn)氫效率高達(dá)4742.9 μmol?g?1。此外，計(jì)算表明 SnSe 納米片的共振頻率約為43.6 kHz，這與獲得最 高產(chǎn)氫效率的超聲條件(45  kHz)接近，表明材料的壓電響應(yīng)在機(jī)械能驅(qū)動(dòng)分解水催化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。 

圖3. SnSe 二維納米材料在超聲機(jī)械力作用下分解水產(chǎn)氫性能及壓電電流相應(yīng)圖

課題組介紹

李順，江蘇大學(xué)金山特聘教授。

2015年獲得加拿大國(guó)家科學(xué)研究所（INRS）能源與材料科學(xué)博士學(xué)位。曾任南方科技大學(xué)副研究員。研究方向主要為鐵/壓電/熱電/熱電納米材料在能量轉(zhuǎn)換及催化中的應(yīng)用。在 Nature Photon., Prog. Mater. Sci., Mater. Horizon., Nano Energy, Small 等國(guó)際知名期刊上發(fā)表論文80余篇。發(fā)表論文被引用3000余次，H指數(shù)33。申請(qǐng)專 利數(shù)十項(xiàng)，獲批國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)。

張建明博士 現(xiàn)任江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博導(dǎo)，江蘇特聘教授。

2013年獲得加拿大國(guó)家科學(xué)院（INRS）材料科學(xué)博士學(xué)位。2016年9月加入江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，組建功能復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)。專注于新能源材料、電子信息材料、環(huán)保材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重 點(diǎn)研究計(jì)劃子項(xiàng)目、江蘇省特聘教授等多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目。

儀器使用評(píng)價(jià)

“實(shí)驗(yàn)中使用 HORIBA LabRAM HR Nano 配備的 SmartSPM 模塊對(duì)納米材料的壓電/鐵電性能進(jìn)行表征。其配備了多種 SPM 測(cè)量模式，如開爾文探針模式（表面電勢(shì)，SKM，KPFM）、壓電響應(yīng)模式（PFM），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米壓電/鐵電材料電疇、表面電勢(shì)等性質(zhì)的全方位、快速、自動(dòng)化表征分析?！?nbsp;

HORIBA 科學(xué)儀器應(yīng)用中心

本次實(shí)驗(yàn)中使用的 LabRAM HR Nano 拉曼光譜儀 

(升級(jí)型號(hào)：LabRAM Odyssey Nano) 

如果您對(duì)上述產(chǎn)品感興趣，歡迎掃描二維碼留言，我們的工程師將會(huì)及時(shí)為您答疑解惑。

綠色制氫

SnSe入選理想壓電催化材料候選體系

被譽(yù)為21世紀(jì)“終 極能源”，氫能可謂市場(chǎng)前景廣闊，水分解綠色制氫更是重要發(fā)展方向。壓電納米材料可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為綠色氫能制備提供了一種嶄新路徑，有望進(jìn)一步推動(dòng)綠色制氫技術(shù)的發(fā)展，但目前大多數(shù)壓電納米材料的催化效率仍然有待提升。 

二維鐵電/壓電材料具有高電導(dǎo)率/遷移率、優(yōu)異的鐵電/壓電特性、相對(duì)窄的帶隙寬度、豐富的表面催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)，因而在壓電催化領(lǐng)域極具潛力。在所有二維鐵電/壓電材料中，SnSe 材料具有理論預(yù)測(cè)最 高壓電響應(yīng)、以及高遷移率和易形變特性等性質(zhì)，成為理想壓電催化材料候選體系，有望應(yīng)用于進(jìn)一步提升機(jī)械能驅(qū)動(dòng)綠色水分解制氫催化反應(yīng)效率。 

首次報(bào)道

江蘇大學(xué)利用 SnSe高效催化產(chǎn)氫
近期，江蘇大學(xué)量子與可持續(xù)性技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道選取 SnSe 二維材料作為壓電催化材料，得益于 SnSe 易形變特性（楊氏模量為24.3至27.7 GPa）、單層材料極高的壓電系數(shù)（d11 = 250.58 pm V?1）和高理論遷移率（11000 cm2 V?1 s?1），實(shí)現(xiàn)了高效超聲機(jī)械力驅(qū)動(dòng)水分解產(chǎn)氫（效率高達(dá)948.4?μmol?g?1 h?1），遠(yuǎn)超大多數(shù)已報(bào)道的其他壓電催化材料產(chǎn)氫效率。 

相關(guān)成果以“Mechanically Induced Highly Efficient Hydrogen Evolution from Water over Piezoelectric SnSe nanosheets”為題在Small上。這充分體現(xiàn)了 SnSe 二維材料在綠色催化反應(yīng)中的優(yōu)勢(shì)，對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)綠色制氫產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。 

性能表征

研究論證SnSe材料壓電及催化性能

研究過程中，江蘇大學(xué)團(tuán)隊(duì)首先對(duì) SnSe  二維材料的結(jié)構(gòu)壓電性質(zhì)進(jìn)行表征分析。研究人員通過簡(jiǎn)單的熱注入化學(xué)法合成 SnSe 單晶納米片，采用差分相位襯度-掃描透射電子顯微成像(DPC-STEM)這一新興技術(shù)，在納米尺度下觀察到了 SnSe 材料內(nèi)部的鐵電疇結(jié)構(gòu)，間接驗(yàn)證了其具有鐵電/壓電響應(yīng)。 

圖1. SnSe二維納米材料的微觀結(jié)構(gòu)分析圖

另一方面，研究團(tuán)隊(duì)與 HORIBA 位于上海的應(yīng)用中心專家合作，采用LabRAM Nano 配備的 SmartSPM 壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）模塊深入研究了 SnSe 納米材料的壓電/鐵電性能，觀測(cè)到了鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過施加?10 V至+10 V的偏壓，在面內(nèi)方向得到了典型的蝴蝶曲線，進(jìn)一步證實(shí)了 SnSe 納米片具有面內(nèi)壓電/鐵電性。 

圖2. SnSe 二維納米材料的PFM表征分析圖

對(duì) SnSe 二維材料的壓電性質(zhì)完成表征分析后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步評(píng)估了SnSe 納米片在超聲機(jī)械力作用下水分解制氫性能。以三乙醇胺(TEOA)作為犧牲劑，在100 W 和45 kHz 的超聲波作用下，SnSe 納米片相比于納米顆粒和微米樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的壓電催化活性，產(chǎn)氫效率高達(dá)4742.9 μmol?g?1。此外，計(jì)算表明 SnSe 納米片的共振頻率約為43.6 kHz，這與獲得最 高產(chǎn)氫效率的超聲條件(45  kHz)接近，表明材料的壓電響應(yīng)在機(jī)械能驅(qū)動(dòng)分解水催化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。 

圖3. SnSe 二維納米材料在超聲機(jī)械力作用下分解水產(chǎn)氫性能及壓電電流相應(yīng)圖

課題組介紹

李順，江蘇大學(xué)金山特聘教授。

2015年獲得加拿大國(guó)家科學(xué)研究所（INRS）能源與材料科學(xué)博士學(xué)位。曾任南方科技大學(xué)副研究員。研究方向主要為鐵/壓電/熱電/熱電納米材料在能量轉(zhuǎn)換及催化中的應(yīng)用。在 Nature Photon., Prog. Mater. Sci., Mater. Horizon., Nano Energy, Small 等國(guó)際知名期刊上發(fā)表論文80余篇。發(fā)表論文被引用3000余次，H指數(shù)33。申請(qǐng)專 利數(shù)十項(xiàng)，獲批國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)。

張建明博士 現(xiàn)任江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博導(dǎo)，江蘇特聘教授。

2013年獲得加拿大國(guó)家科學(xué)院（INRS）材料科學(xué)博士學(xué)位。2016年9月加入江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，組建功能復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)。專注于新能源材料、電子信息材料、環(huán)保材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重 點(diǎn)研究計(jì)劃子項(xiàng)目、江蘇省特聘教授等多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目。

儀器使用評(píng)價(jià)

“實(shí)驗(yàn)中使用 HORIBA LabRAM HR Nano 配備的 SmartSPM 模塊對(duì)納米材料的壓電/鐵電性能進(jìn)行表征。其配備了多種 SPM 測(cè)量模式，如開爾文探針模式（表面電勢(shì)，SKM，KPFM）、壓電響應(yīng)模式（PFM），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米壓電/鐵電材料電疇、表面電勢(shì)等性質(zhì)的全方位、快速、自動(dòng)化表征分析?！?nbsp;

HORIBA 科學(xué)儀器應(yīng)用中心 

本次實(shí)驗(yàn)中使用的 LabRAM HR Nano 拉曼光譜儀 

(升級(jí)型號(hào)：LabRAM Odyssey Nano) 

如果您對(duì)上述產(chǎn)品感興趣，歡迎掃描二維碼留言，我們的工程師將會(huì)及時(shí)為您答疑解惑。

      7月11-13日，催化加氫技術(shù)研討會(huì)在山東濟(jì)南wan美落幕，鏷鐓實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（上海）有限公司帶著氫氣供氣方案參加了此次會(huì)議。

      催化加氫是在氫氣存在下對(duì)石油餾分進(jìn)行催化加工過程的通稱，催化加氫技術(shù)包括加氫處理和加氫裂化兩類。

其中加氫處理是指：

      在加氫反應(yīng)中，只有≤10%的原料油分子變小的加氫技術(shù)，包括對(duì)原料處理和產(chǎn)品精制，如催化重整、催化裂化、渣油加氫等原料的加氫處理；石腦油、汽油、噴氣燃料、柴油、潤(rùn)滑油、石蠟和凡士林加氫精制等。

Proton 專注制氫20多年，其成熟的制氫技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于石油煉制行業(yè)中。

Proton 大流量制氫機(jī)

S10/S20/S40和G4800

主要用于對(duì)石腦油、粗柴油、燃料油等

的加氫精制以提高油品品質(zhì)。

 Proton 大流量制氫機(jī)

Proton S系和G4800大流量制氫機(jī)

均采用質(zhì)子交換膜技術(shù)產(chǎn)生氫氣，

輸出壓力1-200psi可調(diào)。

S系制氫機(jī)

氫氣純度可達(dá)99.9995%以上

流量范圍4.7-18.8L/min

G4800

氫氣純度可達(dá)99.99999%

流量為4.8L/min

Proton 大流量制氫機(jī)

除了用于石油加氫精制外，

還為石化行業(yè)大型實(shí)驗(yàn)室提供集中供氣，

為實(shí)驗(yàn)室安全用氣提供保障，

例如：上海賽科石化

一臺(tái)G4800可為賽科石化70多臺(tái)氣相色譜、

100多臺(tái)FID檢測(cè)器供氣，

露點(diǎn)可達(dá)-79.5度！

拉力試驗(yàn)機(jī)在材料測(cè)試和工程應(yīng)用中扮演著至關(guān)重要的角色。要獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，制樣環(huán)節(jié)顯得尤為重要。本篇文章將深入探討拉力試驗(yàn)機(jī)的制樣流程，提供詳細(xì)的步驟和注意事項(xiàng)，幫助您理解如何通過正確的制樣方法來確保測(cè)試的可靠性和準(zhǔn)確性。

在進(jìn)行拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試之前，首先需要選擇合適的試樣材料。試樣的形狀和尺寸需遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能確保測(cè)試結(jié)果的可比性。標(biāo)準(zhǔn)化的試樣通常為平行板或狗骨形狀，具體選擇依賴于正在測(cè)試的材料種類和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，試樣應(yīng)無明顯的缺陷，如氣泡、劃痕等，以避免對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。

制樣過程中，切割設(shè)備需保持良好的鋒利度，以確保切割邊緣平滑。在切割過程中，避免過大的溫度變化，這可能導(dǎo)致材料特性失真。要進(jìn)行試樣的表面處理，特別是在金屬材料的情況下，去除氧化層和油污可以有效提高接觸面的質(zhì)量，進(jìn)而提升測(cè)試精度。

在制樣完成后，試樣的標(biāo)記同樣重要。每個(gè)試樣應(yīng)清晰標(biāo)注，以便于在后續(xù)的測(cè)試和數(shù)據(jù)分析中，能夠準(zhǔn)確追溯每個(gè)試樣的來源和測(cè)試條件。試樣應(yīng)妥善存放，避免潮濕和污染，以保持其物理特性在測(cè)試前的穩(wěn)定性。

拉力試驗(yàn)機(jī)的制樣過程至關(guān)重要，正確的制樣步驟將為材料測(cè)試提供有力保障，確保結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。在材料測(cè)試領(lǐng)域，專業(yè)的制樣方法是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)。