科研之友 ScholarMate 2022-04-24 18:05
1我国科学家发布嫦娥五号月壤最新研究成果，揭秘太空风化作用
【导读】
中科院地质地球所等科研团队通过对单个嫦娥五号月壤颗粒的探测分析，获得了月壤颗粒表面关键物质的太空风化作用信息。这一成果日前在国际学术期刊《地球物理研究快报》上发表。
数十亿年来，月球表面遭受了强烈的太空风化作用，包括微陨石撞击、太阳风及银河宇宙射线的辐射。这些过程极大地改造了月球表面物质的微观形貌、晶体结构和化学成分，进而改变了月球的光谱特征，造成地质分析的多解性。因此，深入研究撞击和太阳风辐射与物质的相互作用过程与机理，是认识月球表面物质演化和空间环境变化过程的关键，并为行星的宜居环境及其演化提供了不可替代的作用。
然而，由于月壤颗粒的尺寸微小且微观结构复杂，难以区分微陨石撞击和太阳风辐照的特征差异，造成对太空风化作用机制的认识还不够清晰。另外，陨石的撞击可能是随机事件，但太阳风的照射与纬度有关。美国阿波罗计划、前苏联月球号采集的样本都处于月球的低纬度范围。嫦娥五号采样点位于中纬度(43.06°N)，为月球不同纬度的空间风化研究提供了独特的视角。
基于这一科学问题，中科院地质与地球物理研究所电子显微镜实验室谷立新高级工程师、地球与行星物理院重点实验室林杨挺研究员、李金华研究员，联合北京高压科学中心、中科院国家空间科学中心的科研人员，利用电子显微镜实验室开发的单颗粒样品操纵-扫描电镜形貌观察-聚焦离子束精细加工-透射电镜结构解析等系列分析方法，获得了嫦娥五号样品单颗粒表面多相物质（硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物）受到相同太空环境下的不同微观结构响应。
最新研究表明，嫦娥五号月壤的太空风化作用主要是受到微陨石撞击、太阳风及宇宙射线辐照等因素的共同作用，但不同矿物的表层结构受太空风化作用的影响不同。
专家介绍，嫦娥五号采样点位于中纬度，虽然月壤颗粒与阿波罗样品相比在显微结构方面没有显著差异，但是这一最新成果为月球中纬度的太空风化作用提供了更多的认识。
论文信息：
标题：Predicted Sources of Samples Returned From Chang’e−5 Landing Region
出版信息：Geophysical Research Letters，06 April 2021
DOI：10.1029/2021GL092434
2我国学者在电催化一氧化碳还原制备乙酸研究方面取得进展
【导读】
复旦大学郑耿锋教授团队与徐昕教授团队合作在电催化一氧化碳还原制备乙酸研究方面取得进展，相关成果以“有序铜钯位点调控中间体吸附促进一氧化碳高选择电还原为乙酸”为题，于2022年3月28日在《自然·催化》。
乙酸是多种聚合物、食品和药品生产中常用的化工原料。近年来，电化学一氧化碳还原反应（CORR）成为制备乙酸的一种极具潜力的途径。然而，目前电化学CORR制备乙酸的分电流密度仍低于200 mA·cm-2，限制了电化学CORR制备乙酸的进一步发展与应用。因此，设计与合成高效CORR反应电催化剂以实现高选择性、高电流密度、高稳定性的乙酸制备具有重要的基础研究价值与应用前景。
针对上述问题，研究团队开发了一种具有铜-钯原子间隔有序排列的金属间化合物CuPd，高密度、高有序度的Cu-Pd原子对有效提高了催化剂表面一氧化碳中间体的吸附覆盖度，稳定了乙酸反应路径中的关键中间体——乙烯酮，并有效抑制了析氢反应的发生，从而促进乙酸的生成（图）。结合密度泛函理论计算、簇展开方法及动力学蒙特卡洛模拟等结果，团队发现无论是在合金的体相还是表面，具有有序交替排列的Cu-Pd原子对都是最稳定的结构，即使在高CO中间体的吸附覆盖度下，最稳定表面也未发生偏析。
研究团队使用该CuPd催化剂在流动电解池中进行了CORR测试，实现了~70%的乙酸法拉第效率以及425 mA·cm-2的乙酸分电流密度，乙酸的生成速率可达到1.1 μmol·s-1·cm-2，相比之前报道的最佳活性提高了2倍以上。在膜电极组装电解池中，使用该CuPd催化剂，以500 mA·cm-2的总电流密度连续进行了500小时的CO电还原反应，乙酸的法拉第效率维持在~50%。反应后的结构表征表明，该CuPd催化剂仍保持了Cu和Pd原子高度有序交错排列的结构，具有优异的结构稳定性。
论文信息：
标题：Selective CO-to-acetate electroreduction via intermediate adsorption tuning on ordered Cu–Pd sites
出版信息：Nature Catalysis，28 March 2022
DOI：10.1038/s41929-022-00757-8
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