起源：DeepTech深科技“李存璞教师，宝藏男孩本孩。河南省开封市文科状元，本硕博清华。近来咱们惊疑地发明，他唱歌居然也难听！！！他的 QQ 特性署名是：不想当厨子的活动员不是好教师。（他仍是）B 站 up 主，造福了良多考研党。”在知乎发问“重庆年夜学有哪些值得存眷的教师跟课程？”上面，一位网友如许答复 [1]。图 | 李存璞（起源：李存璞）]article_adlist-->专业的李存璞还爱好拍照，其拍照作品还曾被重庆年夜学官方微博应用。而在科研主业上，他跟团队于克日提出一种“电子催化剂”战略。在这一战略中，电子不会被耗费然而可能参加反映，并能将氮气活化跟牢固为偶氮化合物，从而处理传统偶氮分解进程能耗较高跟旁边体较多等成绩。在方式学方面，课题组应用电子催化的战略，基于轨道跟能量的计划而发展，对自身不须要转变化合价、但却须要特定的抉择性断开/链接的化学键而言，这是一种十分值得实验的新思绪。现在，他们正在实验发展二氧化碳牢固的摸索。在氮气牢固方面，除了直接将氮气牢固为偶氮化合物，哒嗪、腙、肼等都无望经由过程本次方式实现高效取得。图 | 哒嗪、腙、肼等含有 N-N 键的物资都无机会经由过程本研讨的方式取得（起源：Chinese Journal of Catalysis）据李存璞先容，本次战略的要害在于经由过程能量与轨道对称性的婚配，寻觅以抉择性方法活化氮气此中一个 π 键的方式。氮气的高稳固性来自于其 N≡N 三键。因为键能较年夜的起因，以是氮气的 π 键与对应的反键轨道 π* 能量差别较年夜，因而很难直接将电子注入 π* 来活化 π 键。为了可能抉择性地活化 N≡N，他们经由过程引入芬芳化合物，将电子从电极注入芬芳系统，借此取得了芳基自在基 Ar·。当 Ar·的反键轨道能量、对称性均跟 N≡N 的 π* 实现婚配，就能应用 Ar·反键轨道的电子注入 N≡N 的 π*，实现对 N≡N 的抉择性活化。活化之后的氮气会与 Ar·联合，从而天生重氮自在基。图 | 芳基自在基与氮气的反键轨道对称性、能量均婚配，能够抉择性地活化氮气（起源：Chinese Journal of Catalysis）本次战略的另一中心翻新在于：除了把电子注入反映系统之外又将电子拉出，从而把电子作为催化剂来应用。如下图所示，氮气活化 Ar·联合失掉的重氮自在基是两核心三电子构造，其性子十分不稳固，因而他们应用电化学手腕将电子从重氮自在基拉出，借此取得绝对比拟稳固的重氮盐。而后，重氮盐会将敏捷与苯酚等联合并能构成偶氮产品。图 | 在“电子催化剂”战略中，电子不被耗费然而参加了反映，并能将氮气活化跟牢固至偶氮化合物（起源：Chinese Journal of Catalysis）而经由过程工资地把持电子的流入电极（作为反映物）跟流出电极（作为产品），电子既不会被耗费也不会新减产生，然而它们确切参加了反映，而且不会转变总的吉布斯自在能变。活化能盘算成果表现：与非催化进程比拟，活化能显明下降，这让底本在能源学上难以停止的反映得以顺遂实行。偶氮化合物的“分解之难”李存璞表现，氮元素对人类至关主要，无机氮元素是生物体的主要构成局部，无机、无机氮也是各种产业品的主要支持元素。只管氮气在年夜气中十分丰盛，但其 N≡N 三键存在极高的键能（约 940.95kJ mol-1），因而很难在惯例前提下将其转化为化合物。在哈伯-博施（Haber-Bosch）工艺面世之前，只有经由过程开采生物固氮跟硝石等矿物，才干为人类供给氮化合物。而哈伯-博施工艺是现在产业上最常用的氮气转化方式，它能够将氮气转化为氨气氨气，然而须要 350℃-550℃ 的低温以及 150atm-350atm 的高压前提，因而其反映进程不只庞杂并且能耗较高。比年来，跟着干净动力跟电化学技巧的开展，应用电能直接将氮气转化为氨气的相干研讨一直获得新冲破，并成为将干净动力直接转化为物资停止存储跟应用的典范范式之一。现实上，除了氨气这一分子之外，氮元素的化学品利用非常丰盛，偶氮化合物就是此中的一类典范代表。偶氮化合物由 N=N 构造两侧各衔接一个无机基团构成（R1-N=N-R2，此中 R1、R2 为两种无机基团），它既是浩繁染料的显色分子，也是很多药品的无效身分。不外，传统的偶氮分解进程波及多个环节，经由过程哈伯-博施轮回将氮气牢固为氨气之后，须要经由多个步调的氧化，才干取得硝酸、亚硝酸钠等物资。之后，再经由多步反映之后才干取得偶氮化合物（只管从成果而言，偶氮 R1-N=N-R2 仅仅是氮气 N≡N 两侧各自接上了一个无机基团罢了）。图| 传统偶氮分解的化学进程波及庞杂的能量、物资流（起源：Chinese Journal of Catalysis）因而，本次研讨旨在实现的目标是：盼望可能直接将氮气 N≡N 活化，并与无机基团相连，从而取得 R1-N=N-R2 偶氮化合物，进而增加能量耗费跟进步反映效力。“键盘无机分解党”的幻想成真李存璞表现：“本次研讨是一个‘键盘无机分解党’的奇思妙想的落实。我自身从事电化学研讨，但却始终爱好研究无机化学常识。”在研讨氮气分子轨道的时间，他发明成键轨道与反键轨道的能量差别，是对其停止牢固的最浩劫题。为此，他在纸上画出来一个可能活化氮气的活性物资。而后，李存璞开端跟先生探究可行性。“我的先生发明假如只把电子注入，那么氮气依然无奈稳固地牢固上去，于是咱们决议罗唆先把电子注入，而后再把电子拔出。”其表现。厥后，他们发明应用轮回伏安方式，真的能够落实这一主意。研讨中，先生告知李存璞一开端失掉的偶氮都是顺式的偶氮，成果厥后又发明测定过错，也就是说失掉的是反式偶氮。顺式偶氮的分解十分艰苦，假如本次方式能够取得顺式偶氮，那就象征着反映进程还会波及到次级轨道效应等影响破体化学的要素。对这一成果李存璞觉得非常高兴，立刻本人着手做了量子化学盘算，乃至还给出了公道的说明。而在先生屡次试验之后，他们发明产品是以反式为主，由于顺式/反式的检测旌旗灯号十分濒临，而该团队所参考的文献自身存在一些成绩，甚至于给他们带来了过错旌旗灯号。“对此我曾觉得十分失踪，然而试验研讨就是如许，只能颠覆本人之前的实践假设，回归到准确的轨道下去持续。”李存璞说道。而在反映进程之中会天生重氮盐正离子，高温下的重氮化反映不只能够下降重氮盐的剖析速度，还能够公道地调控反映的能垒。这时，作为旁边体的重氮盐能够实现性命周期最年夜化。基于此，课题组始终在高温下发展试验，故会波及到发展冰浴试验。刚开端，他们经由过程在水浴里加冰袋来做试验，然而发明后果并不睬想。厥后，他们给年夜自封袋加水之落后行冻冰，冻成冰袋之后凿成碎冰，再把碎冰放在水浴锅中来充任冰浴前提。这种方式固然可能下降温度，然而十分消耗人力跟物力。冬天的时间还好，能够隔绝时光加点冰。炎天的时间，这一方式很难持续凑效。于是，他们又应用家用冻冰块的模具来冻冰，冻好之后就能天生一个个小冰块，如许就不必再去凿冰。到了前面，他们罗唆开端应用高温反映器，这时他们终于不必担忧冰化的成绩，而且随时能够坚持高温。经由一番尽力之后，相干论文以《电子催化剂直接牢固 N2 天生偶氮化合物》（A round-trip journey of electrons: electron catalyzed direct fixation of N2 to azos）为题发在 Chinese Journal of Catalysis（IF 15.70）。吴白婧是第一作者，重庆年夜学的李存璞教学跟魏子栋教学担负独特通信作者 [2]。图 | 相干论文（起源：Chinese Journal of Catalysis）风趣的是，他们原来将所波及到的要害过渡态为“马桶状过渡态”，但却被此中一名盘算化学审稿人专家请求改为铲子状。“咱们的恶兴趣毕竟不实行。”李存璞表现。图 | 他们原来想称之为“马桶状过渡态”，厥后在审稿人的请求下改为铲子状过渡态（起源：Chinese Journal of Catalysis）总的来说，本次电子催化系统将给分解化学带了新的机遇，现在他们正在停止哒嗪、腙、肼等含氮化合物的分解摸索。别的，他们也在摸索基于电子的推拉战略的二氧化碳捕集实验。同时，他跟课题组还在停止创业，重要缭绕储能产物比方下一代锂硫电池技巧发展。眼下，他们正在重庆年夜学锂电及新资料遂宁研讨院停止推动，盼望未几的未来可能产出性子稳固的产物。参考材料：1.https://www.zhihu.com/question/307902967/answer/5706354222.Wu Baijing, Li Jinrui, Luo Xiaoxue, Ni Jingtian, Lu Yiting, Shao Minhua, Li Cunpu, Wei Zidong. A round-trip journey of electrons: electron catalyzed direct fixation of N2to azos[J]. Chinese Journal of Catalysis, DOI: 10.1016/S1872-2067(24)60179-8.经营/排版：何晨龙]article_adlist-->01/ 迷信家研发新型参与式脑机接口，免开颅即可植入超柔性电极，已胜利收罗到高品质神经旌旗灯号02/上交年夜团队应用AI把持超构造裂纹开展，断裂能量密度晋升超10倍，无望在汽车跟航空航天等范畴利用03/ 迷信家研发基于微胶囊的“自讲演”资料，能检测渺小伤害跟应力散布，无需高端装备即可检测资料受损04/ 多国团队结合研发无限带隙光子时光晶体，为计划高功率激光器供给新思绪，助力实现光学频段光子时光晶体05/ 迷信家开辟新型多光子显微镜，可实现年夜脑最深层皮层的年夜视线成像，定制组件已实现商品化]article_adlist--> 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->