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一种电化学剥离法制备Bi纳米片的方法
科技成果综合评价报告详情
科技成果综合评价报告
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成果名称
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联系人
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联系电话
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成果简介
该成果公开了一种电化学剥离法制备Bi纳米片的方法,属于微/纳米材料制备技术领域。本发明采用电化学剥离法制备Bi纳米片,以Pt片电极作阳极,金属Bi块作阴极,NaI溶液作支持电解质溶液,在N2保护下,于10~30V电压条件下进行块状金属Bi的剥离。所制备的Bi纳米片的纯度较高,在较宽的电位范围内电催化还原CO2制甲酸的法拉第效率可达94%以上,较低电解电位下( 0.5V vs.RHE)的电流密度也可达50mA/cm2以上。相比于机械法制备的Bi纳米片,电化学剥离法更易得到形貌和尺寸更均匀、表面活性位点更多的Bi纳米片,并且操作简单,能耗低,非常经济、实用,具有很好的工业化前景。
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创新水平
关键共性技术
前沿引领技术
现在工程技术
颠覆性技术
其他
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技术进度
新设备或新装置
样机原理
工程样机
中试原型机
产业化
新材料或新技术
实验室阶段
工程化阶段
产业化阶段
技术成果
专利
奖项
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产品方向
有多个应用方向
有一个应用方向
没有应用方向
无法判断
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市场空间
需求前景巨大
需求前景较大
需求前景一般
无法判断
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成本竞争
优势明显
优势一般
没有优势
无法判断
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政策影响
政策鼓励
政策限制
政策淘汰
无法判断
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市场周期
进入期
成长期
饱和期
衰退期
无法判断
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转化周期
近期可控(1年内)
周期较长(2年内)
很难转化(3年起)
无法判断
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科技成果的创新基因评价
该成果发明人:张颖 王丹 朱永法 潘成思 娄阳 江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀,源起1902年创建的三江师范学堂,历经国立中央大学、南京大学等发展时期;1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校,成立无锡轻工业学院;1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院;1995年更名为无锡轻工大学;2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学;2003年东华大学无锡校区并入江南大学。该项成果属于新发明,项目投入时间短,投入资金量小。该成果产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控,与同类产品相比有明显的竞争优势。
不少于150字
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科技成果的技术亮点评价
(1)该成果采用电化学剥离法在常压含氧氛围下进行Bi纳米片的制备,以金属Bi块作阴极,还原性NaI溶液作支持电解质溶液。具体的反应原理为:在通电条件下,电解质溶液中的大量Na+会插层进入阴极金属Bi的层间,使Bi的层间距变大的同时减弱其层间作用力,同时阴极所产生的H2泡在爆破时会使Bi纳米片从块体金属Bi上逐渐剥离下来。为了防止剥离下来的Bi纳米片被氧化,选用具有还原性的NaI溶液作为电解质溶液并在N2保护下进行Bi纳米片的制备,操作简单,能耗低,经济实用,具有很好的工业化前景。 (2)该成果所制得的Bi纳米片的纯度较高,在较宽的电位范围内电催化还原CO2制甲酸的法拉第效率均可达94%以上,较低电解电位下(-0.5V vs.RHE)的电流密度也可达50mA/cm2以上。相比于机械法制备的Bi纳米片,电化学剥离法更易得到形貌和尺寸更均匀、表面活性位点更多的Bi纳米片。
不少于150字
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科技成果的应用市场评价
价廉低毒的Bi是一种非常有潜能还原CO2生产甲酸的电催化剂,它对CO2·-中间体表现出弱的亲和力,对CO2RR的副反应-生成H2(HER)的反应具有固有的惰性。虽然金属Bi电催化还原CO2产甲酸的选择性接近100%,但催化电流密度并不理想。为了进一步改善Bi基材料在CO2还原反应中的催化性能,需要从纳米尺度上对材料进行合理的结构设计和表界面调控。 Bi与黑磷具有类似的层状晶体结构,每一层都是翘曲状的类蜂窝状结构,层与层之间主要以较弱的范德华力相互支撑。基于Bi的结构特征,选择合适的方法有望获得纳米级厚度的二维Bi纳米片。目前利用传统的自上而下的机械剥离法或者自下而上的化学合成法都不能成功地制备出单层或少层的Bi纳米片。已有报道,在加入少量NaOH的异丙醇溶液中对Bi粉进行超声来制备Bi纳米片,但该过程需在手套箱内完成,制备条件苛刻,超声时间长达30h,于碱性条件下进行超声易使Bi纳米片被氧化,所得产物需在水合肼中浸泡一夜去除表面氧化层[Wenjun Zhang,Yi Hu,Zhong Jin,et al.Liquid-phase exfoliatedultrathin Bi nanosheets:Uncovering the origins of enhanced electrocatalyticCO2 reduction on two-dimensional metal nanostructure[J].Nano Energy,2018,53:808-816]。
不少于150字
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评价专家组综合意见
该成果涉及一种电化学剥离法制备Bi纳米片的方法,属于微/纳米材料制备技术领域。该技术创新性很强,且技术成熟,投资回报比较可靠。总体而言,该项技术思路方向很好,未来市场空间较大,有利于当前政策要求,转化成熟度高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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