化学工程新闻资料

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新教育

【CONNECT实验室／02】在CONNECT实验室寻找应对气候变化之法

化学工程学士是四年制课程，学生必须在大四完成毕业研究项目。厦门大学马来西亚分校能源与化学工程学院助理院长、CONNECT中心创始人兼主任王伟俊教授会把化工研究的个案带入课堂，学生一般会学习传统的化工学科包括天然气、石油、蒸汽甲烷重整等天然材料，他会分享纳米材料、能源材料，让学生认识最新的发展，分析已经存在的材料对环境的影响，化工专业可以思考未来可以实行的降解和转换解决方案。 AI现在大热趋势，王伟俊认同AI领域的重要，但他不保证未来10年会否保持热长度。“20年前化学工程已经存在，可能一时曾面临瓶颈，但我相信有瓶颈之后就会再度活跃，一旦人才变少了就会有这方面人才的需求。” 新一代的年轻学者目前的想法或许是韩大数据或AI发展，他相信工程的地位仍然稳固，当然课纲要与时并进，融入新科技元素如大数据模拟，让研发成果事半功倍。那么，纳米能源与催化技术卓越中心（CONNECT）是如何推动纳米材料制备、催化与太阳能驱动的燃料转化、能源储存、运算纳米技术四大方向？王伟俊与CONNECT成员讲解实验室里的研究实况。报道：本刊关丽玲摄影：本报黄安健 ▲ CONNECT其中一间实验室──等离子体能源创新中心（Plasma Energy Innovation Hub）。 ▲这是CONNECT的其中一间实验室，主要进行人工光合作用的实验（Hub for Artificial Photosynthesis）。 1.材料的制备 ▲氮化碳（Carbon Nitride）是很好的光与电催化剂，可以用来产生氢气、二氧化碳转换、塑料降解、过氧化氢生成及硝酸盐还原为氨等。除了生产氮化碳，CONNECT也做了很多合成材料，如金属硫化物（Metal Sulfide）及其他二维材料如层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide），常用于催化剂、吸附剂、电池材料等领域。 ▲▼王伟俊要求学生在使用仪器和设备时，标注正在进行的实验项目名称。 2.催化与太阳能驱动的燃料转化 ▲ 来自印尼的硕士生奈尔解释，由电力驱动的催化剂，通过焦点调节器，设置向催化剂输入的电力。催化剂在这里与海水反应，生成氢气和氧气，这就是水的主要成分。氢气将以气体形式释放，并流入气体检测装置（气相色谱仪），从中检测到的氢气量及效率。 ▲这是一种吸附催化剂的导电底物（Conductive Substrate），很多孔的底物可以很好的补捉粉状催化剂，之后用电化学工作站进行电催化。CONNECT学生在测试电催化的循环性，目前已进行了200个小时二氧化碳还原的实验。 ▲催化剂与海水发生反应，生成氢气（左）和氧气（右）。 ▲傅杰示范以光催化进行二氧化碳还原，氙灯是模拟太阳光谱，照射在反应器，显示催化剂不仅可以吸收光，同时产生反应，过程产出的能源产物，并以色谱仪检测。 ▲石墨稀是很好的导电体，产生的高质量纳米材料抗拉和机械强度都很高。 ▲生产过程中利用氩气在微波的帮助下产生等离子体，其温度比气体高。透过这状态可以把甲烷从原子和分子分裂，形成碳原子，重新组合最终形成石墨稀。这就是CONNECT的目标，明年必须生产40公斤的石墨稀。 3.能源储存 ▲ 助理教授陈吉祥（左）讲解光催化片流动电池（Photocatalyst sheet flow cell）结合流动电池的工作原理，用于能源转换或存储。 4.运算纳米技术模型 ▲王伟俊在纳米表征中心（Nano-Characterization Hub）讲解，用肉眼看不到催化剂的面积，必须用高端仪器（BET）来精确测量。 ▲研究生在测量催化剂的形貌和局部表面电势。相关稿件: 【CONNECT实验室／01】荣登全球高被引用科学家，王伟俊教授：年轻拼一把，每年持续发表新文献更多【新教育】: 【升学管道／01】直接招生Direct Intake，通往公立大学的另一扇门【升学管道／02】以直接招生途径进入公立大学，学费是否划算？

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