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 2月27日，科技部在京召開新聞發(fā)布會(huì)，發(fā)布2017年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)旨在深入落實(shí)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新在全面創(chuàng)新中的引領(lǐng)作用，宣傳科學(xué)、崇尚創(chuàng)新和追求卓越的科學(xué)創(chuàng)新精神，至今已經(jīng)成功舉辦13屆。

經(jīng)專家遴選、投票，根據(jù)得票高低，10個(gè)項(xiàng)目脫穎而出，分別為：①實(shí)現(xiàn)星地千公里級(jí)量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)；②將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物；③首次探測(cè)到雙粲重子；④實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三重簡(jiǎn)并費(fèi)米子；⑤實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲(chǔ)；⑥研發(fā)出基于共格納米析出強(qiáng)化的新一代超高強(qiáng)鋼；⑦利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài)；⑧中國(guó)發(fā)現(xiàn)新型古人類化石；⑨酵母長(zhǎng)染色體的精準(zhǔn)定制合成；⑩研制出可實(shí)現(xiàn)自由狀態(tài)腦成像的微型顯微成像系統(tǒng)。下面是對(duì)材料相關(guān)內(nèi)容的介紹：

實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲(chǔ)

氫能被譽(yù)為下一代清潔能源，但氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸一直以來是阻礙氫能源大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。其中，氫燃料電池是最具有實(shí)際應(yīng)用潛力的新一代能量供給系統(tǒng)，它在穩(wěn)定液體中原位產(chǎn)生所需氫氣，再將化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為電能，為航空航天、汽車等提供動(dòng)力。但眾所周知，氫氣的化學(xué)性能十分活潑，如何對(duì)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行安全高效的存儲(chǔ)就是氫燃料電池在應(yīng)用過程中所面臨的關(guān)鍵問題。

圖1 基于Pt/α-MoC催化劑實(shí)現(xiàn)水和甲醇低溫液相重整反應(yīng)產(chǎn)氫

北京大學(xué)馬丁與中國(guó)科學(xué)院大學(xué)周武、山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學(xué)石川研究團(tuán)隊(duì)研制了雙功能Pt/MoC甲醇液相重整制氫復(fù)合催化劑體系，利用程序升溫滲碳工藝將甲烷和氫氣同各種前驅(qū)體混合在一起，制成多種鉑改性的碳化鉬催化劑。最終制成的Pt/α-MoC催化劑具有平均轉(zhuǎn)化頻率(ATOF)為18046 h^-1的催化效率，在低溫(150 ℃-190 ℃)無堿甲醇液相重整過程中也具有很好的穩(wěn)定性，而之前文獻(xiàn)報(bào)道的高活性Ru基催化劑必須在8M的KOH溶液中才能活化甲醇。以產(chǎn)氫活性估計(jì)，僅需含有6克鉑的該催化劑即可使產(chǎn)氫速率達(dá)到1 kg H₂/h，基本滿足商用車載燃料電池組的需求。以目前甲醇市場(chǎng)價(jià)格（2,400元/噸）計(jì)算，采用此技術(shù)路徑儲(chǔ)放氫氣，氫燃料電池汽車每百公里燃料價(jià)格僅需約13元，而加60-80升甲醇可供家用小轎車行駛600-1,000公里。

文獻(xiàn)鏈接：Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts(Nature, 2017, DOI: 10.1038/nature21672)

成果詳細(xì)介紹：http://www.cailiaoniu.com/72682.html

圖2 Au₁₅ /α-MoC（111）上水煤氣變換反應(yīng)的反應(yīng)路徑

此外，該研究團(tuán)隊(duì)為了在低溫下實(shí)現(xiàn)高水煤氣變換(WGS，CO + H₂O=H₂ + CO₂) 反應(yīng)活性，設(shè)計(jì)了能夠低溫有效解離水的催化劑，并在低溫下能有效催化表面羥基與吸附態(tài)的CO之間的反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，面心立方（fcc）結(jié)構(gòu)的α-MoC負(fù)載的二維層狀A(yù)u團(tuán)簇可以在低于423K的反應(yīng)條件下表現(xiàn)出比之前報(bào)道的催化劑高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)的活性。α-MoC襯底和外延生長(zhǎng)的Au原子層具有強(qiáng)相互作用，調(diào)制了Au與CO的良好結(jié)合，同時(shí)，與α-MoC中的相鄰Mo位點(diǎn)的協(xié)同作用可以在低溫下有效活化水。

文獻(xiàn)鏈接：Atomic layered Au clusters on α-MoC as catalyst for the low temperature water gas shift reaction（Science,2017, DOI: 10.1126/science.aah4321)

成果詳細(xì)介紹：http://www.cailiaoniu.com/88000.html

上述研究進(jìn)展被多家科學(xué)媒體報(bào)道并高度評(píng)價(jià)，美國(guó)化學(xué)會(huì)C&E News雜志和英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)Chemistry World雜志分別以“氫能源：制備氫燃料新過程”和“新型催化劑點(diǎn)亮氫能汽車未來”為題進(jìn)行了亮點(diǎn)報(bào)道,認(rèn)為“隨著此高活性催化體系的成功，把氫氣存儲(chǔ)于甲醇并在需要時(shí)重整釋放的概念可能得到實(shí)際應(yīng)用，這是氫能儲(chǔ)存和輸運(yùn)體系的一個(gè)重大突破”。

研發(fā)出基于共格納米析出強(qiáng)化的新一代超高強(qiáng)鋼

超高強(qiáng)鋼在航空航天、交通運(yùn)輸、先進(jìn)核能以及國(guó)防裝備等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域發(fā)揮了重要的支撐作用，而且也是未來輕型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全防護(hù)的關(guān)鍵材料。然而幾十年來高性能超高強(qiáng)鋼的研究始終基于傳統(tǒng)的半共格析出產(chǎn)生強(qiáng)共格畸變的學(xué)術(shù)思路，存在著析出相數(shù)量有限，析出尺寸不夠合理且分布不均勻的固有缺陷，這既降低了材料的塑韌性又嚴(yán)重影響服役安全性。此外，昂貴的制備成本也限制了其實(shí)際應(yīng)用，成為困擾高端鋼鐵工業(yè)發(fā)展的難題。

圖3 Ni(Al,Fe)-馬氏體時(shí)效鋼在固溶退火（950℃下15min）和時(shí)效（500℃下3h）狀態(tài)下的機(jī)械性質(zhì)和STEM圖

北京科技大學(xué)呂昭平教授課題組通過創(chuàng)新超高強(qiáng)度鋼的合金設(shè)計(jì)理念，發(fā)展了超強(qiáng)韌的高密度有序Ni(Al,Fe)納米顆粒強(qiáng)化高性能新型馬氏體時(shí)效鋼，其中抗拉強(qiáng)度不低于2.2GPa，拉伸塑性不低于8%。新型超高強(qiáng)韌鋼的強(qiáng)化主要是基于最低錯(cuò)配度下獲得最大程度彌散析出和高剪切應(yīng)力的創(chuàng)新思想，即一方面通過“點(diǎn)陣錯(cuò)配度最小化”，顯著降低金屬間化合物顆粒析出的形核勢(shì)壘，促進(jìn)顆粒均勻彌散分布，并顯著提高強(qiáng)化顆粒的體積密度和熱穩(wěn)定性，低錯(cuò)配度共格界面結(jié)合小尺度有效緩解增強(qiáng)顆粒周邊微觀彈性畸變，改善材料宏觀均勻塑性變形能力；另一方面，引入“有序效應(yīng)”作為主要強(qiáng)化機(jī)制，有效阻礙位錯(cuò)對(duì)增強(qiáng)相顆粒的切過作用，從而獲得優(yōu)異綜合性能的新型馬氏體時(shí)效鋼。除此之外，新型超強(qiáng)韌馬氏體時(shí)效鋼通過采用Al元素代替?zhèn)鹘y(tǒng)馬氏體時(shí)效鋼中昂貴的合金元素，可添加傳統(tǒng)馬氏體時(shí)效鋼所避免的C元素，初步實(shí)現(xiàn)了高端鋼鐵材料的制備工藝簡(jiǎn)化和低成本的目標(biāo)，不但有力地推動(dòng)該類材料的實(shí)際工程應(yīng)用，同時(shí)為新型超高強(qiáng)度材料的發(fā)展打開了新的研究思路。