张涛 单原子催化化在催化上究竟是昙花一现还是发展新趋势

可穿戴式产品究竟是昙花一现还是持续在融入我们的生活?
在短短的十年内销售额就增长了1886%。这种增长数字使投资者垂涎三尺,而且有很好的理由。图表中这种增长就像曲棍球棒一样。刚开始增长基数很小,然后遇到了拐点,引起了数年的指数增长。当遇到“曲棍球棒”之类的增长曲线时,有时产品会出现昙花一现,销售额在达到顶峰之后便很快消失。然而也有在这种趋势之初就得到投资的机会,然后重塑未来,创造数十亿美元的产业。
1886%的增长率其实是可穿戴式产品在健身市场上的出现的。他们已经司空见惯,从小型袋装设备,比如FitBit,到智能手环设备,如Nike的FuelBand。消费者电子协会的研究表明可穿戴式健身产品的销售额从2009年的仅仅4,300万美元一直增到了2013年的85,400万美元左右。今年,可穿戴式健身产品预计将达到12亿美元的销售额,保持年增长率为35%的骄人成绩。
随着可穿戴式产品入侵我们的生活——从健身产品到智能眼镜,再到智能手表——它们是昙花一现,还是会在未来几年连续增长呢?
健身领域之外
可穿戴式产品的大爆炸确实是移动设备增长的下一个演化。去年6月份,56%的美国人都有智能手机。随着蓝牙等科技可以使设备间安全连接,智能手机可以“远程控制”一系列设备。
比如,FitBit之类的可穿戴式健身产品很容易连接上智能手机。从此,这家公司开发的应用程序就允许用户从设备上卸载数据。这个应用程序储存历史数据,允许FitBit用户跟踪其他用户朋友的进程以及其他利益。单独情况下,FitBit是一个灵敏计步器,但与智能手机上的应用程序同步时,FitBit就更加了不起。它变成了一个社交网络,也是人们监控他们运动水平的中心。
或者,我们可以看看手表。三星Galaxy Gear上最明显的特征就是连接智能手机和从手腕接听电话的功能。
有人需要这些产品吗?
可穿戴式产品最大的问题就是是否真有需求。当与智能手机配对使用时,难道智能手机就不能处理这些智能设备具备的功能吗?比如,三星的Galaxy
Gear的测评指出,当这款智能手表拍照和接听电话时——Dick
Tracy感觉很酷——但其他方面并没有什么可取之处。事实上,这款具有亮屏的智能手表只有和智能手机一样的电池寿命,而且这款产品使人晕头转向。有几个特征很好,但是智能手机也具备。况且,因电池寿命太短而显得劣质。总之,这是一款目标混乱的产品。
一般情况下,智能手机是非凡的“瑞士军刀”——它们有一系列可替代其他硬件的特性。比如,傻瓜相机的销售额近几年一直在下滑。在图片托管网站Flickr上,每日有超过350万张照片被上传,其中四种最受欢迎的相机都是iPhone。
但是,有趣的是傻瓜相机的销售额从2012年6月到2013年5月下降了26%,而可拆卸镜头相机的销售额却增加了5%。智能手机的相机在挤兑低端傻瓜相机,但是智能手机难以替代的专业高端相机销量却在增长。
可穿戴式产品的早期增长来自健身产品很大程度上是因为,它们具备智能手机不具备的某些功能,比如可拆卸镜头相机。这些产品比多数智能手机更好地追踪运动水平,而且也具有更长的电池寿命。我有一个FitBit,一般一周充电一次。消费者从可穿戴式健身产品上看到了额外好处,结果是他们很快地打开钱包,创造数十亿美元的产品类别。
一些可穿戴式产品有异议,另一些则不然
我们将看到2014年仍不乏可穿戴式产品。大部分都无用。三星的Galaxy
Gear很快便投向市场,部分原因是Apple也在研发智能手表的报道。三星创造智能手表的最大因素是想打败市场上的竞争对手,而不是要给消费者的生活带来独一无二并真正有益的产品。
然而,除了欠缺考虑的产品着急利用可穿戴式产品的淘金热,其中也有真正吸引人的产品。Google
Glass是个有趣的产品,因为它将测试人们到底有多想跟技术联系在一起。一方面,它们使科技没那么分散注意力。15分钟后有会议的消息提醒闪烁在眼镜的一角比兜里震动的手机要求你停下来检查通知对你的打扰更加轻微。或者,想象一下走进一家餐馆时,Google
Glass在屏幕上发布一步步的指引。那远比过马路时盯着智能手机上的指引更加安全有效。
另一方面,一直穿戴设备拍摄视频和照片的人们也有天生的隐私问题。同样,当有人发现Google
Glass的界面有用时,其他人或许会发现它分散注意力。此时很难知道像Google
Glass之类的产品能否被广泛采用,但是不可置否的是Glass呈现了许多互补智能手机但与之不同的特性。
然后可穿戴式产品在未来几年中还有超乎消费品之外的应用。例如,大多数可穿戴式健康健身产品如今追踪运动情况,因此可穿戴式产品或许能够对医疗卫生保健产生深远影响。想象一下附加到身上的可穿戴式产品——甚至是很小的植入——有超常的电池寿命且能监控人们的健康状况。
当你开始考虑可穿戴式产品变成医疗卫生保健领域的中心时,可穿戴式健康健身产品的潜力从今年的12亿美元市场变成1000亿美元的市场并没那么遥不可及。
毫无疑问,有大量设计不佳的可穿戴式产品将在2014年或之后上市。在CES上,39家不同的参展商展示了用于可穿戴式产品的健康健身技术。每次这些无用的产品上市,就会有取缔整个可穿戴式产品类别的危险,而且我确定你将会看到更多文章这么写。
但是更大的景象是还要花上数年才能找出可穿戴式产品的真正位置。Google
Glass或许失败,但是其他的产品会提炼它的一些最有特性,然后取而代之。可穿戴式健身产品或许会随着成千上万的健身产品涌入市场而消逝,但是长期的机遇可能是追踪我们的总体健康状况而仅是运动水平的可穿戴式产品。
我的见识足以知道可穿戴式产品将在未来十年的科技中产生巨大的影响,而且会为在此类产品中创造不凡产品公司的投资者带来巨大好处。然而,那时肯定你要嘲笑某些相当愚蠢的可穿戴式产品。毕竟,这是看起来不属于摩登家庭的科技产品。
本文来源:安珀网
关键词阅读:
跟贴热词:
文明上网,登录发贴
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网易立场。
热门产品:   
:        
:         
热门影院:单原子催化:架起多相均相桥梁
中研普华报道:
相关研究报告
  “相比于亚纳米、纳米铱催化剂,单原子铱催化效率可以‘一抵十’,成为催化过程中名符其实的主角。”对其团队与清华大学合作以氧化铁为载体成功制备出的单原子铱(Ir)催化剂,张涛研究员这样为介绍:“单一均匀的活性位,更有可能架起多相催化与均相催化之间的桥梁。”    多相催化作为现代化学工业生产赖以进行的关键技术,对社会进步与发展至关重要。多相催化技术的广泛应用,不仅从根本上改变了人类食不果腹(合成氨)、衣不蔽体(合成纤维)的命运,而且在转化、、合成、环境污染控制等诸多领域发挥着巨大作用。随着社会经济与化学工业的快速    发展,催化剂的需求与日俱增,仅1991年到2008年这不到20年的时间里,全球多相催化剂的市场销售收入就从60亿美元上升到130亿美元,翻了一番还多。与此同时,对作为催化剂重要活性组分的尤其是贵金属的需求也在逐年增加。然而,贵金属不但价格昂贵,而且储量稀少,难以满足需求。因此,提高金属特别是贵金属原子利用率至关重要,成为催化剂制备科学的一个核心问题。    金属分散能够达到的极限是单原子分散。因而将负载金属催化剂中的活性组分金属进行单原子排布,实现金属原子利用效率的最大化,是一个重大挑战。我国在国际上首次提出了“单原子催化”的概念,并采用共沉淀法制备低负载量贵金属催化剂,率先实现了实用单原子催化剂的简单化学方法制备。研究人员采用超高分辨透射电子显微镜及理论计算对催化剂进行了结构表征和模拟,揭示了催化剂结构稳定和具有高活性的原因,这有助于缩小或者消除当前理论计算与实验之间的“鸿沟”,更有助于对催化反应与机理的理解,推动催化理论的发展。    传统多相催化剂往往包含从大到小粒径分布很宽的纳米粒子,具有不同的活性中心,在降低反应选择性的同时,也为辨认真正的活性中心带来了很大的困难,使人们难以将结构与活性进行很好的关联。而单原子催化剂尺寸、状态、分布相对均一,易于进行催化反应机理的研究。同时,由于研究对象本身为单个的原子,所有认识都是基于分子原子水平,因而可以真正做到从分子水平甚至原子水平上理解催化反应过程与机理。单原子催化剂兼具均相催化剂的“孤立位点”和多相催化剂的结构稳定、易分离的特点,非常有可能成为沟通多相催化与均相催化的桥梁喝纽带,是均相催化多相化的重要发展方向之一。    单原子催化剂可以实现贵金属利用率的最大化,节约贵金属用量,降低催化剂成本,具有非常重要的实际应用价值。对依赖于贵金属催化剂的领域,如燃    料电池、石油化工、精细化学品生产以及汽车尾气净化等实际应用过程也具有重要意义。另外,由于其具有单一分散的活性位,单原子催化剂有望实现精细化工品生产的“绿色催化”。目前的催化技术所使用催化剂活性位不一,导致产物分布不均匀,往往在实现目标产物时存在大量副产物,后期需要大量纯化净化过程,能耗较高而且有些副产品会带来环境污染。单原子催化技术有望突破这一工业难题,节省后期分离费用,使生产过程更加。在单原子催化新概念的指导下,科学家们有望开发出一系列低成本、高活性的负载型催化剂。
本文分享地址:
近日,中国多家钕铁硼企业欲联合反诉日立金属专利垄断,胜败预测与利弊关 …
河南能源化工集团召开战略重组后的第一次经济分析会,总经理乔国厚通报了 …
根据《省人民政府办公厅关于加快全省化肥产业结构调整促进转型升级的意见 …
北美页岩气革命已经大获成功,但是加拿大乙烯生产商却仍然处于原料 …
在29日召开的中国(上海)自由贸易试验区情况说明会上获悉,中国证 …
国内尿素延续弱势,山东部分厂家报价仍有小幅下调,各地市场价格也 …
2分钱,这是今天零时本市92号汽油售价的下调幅度,创下了7 …
运营公司: 办公地址:深圳市福田中心区深南中路东风大厦12层
邮编:518031 E-mail:
服务热线:(+86)6 06 96 56 29596
Copyright @ 2004- All Rights Reserved. 版权所有 (简称"") TM 旗下网站 传真:8
咨询QQ:918461作者:刘万生 王爱琴 魏海生 来源: 发布时间: 9:52:46
选择字号:小 中
中科院大连化物所单原子催化研究取得新进展
记者刘万生 通讯员王爱琴 魏海生 4月22日,中科院大连化物所张涛院士团队与美国亚利桑那州立大学刘景月教授(大连化物所千人计划)一起合作,在单原子催化研究领域取得新进展。首次将Pt/FeOx 单原子及准单原子催化剂用于含有不饱和取代基团的芳香硝基化合物的选择加氢反应,在温和反应条件下(40 oC, 氢气压力0.3 MPa)获得了极高的活性和选择性。以3-硝基苯乙烯选择加氢为例,其TOF值达到1500 h-1,比文献中报道的最优催化剂的活性高20倍;氨基苯乙烯选择性接近99%,是目前所报道的Pt基催化剂中的最高值,而且催化剂可磁性分离、具有良好的循环稳定性和底物普适性。单原子和准单原子优异的催化性能可归结于催化剂中孤立的带正电的Pt活性位,这些活性位有利于硝基的优先吸附并同时抑制C=C的加氢。该工作于近期发表于《自然通讯》(Nature Communications, 5, )。
含有各种取代基的芳香硝基化合物选择加氢制备相应的芳胺是精细化工领域最重要的反应之一,在农药、医药、染料及高分子聚合物等领域具有广泛的应用。但当反应物分子中含有C=C、C&C等易还原基团时,选择性还原硝基而保留其它官能团对于传统的过渡金属加氢催化剂而言仍然面临相当大的挑战。单原子以及准单原子催化剂为解决该问题提供了一条绿色而极其有效的途径,有望在未来得到工业应用。
单原子催化是多相催化领域的新概念,其原子分散的均一活性位不仅可使金属原子利用率达到最大,同时有可能架起多相催化与匀相催化之间的桥梁。2011年,张涛研究组首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂,与刘景月、李隽合作, 提出了&单原子催化(Single-Atom Catalysis)&的概念(Nat. Chem. 4)。最近三年,单原子催化得到了迅速发展,国际上多个研究组跟进研究。张涛研究组也在该领域不断取得新进展:相继制备出Ir1/FeOx单原子催化剂并应用于水汽变换反应(J. Am. Chem. Soc. , 15314);受邀撰写单原子催化的综述文章(Acc. Chem. Res. 40)。此次是将单原子催化剂在精细化学品合成领域的成功应用。
该项研究得到了国家自然科学基金和中科院重大突破择优支持的资助。
&打印& 发E-mail给:&
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。&
<span style="color:#14/12/25 20:21:05
挺好的研究工作!
目前已有1条评论作者:徐治国
发布时间: 9:22:5
单原子催化剂的未来
相比传统催化剂,纳米催化剂的活性大大增强。但是,当尺度从纳米到单原子变化时,金属的性质还会有什么变化,催化性能会如何?
近日,发表在《自然&化学》(Nature chemistry)杂志上的研究成果解开了这一谜团。来自中科院大连化物所张涛研究员及其研究团队在多年研究高分散催化剂的基础上,通过与该所刘景月教授、清华大学李隽教授合作,利用氧化铁与铂原子之间的强相互作用,以氧化铁为载体成功制备出首例具有实用意义的&单原子&铂催化剂,该催化剂的催化活性是传统的纳米催化剂的2~3倍。
&单原子&诞生
当粒径从纳米到亚纳米甚至到单原子变化时,金属的性质还会有什么变化?单原子的催化性质如何,成为催化领域关注的焦点。而此前,由于没有获得过单原子分散的实用催化剂,对于这一问题仍然没有明确的答案。
而张涛及其研究团队第一次制备出了完全原子分散的实用化负载型金属催化剂,并从实验和理论上证明、解释了其具有极高的催化活性,进而明确提出了&单原子催化&概念,无疑对这一问题给出了明确的答案。
&这是科学家首次提出并证明了&单原子催化&的概念。在该催化剂上,所有的铂都呈单原子分散状态,无任何亚纳米或纳米聚集体存在。&张涛说,&坦白讲,在鉴定单原子结构之前,我们其实也并不知道该催化剂就一定是单原子催化剂。&
从最初的催化剂设计、反复实验到最后的结构解析,整个课题组前后花费了大约三年时间,经历了很多次的失败才获得成功的。过去由于一些技术手段的限制,特别是能够明确识别单原子的超高分辨电子显微镜是近几年才开发成功的新仪器,&因此过去的高分散催化剂、特别是一些极低负载量的贵金属催化剂,也可能是单原子催化剂,只是因为技术手段的限制而在当时无法得到证明。&张涛说。
美国《化学与工程新闻》杂志与&自然&中国&网站(Nature China)对此成果也分别以&亮点&形式给予了重点报道。 美国西北太平洋国家实验室的Charles H. F. Peden教授在接受美国《化学与工程新闻》记者采访时,给出如此评价:&这是一项非常及时、令人兴奋的研究工作,单个原子是否能够作为多相催化剂中的活性位是催化界曾经思考的问题,该研究给出了明确、响亮的肯定回答。&
除了解决诸多理论问题,并带动催化基础科学的发展之外,&单原子催化&对于催化剂的实际应用也具有重要意义。
例如铂金催化剂是用途最为广泛的贵金属催化剂。全球每年高达50%的铂产量都用于汽车尾气净化系统的三效转化器。燃料电池电极催化剂、石油化工中的催化重整选择加氢、以及各种精细化学品的合成都大量依赖于高效的负载型铂、钯等贵金属催化剂。但是贵金属的资源稀缺性决定了其价格昂贵,同时贵金属独特的物理化学性质又决定了其在多种催化反应中的不可替代性。因此,如何提高贵金属的原子利用效率一直是催化剂制备科学的核心问题之一。从19世纪初期安全矿灯上的铂丝,到后来的铂黑(超细铂粉末)、海绵状铂,再到目前广泛采用的高比表面载体负载铂催化剂,人类走的是一条高分散的道路。
&道理非常简单,由于催化反应总是在催化剂表面发生,而对于相同质量的物质,被分散得越细小时,可以暴露的表面原子越多,表面积总和越大,因而制备高分散贵金属催化剂自然成了科学家提高贵金属利用效率的首选方案。&张涛说。
张涛介绍,由于这种催化剂的制备原料氧化铁、氯铂酸很容易得到,能够方便地实现&单原子催化剂&的工业化生产。&铂金催化剂是用途最广泛的贵金属催化剂,全球每年高达50%的铂产量都用于汽车尾气催化净化系统。燃料电池、石油化工、航天航空、精细化学品的生产,也大量依靠铂、钯等贵金属。&他说,&这是催化科学从纳米催化走向单原子催化的一个实例,这种方法既可以提高生产效率,又可降低成本。&
张涛介绍说,单原子催化剂是用工业上容易实现的方法,即共沉淀的方法制备的。理论上讲,&我们的单原子催化剂是易于实现工业化生产的。但是我们目前的研究还处于实验室阶段,重点放在从基础研究角度理解单原子特殊的催化性质,以及拓展其他的单原子催化体系。今后将逐步开始考虑把单原子催化剂应用于一些重要的催化反应。&
&目前只是证明在一些特定领域,对一些特定反应,单原子催化剂的性能更高更强,现在还不能笼统地说单原子催化剂的性能更高更强。&张涛并不避讳,单原子催化的研究才刚刚起步,现在就预言单原子催化剂取代传统催化剂为时过早。但是可以肯定的是,不管是从理论上理解催化反应本质还是工业上的潜在应用,单原子催化剂都会是未来催化研究的一个重要方向,完全有可能在某些特定领域取代传统催化剂。
自张涛的研究成果发表后,一些企业已经与大连化物所联系,&考虑单原子催化的工业应用,但是目前仍处于商谈之中,还没有达成最终协议,所以还不能透露相关信息。我们将加快研究步伐,希望短期内在实验室基础研究和工业应用两个方面都有大的进展。&张涛说。■
& 《科学新闻》 (科学新闻2011年第10期 技术财富)
发E-mail给:&我所单原子催化研究取得新进展----中国科学院大连化学物理研究所
您现在的位置:&>&&>&
我所单原子催化研究取得新进展
&&&&发布时间:&&&&供稿部门:15室、科技处
【】【】【】
  近日,我所张涛院士团队与刘景月研究员合作,在单原子催化研究领域取得新进展。首次将Pt/FeOx 单原子及准单原子催化剂用于含有不饱和取代基团的芳香硝基化合物的选择加氢反应,在温和反应条件下(40 oC, 氢气压力0.3 MPa)获得了极高的活性和选择性。以3-硝基苯乙烯选择加氢为例,其TOF值达到1500 h-1,比文献中报道的最优催化剂的活性高20倍;氨基苯乙烯选择性接近99%,是目前所报道的Pt基催化剂中的最高值,而且催化剂可磁性分离、具有良好的循环稳定性和底物普适性。单原子和准单原子优异的催化性能可归结于催化剂中孤立的带正电的Pt活性位,这些活性位有利于硝基的优先吸附并同时抑制C=C的加氢。该工作于近期发表于《自然通讯》()。  含有各种取代基的芳香硝基化合物选择加氢制备相应的芳胺是精细化工领域最重要的反应之一,在农药、医药、染料及高分子聚合物等领域具有广泛的应用。但当反应物分子中含有C=C、C≡C等易还原基团时,选择性还原硝基而保留其它官能团对于传统的过渡金属加氢催化剂而言仍然面临相当大的挑战。单原子以及准单原子催化剂为解决该问题提供了一条绿色而极其有效的途径,有望在未来得到工业应用。&&&& 单原子催化是多相催化领域的新概念,其原子分散的均一活性位不仅可使金属原子利用率达到最大,同时有可能架起多相催化与匀相催化之间的桥梁。2011年,张涛研究组首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂,与刘景月、李隽合作, 提出了“单原子催化(Single-Atom Catalysis)”的概念(Nat. Chem. 4)。最近三年,单原子催化得到了迅速发展,国际上多个研究组跟进研究。张涛研究组也在该领域不断取得新进展:相继制备出Ir1/FeOx单原子催化剂并应用于水汽变换反应(J. Am. Chem. Soc. , 15314);受邀撰写单原子催化的综述文章(Acc. Chem. Res. 40)。此次是将单原子催化剂在精细化学品合成领域的成功应用。  该项研究得到了国家自然科学基金和中科院重大突破择优支持的资助。(文/王爱琴 图/魏海生)&
【】&&【】&&【】
附件下载:
CopyRight . Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences.
中国科学院大连化学物理研究所 版权所有 辽ICP备号 All Rights Reserved.

我要回帖

更多关于 昙花一现 只为韦陀 的文章

 

随机推荐