1.苏州大学王殳凹团队在Nature子刊Nature Sustainability上发表了关于高效氚水净化的研究成果。
2.该研究提出了一种基于催化质子交换的高效氢同位素分离工艺,实现了固-液-气三相质量传递。
3.与传统水蒸馏系统相比,所建立的水蒸馏原型装置的理论塔板高度降低了一半,分离效率提高了四个数量级以上。
4.该工作为氚水的净化提供了一种工业上可行且可扩展的选项,为深度除氚领域的重要进展。
5.王殳凹团队在核化学领域取得了一系列重要成果,曾获得“杰青”荣誉和国家首届“杰出青年基金延续资助项目”获得者。
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3月25日,苏州大学王殳凹带领团队与合作者在Nature子刊Nature Sustainability(自然-可持续性)上发表了最新研究成果。该研究报道了在水蒸馏过程中利用催化质子交换实现高效氚水净化。该研究提出了一种基于催化质子交换的高效氢同位素分离工艺。在金属有机骨架(MIL-101(Cr))中发现了独特的催化促进质子转移路径,该路径将同位素交换的能量壁垒降低到了前所未有的水平。将MIL-101(Cr)融入水蒸馏(WD)系统中,实现了固-液-气三相质量传递,克服了传统水蒸馏的热力学限制,传统水蒸馏依赖于液-气两相同位素交换。与现有水蒸馏系统相比,所建立的水蒸馏原型装置的理论塔板高度降低了一半,从而在10米高的蒸馏塔中将分离效率提高了四个数量级以上。该工作为氚水的净化提供了一种工业上可行且可扩展的选项。
据了解,该研究为王殳凹团队在前期研究工作的基础上的进一步探索,该研究为以后工业级氚分离工艺的发展奠定了理论基础,为深度除氚领域的重要进展。本文第一完成单位为苏州大学,唯一通讯作者为苏州大学王殳凹。说起王殳凹,他近两年可谓是成果不断,去年9月18日,他与合作者在顶刊Nature上报道了高能量转化效率锕系辐射光伏微核电池的创制。该研究报道了一种基于“内置能量转换器”的新型锕(α)系微型核电池架构,该结构是将锕系元素与发光镧系元素的分子层级耦合,将放射性核素衰变能到光能转换效率提升了近8000倍,并组装了全球已知效率最高的辐光伏核电池。该成果突破了传统微核电池结构中严重自吸附效应的限制,为近年来核电池领域的一项重要突破。
2023年4月19日,王殳凹与合作者同样在Nature上报道了一种具有空位纳米尺度的多金属氧酸盐(POM)簇,并在硝酸介质中与六价锕系元素,在三价镧系元素上的选择性配位相容。该团簇是迄今为止在水介质中观察到的最稳定的Am(VI )物种,解决了几十年来的核工业难题。该文也是乏燃料后处理领域的首篇Nature文章。此前连续两年在顶刊上发文,这对核化学领域的研究者来说还是相当不易的。
值得一提的是,上面提到的王殳凹去年发表的Nature上的关于新型锕(α)系微型核电池的成果,刚在3月26日被国家基金委评为了2024年度中国科学十大进展之一,苏州大学也是少有的入围该榜单的非985高校,这也是难能可贵的。
王殳凹,1985年出生于湖南岳阳,2007年本科毕业于中国科学技术大学,2012年博士毕业于美国圣母大学。博士毕业后先后在劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校进行博士后研究,2013年在完成博士后工作后他回国加盟苏州大学至今。他目前为苏州大学教授,放射医学与辐射防护国家重点实验室主任,苏州大学先进技术处处长。其实年少有为的王殳凹加盟苏州大学是一个很正确的选择,因为苏州大学被称为中国放射医学“黄埔军校”,它的放射医学学科是我国该领域里唯一的国家重点学科,还拥有放射医学与辐射防护国家重点实验室, 王殳凹加盟苏大也算是如鱼得水了。另外提一下的是,其实从事核化学研究还是有一定风险性,但王殳凹依然投身该领域并做出了优秀成果,确实值得称道。
由于在核能放射化学领域取得的一系列重要成果,王殳凹在2018年年仅33岁时便相继获得了“CJ学者特聘教授”与“杰青”荣誉,他还是国家首届“杰出青年基金延续资助项目”获得者。此外,他还获得过众多奖项,如2012年时获美国化学会青年科学家奖及国际衍射数据中心的Ludo Frevel晶体学奖,2016年获中国化学会青年化学奖,2020年获中国青年科技奖,2023年获科学探索奖等。