获悉，近日中国科学院科技战略研究院、中国科学院文献情报中心以及科睿唯安联合发布报告。该报告针对11个主要学科门类的Top10热点前沿研究方向以及相关论文、地区、院校及引用情况进行了介绍。

　　其中在化学与材料科学领域，Top 10 热点前沿发展主要分布在电化学、纳米材料、有机化学、新兴交叉等研究方向。

　　其中电化学方向有4 项，分别为海水电解催化剂、电催化硝酸根还原合成氨、阴离子交换膜燃料电池、电催化合成过氧化氢。

　　纳米材料方向有3 项，分别为高熵合金催化剂、量子点发光二极管、二维晶体管。

　　上述热点中，人工分子机器和机械化学是第二次入选该榜单Top 10 热点前沿。

　　鉴于海水在自然界中数量丰富且成本低廉，海水电解不仅是一种生产清洁氢能的可行方法，而且对海水淡化也具有重要意义。然而，与析氧反应同时发生的析氯反应极大地影响了海水电解的整体性能。因此，海水电解的实施需要高效、耐用的电催化剂，特别是阳极催化剂，以保证析氧反应免受氯化物腐蚀。

　　该前沿的11 篇核心论文涉及阳极析氧催化剂和阴极析氢催化剂，重点是析氧催化剂。研究人员

　　使用镍、铁、钴等活性元素制备催化剂，实现了常温、碱性、工业电流密度条件下长时间高效电解海水，超过了商业铱基催化剂的表现。

　　作为一种高价值的环保型氧化剂，过氧化氢被广泛用于废水处理、化学品合成等过程。但是，当前工业上合成过氧化氢需使用高能耗的蒽醌工艺，成本高昂，不适合于现场按需制备。通过两电子氧还原反应或者两电子水氧化反应电催化合

　　成过氧化氢，可以实现按需现场合成，是一种富有前景的替代过程。然而，研发用于该过程的廉价、高效、高选择性的电催化剂仍具挑战。

　　该前沿的39 篇核心论文涉及催化剂研究和电极设计，主要是前者。研究人员不仅研究了用于氧还原反应的金属单原子（例如，钴、钼）、碳基材料等催化剂类型，还研究了用于水氧化反应的金属氧化物（例如，BiVO4）等催化剂类型。

　　在化学与材料科学领域共有2项研究入选新兴前沿，且均与能源的转化和存储相关。

　　“高性能HER和ORR 光催化剂的开发及其在太阳能燃料合成中的应用”，主要涉及利用光催化剂，如共价有机框架化合物和金属氧化物半导体（主要是BiVO4）等，通过氢还原反应（HER）和氧还原反应（ORR）将太阳能转化为绿色燃料，如氢气和双氧水。

　　“聚合物介质电容器的制备”主要涉及利用聚合物作为电容器的介质，调整其组成和结构，实现电容器能量密度和放电效率的同时提高。

　　重点新兴前沿解读――“高性能HER 和ORR 光催化剂的开发及其在太阳能燃料合成中的应用”

　　利用人工光合作用收集太阳能燃料，在全球应对气候变化、环境污染和能源危机的任务中具有重要价值。鉴于可扩展性和成本效益等因素，在各种各样通过人工光合作用获取太阳能燃料的反应中，太阳能驱动的水裂解制氢反应(HER) 和利用地球丰富的水和氧气进行人工光合成H2O2 的双电子氧还原反应(ORR)受到了众多研究者的关注。

　　在该新兴前沿方向中，主要探讨了高性能HER 和ORR 光催化剂的制备和优化路径，以实现太阳能燃料（氢气和双氧水）的高效、快速制取BEAT365官方网站。

　　其中，针对HER 光催化剂制取氢气均围绕提高共价有机框架化合物（COF）稳定性和提升电子离域能力两方面展开：

　　中国科学院福建物质结构研究所采用将COF 中的N- 酰腙连接基元（H-COF）不可逆氧化环化形成芳香性的恶二唑连接基元（ODACOF）的策略，实现了COF 化学稳定性和π 电子离域能力的同时提高， 制备的ODA-COF 应用于光催化制氢可产生比不经修饰的H-COF 4 倍多的氢气；

　　由于碳碳双键连接单元具有良好的稳定性且利于电子离域，青岛科技大学基于Knoevenagel 反应，制备了高结晶性的碳碳双键连接的共轭COF（苯并二噻唑结构）材料，利用其光催化制氢的产氢速率可达15.1 mmol*h-1*g-1。

　　针对ORR 光催化制取H2O2研究，该新兴前沿方向主要涉及COF和无机BiVO4两种光催化材料的制备及其在H2O2合成中的应用。

　　中国的三峡大学和澳大利亚的斯威本科技大学首次实验证明基于联吡啶的共价有机框架光催化剂

　　（表示为COF-TfpBpy）可以在不存在牺牲试剂或缓冲液的情况下光催化生成H2O2；而北京理工大学则开发了一种部分氟化、无金属、亚胺连接的二维三嗪共价有机框架（TF50-COF）光催化剂，实现了1739μmol*h-1*g-1的H2O2 产率；

　　此外，浙江大学和日本中央大学利用无机Mo 掺杂的多面BiVO4（Mo:BiVO4）制备了高效整体光催化H2O2 生成系统，该系统可显著增强电荷分离并可抑制电荷载流子的快速捕获和复合，在全光谱下表观量子产率为1.2%，太阳能到化学的转化效率为0.29%，创下了无机半导体系统的新纪录。