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中国十大新能源公司有哪些

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任性的小鸭子
2023-01-29 14:20:08

中国十大新能源公司有哪些

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2026-04-04 11:26:31

中国新能源企业30强名单:

公司名称入选理由无锡尚德电力控股有限公司尚德是中国最大的太阳能电池生产商,也是全球最大的太阳能电池生产商之一。作为全球及中国光伏产业的领军企业之一,在光伏自主技术创新以及国际市场开拓方面取得了公认的成就。尚德是第一家在纽交所上市的光伏企业,推动了行业的发展。比亚迪汽车股份有限公司比亚迪是全球最大汽车动力电池供应商之一,是中国乃至全球新能源汽车的领跑者。作为中国新能源汽车的领军企业,比亚迪在锂电池及电动汽车研发领域引领国际先进水平,并且率先生产出双模纯电动和纯电动汽车,在电动汽车行业处于领先地位。该公司获得了投资大师巴菲特的亲睐。华锐风电科技(集团)股份有限公司华锐是中国最大的风电整机生产企业,中国风电产业的领军企业之一,在大功率风电机组及海上风电方面具备国际领先水平,为我国风电机组制造的国产化作出了很大贡献。华锐也是全球最大的风电设备供应商之一。新疆金风科技股份有限公司金风科技是中国风电行业的先行者,坚持自主研发,具备3MW风机的自主研发技术,为推动中国风电产业发展做出很大贡献。金风是行业内第一家上市的风电企业,推动了行业的发展。金风还是全球最大的风电设备供应商之一。英利绿色能源控股有限公司英利是全球最大的太阳能纵向整合企业之一,中国光伏产业的领军企业之一,以垂直整合产业链取得了行业领先优势。英利积极投身参与公共事业,累计向边远地区捐助1500万元,很好地履行了企业的社会责任。江西赛维LDK太阳能高科技有限公司赛维LDK是全球最大的太阳能电池硅片生产商。在光伏晶硅原料和硅片领域具备国内领先的规模和技术水平,通过产业链纵向延伸进一步确立了行业竞争优势。该公司在2009年成功投产万吨级高纯硅项目,打破了国外在此项技术上的垄断。赛维LDK是较早在海外上市的新能源企业之一,推动了行业的发展。皇明太阳能股份有限公司皇明是中国最大的太阳能热水器生产商之一,国内光热产品行业的龙头企业,近年来在光伏及节能建筑领域不断创新开拓,成为国内新能源产业的领军企业之一。中航惠腾风电设备股份有限公司中航惠腾是中国最大的风机叶片生产商,全球知名的叶片生产商之一。其大型风机叶片已经打入国际市场。该公司在开发新产品的过程中,从产品设计、工艺到模具研制、试验检测等各个方面,取得了一系列关于风电叶片的科研成果,同时也拥有了一批具有自主知识产权的核心技术,使企业在激烈的行业竞争中具备了绝对优势。广东明阳风电产业集团有限公司明阳风电是中国排名靠前的知名风电企业,中国民营风电企业中领军者之一。该公司研发的超紧凑型风机技术为今后大功率风电机组的研发提供了技术基础。明阳风电获得多家国际著名VC投资,即将登陆资本市场。苏州阿特斯阳光电力科技有限公司阿特斯是中国光伏产业著名企业,是行业内较早在海外上市的新能源企业之一,近年发展速度很快,其产能在行业中排名靠前。该公司研发的UNG硅组件系列已正式下线,新产品正式投放市场,填补了光伏市场的空白,有利于光伏电池的成本下降。江苏太阳雨新能源集团有限公司太阳雨是中国最大的太阳能热水器供应商之一。产品已销往全球100多个国家。2008年,凭借 “保热墙”技术,太阳雨为行业发展作出重要贡献,哈丁博士也因此荣获世界太阳能行业最高奖“霍特尔奖”。 阳光电源股份有限公司合肥阳光是中国最大的逆变器生产商,技术水平处于国内领先地位。拥有逆变器行业国内唯一的自主创新技术,为解决光伏和风电并网提供了关键性解决方案。晶澳太阳能光伏科技有限公司晶澳是较早海外上市的光伏企业之一,国内光伏产业领军企业之一。晶澳在单晶硅电池领域具备国际一流的技术水平和综合竞争力。该公司坚持自主研发,单晶硅电池转换效率达到了18.7%,在全球大规模光伏电池生产商中处于领先水平。湘电集团有限公司湘电集团是国内电力和新能源装备领域的领先企业,开创中国机电产品的多项第一,在风电直流电机等技术领域位居国内前列。该公司是我国机电一体化装备制造的骨干企业,在我国大功率风电机组研发方面处于领先地位。中国广东核电集团有限公司中广核是国内核电运营的重点企业之一,同时也大规模投资建设风电、并网光伏电站,是国内领先的清洁能源综合服务集团。新奥集团新奥是中国最早致力于清洁能源的民营企业之一,国内领先的新能源综合技术研发服务企业,在生物质能、光伏等可再生能源利用领域具备国内一流的技术水平。新奥还是国内最大的城市燃气运营商之一。常州天合光能有限公司天合光能是国内晶硅电池领域领先的企业之一,是光伏建筑一体化领域的领先者。天合光能积极开拓下游应用市场开发,由其研发的原材料回收及废料专有加工技术提高了原材料的利用率,符合低碳经济理念。是行业的推动者之一。中国核工业集团公司中核集团是中国最大的核能企业之一。拥有完整的核科技工业体系,是中国核科技工业的主体,同时也是我国核工业发展的核心保障力量。该公司是我国核电行业的领军企业,目前已完全具备了四代核电技术的研发能力。今年该公司第四代核能技术获重大突破,实验快堆首次临界。龙源电力集团股份有限公司龙源电力是中国最早从事新能源开发的电力企业之一,目前是国内最大的风电运营商。在我国风电并网发电突破和生物质能开发方面,建立了从发电到服务的整合化核心竞争力。到2009年底,该公司的风机装机总量达到亚洲第一,世界第五。保利协鑫能源控股有限公司保利协鑫是中国领先、亚洲第一、世界知名的多晶硅生产商。是中国光伏产业的领军企业之一。胜利油田胜利动力机械集团有限公司胜动集团是我国最大的可再生能源燃气发电机组生产企业,该企业具有强大技术研发团队,成功研发了适用于低浓度煤层气、沼气、秸秆燃气等系列燃气发电机组。南京高精齿轮集团有限公司南京高齿是中国最大的风电齿轮箱供应商之一。国内生产风力发电主传动及偏航变桨传动设备主要厂商,在大功率风机齿轮技术方面取得国内领先水平。中国大唐集团公司大唐集团是我国最大的电力企业之一,担负着可再生能源发电配额的重任。作为中国五大发电集团之一,大唐集团近年来在清洁煤利用、生物质能、光伏和风力发电、碳交易等新能源相关领域表现突出,致力于成为中国领先的清洁能源集团浙江正泰太阳能科技有限公司正泰太阳能是国内非晶硅薄膜电池行业的领先企业之一,通过吸收国际先进技术突破技术瓶颈,在薄膜光伏领域取得领先水平。上海杉杉科技有限公司杉杉科技是中国第一、世界最大的锂电池正负极材料供应商之一,是汽车动力电池重要的材料供应商。杉杉科技从锂电池负极材料起步,相继建立起锂电池正极材料、电解液等完整锂离子电池材料生产线。致力于成为动力电池领域全球领先的企业之一。中通客车控股股份有限公司中通客车是中国新能源客车的领跑者。是我国唯一一家纯电动及混合动力大型客车的生产企业。中国电力投资集团公司中电投集团是五大发电集团之一,清洁能源已占集团总发电量30%,居五大发电集团首位。中电投还是电力装备行业的重点龙头企业,为我国智能电网建设的装备升级作出了重要贡献。中国华能集团公司华能是中国五大发电集团之一,除在火电清洁煤利用领域取得新的突破之外,同时在新能源领域积极拓展。近年大规模投资风能和太阳能电站,致力于成为中国领先的清洁能源集团之一。常州亿晶光电科技有限公司亿晶光电是全球排名前列的具备垂直一体化的光伏企业,其电池片产量已跻身全国前十位,是全球最大的单晶垂直一体化光伏企业。2009年,亿晶光电荣获福布斯“2009中国潜力企业榜”。该公司自行研制的低成本高效率太阳能电池银浆技术填补了国内空白,打破了国际垄断。该公司在国内主板上市。江苏林洋新能源有限公司林洋新能源是国内光伏产业著名企业,是一家集硅棒、硅片、太阳能电池片、电池组件、BIPV的研发、系统集成于一体的国内领先企业之一。公司于2006年12月21日在美国纳斯达克成功上市,公司产品质量均达到国际同类产品的先进水平,市场占有率和知名度居行业前列。

最新回答
土豪的豌豆
无辜的春天
2026-04-04 11:26:31

易车讯 近日,据外媒报道,特斯拉正在为能源交易团队招聘新成员,来支持其电池和可再生能源项目。

特斯拉能源交易和市场运营主管Julian Lamy在社交平台表示:“我正在特斯拉内部组建一个新的团队,专注于能源交易和市场运营。推动特斯拉全球电池和可再生能源项目的业绩。该团队将具有能源批发市场的专业知识,并支持特斯拉自动化能源交易平台Autobidder的开发。”

特斯拉暂未回应置评请求。

根据特斯拉发布的招聘启事,该公司计划使用一个名为Autobidder的内部自动交易平台,并“在多个能源批发市场对电池进行招标”。特斯拉要求招聘的能源交易高级分析师能够领导参与能源批发市场的电池、太阳能和风能项目的交易和实时操作。该岗位的办公地点是美国加州Palo Alto。

上个月,特斯拉能源风险投资公司向美国得州公共事业委员会申请成为零售电力供应商。

活泼的草莓
文艺的跳跳糖
2026-04-04 11:26:31

2019全球新能源企业500强:协鑫第一 晶科第六

华夏能源网

10月22日中国能源经济研究院、中国能源报社共同发布“2019全球新能源企业500强榜单”。

中国能源经济研究院院长魏秋利介绍,经过前几年的快速增长后,“500强”企业的入围门槛增速放缓,进入了一个平台期,这也反映了新能源产业整体发展的现状。

2019年,全球新能源企业“500强”产业格局再次发生变化,储能产业继续快速发展,而太阳能则继续放缓,储能产业首次超越太阳能产业。

经历多年的高速增长后,2019“500强”中国入选企业数及总营业收入双双下滑但是,中国入选企业的平均规模却继续增长,而且整体排名上升。

2019“500强”排名前十的企业中,中国企业有协鑫集团有限公司、晶科能源控股有限公司两家企业分列第一和第六。

2019全球新能源企业500强光伏企业榜单

排名公司国家/地区

1协鑫集团有限公司中国

6晶科能源控股有限公司中国

33天合光能股份有限公司中国

35阿特斯阳光电力集团中国

36通威集团有限公司中国

39NextEra Energy Inc.美国

43隆基绿能科技股份有限公司中国

47晶澳太阳能控股有限公司中国

54江苏中利集团股份有限公司中国

56First Solar Inc.美国

60江苏爱康实业集团有限公司中国

61Hanwha Q CELLS Co., Ltd.韩国

68天津中环半导体股份有限公司中国

71BayWa R.E.德国

76新特能源股份有限公司中国

77Sunpower Corporation美国

81Solar Danmark A.S.丹麦

84Xcel Energy Inc. 美国

86浙江正泰新能源开发有限公司中国

88顺风国际清洁能源有限公司中国

89特变电工新疆新能源股份有限公司中国

91阳光电源股份有限公司中国

93Tata Power Ltd印度

96东方日升新能源股份有限公司中国

138江苏苏美达能源控股有限公司中国

140Solar Frontier K.K.日本

141Wacker Chemie AG德国

145SolarEdge Technologies Inc.以色列

146信义光能控股有限公司中国

155SMA Solar Technology AG德国

156兴业太阳能技术控股有限公司中国香港

180晋能清洁能源有限公司中国

188Ingeteam Corporation西班牙

190东旭蓝天新能源投资有限公司中国

191中节能太阳能股份有限公司中国

200杭州福斯特应用材料股份有限公司中国

206易事特集团股份有限公司中国

212英利集团有限公司中国

228阳光能源控股有限公司中国香港

236无锡先导智能装备股份有限公司中国

254友达光电股份有限公司中国台湾

255亿晶光电科技股份有限公司中国

258江西展宇新能源股份有限公司中国

265厦门科华恒盛股份有限公司中国

282日出东方太阳能股份有限公司中国

292Motech Industries Inc.中国台湾

315Meyer Burger AG瑞士

317河南易成新能源股份有限公司中国

323深圳科士达科技股份有限公司中国

327泰州中来光电科技有限公司中国

339浙江晶盛机电股份有限公司中国

347湖南红太阳新能源科技有限公司中国

354江苏林洋能源股份有限公司中国

369中美矽晶制品股份有限公司中国台湾

377Adani Green Energy Limited印度

382正信光电科技股份有限公司中国

389Enphase Energy Inc.美国

394熊猫绿色能源集团有限公司中国

403大全新能源有限公司中国

430Advanced Energy Industries Inc.美国

431江山控股有限公司中国香港

448硕禾电子材料股份有限公司中国台湾

458珈伟新能源股份有限公司中国

477常州亚玛顿股份有限公司中国

4799REC Silicon A.S.A.挪威

487深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司中国

498协合新能源集团有限公司中国

可参考:资料来源

时尚的鲜花
坚强的未来
2026-04-04 11:26:31
ge能源更名启合通能源主要是因为分拆上市。

通用电气(GE)宣布将分别组建三家行业领先的全球上市公司,专注于航空、医疗和能源等增长型行业。在宣布分拆计划半年后,通用电气(GE)公布了三个独立公司的新名字及业务架构。其中,医疗业务拆分后将更名为GE HealthCare可再生能源、电力、数字和能源金融服务将合并入新公司GE Vernova航空业务则命名为GE Aerospace。

心灵美的抽屉
忧伤的香氛
2026-04-04 11:26:31

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第一作者:钮峰

通讯作者:涂文广教授,周勇教授,邹志刚教授

通讯单位:香港中文大学(深圳)理工学院

论文DOI:10.1021/acscatal.2c00433

全文速览

通过醇和胺的C-N偶联是工业中合成不同有机胺的重要反应路径,而这一过程往往需要在高温高压等较苛刻的条件下进行。因此,本工作中,我们设计了一种基于CdS-Pd单原子体系催化剂用于实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得二级胺。通过实验研究发现,Pd与CdS表面的悬挂S原子原位配位形成单一Pd-Sx物种。该催化剂的可见光催化C-N偶联的二级胺产率接近100%,同时释放出可观的绿色能源氢气(11.8 mmol gcat-1h-1)。机理研究与分析表明,苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种而形成H-Pd-Sx中间体。最后,吸附的H又容易脱附,加成到苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后所需要的二级胺产物苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx配位物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该光催化剂体系具有较好的底物适应性和循环能力。这一工作将为温和条件下实现高效C-N偶联反应提供一种新的思路。

背景介绍

随着工业的发展与进步,有机胺广泛应用于农业、医药、家居、军工等领域,其合成在工业生产中有着越来越明显的重要性。基于“借氢机制(氢转移)”,通过胺与醇的C-N偶联被认为是一种较为绿色的合成有机胺的理想路径。这一过程主要包含醇的脱氢、亚胺的生成以及亚胺的加氢这三个主要步骤。其中醇的脱氢是整个反应的决速步骤。然而,基于这一机制,在热催化合成有机胺的过程中存在一些缺点:(1)醇的脱氢决速步骤需要较苛刻的条件(高温高压);(2)易发生过度偶联,使得产物分布广,不利于分离;(3)反应中使用的催化剂多为高负载量的负载型贵金属催化剂(如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等),成本较高。因此,开发出高效低成本的催化剂具有一定的挑战性。近年来,利用光氧化还原技术实现常温常压条件下有机胺的合成引起了广泛的关注。研究者们通常采用一些贵金属有机配合物分子进行均相催化反应,但反应后催化剂难以进行分离,在实际工业生产中难以大规模应用。而采用传统的半导体光催化剂进行多相催化反应,则可以有效解决这一难题。然而仅仅依靠半导体本身的催化能力,很难达到较高的催化活性,实际应用过程中往往需要通过负载一些助催化剂或表面修饰来提高催化性能。近些年,单原子催化被认为是较有前景的领域。单原子催化剂由于其独特的电子结构和较高的原子利用效率而表现出优异的催化活性,被广泛应用于光催化水分解制氢、二氧化碳还原、固氮和有机物降解等领域。因此,我们课题组设计开发了一种单原子光催化剂CdS-Pd,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的途径。

本文亮点

1. 本工作通过Pd原子与CdS表面的悬挂S原子原位配位制备了一种CdS-Pd的单原子光催化剂,该催化剂可以实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得近100%产率的二级胺N-苄基苯胺以及较高的产氢活性。

2. 实验和理论计算结果证实了,相比于Pd纳米颗粒助催化剂负载的CdS,单一Pd-Sx物种能够有效捕获光生电子,使其具有较长的寿命,而且氢在Pd-Sx物种上的吸脱附能力较强,从而可以作为有效的氢转移载体实现亚胺的加氢,得到目标产物二级胺。

3. 此外,在优化的反应条件下,该催化剂具有较好的稳定性,以及对不同醇类和取代胺的C-N偶联反应具有良好的底物适应性。

图文解析

本工作中,首先我们采用水热法制备了六方晶系结构,颗粒尺寸约为50 nm的纳米球形CdS,其带宽约为2.2eV( 图1 a )。随后,在可见光催化C-N偶联反应过程中加入PdCl2溶液原位合成单原子催化剂CdS-Pd SAs。作为对比,我们采用浸渍法制备了Pd纳米颗粒负载的CdS催化剂CdS-Pd NPs。从图1b的XPS图谱可以看出,光催化反应后的CdS中事实上存在Pd元素。结合能336.7 eV和342 eV分别对应Pd 3d5/2和Pd 3d3/2,表明Pd以2+价态形式存在,而非单质态。因此,我们可以初步推测反应后,Pd与CdS进行了一定的配位。

图1 CdS和CdS-Pd SAs单原子催化剂的结构表征

为了进一步确定反应后Pd的状态以及与CdS的配位环境,我们对样品分别进行了X射线精细结构谱(XAFS)和球差电镜的表征。从图3d可以明显看出反应后的CdS表面上的Pd物种既不是二价态也不是单质态,而是以一定配位的形式存在。通过对样品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS图谱进行拟合,可以得出Pd-S的配位数约为3( 表1 )。通过进一步的HAADF-STEM和 EDS mapping图可以清晰地看到Pd以单原子形式均匀地分散在CdS上( 图1 e-j )。因此,综合上述表征方法,我们可以初步证实在光催化反应过程中,PdCl2以Pd-S配位键的形式将Pd原子锚定在了CdS载体上,为光催化反应过程提供一定的反应活性中心。

表1 样品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS拟合数据

CN , coordination number R , bonding distance σ 2, Debye-Waller factorΔ E0 , inner potential shift.

为了进一步研究CdS表面的S对催化反应的影响,我们首先对CdS进行了不同程度的表面修饰(400 oC高温煅烧:CdS-400;双氧水表面腐蚀:CdS-H2O2)。从图2 a可以看出,采用不同的手段修饰后,CdS的结构并未发生明显变化,仍然是结晶度较好的六方晶系结构。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能带分别为2.21、2.12和2.2 eV,即能带结构也未发生明显变化( 图2 b )。从图2 c和d可以明显看出, CdS通过表面修饰之后,Cd 3d和S 2p均向高结合能偏移,而且偏移程度随着修饰强度增强而增大。这主要是由于CdS修饰后产生了一定的S空位,使得表面部分Cd暴露,从而改变了Cd和S的周边电子云密度分布。

图2 修饰前后的CdS结构表征

在常温常压氮气气氛下,我们采用苯甲醇和苯胺的C-N偶联作为模型反应对所制备的催化剂进行可见光催化活性评价( 图3 )。首先我们确定了暗反应、无光催化剂以及只有PdCl2的情况下该模型反应没有任何催化活性。在添加PdCl2的条件下,我们对不同的半导体光催化剂进行了活性筛选,发现只有CdS能有效地进行光催化C-N偶联生成二级胺(N-苄基苯胺),产率高达1.48 mmolgcat-1h-1。而其他半导体催化剂在反应过程中只能催化生成亚胺(N-苄烯苯胺),且普遍产率较低(<0.12 mmolgcat-1h-1)。

图3 可见光催化C-N偶联反应的催化剂活性筛选

基于CdS对该反应的催化特异性,我们测试了其苯胺的转化率及产物的选择性随时间的变化曲线。从图4b可以看出,随着反应的进行,苯胺的转化率不断提高,当反应达到16 h后,底物苯胺几乎完全转化。随着反应的进行,亚胺(N-苄烯苯胺)的选择性不断降低,而二级胺(N-苄基苯胺)的选择性不断提高,表明反应过程中逐步完成了亚胺的加氢过程。

为了进行对比,我们采用浸渍法提前将Pd纳米颗粒沉积到CdS表面上并进行光催化活性评价。从图4c我们发现,沉积Pd纳米颗粒的CdS催化活性是单一CdS活性的4倍。这主要是由于Pd纳米颗粒作为助催化剂可以有效地提高光生载流子的分离效率。而当我们将Pd以PdCl2的形式加入到反应体系中时,催化活性是单一CdS活性的约6.4倍。而且产物中出现了二级胺(N-苄基苯胺)。也就是说反应体系中原位加入PdCl2能够促使该反应完成加氢过程,有效实现氢转移。因此,我们可以初步推断,光催化反应过程中Pd和CdS表面悬挂的S作用产生的Pd-S物种对实现C-N偶联起到至关重要的作用。此外,在反应过程中我们可以检测到氢气的生成。从图4d可以看出,单一的CdS在反应过程中几乎不产生氢气。而CdS-Pd SAs产氢速率达到11.8 mmolgcat-1h-1,是CdS-Pd NPs的约2.7倍,CdS的近10倍。这一结果也与苯胺转化率的差异相吻合。

为了验证CdS表面的S与Pd作用形成了Pd-S物种,从而提高了C-N偶联反应性能,我们对CdS进行了不同程度的表面修饰。从图4e可以明显看出,随着表面修饰的增强,反应的活性逐渐下降,而且产物苄基苯胺的选择性也随之下降。这也就意味着,当我们遮盖或者去除部分S位点,反应底物在催化剂表面的吸附性能下降,从而导致反应活性降低。另一方面,由于S空位的增多,使得Pd原子很难与S进行配位产生Pd-S物种,从而无法完成C-N偶联反应过程中的氢转移,也就不能得到饱和的目标产物二级胺N-苄基苯胺。

图4 可见光催化活性评价

为了研究在光催化反应过程中不同自由基的作用,我们进行了捕获实验。从图5a可以看出,当体系中加入叔丁醇和苯醌来分别捕获•OH和•O2-,反应的活性基本没有发生变化,说明体系中的这两种自由基对反应基本没有贡献。而当体系中加入草酸铵捕获光生空穴后,产率降为原来的1/3,加入过硫酸钾捕获光生电子后,产率降为0。这一结果表明,光生电子和空穴在光催化C-N偶联反应中有着重要作用。

接着,我们采用超快光谱(TAS)来揭示光照下不同催化剂的载流子衰减动力学。图5b为不同催化剂的瞬态吸收图谱以及拟合曲线。采用双指数模型拟合可获得两个弛豫时间τ1和τ2。Τ1代表导带电子到过渡态的捕获时间,τ2代表电子与过渡态或者价带空穴复合的时间。通过对比,CdS-Pd Sas的弛豫时间明显要长,也就是说,在反应过程中CdS表面单原子态的Pd配位物种Pd-Sx可以作为电子陷阱来捕获光生电子,提高载流子的分离效率,从而加速光催化C-N偶联。另外,从CdS导带转移到过渡态Pd-Sx中间体的弛豫时间更长,更利于氢原子的吸附。

为了研究不同催化剂对于H的吸附以及转移能力,我们做了一个N-苄烯苯胺加氢的模型反应。从图5c可以明显看出,对于单原子态的CdS-Pd SAs催化剂,N-苄烯苯胺较容易实现光催化加氢到苄基苯胺产物,而单质态的Pd(CdS-Pd NPs)催化剂无法实现加氢过程。这也证明了单原子态的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H并完成氢转移,从而实现加氢过程得到二级胺N-苄基苯胺。

基于以上的机理表征分析,我们可以给出一个可能的反应机理和路径( 图5d )。光催化反应前,当体系中同时加入CdS催化剂和PdCl2时,PdCl2很快吸附到CdS表面上与表面悬挂的S原子形成Pd-Sx的配位物种。当CdS被光激发后,表面的Pd-Sx配位物种可以有效捕获光生电子,形成•Pd-Sx中间态物种,同时光生空穴能够脱去苯甲醇上的质子,将其氧化成苯甲醛。然后生成的苯甲醛与苯胺进行亲核加成反应,产生醇胺中间体。由于醇胺非常不稳定,很快脱水生成亚胺。苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种形成H-Pd-Sx。最后,吸附的H又容易脱附,加成到N-苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后的目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,过多的吸附H可以从H-Pd-Sx上脱附产生H2。

图5 反应机理表征及推测

我们通过DFT模拟计算进一步验证了为什么单原子态的CdS催化剂CdS-Pd SAs可以很好地实现光催化C-N偶联生成N-苄基苯胺( 图6 )。结合EXAFS拟合结果,我们以Pd-S三配位的形式作为计算模型来研究H吸附和反应过程。对于催化剂CdS-Pd NPs来说,在位点1和2的H吸附能分别为-2.801 eV和-2.936eV,而催化剂CdS-Pd SAs的H吸附能为-1.954 eV。通过过渡态能量搜索,可以得出,Pd纳米颗粒负载的CdS-Pd NPs的加氢能垒为0.38 eV,而对于单原子态的CdS-Pd SAs来说,由于形成的Pd-Sx配位物种能够有效地吸附和脱附H,因此脱附的H直接加成到亚胺的不饱和C上,完成加氢过程。

图6 DFT模拟计算

总结与展望

总的来说,我们设计开发了一种CdS-Pd单原子光催化剂,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。结合实验以及模拟计算,我们推测Pd在光催化反应过程中与CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中间物种,而这一中间体可以提高载流子分离效率以及有效地进行H的吸脱附,构成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循环过程,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,Pd-Sx中间体可以作为有效氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该催化剂体系具有较好循环能力和底物适应性。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的思路。

作者介绍

钮峰 ,博士毕业于法国里尔大学(法国国家科学研究中心)(导师Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究员)。2020年8月加入香港中文大学(深圳)邹志刚院士团队从事博士后研究。以第一作者在ACS Catalysis,Green Chemistry,Solar Energy Materials &Solar Cells等期刊上发表SCI论文12篇。目前主要研究方向为多相热催化、光催化能源转化。

涂文广 ,2015年获南京大学物理学院博士学位。2015至2020年在新加坡南洋理工大学从事研究博士后研究工作。2020年6月起任职于香港中文大学(深圳)理工学院。主要从事于低维光电材料表界面结构的精准设计与构建,实现太阳能驱动下的小分子转换,取得了一系列重要成果,迄今为止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上发表论文70余篇, SCI被引超过8000次,H指数为44。

周勇 ,香港中文大学(深圳)兼职教授。2009 年9月被南京大学物理学院按海外人才引进回国工作,加入南京大学环境材料与再生能源研究中心,聘为教授。主要从事:1、人工光合成二氧化碳转化为可再生碳氢燃料;2、光电材料的设计和构建;3、高效、低成本钙钛矿太阳能电池产业化应用研究。近五年来,以第一作者或通讯作者在 国际重要期刊上发表论文超过 60 篇,其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇),受邀以第一作者或通讯作者撰写 2 篇综述论文。近五年论文他引超过 1600 次,5 篇论文入选 Web of Science 统计的“过去十年高被引论文”, H 指数 46。光催化还原 CO2 研究成果作为主要研究内容,荣获 2014 年国家自然科学二等奖(排名第四)。主编三本英文专著(Springer 等出版社出版)。多次受邀在国内外相关学术会议上做邀请报告或主持会议。担任 Current Nanoscience 中国地区编辑和 Mater. Res. Bull.编委。主持承担国家基金委、 科技 部 973 项目等项目。入选教育部新世纪人才(2010 年)、江苏省首届杰出青年基金(2012年)。

邹志刚 ,2003年凭为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,国家重点基础研究发展计划“973”项目首席科学家,教育部创新团队带头人,2015 年当选中国科学院院士,2018 年当选发展中国家科学院院士。主要从事新型可再生能源与环境材料方面的研究,邹院士在光催化领域做出了卓越的贡献,被媒体称为“光催化领域的前行者”。邹志刚院士已在 Nature等国际一流期刊上发表论文 602 多篇,H指数 74,连续 5年入选爱思唯尔材料科学高被引学者,是材料领域有国际影响力的学术带头人。申请中国发明专利 200 多项,其中 83 项已获授权;承担两届国家重大基础研究计划 973 项目、国家自然科学基金中日合作项目、 科技 部国际合作重大项目等多项科研项目;获国家自然科学二等奖 1 项、江苏省科学技术一等奖 2 项,作为第一完成人获第 46 届日内瓦国际发明展金奖及阿卜杜拉国王大学特别奖各 1项。