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近期科研进展一览
学校牵头的国家重点研发项目在良渚古城遗址公园举行应用示范活动
电催化碳氮小分子转化领域取得新进展
致病菌分析检测领域取得新进展
磷酸铁锂动力电池健康状态估计研究领域取得新进展
学校牵头的国家重点研发项目在良渚古城遗址公园举行应用示范活动
由合肥工业大学主持，浙江大学、中国科技大学、北京理工大学、科大讯飞等8家单位参与实施的国家重点研发项目——“大遗址文化内涵叙事化发展与交互技术研发”，近期在浙江省杭州市余杭区良渚古城遗址公园进行了为期三天的集中应用示范展陈活动。
本次应用示范以数字化内容展陈为核心，包含平板良渚虚拟导游、平板良渚玉器雕刻、AR/VR良渚建筑与祭祀三个属地节目，以及明中都遗址公园和圆明园遗址公园的叙事节目，不仅对良渚遗址文化价值进行了集中展示，也对明中都和圆明园遗址进行了宣传，受到参观游客和遗址管理部门的好评。
大遗址是中华优秀传统文化的重要载体，其文化内涵叙事化展示与交互的设计融合了考古、计算机等多门学科的研究成果，是加速文化传承的破局关键对象。项目按“理论方法研究→软硬件协同研发→遗址现场部署应用”三层递进体系进行设计，本次应用示范标志着项目已经在遗址数字资产叙事规范、智能交互的虚拟导游等方面取得显著进展。
本次活动在良渚古城遗址公园内部进行，分为两个场所，其中一个在良渚遗址公园东大门的钟家港处，另外一个在良渚遗址公园南大门的游客中心处。共计向400余名游客展示了项目成果，并回收调查问卷近200张，为后续分析不同类型AR设备以及叙事模式对游客的吸引力提供了依据。
电催化碳氮小分子转化领域取得新进展
材料科学与工程学院吴玉程教授课题组在电催化CO2和硝酸还原合成尿素领域取得最新进展，相关研究成果“Spatial management of CO diffusion on tandem electrode promotes NH2 intermediate formation for efficient urea electrosynthesis”发表在国际著名期刊ACS Energy Letters上，并被选作封面。
尿素是农业生产中重要的氮肥来源，其工业生产主要依赖于 Bosch-Meier 工艺，需要高温高压等苛刻的反应条件。在常温常压下通过清洁电能将二氧化碳和硝酸盐转化为高附加值的尿素，有望替代传统尿素合成工艺，对实现碳中和战略目标具有重要意义。然而，电催化合成尿素的关键挑战在于催化剂对 CO2 和硝酸根的吸附和活化能力较弱，导致尿素合成的效率和选择性较低。
为此，吴玉程教授课题组的王岩教授、张剑芳博士与美国辛辛那提大学（University of Cincinnati）的 Jingjie Wu 教授开展合作，构筑了 Cu/ZnO 阶梯式串联电极，用于电催化 CO2 和硝酸盐共还原生产尿素。通过设计合理的对照实验并结合原位光谱分析证明，CO2 在串联电极的上游 ZnO 层还原生成高浓度的 CO，随之扩散到 Cu 催化剂层进行 C-N 偶联反应，高浓度的 CO 不仅保证了足够的 *CO 表面覆盖率，并且能够促进 NO3- 的脱氧-加氢反应生成 *NH2 中间体。这种阶梯式串联电极的设计，可以对 *CO 和 *NH2 中间体的浓度分布进行高效的空间管理，提升 C-N 偶联反应性能，为电催化合成尿素提供了新的思路。
该课题组围绕铜基纳米材料的可控制备和电催化CO2和硝酸还原性能调控方面进行了系列研究工作。前期工作深入探究了铜基催化剂的电化学重构效应，发现在电还原过程中原位产生丰富的晶界、孪晶、堆垛层错等缺陷，能够大幅提升电催化反应速率。所制备的Sn或F掺杂的Cu催化剂用于电催化硝酸还原合成氨反应，获得了工业级的合成氨电流密度，且法拉第效率达到95%以上，相关成果分别发表于材料类知名期刊 Small (Small, 2023, 19, 2302295) 和Materials Chemistry Frontier (Materials Chemistry Frontier, 2023, DOI:10.1039/d3qm00114h)上。
上述研究全面依托先进能源与环境材料国家国际科技合作基地、清洁能源新材料与技术高等学校学科创新引智基地（111计划）、安徽省先进纳米能源材料国际科技合作基地、先进功能材料与器件安徽省重点实验室等国家级、省部级科研平台，相关研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省重点研发计划项目、安徽省自然科学基金、中国博士后基金、中央高校基本科研业务费专项等支持。
【论文链接】
ACS Energy Letters:
Small:
Materials Chemistry Frontiers:
致病菌分析检测领域取得新进展
食品与生物工程学院药物科学与工程系李超副研究员在致病菌分析检测领域取得新进展。相关成果以“A Smart Pathogen Detector Engineered from Intracellular Hydrogelation of DNA-Decorated Macrophages”为题在国际著名学术期刊《Nature Communications》上发表。合肥工业大学硕士研究生桂悦悦为第一作者，合肥工业大学为唯一通讯单位，李超副研究员为独立通讯作者。
致病菌感染导致的相关疾病严重威胁公众健康，因此发展操作简单、识别效率好、检测灵敏度高、特异性强的病原菌分析工具显得尤为重要。经过千百万年的演化，固有免疫细胞具备了令人惊叹的致病菌识别能力，它们通过膜表面的模式识别受体如toll样受体、甘露糖受体、清道夫受体等，高效率地识别各种病原微生物的特定组分，帮助机体快速清除微生物。然而，由于动物细胞较低的机械强度，需要培养维持系统以及缺乏信号转导能力，目前难以利用它们检测与分析病原微生物。本研究联合使用细胞内水凝胶技术和DNA纳米技术，将脆弱的巨噬细胞转变成凝胶化的巨噬细胞颗粒，在大幅提高细胞稳定性的同时，还赋予了它们体外感知能力，使其能够用于多种病原微生物的识别、捕捉、富集和检测，极大地拓展基于细胞的生物传感体系。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项等支持。
【论文链接】
磷酸铁锂动力电池健康状态估计研究领域取得新进展
汽车与交通工程学院车辆工程系教师吴慕遥在磷酸铁锂动力电池健康状态估计研究领域取得新进展，相关研究成果“State of health estimation of the LiFePO4power battery based on the forgetting factor recursive Total Least Squares and the temperature correction”在能源类国际著名学术期刊《Energy》上发表。能源科学与动力系王丽老师为合作作者，车辆工程系武骥老师为通讯作者。
动力电池健康状态的准确估计对于保证电池使用的可靠性、优化电池能量管理策略、提高电池使用效率以及延长电池使用寿命至关重要。因此，本文首先采用渐消记忆递推全局最小二乘法估计动力电池的最大可用容量；随后，引入容量收敛系数，防止最大可用容量估计值在动力电池正常使用过程中发生突变，提高动力电池健康状态估计结果的可靠性；最后，基于Arrhenius方程，对环境温度的影响进行校正。
实验结果表明，该方法下的磷酸铁锂动力电池健康状态估计结果精度高且不受环境温度和动态工况变化的影响。
本研究得到了合肥工业大学青年教师科研创新启动专项A项目（No. JZ2023HGQA0138、No. JZ2023YQTD0073）和教育部春晖项目（No. HZKY20220200）的支持。
【论文链接】
来源 | 计算机与信息学院 材料科学与工程学院
食品与生物工程学院 汽车与交通工程学院
编辑 | 李祥政
责编 | 卫婷婷
投稿邮箱 | hfutxcb404@163.com
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