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近日，中國(guó)科學(xué)院與科睿唯安聯(lián)合發(fā)布的《2023研究前沿》報(bào)告，遴選出2023年全球較為活躍或發(fā)展迅速的128個(gè)研究前沿，并對(duì)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了研判。
報(bào)告遴選的128個(gè)研究前沿包括110個(gè)熱點(diǎn)前沿和18個(gè)新興前沿，涵蓋農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)，生態(tài)與環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)，化學(xué)與材料科學(xué)，物理學(xué)，天文學(xué)與天體物理學(xué)，數(shù)學(xué)，信息科學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會(huì)科學(xué)等11個(gè)高度聚合的大學(xué)科領(lǐng)域。
化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿主要分布在電化學(xué)、納米材料、有機(jī)化學(xué)、新興交叉等研究方向。其中，人工分子機(jī)器和機(jī)械化學(xué)都是第二次入選Top10 熱點(diǎn)前沿。
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電化學(xué)方向有4項(xiàng)，分別為海水電解催化劑、電催化硝酸根還原合成氨、陰離子交換膜燃料電池、電催化合成過(guò)氧化氫。
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納米材料方向有3項(xiàng)，分別為高熵合金催化劑、量子點(diǎn)發(fā)光二極管、二維晶體管。
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有機(jī)化學(xué)方向有2項(xiàng)，分別為人工分子機(jī)器和超分子粘合劑。
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新興交叉方向有1項(xiàng)，為機(jī)械化學(xué)。
“海水電解催化劑”和“電催化合成過(guò)氧化氫”入選2023年重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿。
海水電解催化劑：海水電解不僅是一種生產(chǎn)清潔氫能的可行方法，而且對(duì)海水淡化也具有重要意義。然而，與析氧反應(yīng)同時(shí)發(fā)生的析氯反應(yīng)極大地影響了海水電解的整體性能。因此，海水電解的實(shí)施需要高效、耐用的電催化劑，特別是陽(yáng)極催化劑，以保證析氧反應(yīng)免受氯化物腐蝕。
該前沿的11篇核心論文涉及陽(yáng)極析氧催化劑和陰極析氫催化劑，重點(diǎn)是析氧催化劑。研究人員使用鎳、鐵、鈷等活性元素制備催化劑，實(shí)現(xiàn)了常溫、堿性、工業(yè)電流密度條件下長(zhǎng)時(shí)間高效電解海水，超過(guò)了商業(yè)銥基催化劑的表現(xiàn)。
電催化合成過(guò)氧化氫：作為一種高價(jià)值的環(huán)保型氧化劑，過(guò)氧化氫被廣泛用于廢水處理、化學(xué)品合成等過(guò)程。但是，當(dāng)前工業(yè)上合成過(guò)氧化氫需使用高能耗的蒽醌工藝，成本高昂，不適合于現(xiàn)場(chǎng)按需制備。通過(guò)兩電子氧還原反應(yīng)或者兩電子水氧化反應(yīng)電催化合成過(guò)氧化氫，可以實(shí)現(xiàn)按需現(xiàn)場(chǎng)合成，是一種富有前景的替代過(guò)程。然而，研發(fā)用于該過(guò)程的廉價(jià)、高效、高選擇性的電催化劑仍具挑戰(zhàn)。
該前沿的39篇核心論文涉及催化劑研究和電極設(shè)計(jì)，主要是前者。研究人員不僅研究了用于氧還原反應(yīng)的金屬單原子（例如，鈷、鉬）、碳基材料等催化劑類型，還研究了用于水氧化反應(yīng)的金屬氧化物（例如，BiVO4）等催化劑類型。
在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域共有2項(xiàng)研究入選新興前沿，且均與能源的轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)相關(guān)。
“高性能HER和ORR光催化劑的開(kāi)發(fā)及其在太陽(yáng)能燃料合成中的應(yīng)用”主要涉及利用光催化劑，如共價(jià)有機(jī)框架化合物和金屬氧化物半導(dǎo)體等，通過(guò)氫還原反應(yīng)（HER）和氧還原反應(yīng)（ORR）將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為綠色燃料，如氫氣和雙氧水。
“聚合物介質(zhì)電容器的制備”主要涉及利用聚合物作為電容器的介質(zhì)，調(diào)整其組成和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電容器能量密度和放電效率的同時(shí)提高。
當(dāng)天同時(shí)發(fā)布了《2023研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》報(bào)告，評(píng)估了世界主要國(guó)家和地區(qū)在128個(gè)研究前沿中的研究活躍程度。報(bào)告顯示：在11大學(xué)科領(lǐng)域整體層面，美國(guó)仍是最為活躍的國(guó)家，中國(guó)繼續(xù)排名第二，中美之間的差距在縮小。排名前五的國(guó)家還包括英國(guó)、德國(guó)和法國(guó)。
分領(lǐng)域比較來(lái)看，美國(guó)在地球科學(xué)領(lǐng)域、臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、生物科學(xué)領(lǐng)域、物理學(xué)領(lǐng)域、天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域和數(shù)學(xué)領(lǐng)域這6個(gè)領(lǐng)域的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)得分排名第一，其他5個(gè)領(lǐng)域排名第二，表明其基礎(chǔ)研究活躍程度整體較強(qiáng)。
中國(guó)在農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，信息科學(xué)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域這5個(gè)領(lǐng)域均排名第一，在物理領(lǐng)域和數(shù)學(xué)領(lǐng)域排名第二，在生物科學(xué)領(lǐng)域排名第三，在地球科學(xué)領(lǐng)域、臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域分別排名第五、第九和第八名。
值得一提的是，十一大學(xué)科領(lǐng)域中，中國(guó)在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域排名第一的前沿為8個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)的3個(gè)。
據(jù)介紹，“研究前沿”和“研究前沿?zé)岫戎笖?shù)”年度報(bào)告已連續(xù)多年發(fā)布，報(bào)告研究方法持續(xù)優(yōu)化，核心內(nèi)容不斷豐富，社會(huì)關(guān)注度持續(xù)提升。
