化学
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碳转化效率最高的人工制糖方法
2023年8月，中国科学院天津工业生物技术研究成功构建了灵活性、高效性及多功能性的人工生物系统，实现了多种己糖从头精准合成，解决了糖分子立体结构可控的难题，为摆脱自然合成途径、利用二氧化碳创造多样的糖世界提供了可能。该研究成果是在二氧化碳合成淀粉基础上的一个重大突破，于8月16日发表在期刊《科学通报》上。
整套实验的反应时长约17小时，与通过种植甘蔗等农作物提取糖分的传统方式相比，糖的获取实现了从“年”到“小时”的跨越。此次糖合成的效率为0.67克每升每小时，比已知成果提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率达到每毫克催化剂每分钟59.8纳摩尔碳。 其碳转化率高于传统植物光合作用，同时高于已报道的化学法制糖以及电化学—生物学耦联的人工制糖方法，是目前人工制糖路线中碳转化效率的最高水平。【源】
最先实现二氧化碳直接制备乙醇
2023年5月，江南大学化学与材料工程学院刘小浩团队创新性地采用结构封闭法，构筑了纳米“蓄水”膜反应器，在世界上首次实现了二氧化碳在温和条件下一步近百分之百转化为乙醇。【源】
最先实现一氧化碳和水直接制备重质烯烃
2023年4月，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学物理系曾杰团队利用氢缓释效应结合选择性萃取，在世界上首先实现了用一氧化碳和水直接制备重质烯烃。
最先实现化学反应的立体动力学精准调控
2023年1月13日，中国科学院大连化学物理研究所杨学明、肖春雷团队联合张东辉、张兆军理论团队，宣布在世界上首次实现了化学反应的立体动力学精准调控。团队研制了高能量、单纵模纳秒脉冲光参量振荡放大器，实现了对氢分子化学键取向的控制。【源】
最先实现海水直接电解制氢
2022年11月30日，谢和平院士团队发表了研究成果，首次从物理力学与电化学相结合的思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术，彻底隔绝海水离子同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢技术突破，破解了海水直接电解制氢的难题。【源】
最先实现常压下二氧化碳加氢制长链烯烃
2022年5月，中国科学技术大学曾杰团队宣布成功开发出一种铜-碳化铁界面型催化剂，在世界上首次实现了常压条件下二氧化碳加氢高选择性制备长链烯烃。其选择性高达66.9%，超过了高压反应条件下的最高值66.8%。
长链烯烃在精细化工领域具有广泛应用。目前，工业合成长链烯烃的普遍方法是基于乙烯的齐聚反应，而乙烯主要来自石油资源。与之相比，利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接制备长链烯烃，则会产生巨大的环境效益。【源】
首个针对天然化合物分子级别的全球分析
2022年5月，西湖大学特聘研究员张骊駻团队探究了细菌来源的芳香型聚酮化合物的进化过程及其结构多样性，绘制出:
世界上首张芳香型聚酮的全景图
这也是天然化合物研究历史上首个分子级别的全球分析。【源】
最先将二氧化碳还原合成葡萄糖和脂肪酸
2022年4月28日，电子科技大学材料与能源学院夏川课题组与中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所于涛课题组、中国科学技术大学曾杰课题组合作，宣布在世界上首次通过电催化将二氧化碳和水合成高纯乙酸，再以乙酸及乙酸盐为碳源经生物发酵合成葡萄糖和脂肪酸等长碳链分子。【源】╬21
最先将富勒烯作为电子缓冲剂铜基催化剂
2022年4月，中国科学家谢素原、袁友珠团队首次将富勒烯作为电子缓冲剂改性铜基催化剂，打通了从合成气制备乙二醇的常压加氢催化技术难关，完成了在近常压和低于200摄氏度条件下草酸二甲酯加氢制备乙二醇的规模化试验。
最先合成环状海星皂甙
环状海星皂甙是一类罕见的海星皂甙，目前仅有9个成员被鉴定。在化学结构上，环状海星皂甙具有独特的16元大环结构，由刚性的甾体骨架和拥挤的三糖链通过糖苷键和醚键构成。
2022年4月，中国科学家俞飚课题组宣布在世界上首次合成了结构独特的环状海星皂甙。这项成果对深入开展结构——活性关系和药理研究具有重要意义。
最快的石墨氧化时间
氧化石墨及其剥离产物氧化石墨烯，是规模化制备石墨烯的关键前驱体。
2022年3月，常州第六元素材料科技股份有限公司与多家研究机构发表了一项研究成果，通过采用具有连续流动特征的微通道反应器，2分钟即可实现石墨的氧化，相比于传统釜式反应效率提升了近百倍。
最先采用铜基催化二氧化碳制甲酸
2021年12月，中国科大曾杰教授、电子科技大学夏川教授和中科院大连化学物理研究所肖建平研究员在世界上首次通过铅、铋、铟单原子修饰改变铜基催化剂在二氧化碳电还原中的选择性，高效制备出纯甲酸。
在此之前，科学家在二氧化碳电还原制甲酸过程中试用过的催化剂有铋、锡、铟、铅和钯，但其催化活性较低，偏电流密度低，稳定性差，寿命短，远达不到工业化标准。而中国科学家发明的铜基催化剂对于二氧化碳电还原不仅具有高的催化活性，而且价格低廉，有望于实现高效制备甲酸。 【源】
最先发明二氧化碳加氢制汽油技术
中科院大连化物所研究员孙剑、葛庆杰等组成的研究团队于2017年在世界上最先发明了二氧化碳加氢制汽油技术。并于2020年在山东邹城工业园区建成千吨级中试装置。2022年3月通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。该技术创制了复合催化剂，通过多活性位点协同耦合应用于一步法二氧化碳加氢制汽油的工艺，实现了汽油的高收率合成，且催化剂制备简单，易于实现工业化生产；研制了高效等温固定床二氧化碳加氢反应器，提升二氧化碳转化率和汽油选择性，满足节能减碳的生产要求；还实现了在温和条件下生产以高辛烷值异构烷烃和芳烃为主要成分的国Ⅵ标准汽油。
最先合成石墨炔
2010年，中科院化学所李玉良院士团队在铜箔表面通过六炔基苯的化学原位生长，在世界上首次成功制备了大面积的石墨炔薄膜。【源】
石墨炔同时具有二维平面材料和三维多孔材料的特征，并且可以通过合成不同单体利用自下而上法调控孔径大小、杂原子含量及精确位置。石墨炔特殊的电子结构和孔洞结构使其在光电、电子、能源及催化等领域具有重要的潜在应用价值。
石墨炔的成功制备，开辟了人工化学合成制备碳族同素异形体的先例。
最先观测到势垒型量子过渡态结构
大连化学物理研究所的“化学反应过渡态的结构和动力学研究”获得2007年中国科学院杰出科技成就奖。该研究创造了多项世界纪录：
首次测量出F+H2反应的高精度转动量子态分辨的微分截面，发现了反应中的共振现象。
最早在H+D2反应中首次观测到势垒型量子过渡态结构，并给出了清晰的物理图像。
最早澄清了势垒型过渡态与共振态动力学的差异。
最早揭示了分子反应的非绝热的动力学过程。
最先发现玻恩-奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效
2007年中国科学家杨学明最先发现玻恩-奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效。
最先探测到烯醇
2005年中国科学家利用自行设计、性能独特的实验装置，将同步辐射真空紫外单光子电离技术与超声分子束质谱相结合，首次探测到燃烧过程中的重要中间体——烯醇。
最先将紫外拉曼光谱应用于催化研究
中国化学家李灿2005年获得中国科学院杰出科技成就奖。他在国际上最早将紫外拉曼光谱应用于催化研究，筹建了国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪。还创造了以下世界纪录：
最早在光谱上鉴别了表面超氧和过氧等分子离子氧物种。
最早在低温下观察到甲烷在催化剂表面形成的活化吸附态。
最早在表面上和纳米孔中合成手性催化材料。
最先提出高分子链凝聚缠结的新概念
高分子凝聚态的基本物理问题是高分子学科的前沿和难题。中国科学家提出了应该以高分子链单元的相互吸引在凝聚态形成过程中的作用为出发点进行研究，是国际上独创的观点。中国科学家在世界上首先提出并论证了一些新的概念。这些研究获得了1999年国家自然科学二等奖。
首先开辟了高分子单链凝聚态（单链玻璃态和单链单晶）研究的新领域。
首先提出了高分子链的凝聚缠结的新概念。
首次从试验上证实了柔性链高聚物的分子链大尺度高度取向而小尺度无规取向非晶态的存在，并对其形成的机理进行了解释。
首先提出了从极稀溶液和稀溶液的分界浓度-动态接触浓度Cs的新概念。
首次揭示了向列性液晶态条带织构的本质
首次发现了主链向列液晶态的骨化诱导条带织构
首先推导了一个能合理描述高聚物玻璃化转变温度Tg和分子链刚性程度之间定量关系的理论公式。
首先提出了高分子溶液中分子链具有链构象和平动两个自由度的概念。
最先用物理有机方法研究有机分子簇集
自20世纪80年代以来，中国科学家蒋锡夔团队通过有机分子簇集和自卷这一创新、系统的研究，明确了概念，提出了衡量分子簇集、共簇集和解簇集倾向性的定量标准。不仅不断地观测到了许多新的实验现象，而且推导出了一些基本规律或新的概念。特别是有机分子在疏水亲脂作用下的簇集、解簇集和他们生物功能的关系用物理有机的方法和概念来研究，在国际上是首创。
最先发明单原子催化法
中国科学院大连化学物理研究所张涛团队首次提出 “单原子催化”的概念，发明了单原子催化法。继发明单原子铂催化剂之后，又以氧化铁为载体成功制备出单原子铱催化剂，并发现相比于亚纳米、纳米铱催化剂，单原子铱催化效率在应用上“以一抵十”，是催化反应最重要的活性位，对催化性能起主导作用。
最早将配位场理论标准化
1979年中国化学家唐敖庆团队出版了《配位场理论方法》，实现了配位场理论标准化和系统化，是研究络合物最有力的理论之一。
最早提出分子轨道图形理论
1970年代中期，中国化学家唐敖庆和江元生最早提出了分子轨道图形理论。
最早发现氧气
唐代炼丹师马和最早发现了氧气。他在《平龙认》中总结到：空气的成分复杂多样，主要由阳气和阴气组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可跟可燃物化合，在空气中消失，而阳气则可安然无恙地保留，阴气存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸钾)等物质中，加热它们阴气就内会放出来，阴气在水中也大量存在，只是很难把它们取出来。由此可见，马和所讲的阴阳气就是我们今天所讲的“氧气”和“氮气”。
最早记录自燃现象
西晋张华所著《博物志》是世界上最早记载自燃现象的书。北宋《棠因比事》记载了用自燃理论解释火灾的事例。
最早合成硫化汞
中国是世界上最早合成硫化汞的国家。银朱与朱砂一样，都是红色颜料，成分都是硫化汞。但朱砂是天然产品，而银朱是人工全合成的化学品。公元2世纪东汉魏伯阳所撰的炼丹著作《周易参同契》中就已记载用汞和硫制成丹砂的方法。
现存最早的炼丹书
东汉魏伯阳编著的《参同契》
最早合成铅白
铅粉，《本草经》上称“粉锡”，《参同契》上称“胡粉”，现在叫“铅白”，化学名称为碱式碳酸铅。中国制造铅粉的历史很早，是世界上最早合成铅粉的国家，大约西元前四世纪的《计倪子》一书中已有记载。最早记载铅粉制造法的是南宋范成大的《桂海虞衡志》。