面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点,碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流,进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况,对于大电流工况下的系列问题关注较少。研究表明,电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大,其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等。本综述,首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结,大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论,并提出可能有效的解决方法,以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发。

序

“基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总开关”。基础研究需要引领未来,需要面向并服务国家和行业的重大需求,支撑和引领行业的发展。科技强国,关键核心技术的突破,都离不开坚实的一流基础研究。在国家双碳战略目标的引领下,高效的绿色化工技术和电催化能源转化技术之发展日益迫切,基于清洁可再生能源实现燃料和精细化学品的高效可控合成,特别是将水、氧气、二氧化碳和氮气等定向催化转化为氢气、过氧化氢、甲酸、C2+燃料、氨、尿素等,对于实现化学品的绿色合成及双碳战略目标意义重大。

在过渡金属催化剂上的C―C键断裂以实现生物质的升级

将当前能源生产和消费结构从过度依赖化石能源转变为高效利用可再生能源,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径。生物质是最有前途的可再生能源之一,可以取代化石燃料以获得有价值的有机化合物。近年来,大力利用生物质能已成为一种必然趋势。用于生物质转化的传统热化学催化方法通常需要高温、高压等恶劣条件,甚至还需要外部氢或氧源。相比之下,在相对温和的条件下进行的生物质有机分子电催化转化为生产高价值化学品提供了一种绿色高效的策略。特别是,通过C―C键裂解将生物质衍生的分子转化为高价值的短链化学品至关重要。近年来,大量的研究证明过渡金属(TM)电催化剂由于其丰富的三维电子结构和独特的eg轨道增强了过渡金属-氧之间的共价键合,从而在有机物的C―C键断裂中起着至关重要的作用。此外,TM电催化剂的配位环境或电子结构会影响产物的选择性。毫无疑问,明确的反应活性位点和途径有助于深入理解催化剂结构与反应活性之间的构效关系。然而,TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子的C―C键裂解反应用于生物质升级的研究目前尚处于起步阶段,其反应机理和催化反应过程尚不清楚。因此,有必要在原子水平上系统地了解电催化剂在C―C键裂解过程中的作用。在本综述中,我们首先依次介绍了广泛研究的TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子(包括甘油、环己醇、木质素和糠醛)的C―C键裂解反应,并给出了一些典型的例子和相应的反应途径。然后,系统回顾了过渡金属化合物催化C―C键裂解的反应机理,揭示了界面行为,并构建了TM电催化剂的结构与裂解反应活性之间的构效关系。最后,我们简要总结了上述内容,并强调了在TM电催化剂上研究C―C键裂解的挑战和展望。我们期望这项工作可以为生物质的可控转化和合理设计C―C键裂解的TM电催化剂提供指导。

强化脱氢动力学实现超低电池电压和大电流密度下抗坏血酸电氧化

当今社会日益严峻的能源危机进一步加速了生物质资源多层次转化利用的发展,现代生物质能源技术已成为研究热点.抗坏血酸是生物质平台分子之一,脱氢抗坏血酸作为抗坏血酸的氧化产物,不仅与抗坏血酸一起组成了生物抗氧化系统,而且还发挥着重要的生物医学功能,例如人体抗癌、抗病毒和抗衰老等.在众多的脱氢抗坏血酸制备方法中,抗坏血酸的电催化氧化提供了在常温常压条件下使用水作为氧化剂和电能作为能量输入生产脱氢抗坏血酸的机会.另一方面,在水体系内,较低的抗坏血酸理论氧化电位(E理论=0.390 V)使得抗坏血酸氧化反应/氢析出反应(AAOR/HER)电对可以在低电池电压下工作,降低了因高电压带来的能源消耗和设备要求等成本,实现低能耗条件下的化学品转化和制氢.本课题组通过简单的氧气等离子体在碳材料表面引入含氧官能团(OCGs),并揭示了OCGs和抗坏血酸分子脱氢动力学之间的关系,利用提升反应动力学的策略提高AAOR的电催化活性.得益于OCGs对抗坏血酸分子脱氢动力学的调控作用,所设计的氧气等离子体处理碳纸电极(PO-CP)可以在0.65 VRHE下驱动100 mAcm^(–2)的电流密度,明显优于原始碳纸(CP)和其他金属基电催化剂.此外,在PO-CP电极表面抗坏血酸制备脱氢抗坏血酸的法拉第效率超过90%,并且具备较好的稳定性(20 h).X射线光电子能谱(XPS)结果表明,随着等离子体处理时间的延长,碳表面的含氧量增加,最终呈现饱和状态.进一步利用氢气退火作为对照组去除表面的OCGs,发现退火过程中所有类型的OCGs含量都明显下降,其中羧基和羰基的含量变化明显,说明退火处理可显著去除碳表面的C=O键,进而影响其AAOR性能.电化学测试表明,OCGs的引入提升了碳材料的AAOR本征活性,氢气退火对照组性能急剧下降,进一步表明了碳表面的含氧官能团对AAOR性能的提升至关重要.结合XPS结果,分析其中C=O键可能对AAOR本征活性的提升发挥重要作用.为降低三维电极带来的传质影响及等离子体处理对碳表面清洁影响等,进一步选用商业碳粉(XC72)作为模型材料并在玻碳电极表面探究OCGs的影响,同时选择氧气等离子体刻蚀和电化学氧化方法作为OCGs修饰策略.电化学测试表明,XC72表面的电化学性能规律和碳纸表面类似,进一步表明了碳表面的OCGs对AAOR的性能提升至关重要.最后,通过密度泛函理论来对AAOR的各基元步骤的吉布斯自由能(Gads)进行了研究.结果表明,OCGs修饰后,虽然AAOR的决速步骤没有发生变化(第一步脱氢过程),但是ΔGads变化明显.相比于原始碳晶格(G(ads(C))=1.36 eV),不同含氧官能团修饰下的碳表面的吉布斯自由能变化为ΔG(ads(-OH))=1.33 eV,ΔG(ads(C=O))=1.55 eV,ΔG(ads(-COOH))=1.24 eV.由此可见,含氧官能团特别是羧基的引入,可以显著降低AAOR过程中脱氢能垒,通过增强脱氢动力学来实现高效的抗坏血酸转化.此外,还将AAOR和HER集成到质子交换膜型电解槽中,当PO-CP阳极和Pt/C阴极组装时,在0.98 V(80℃)的超低电池电压下获得了1.00 Acm^(–2)的电流,这是目前电催化有机物转化反应的一个非常有优势的数据.而且系统每产生1 m^(3)的氢气只需要1.54 kWh的电能,几乎是传统电解水(4.95 kWh)的三分之一.综上,基于抗坏血酸在PO-CP表面高效率的电化学转化,这项工作为电化学生物质转化升级和制氢提供了更环保更经济的策略,并为适应规模化生产的电极设计提供了参考。

金属氧化物及其复合物作为锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源,改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的负极材料。介绍了各种氧化物及其复合材料的合成方法、电化学性能和脱嵌机理,探讨了该类材料目前存在的问题及解决的办法,对材料的发展趋势进行了展望。

通过TEMPO增强脱氢和OH吸附促进中性电解质中5-羟甲基糠醛的电催化氧化

生物质衍生物的电催化转化为可持续能源的增值利用提供了一条绿色高效的途径.例如,由5-羟甲基糠醛(HMF)氧化可得到生物基聚酯前驱体2,5-呋喃二甲酸(FDCA),对于缓解化石资源带来的能源危机和环境问题具有重要意义.目前,HMF的电催化氧化通常在强碱性(pH>13.5)溶液中进行,但是容易产生难以分离的腐殖质,影响FDCA的工业利用.另外,强碱性介质还存在腐蚀安全隐患、设备维护成本高等问题.中性反应条件有助于改善上述问题,但是缺乏亲电氧物种(例如OH-),HMF和催化剂的活化困难,难以得到高附加值产物FDCA.目前,针对中性介质中HMF的电催化氧化研究少有报道,急需明晰中性介质中HMF的催化机理,并开发中性条件下具有高活性的催化剂体系.本文利用均相催化剂2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)和Co_(3)O_(4)电极,对HMF进行中性条件下电催化氧化,1.55 VRHE条件下反应1.5 h,以接近100%转化率获得产物FDCA,产率大于99%.而在无TEMPO的条件下,HMF在Co_(3)O_(4)电极上转化率小于2%.原位红外等实验测试及理论计算结果表明,低电位(1.10 VRHE)下形成的TEMPO+阳离子的活化能显著减低HMF,通过脱氢作用选择性生成中间产物2,5-二甲酰基呋喃(DFF),对调控HMF的氧化路径、促进中性介质电催化氧化起到关键作用.原位X射线光电子能谱和电化学阻抗等结果发现,TEMPO存在时,1.35 V后,在含有高价态Co^(3+)/^(4+)的Co_(3)O_(4)电极上出现更多的水以及OH吸附物种,并导致HMF的氧化电流密度以及FDCA的转化率显著增加.理论计算结果表明,TEMPO自由基与水分子存在较强的氢键作用,有利于促进水活化提供OH.然而,低电位(1.25 V)以Co_(3)O_(4)为电极,或高电位(1.55 V)以泡沫镍为电极,即使添加TEMPO,电极上没有出现相应的OH吸附行为和电化学活性提升现象.因此,活性的Co_(3)O_(4)电极对于协同水的解离形成OH具有重要作用,二者共同作用下,水活化解离形成Co^(3+)/^(4+)-(OH)_(ads)活性中心.在中性溶液中,亲电氧物种OHads提供氧源,促进DFF等甲酰基中间体进一步氧化转化为FDCA.综上,本文加深了对中性介质中HMF的电催化氧化机制的理解,对设计类似电催化剂体系有借鉴作用.

局域静电环境工程用于增强电催化生物质转化过程中羟基活性

作为一种可再生碳源,5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的生物质平台分子,已被广泛用于制造医药前体、单体和精细化学品.HMF的电催化氧化反应(HMFOR)是一种在常温常压下实现HMF向2,5-呋喃二甲酸(FDCA)转化的高效绿色过程.但与传统的析氧反应(OER)不同,HMFOR相对复杂,需要经过6个电子的转移过程,分别涉及羟基和醛基的氧化.研究发现,NiO对羟基氧化具有较高的反应活性,但HMFOR反应途径受溶液pH值的影响,醛基以二元醇的形式优先在碱性溶液中被吸附和活化,从而导致反应活性较低.本文引入了导电聚合物聚吡咯(PPy),通过X射线光电子能谱(XPS)、原位红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)、密度泛函理论计算(DFT)、原位电化学石英晶体微天平(EQCM)等表征技术研究了PPy在引入NiO后对HMFOR的影响和催化性能差异的原因.X射线衍射结果表明,PPy引入的聚合过程没有破坏NiO的晶体结构,而FTIR显示出PPy分子中吡咯环的C-H弯曲振动及芳香胺分子中N-H的伸缩振动,说明PPy成功引入NiO表面.高分辨透射电镜结果表明,PPy以5 nm平均厚度薄层覆盖在NiO表面.此外,XPS结果证实了Ni,O,C和N元素的存在,吡咯氮(-NH-)物种在NiO-PPy电催化剂中占主导地位,而Ni 2p_(3/2)和O 1s的XPS谱中NiO和NiO-PPy且有相似的电子结构,说明PPy的引入并没有改变NiO的电子结构.线性扫描伏安曲线和电化学活性面积测试结果表明,PPy的引入显著提高了HMFOR的电流密度和NiO的内在活性.同时,NiO-PPy比NiO具有更低的Tafel斜率,表明PPy会提高HMFOR的反应动力学,加速HMF转化.电解测试中高效液相色谱分析结果表明,在前0.5 h内NiO-PPy催化剂上HMF转化率高于NiO催化剂,说明PPy的引入加速了HMF的转化.此外,分析中间产物发现,NiO催化剂上的HMFOR中间体主要为5-羟甲基呋喃-2-羧酸,而NiO-PPy上主要为2,5-二甲酰基呋喃.周期性测试结果表明,NiO-PPy表现出较高的HMF转化率和产物选择性,且具有较好的稳定性.运用开路电位和电化学石英晶体微天平检测了HMF分子在NiO和NiO-PPy上的吸附能力.结果表明,PPy涂层明显增强了HMF分子在NiO上的吸附能力.采用表面增强红外吸收光谱研究了电催化剂表面重要中间体的吸附行为.结果表明,NiO上HMFOR路径主要为HMFCA路径,而在NiO-PPy上新增2,5-二甲酰基呋喃,表明HMF分子的羟基和醛基同时在NiO-PPy表面被激活,进一步说明PPy的引入会选择性地提升羟基氧化的反应性能,进而提升了HMFOR活性.采用密度泛函理论研究了PPy的作用,结果表明正电性PPy分子会吸引电负性的羟基,缩短Ni与醛基之间的键长,降低醛基的反应活性,调节HMFOR反应途径,进而获得更高的HMFOR性能.综上所述,本文通过导电聚合物PPy修饰调控了电极界面微环境以及表面电性,从而调控了HMF分子的吸附构型和反应路径,获得更高的HMF电催化氧化反应活性.本文为HMF氧化高效电催化剂的设计提供了新的思路,并为HMF电催化氧化应用化研究提供借鉴.

新工科背景下湖南大学应用化学专业的改革与建设

探索建立依托化学学科的"新工科"应用化学专业设置并按照"新工科"理念对现有专业进行革命性改造是十分必要的。结合我校2020应用化学专业培养计划修订及教学改革研究的实际情况,通过调整专业培养目标、课程体系、教学内容和教学模式,突出德才兼备人才培养的中心地位,以期在传承本专业腐蚀与防护的特色基础上,进一步满足新材料、新能源、高端制造、节能环保及新一代信息技术等新兴战略产业对人才的需求。还提出了应用化学新工科专业发展的方向。

调控层状双金属氢氧化物电子结构促进氧析出反应（英文）

氢气具有能量密度高、无毒、燃烧产物无环境污染等优点,是一种极具应用前景的可再生能源.目前制氢技术主要包括天然气重整制氢、光解水制氢及电解水制氢,其中天然气重整制氢存在纯度低、成本高的缺点,而光解水制氢技术尚不成熟.电解水制氢纯度高、成本低,已成为一种比较常用且成熟的制氢方法.电解水过程是指在电解池中利用电能分解水分子并释放出氢气和氧气的电化学过程,它包含两个半反应,即阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER).在室温下驱动析氢反应与析氧反应的理论电位分别为0与1.23 V.但是,在实际电解过程中需要额外的电位(过电位)去激活和克服原始反应能垒,因此,尽可能的降低电解水的过电位是氢能广泛应用的必要条件.过渡金属化合物,特别是层状双金属氢氧化物(LDHs),由于其独特的二维层状结构和组成元素可灵活调变等特性,被认为是最具发展前景的电催化剂之一.但LDHs较差的电子导电性和较厚的板层结构极大的限制了其作为氧析出电催化剂的大规模应用.本文总结了LDHs作为OER电催化剂的研究进展,重点介绍了不同阳离子、不同阴离子、缺陷工程、各类插层阴离子和表面改性等改变对材料表面电子结构的影响机制.本文首先介绍了电解水析氧反应在不同电解液中的反应机理,讨论了析氧反应在动力学和热力学过程的主要障碍.通过对大量文献的归纳,综述了近年来通过调控LDHs的电子结构增加其活性位点数目、增强活性位点的本征活性,进而提高其OER催化性能的研究成果和最新进展,重点探讨了阳离子调控、阴离子调控、缺陷工程、插层阴离子调控和表面改性等调控方式对LDHs电催化剂OER性能的影响,总结了各种电子结构调控及其对电催化性能的影响.通过分析不同价态阳离子、阴离子对催化活性位点的电子结构影响,不同层间插层阴离子对催化剂层间距的影响,不同类型缺陷带来的微观结构和表层电子结构变化及表面改性带来的表层电子状态,亲疏水性的区别等实验现象,总结了层状过渡金属氢氧化物OER性能提升的策略.此外,本文还做了在LDHs的催化性能调控方面的挑战和展望,对未来开发和设计高效的OER电催化剂提供了崭新的思路.

pH诱导的铜电极上糠醛选择性电催化氢化

以石油化工为支柱的能源体系排放过量的碳,致使人类面临日益增大的生态压力.因此,迫切需要发展以可再生能源为核心的新一代能源体系.作为新兴能源技术之一,生物质平台化合物的电催化氢化反应(ECH)可以在常温常压下进行生物燃油精炼和高价值化学品生产,不需要外部氢气供应,并且易于形成分布式能源系统.结合清洁电力可以促进能源转换并实现碳中和.然而,ECH的机理研究尚处于初步阶段,提高ECH效率和选择性调控机制仍然是未来的研究重点.铜电极上糠醛的ECH反应受到电解液pH的显著影响:在强酸中糠醛选择性发生氢解反应生成2-甲基呋喃(MF),而在中碱性条件下高选择性加氢生成糠醇(FA).目前糠醛ECH主流的反应机理是氢转移机制,即Volmer反应生成的吸附氢(H_(ad))与吸附在电极表面的糠醛直接发生氢化反应,动力学上符合LH(Langmuir-Hinshelwood)机理.然而,其他文献未能提出合理的pH影响原因,仅套用可能的动力学模型对实验数据进行拟合,或从传质效应来推测MF的生成与电极表面高H_(ad)覆盖度有关.然而这些研究没有进行电极表面物种的分析,尤其是不同pH值下Cu表面吸附中间体的表征,因此,有必要通过逐步分析、跟踪观察,设计准确、系统的控制实验,并梳理反应的关键步骤来确定电解环境对ECH性能和选择性的调控机制.本文对Cu催化的糠醛ECH反应中pH的影响进行了全面的电动力学研究.研究结果表明,ECH反应动力学(Tafel值)和产物选择性对电解液pH值具有显著依赖性.在酸性pH下Tafel斜率约为120 mV dec^(-1),在中性条件下大于120 mV dec^(-1),在碱性条件下,约为60 mV dec^(-1),分别对应于质子耦合电子转移(PCET)、Volmer和LH速率模型.且酸性条件下MF产物选择性对电位也具有显著依赖,结合动力学结果可以推测,ECH中的氢解反应可能是一种混合机制.通过增强原位拉曼光谱(SHINERS)进一步观察Au@SiO_(2)纳米颗粒在糠醛氢解反应中的加氢脱氧行为,其中关键的脱氧中间体Cu-O_(ad)仅出现在酸性介质中,并随反应过电位的增加而显著增加.总结实验特点:(1)FA和MF是平行生成的;(2)氢解产物MF在酸性溶液中具有明显的pH效应和电位效应;(3)在氢解过程中间体C-O键直接脱氧.进一步排除FA中间体脱氢成为MF的所有途径,并且通过DFT合理化了O_(ad)中间体通过PCET途径优于H_(ad)转移途径加氢生成水的过程,从而证实了酸性环境中生成MF的LH-PCET混合机制,而LH路径具有较高的反应能垒,是在质子不足情况下(即在中碱性条件下)没有氢解产物的生成主要原因.综上,本文解释了糠醛在Cu电极上的pH诱导选择性机制,为复杂环境下的ECH过程提供了新的见解,并拓宽了对生物质衍生油精炼过程中含氧化合物脱氧反应机制的认识.

调控碳材料的功函数以大幅度提升其电催化氧还原性能

氧的电催化还原反应是燃料电池装置与金属空气电池的阴极反应,具有重大的研究意义.在众多的非铂催化剂中,碳材料因其低廉的价格以及独特的物理化学性质受到了广泛的关注.自从发现氮掺杂的碳纳米阵列具有优异的氧还原活性后,不同类型的氮掺杂的碳也得到了深入研究.例如近年来兴起的由金属有机框架衍生的氮掺杂的碳材料,兼具丰富的氮位点及良好的三维结构.氮的掺杂对碳原子具有电子调控的作用,是其高氧还原活性的根本原因.本文对金属有机框架衍生的氮掺杂的碳材料进行进一步的电子结构的优化,以提升催化性能.功函是电子逸出表面所需的最少的能量,是材料的电子结构性质之一,其对氧还原反应的影响也有报道,早期以理论计算为基础,探究氧气分子在碳材料表面的解离能与氮掺杂的碳的表面功函的关系,后续则采用开尔文探针显微镜,直接测量了不同元素掺杂的碳表面功函,并建立起功函与氧还原动力学的线性关系.本文通过控制碳材料的功函来调节其电子结构.铯是一种经典的给电子物质,通过将电子注入到掺杂材料表面来降低其功函.因此,本文通过CsCO_(3)与2-甲基咪唑、Zn(NO_(3))_(2)煅烧形成铯修饰的氮掺杂碳.电镜及XRD均观察不到所得材料中铯的存在,证明碳层中无大颗粒团聚的铯物种.EDS元素分布图表明,铯在碳层中呈原子级均匀分布.Raman谱结果表明,碳的G带发生明显的位置偏移,证明其面内电子结构发生了明显的改变.XPS结果证明铯成功与氮原子配位,通过铯氮键将电子注入到碳骨架.UPS则最终显示,经过铯的修饰,碳表面功函从4.25 eV下降到3.6 eV.表面功函的降低有利于氧气分子的解离,也调节OOH^(*)中间体的吸附,使其吸附的自由能更接近最优值.材料改性后氧还原性能明显提升,起始电位达到0.91 V vs RHE,半波电位达到0.83 V vs RHE,均接近商业Pt/C催化剂.氧还原反应的动力学电流密度随功函的降低而增大,验证了前人的结论.本文提供了一个较为新颖的电子结构调控策略,为设计新的氧还原催化剂提供了新的思路.

竹编大师张德明

"只有传承而没有创新的民间艺术是会走向消亡的。传承是基础、创新是出路,只有创新,传承才具有历史意义和现实意义。"青神有这么一位竹编大师,他既是中学校长,又是公司总经理,还被四川省文联授予"四川省十大民间艺术家""四川省民间艺术大师",被四川省工美协会评为"四川省工艺美术大师",被国际职业规划鉴定中心评为"国际工艺美术大师"。这位大师就是张德明,一位生于50年代、却依旧保有少年热忱的"斜杠青年"。

生物质平台分子的电催化氧化

Energy depletion and environmental degradation caused by the continued consumption of fossil fuels have driven the development of renewable energy conversion.As one of the main components of global renewable energy,biomass from plants and waste(the regeneration is 170 billion tons per year)has become a rich resource for biofuels and chemical industries due to its fast regeneration,degradability and non-polluting nature.

时光与你

《时光与你》和《暖春》同样都是优秀获奖作品，我们从视觉形式上看《时光与你》和《暖春》好像差别不大，能从专业角度，比如说技法和材料方面谈谈你们各自的创作思路或者过程吗？ 我觉得最大的不同就是出发点的不同，国画工笔对我来说只是一种手段。我可以运用油画、丙烯、素描等等。但只有工笔能呈现出我此次创作最理想的效果。这次毕业创作实际是我进入美院多方面学习的一个综合总结。无论思想还是技术，抑或我对壁画系的理解。首先，我开始着眼于对身边事的感悟，对艺术源于生活有更深的认同感。所以我不想追求太多高深隐晦的意义，而是用最朴实的视角来捕捉我的身边人，然后开始对构图进行思考。此前对浮世绘的学习给予我灵感，尤其是喜多川歌磨和东洲斋写乐的大首绘让我有了切人点，等大人头像给人以亲切无距离感。在材料选择上是迎合我的画面效果所选择的一种媒介，精致干净是我的追求方向，因此从纸张的选择到花纹绘制的细腻，都精益求精。

一种双极产氢电解系统

Hydrogen,a prospective green fuel with the advantages of high calorific value and no byproducts,is a main focus in the new energy area[1].Many mature ways to produce Hinclude reforming fossil fuels and water electrolysis.Reforming fossil fuels occupy the vast majority of hydrogen production because of their low cost.However,it is unsustainable and polluting[2].