报告题目：催化表面化学：从基础理解到高效催化 /铜基催化剂中碳层对合成气制醇的促进效应 原子尺度金属活性中心电子结构精准调控与反应机制/多孔酚醛树脂微 / 纳米颗粒的分子尺度设计及可持续光催化生产双氧水

报告时间：2024年5月26日下午14:00

报告地点：材料楼404会议室

欢迎广大师生积极参与聆听！！！

 

报告主题一：催化表面化学：从基础理解到高效催化

 

报告人：黄伟新（教授）

报告人简介

黄伟新，中国科学技术大学教育部“长江学者奖励计划”特聘教授（2018获聘、2023年续聘），博士生导师。1996年本科毕业于中国科学技术大学，2001年博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所，之后在University of Texas at Austin和德国马普学会Fritz-Haber研究所分别从事博士后和洪堡学者研究，2004年12月任中国科学技术大学教授，博士生导师，入选中国科学院“百人计划”（2005）。研究领域为催化表面化学。获得第13届国际催化大会“青年科学家奖”(2004)、中国真空学会“青年科技创新奖”（2008）、中国化学会“青年化学奖”（2009）、基金委杰出青年科学基金（2015）、万人计划科技创新领军人才（2017）、中国化学会催化委员会“催化青年奖”（2019）、中国科学技术大学校友基金会“青年教师成就奖”（2019）和德国亚历山大•洪堡基金会“Humboldt Research Award”（2020）。现任Appl. Surf. Sci.的Editor（2012.6-）和中国化学会催化委员会委员（2010-）。

 

报告摘要：

催化表面化学是表面科学和催化科学的交叉研究领域, 主要是通过固体表面化学研究在催化活性位层次理解固体表面催化作用机制和建立固体表面催化作用的结构效应。催化活性位是催化表面化学的研究核心。固体催化剂表面结构的复杂性和不均一性是确定其催化活性位面对的主要挑战，其对应的有效策略是模型催化剂策略，即通过系统研究结构均一规整模型催化剂表面化学来理解复杂催化剂表面化学。同时，固体催化剂催化活性位也取决于其所催化的化学反应。催化剂颗粒暴露晶面是影响其催化性能的关键结构因素之一，暴露单一晶面的单晶经常作为模型催化剂用于晶面-催化性能关系研究，但该研究体系与工作催化剂体系之间存在显著的“压力鸿沟”和“材料鸿沟”。我们提出了结构均一规整纳米晶可以作为一类全新模型催化剂，并基于“从单晶到纳米晶模型催化剂”的研究思路开展了系统催化表面化学研究。我们研究结果促进了“纳米晶模型催化剂”概念的建立，也示例了“从构-效关系的基础理解到高效催化剂结构设计和控制合成”这一多相催化基础研究思路的可行性。

 

报告主题二：原子尺度金属活性中心电子结构精准调控与反应机制

报告人：袁友珠（教授）

报告人简介：    

    袁友珠，厦门大学特聘教授/博士生导师，醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室（厦门大学）主任。受聘担任中国化学会催化委员会和均相催化委员会委员，“催化学报”、“洁净煤利用”、“无机盐工业”和“Carbon Future”等杂志编辑；获中国高校自然科学二等奖、教育部优秀骨干教师、福建省百千万人才工程、省和市高层次人才A类、厦门市拔尖人才和优秀教师等。主要研究方向为用于碳基高值化学品合成催化剂制备与构效关联，在选择性加氢、合成气制乙二醇/低碳醇、低碳催化，以及生物木质素和CO2高值转化利用等方面，主持完成国家基金重点/面上项目，科技部973/863和国家重点研发计划项目课题等30余项，在Science，Sci. Adv.，Nat. Commun.和ACS Catal.等国内外期刊发表200余篇论文，H因子49，获授权发明专利30余件。

报告摘要：

    碳物种对过渡金属的结构、物理性能和催化性能有显著影响，既可以作为促进剂，也可以作为毒物。我们的工作揭示，对于合成气间接法制乙二醇的加氢反应，与催化剂表面铜纳米粒子相互作用的富勒烯（C60和C70），可作为分子助剂调控活性铜物种的几何结构和电子结构，充当电子缓冲剂稳定工况下活性金属表面的电荷状态，使催化剂展现高活性和高稳定性。新近，在合成气制低碳醇的反应中，我们制备的碳层包覆CuCo和CuFe催化剂，表现出优异的合成气制低碳醇催化活性、产物选择性和结构稳定性。通过结构表征研究和同位素实验等，证明包覆碳层可作为活性物种参与反应，反应过程中激活的碳层与CO*形成CHx-CO*中间体迁移至产物中，同时CO解离的C*补充到碳层，形成碳物种的动态循环。

报告主题三：多孔酚醛树脂微/纳米颗粒的分子尺度设计及可持续光催化生产双氧水

报告人：刘健（教授）

报告人简介：

刘健，现任内蒙古大学化学化工学院教授、博士生导师，院长；入选教育部重大人才计划特聘教授 (2022年)、国家海外高层次人才引进计划(2017年)等。连续六年入选科睿唯安高被引学者（2018-2023年）。长期致力于纳米多孔材料的设计合成及在能源、催化相关领域的基础应用研究，在催化纳米功能材料的设计合成与应用、纳米反应器构筑等方面取得了一系列重要的原创性成果。迄今以第一作者及（共同）通讯作者在包括 Nature Mater., Nature Commun. (4篇), Angew. Chem. Int. Ed. (15篇), Adv. Mater. (4篇), Natl. Sci. Rev. (2篇) 等刊物发表正式论文210余篇，所发表论文被SCI引用超过 27000余次，H因子为77。撰写英文书籍10章，发表专著一本，多次获邀在国内外学术会议上作邀请报告。主持或参与包括中组部、科技部重点研发项目、国家基金委重大仪器研制项目、国家基金委面上项目、中科院、辽宁省委组织部、内蒙古自治区组织部/人社厅/科技厅、澳大利亚基金会面上项目等多项科研项目。

报告摘要：

立足于新能源的开发利用，面向人工光合成高价值化学品H₂O₂，针对当前酚醛树脂有机半导体催化剂材料在光吸收能力、电荷分离-迁移速率和电子给体-受体结构等方面存在的不足，采取胶束诱导和前驱体改性策略，从分子尺度出发可控构筑具有明确孔道结构、特定化学组成和独特活性位点的酚醛树脂有机半导体催化剂颗粒材料：

（1） 发展“自下而上”胶束诱导和“自上而下”化学剪裁策略，快速可控构筑具有复杂多级结构 (中空、多壳层、核壳等)、纳米孔道丰富且孔径可调、多界面杂化、多功能耦合的酚醛树脂颗粒材料。

（2） 从分子尺度出发，优选前驱体精确构筑了以“苯并噁嗪结构”为代表的独特活性位，为室温下快速制备高性能有机半导体催化剂颗粒材料提供指导性策略；通过蒽醌分子嫁接和杂元素掺杂的方式可控调变“电子受体-给体”比例，拓宽光吸收范围同时增强光吸收强度，强化电子分离及传输能力，最终实现高活性、长寿命的光催化H₂O₂生产，太阳能到化学能的转化效率突破1.23%。

（3） 纳米反应器工程策略，深度厘清介观尺度传质和限域反应空间与吸附/扩散行为及提高反应动力学参数的影响效果，系统揭示其与多相催化反应之间的内在联系。

报告主题四：原子尺度金属活性中心电子结构精准调控与反应机制

报告人：曹昌燕（研究员）

报告人简介：

中国科学院化学研究所研究员，中国科学院大学岗位教授，中国科学院特聘骨干人才。2021年入选中科院青促会优秀会员。在 JACS,  NSR, Nat. Commun, Angew等期刊上发表论文130余篇，引用7300余次，h指数46。 担任NSO、Nano Res和Carbon Futures期刊青年编委。承担/参与科技部重点研发计划、基金委面上等项目10余项。

主要研究方向：金属纳米催化剂的理性设计和电子结构调控研究。近年来聚焦原子尺度电子结构的精准调控，提出并发展了系列创新性策略，阐明了电子结构对催化反应性能影响的新机制，为催化剂的理性设计和催化反应机理认识提供新的理解。

 

报告摘要：

负载型金属催化剂在化学化工等领域有着广泛的应用，创制高性能催化剂，实现高效催化反应，一直是催化研究的核心和难点。其中，金属活性中心的电子结构对反应物的吸附和转化，以及产物的脱附均具有关键影响。随着研究手段的不断提高和催化本质的逐渐深入，对金属活性中心电子结构的调控研究也已经从纳米尺度发展到现阶段原子水平。然而，如何实现原子尺度金属活性中心电子结构的精准调控，以及从分子原子层次深入理解电子结构对催化反应的影响机制，是该领域面临的重大挑战和关键科学问题。

在本报告中，将汇报我们近几年围绕上述关键科学问题开展研究工作。包括：（1）提出并创制了独特配位结构的单原子催化剂，超越传统配位共价键作用，实现电子密度提升和催化反应性能突破。（2）利用金属单位点间电子相互作用，调变单原子密度，实现金属中心电子结构连续调控，发现并揭示原子尺度上单原子密度与催化反应活性的关联。（3）发现金属与石墨炔界面电子相互作用新机制，提出一类新型的金属-载体电子强相互作用，调变金属团簇/纳米粒子的表面电子结构和催化性能。