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青年英才荟聚甬江实验室青年论坛,展示能源催化最新研究成果
发布日期:2023-08-29 来源:Y-LAB

       8月24日,能源催化青年论坛在甬江实验室举行,来自全国各地的青年科学家齐聚一堂,展示能源催化领域的最新研究成果与进展,探讨该领域所面临的新机遇和新挑战。

       首先,甬江实验室主任崔平向嘉宾们的到来致以热烈的欢迎。在致辞中,她指出能源是人类社会发展的基石,而催化技术是推动能源转型与可持续发展的关键核心。甬江实验室自2021年5月成立以来,已在新能源材料、绿色化工和高端化学品材料等领域进行了布局,先期成立了碳纳米新能源材料研究中心、分子催化与转化研究中心。希望通过本次论坛进一步促进青年学者之间的交流与合作,共同助力催化领域的发展与创新。

       在论坛上,中国科学技术大学讲席教授路军岭与来自厦门大学、天津大学、中科院青岛生物能源与过程研究所、中科院宁波材料所、诺丁汉大学卓越灯塔计划(宁波)创新研究院以及甬江实验室的青年学者们为大家带来精彩的学术报告。

 

负载型多相催化剂合成新方法:原子层沉积技术

路军岭 中国科学技术大学讲席教授、国家杰出青年科学基金获得者

 

 

       路军岭教授从2013年以来一直围绕原子层沉积(ALD)技术从事金属催化剂精准设计研究。由于影响金属催化性能的因素较多、环境复杂,如何对催化活性位点的结构进行原子级精准调控是解决问题的关键。ALD技术是基于金属前驱体在载体表面上发生分子层面上的自饱和、自限制反应的一种生长技术,基于ALD技术“表面自限制分子反应”的特性,可以使金属催化材料在高比表面积衬底上层接层自沉积,就像搭积木一样,自下而上逐个原子地构建催化纳米结构。

 

 

金属-酸性位纳米尺度距离对CO/CO2加氢性能影响

成康 厦门大学化学化工学院教授

 

 

       成康教授介绍了团队从2016年以来发展CO/CO2加氢直接制备低碳烯烃、芳烃、液体燃料和乙醇的新双功能催化途径,设计了复合氧化物-分子筛双功能催化剂。团队利用纳米尺度调控金属-酸性位空间分布策略极大限度降低了双功能催化剂中贵金属用量,降低了催化剂成本,为贵金属催化剂在能源与环境保护等领域的广泛应用提供了新的思路。

 

沸石分子筛在温室气体控制中的应用

付东龙 天津大学化工学院特聘研究员

 

 

       空气中直接捕获CO2是实现净零碳排放及负碳排放的关键技术之一。付东龙研究员介绍了利用沸石分子筛空间限域效应,实现了基于物理作用力对低浓度CO2的高性能吸附。在应用层面,开发了同时具有低吸附热与高吸附容量的丝光沸石材料,可用于空气捕获CO2。本研究为CO2捕获吸附材料的理性设计提供理论指导。

 

分子筛孔道限域金属催化剂高效转化木质素基平台化合物

刘远帅 中科院青岛生物能源与过程研究所研究员

 

 

       刘远帅研究员展示了如何在微观层面上构筑分子筛包覆贵金属单/双功能催化剂,基于详尽的反应动力学研究及物化性能表征等构建催化剂结构-性能关系,实现高加氢脱氧反应活性、高烷烃产物选择性及高稳定性的分子筛(MFI及MWW拓扑结构)包覆 Ru 亚纳米金属颗粒复合催化剂的制备,指导用于木质素资源高值化利用的分子筛基催化剂的理性设计与优化。

 

金属钳形络合物设计、合成及聚酯氢解反应研究

谢银君 中科院宁波材料所研究员

 

 

       谢银君研究员介绍一类新型喹啉骨架的金属钳形络合物催化剂,它们通过金属与配体的协同作用高效活化氢气,并设计采取与甲醇进行接力催化策略,在温和条件下实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯废弃物的选择性氢解,制备对苯二甲醇、1,4-环己基二甲醇(CHDM)、1,2-丙二醇等化学品。在机理研究的基础上设计合成了锰、铜等丰产金属钳形络合物催化剂,为高效催化剂的设计和资源的循环利用提供了一种新的方案。

 

金属氢化物活化惰性化学键

常菲 甬江实验室分子催化与转化研究中心研究员

 

 

       常菲研究员致力于从基础研究层面开发在温和条件下对合成氨及丙烷脱氢等反应具有高效催化活性的新型绿色催化剂。这类反应一般需要较为苛刻的反应环境,例如高温、高压等,其本质在于反应物分子内化学键键能较高,为实现化学键的解离与重构需要高活化能。常菲在报告中介绍了金属氢化物在这类反应中的优势,由于金属氢化物能提供丰富的电子与氢负离子,具有很强的氧化还原活性,这对于打破惰性化学键至关重要。同时还介绍了用于合成氨、加氢脱硫和甲苯氢解的金属氢化物催化剂设计,通过改变催化剂设计理念,开创双中心催化剂体系,并利用外场耦合实现了温和条件下惰性化学键的活化。

 

精确调控双金属位点的电子密度和对中间产物的吸附实现高效CO2光还原产乙烯

张洪雷 诺丁汉大学卓越灯塔计划(宁波)创新研究院研究

 

 

       张洪雷研究员介绍了在具有微量乙烯生产能力的空位硫化镉(CdSx)光催化剂中掺杂单原子银构建 Ag-CdSx 光催化剂,并将其用于光催化生产乙烯的研究进展。从实验和计算结果来看,双金属-空位的协同作用促进了 CO2 活化和 C-C 偶联。此外,Ag-Cd 双金属位点具有不均匀的电子分布,对中间产物 CO*具有非常强的低频斜式吸附。这一催化剂设计理念对后续光、电、热催化剂优化合成具有非常好的指导意义和价值。

 

传质强化助力环境与能源催化

欧晓霞 宁波诺丁汉大学助理教授

 

 

       欧晓霞博士研究利用X射线断层摄影技术对泡沫碳化硅进行了三维尺度上的表征,更好地分析材料在传质传热上的优势。同时将泡沫碳化硅材料应用于工业废水处理和甲醇制烃方向,催化性能提高,积炭的形成明显减缓,有效抑制了催化剂的失活。除此之外,结构化催化剂的应用还可以结合外能量场(例如微波),进一步强化催化过程,提高催化效率。

       本次论坛的八位主讲人分别从不同角度展示了他们在能源催化领域的前沿成果与思考,精彩的报告引发了与会成员们的热烈讨论,不仅拓宽了青年学者的研究视野,也为下步合作奠定了良好的基础。

 

 

       甬江实验室致力于打造品牌学术活动,在前期推出“高山讲堂”之后,本次推出了“前沿论坛系列”,每期将聚焦一个前沿科技领域,希望为大家带来最新的视角和启发。我们下期再见。