天津大學科學技術發展研究院

2017年天津市一等獎項目簡介-催化過程中的表界面結構調控與機理研究【自然科學一等獎】

日期:2018-07-13 作者:劉濤 瀏覽:


所屬領域:化學工程領域

主要研究內容:

多相催化過程主要發生在界面和納米尺度上。實現在表界面和納米尺度上對催化劑化學、物理特性的操縱,成為對化學反應過程進行調控的關鍵。本項目圍繞催化過程中的表界面基礎問題,系統研究了空間結構、電子和化學結構、缺陷結構對表界面催化過程的影響,取得了一系列創新成果。

創新點:1.建立了催化劑表界面空間結構的系統性調控方法。2.發展了表界面電子結構和化學結構的調控策略。3.揭示了表界面缺陷對光生電荷傳輸的影響規律。

主要成果:

1.推動了催化空間限域理論的發展,提升了金屬催化劑的高溫穩定性及目標反應產物選擇性。精確調控Ni等金屬在氧化物載體孔道中的空間分布,通過空間限域抑制了燒結和積碳引起的失活。美國化學會《化學與工程新聞周刊,Chemical & Engineering News, C&ENs以《Nanoconfinement Prevents Nickel Catalyst from Fouling》為題對三維納米限域的工作進行了熱點評述。

2.實現了多功能催化活性位點在催化劑表界面的可控分散,并有效調變了活性位點的電子結構。提出了載體表面化學環境的構建方法,利用載體與活性組分的界面調控活性金屬/氧化物以及金屬/高分子界面的電子結構,獲得了可控的反應/吸附活性位點,提高了催化劑制備及催化過程的效率。

3.開辟了對光生電荷激發、傳輸進行系統引導的新途徑。基于表層/次表層缺陷位調控,提出了通過自摻雜實現吸光增強的新思路;發現了異質結界面缺陷對電荷跨界面傳輸的促進機制,實現了太陽能向氫能的高效轉換。研究成果入選ESI Top 0.1%熱點論文,多次被Materials ViewsC&ENs報道。

社會經濟效益:

JACS、Nature Commun等期刊發表SCI論文20篇,SCI他引925次。8篇代表性論文影響因子(IF)均大于8,其中IF>10有5篇,5篇入選ESI高被引論文;代表作IF總合106.7,SCI他引446次。成果被C&ENs等國際學術媒體報道,國內外同行在Chem. Rev.等國際頂級期刊中給予了高度肯定。項目完成人應邀為Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.撰寫綜述,并先后入選國家首批“萬人計劃”、國家杰青、教育部長江學者。

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