12月6日下午，受我?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院王立教授的邀請(qǐng)，南開(kāi)大學(xué)李蘭冬教授在我?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院七號(hào)樓109學(xué)術(shù)報(bào)告廳做了題為”微尺度限域化學(xué)與催化”的學(xué)術(shù)報(bào)告。
分子篩作為大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的吸附劑與催化劑，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。由于吸附與催化自身的復(fù)雜性以及分子篩的結(jié)構(gòu)特異性，對(duì)分子篩吸附與催化本質(zhì)的認(rèn)識(shí)仍存在極大爭(zhēng)議，嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步發(fā)展。李蘭冬教授在分子層次上揭示分子篩限域吸附與催化本質(zhì)，為高性能分子篩材料與過(guò)程的理性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí)，將限域化學(xué)理念延伸至電子尺度，以期理解以電子為媒介的催化本質(zhì)。
本次報(bào)告，李蘭冬教授主要在限域空間酸催化反應(yīng)機(jī)理，配位不飽和位點(diǎn)構(gòu)筑與應(yīng)用，限域電子催化等5個(gè)方面的工作進(jìn)行了展示。在限域空間酸催化反應(yīng)機(jī)理部分，李教授以甲醇制烴反應(yīng)為例，該反應(yīng)為國(guó)家戰(zhàn)略性能源化工反應(yīng)，也是典型的限域酸催化反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程異常復(fù)雜，對(duì)其反應(yīng)機(jī)理的研究可以說(shuō)是對(duì)多相催化研究的智力挑戰(zhàn)。李教授通過(guò)先進(jìn)譜學(xué)技術(shù)與方法分析反應(yīng)中間物種，揭示分子篩限域空間內(nèi)復(fù)雜酸催化反應(yīng)機(jī)理：首次獲得了異丁烯活化為叔丁基碳正離子譜學(xué)證據(jù)，基于譜學(xué)證據(jù)成功構(gòu)建甲醇制烴完整反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)并設(shè)計(jì)分子篩催化材料實(shí)現(xiàn)低溫甲醇制烴反應(yīng)過(guò)程。
在分子篩限域單核離子催化部分，李教授以CO?選擇加氫制甲醇為例進(jìn)行了展示。CO?選擇加氫制甲醇反應(yīng)對(duì)于完成我國(guó)的“雙碳目標(biāo)”具有重要的意義。目前廣泛研究的催化劑為Cu/ZnO/Al?O?催化劑，這種催化劑是以CO-CO?為原料合成甲醇的工業(yè)催化劑，但其在純CO?加氫反應(yīng)中性能欠佳，因此，有必要探索性能更好的催化劑。李教授設(shè)計(jì)構(gòu)筑了分子篩限域單核Cu離子Cu@FAU催化劑，利用Cu離子與分子篩骨架O形成的限域{Cu-O}Lewis酸堿對(duì)異裂活化氫分子進(jìn)而完成CO?加氫反應(yīng)。該催化劑在較低的溫度條件下（~513 K）獲得了優(yōu)異的催化活性（CO?轉(zhuǎn)化率約為12%）、甲醇選擇性（89.5 %）以及催化穩(wěn)定性（200 h未見(jiàn)失活），其綜合性能在Cu基催化劑中處于頂尖水平，具備良好的工業(yè)應(yīng)用前景。研究首次揭示分子篩限域的單核Cu離子即可催化復(fù)雜的CO?選擇加氫制甲醇反應(yīng)，為Cu基甲醇合成催化劑活性中心認(rèn)識(shí)以及CO?選擇加氫催化劑設(shè)計(jì)提供了新的思路。
報(bào)告的最后，李教授就分子篩限域催化相關(guān)問(wèn)題和在座師生進(jìn)行了深入的討論與交流。
作者：趙福真 責(zé)編：王立 審核：張道洪 發(fā)布：艾麗菲拉 發(fā)布時(shí)間：2024-12-11
