12月6日下午，受我校化學與材料科學學院王立教授的邀請，南開大學李蘭冬教授在我校化學與材料科學學院七號樓109學術報告廳做了題為”微尺度限域化學與催化”的學術報告。
分子篩作為大規模工業應用的吸附劑與催化劑，在諸多領域發揮著不可替代的作用。由于吸附與催化自身的復雜性以及分子篩的結構特異性，對分子篩吸附與催化本質的認識仍存在極大爭議，嚴重制約了其進一步發展。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，為高性能分子篩材料與過程的理性設計提供依據。同時，將限域化學理念延伸至電子尺度，以期理解以電子為媒介的催化本質。
本次報告，李蘭冬教授主要在限域空間酸催化反應機理，配位不飽和位點構筑與應用，限域電子催化等5個方面的工作進行了展示。在限域空間酸催化反應機理部分，李教授以甲醇制烴反應為例，該反應為國家戰略性能源化工反應，也是典型的限域酸催化反應，反應過程異常復雜，對其反應機理的研究可以說是對多相催化研究的智力挑戰。李教授通過先進譜學技術與方法分析反應中間物種，揭示分子篩限域空間內復雜酸催化反應機理：首次獲得了異丁烯活化為叔丁基碳正離子譜學證據，基于譜學證據成功構建甲醇制烴完整反應網絡并設計分子篩催化材料實現低溫甲醇制烴反應過程。
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行了展示。CO?選擇加氫制甲醇反應對于完成我國的“雙碳目標”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催化劑，但其在純CO?加氫反應中性能欠佳，因此，有必要探索性能更好的催化劑。李教授設計構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酸堿對異裂活化氫分子進而完成CO?加氫反應。該催化劑在較低的溫度條件下（~513 K）獲得了優異的催化活性（CO?轉化率約為12%）、甲醇選擇性（89.5 %）以及催化穩定性（200 h未見失活），其綜合性能在Cu基催化劑中處于頂尖水平，具備良好的工業應用前景。研究首次揭示分子篩限域的單核Cu離子即可催化復雜的CO?選擇加氫制甲醇反應，為Cu基甲醇合成催化劑活性中心認識以及CO?選擇加氫催化劑設計提供了新的思路。
報告的最后，李教授就分子篩限域催化相關問題和在座師生進行了深入的討論與交流。
作者：趙福真 責編：王立 審核：張道洪 發布：艾麗菲拉 發布時間：2024-12-11
