大會邀請報告 Plenary Lectures

負載型金屬催化劑——從納米到亞納米和單原子 張濤 中國科學院大連化學物理研究所，大連，116023 Email: taozhang@dicp.ac.cn 催化技術在能源轉(zhuǎn)化、石油化工、環(huán)境污染控制、精細化工等諸多領域發(fā)揮著巨大作用，據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)達國家由催化技術直接和間接貢獻的GDP達到20-30％。負載型金屬催化劑則是應用最為廣泛的催化劑類型之一。隨著催化科學的發(fā)展，特別是原子尺度高分辨顯微技術、各種原位動態(tài)光譜表征技術、以及計算化學的發(fā)展，對于負載型金屬催化劑的認識和可控制備已經(jīng)從傳統(tǒng)的納米尺度深入到亞納米甚至單原子尺度。制備單原子分散的負載型金屬催化劑不僅可最大限度提高金屬特別是貴金屬原子利用率，而且對于從原子/分子尺度理解復雜的多相催化反應、開發(fā)單一活性位催化的高選擇性反應、以及構建均相和多相催化反應的橋梁都具有非常重要的意義，從而使得單原子催化成為當今催化科學的最前沿課題之一。本報告將以氧化鐵負載的Au、Pt、Ir單原子催化劑和Au-Pd、Zn-Pd合金單原子催化劑為例，介紹單原子催化劑的可控合成、先進表征技術、以及在CO氧化、水煤氣變換、乙炔選擇加氫、和C-C、C-N偶聯(lián)反應中的獨特催化行為和構效關系，并對單原子催化、亞納米催化以及納米催化在航天航空推進技術領域的應用前景進行展望。 關鍵詞：金屬催化劑；單原子催化；合金催化劑；推進劑催化分解；多相催化 參考文獻 [1] Qiao, B.; Wang, A.; Yang, X.; Allard, L. F.; Jiang, Z.; Cui, Y.; Liu, J.; Li, J.; Zhang, T. Nature Chem. 2011, 3: 634. [2] He, L.; Huang, Y.; Wang, A.; Wang, X.; Chen, X.; Delgado, J. J.; Zhang, T. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51: 6191. [3] Lin, J. ; Qiao, B.; Liu, J.; Huang, Y.; Wang, A.; Li, L.; Zhang, W.; Allard, L.; Wang, X.; Zhang, T. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51: 2920. [4] Yang, X.; Wang, A.; Qiao, B.; Li, J.; Liu, J.; Zhang, T. Acc. Chem. Res. 2013, 46:1740. [5] Lin, J.; Wang, A.; Qiao, B.; Liu, X.; Yang, X.; Wang, X.; Liang, J.; Li, J.; Liu, J.; Zhang, T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135: 15314. [6] Zhang, L.; Wang, A.; Miller, J. T.; Liu, X.; Yang, X.; Wang, W.; Li, L.; Huang, Y.; Mou, C. Y.; Zhang, T. ACS Catal. 2014, 4: 1546.   Supported Metal Catalysts: From Nano to Subnanoand Single Atoms Tao Zhang State Key Laboratory of Catalysis, Dalian Institute of Chemical Physics, 457 Zhongshan Road, Dalian, 116023, China. Catalytic technology plays a key role in energy conversion, petrochemical industry, emission control, and fine chemicals production, and it is estimated that the contributions by catalytic technology account for 20-30% of the GDP in developed countries. Supported metal catalyst is one of the most widely used catalysts. With the development of catalysis science, in particular the advances of atom-resolution electron microscopy, in situ/operando characterization spectroscopy, as well as theoretical chemistry, the understanding and controllable synthesis of supported metal catalysts are now refined from nanometer scale to subnanometer and even to single atoms. Single-atom catalysts are not only able to maximize the utilization of metals (especially noble metals), but also of paramount importance to the molecular/atomic level understanding of heterogeneous catalysis, to exploration of highly selective reactions catalyzed by single sites, and to bridging heterogeneous and homogeneous catalysis. Therefore, single-atom-catalysis is now emerging as one of frontiers in catalysis science. In this presentation, taking FeOx-supported Au, Pt, and Ir single-atom catalysts and Au-Pd, Zn-Pd alloyed single-atom catalysts as examples, I will demonstrate the controllable synthesis of single-atom catalysts, advanced characterization techniques probing the structures, and unique catalytic performances of single-atom catalysts in a variety of industrially important reactions such as CO oxidation, water-gas-shift reaction, selective hydrogenation of acetylene, and C-C and C-N coupling reactions. Finally, we will give remarks and outlooks regarding the applications of nano, subnano, and single-atom catalysts in the field of energy conversion, in particular in the field of space propulsion.
	張濤	張濤，男，1963年生，理學博士，研究員，博士生導師�，F(xiàn)任中國科學院大連化學物理研究所所長。長期從事工業(yè)催化的研究，負責研制的新型催化劑應用于我國航天、航空、石油化工領域，三次獲國家技術發(fā)明二等獎。近期主要從事航天無毒推進劑催化分解技術、環(huán)保催化及催化新材料等方面的研究。已培養(yǎng)畢業(yè)研究生63人，發(fā)表論文310余篇（SCI收錄），他引5200余次；申請發(fā)明專利100余件（國際專利12件，共授權65件）。主編國家標準一項。 主要的學術兼職有：973項目首席科學家，國家863計劃專題專家組副組長，中國空間科學學會常務理事、空間材料專業(yè)委員會副主任，國際空間推進會議學術委員，中國化學會催化委員會委員，中法可持續(xù)能源聯(lián)合實驗室中方主任，Mössbauer Effect Data Center主任， Applied Catalysis B: Environmental、Industrial & Engineering Chemistry Research、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、ChemPhysChem編委或顧問編委，Mössbauer Effect Reference and Data Journal主編，《催化學報》副主編，《空間推進》編委會副主任， 曾被國家人事部和國防科工委授予“全國國防科技先進工作者”稱號，獲中國科學院“參加載人航天工程突出貢獻者”稱號，是“首批新世紀百千萬人才工程國家級人選”。2003年獲國家自然科學杰出青年基金，2008年獲中國催化青年獎，2009年，獲全國“五一勞動獎章”和周光召基金會“應用科學獎”，所帶領團隊獲中國科學院杰出科技成就獎。2012年當選英國皇家化學會會士。2013年當選為中國科學院院士。 課題組：http://www.dicp.ac.cn/gkjj/xrld/zt/