面向石油化工催化加氢过程的合金纳米催化剂研究

Nanosized solid catalysts play a central role in petrochemical industry. Model catalytic studies on basis of well-defined nano-catalysts will help us in revealing the key factors of the industrial chemical processes. This project aims to develop synthetic protocols for well-defined nanocrystals and investigate their structure-property relationship in phenol and ethylene carbonate selective hydrogenation. According to the features of catalytic materials, the project focuses on sub-5 nm metallic nanocrystals. By controlling their size, shape, composition and surface chemistry, these materials will be used in phenol and ethylene carbonate selective hydrogenation to correlate the structure and performance. On basis of these results, efforts will be made to apply above-mentioned nanocrystal catalysts in practical industry.

纳米尺度的固体催化剂在石油化工行业扮演着核心角色。利用结构精确的金属纳米晶作为模型催化剂，有助于揭示影响石油化工催化氢化反应过程的关键因素，开发出新型高效催化剂。本项目拟针对石油化工行业应用最为普遍的催化加氢反应，开展合金纳米晶模型催化剂的可控制备与构效关系研究。根据纳米催化材料的特点，本项目将从小尺寸（< 5 nm）合金纳米晶的调控合成入手，精确控制纳米晶催化剂的尺寸、形貌、组成与表面清洁度，选取若干具有代表性的催化氢化反应过程，如苯酚与碳酸亚乙酯（苯环大π键与羰基C=O双键）的选择性催化氢化，考察合金纳米晶催化剂在加氢催化反应中影响其活性、选择性的关键因素。旨在开发出具有工业应用前景的廉价、高效新型纳米合金催化剂。

本研究团队以清华大学，中国科学技术大学无机化学学科和有机化学为依托，以“单原子，团簇催化剂在能源和小分子活化”为整体研究方向，探索纳米材料在催化领域的应用，研究金属纳米催化材料的合成、催化性能以及构效关系。在纳米材料的控制合成、表面原子精细调控，以及性能研究及理论计算等领域取得了系列进展，发展了纳米材料、单原子催化材料的合成方法学，建立了多种高效合成策略，开展了纳米材料、单原子材料在催化、新能源等领域的研究。在该项目的资助下，过去4年共发表SCI论文约122篇，包括Nat. Nano. (1篇)，Nat. Catal. (2篇)，J. Am. Chem. Soc. (20篇), Nat. Commun. (8篇) Angew. Chem. Int. Ed. (15篇), Adv. Mate. (9篇), Joule(2篇)，Energy Environ. Sci.（2篇），Nat. Sci. Rev.（1篇），ACS Catal. （1篇），Org. Lett. （10篇），Chem. Commun.（2篇），J. Org. Chem.（4篇），Org. Chem. Front.（2篇），Adv. Synth. Catal.（3篇）等。