2016年5月25日,iChEM碳资源优化利用分平台首席科学家、复旦大学/中国科学院大连化学物理研究所包信和院士受邀来到厦门,为厦门大学师生讲授了能源化学本科专业《高等能源化学》系列课程之催化中的“纳米限域”效应。课程听众既以本科三年级学生为主,还吸引了院士、催化领域的资深专家、其他学科的老师和研究生等。为此,包信和院士专门自制卡通动画,深入浅出地讲解了基础理论;引经据典介绍催化发展的历史脉络;结合日常生活实例,激发学生兴趣;同时将自己对前沿热点和领域面临挑战的深入思考与大家分享讨论,着实为在场的百余名师生带来了丰盛又精致的“催化大餐”。
课程重点介绍了催化和催化化学、催化的纳米效应、新型纳米碳材料的催化、碳资源优化利用中的催化实例等方面内容。课程从基本概念着手,清晰介绍了反应能垒、表面吸附、活性中心等核心概念,并巧妙地通过人物关系的变化来解释催化过程和催化剂。在催化的表面科学研究中,包信和院士强调,在催化剂和催化反应表征中,对高温、高压、原位、动态这四方面的要求,以及使用多晶粉末状催化剂的特点,一直是以低温真空和单晶样品为两大特点的表面科学研究接轨的巨大鸿沟,当然也是有望取得重大突破的所在。结合自己研究团队的工作,包信和院士进一步介绍了纳米碳管在催化中的空间限域、电子限域和反应物富集三大主要特点,详细讲述了新型纳米碳材料的催化、纳米碳材料表面基团的催化和纳米碳管限域催化概念的应用,展望了“限域催化”概念的建立和拓展。
根 据世界能源发展趋势、近中期能源发展战略、中国液体燃料短缺、能源供应不足等特点及挑战、烯烃的需求与发展,包信和院士指出寻找适合我国国情的石油替代的有效途径至关重要,然而我国羰基能源转化面临着二氧化碳排放压力和水资源压力。他介绍了“煤转化领域里程碑式的重大突破”,即直接采用煤气化产生的混合气体(合成气,经纯化),突破选择性和转化率的“跷跷板”效应,高选择性地获得低碳烯烃。基于此,包信和院士希望在大连化物所丰富的产业化经验指引下,通过和刘中民院士研究团队的合作,推动这个基础领域的自主创新向产业化转化。包信和院士还系统介绍了他团队近期的另一个重大突破--甲烷的直接活化和定向转化,指出面临的挑战和以及与企业开展合作的进展。
包信和院士鼓励大家从事多学科、多领域和多技术的交叉、集成和融合,特别强调原位和动态表征技术的重要性。他特别通过以上科研突破的实例,鼓励同学们要踏踏实实多做实验,多进行师生交流,要注意实验中的非原来所预计的异常结果和特殊信息。
包信和院士作为邓德会研究员(iChEM学者制保障下长期在厦门大学开展合作研究的大连化物所副研究员)的导师,此次还专门前往该合作实验室参观交流,与师生们讨论科研进展,并提供了宝贵的建议。邓德会研究员自2014年开始在厦门大学搭建实验室以来,团队逐渐扩大,成果日渐突出,已成为推动iChEM碳资源优化利用平台的建设和促进单位间协同的典范团队。