近年來，催化已經(jīng)成為時下火熱的領(lǐng)域。隨著人們對自然資源、環(huán)境氣候的重視，低碳、綠色已經(jīng)成為發(fā)展不可回避的主題，而催化也是這進程中關(guān)鍵的核心技術(shù)。為推動催化研究交流、化學(xué)化工學(xué)科建設(shè)，天津大學(xué)化工學(xué)院和島津企業(yè)管理(中國)有限公司于2023年3月25日共同舉辦“第二屆天津大學(xué)-島津催化學(xué)術(shù)論壇”，邀請國內(nèi)催化相關(guān)領(lǐng)域的專家進行學(xué)術(shù)交流及學(xué)科建設(shè)討論。分析測試百科網(wǎng)作為本次論壇合作媒體全程為您報導(dǎo)。
大會現(xiàn)場
天津大學(xué)副校長/化工學(xué)院院長 馬新賓教授致辭
天津大學(xué)副校長/化工學(xué)院院長馬新賓教授首先對參會的催化領(lǐng)域?qū)＜业牡絹肀硎靖兄x。天津大學(xué)和島津一起舉辦催化論壇，希望通過這種形式，催化領(lǐng)域的專家、學(xué)者能進行更多、更充分的交流、溝通。馬新賓教授也希望通過這種交流，逐漸擴大“天津大學(xué)-島津催化學(xué)術(shù)論壇”的廣度和深度。
島津分析計測事業(yè)部營業(yè)部副部長馬景輝致辭
馬景輝副部長表示，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中有90%的產(chǎn)品是借助催化過程生產(chǎn)實現(xiàn)，生產(chǎn)總值約為工業(yè)生產(chǎn)總值的25%。沒有催化科學(xué)的發(fā)展和催化劑的應(yīng)用，就沒有現(xiàn)代化學(xué)工藝。天津大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)一級學(xué)科，在領(lǐng)域內(nèi)享有盛譽。島津希望借助本次論壇能與行業(yè)的專家深入探討，進一步加深相互溝通和了解；同時也希望憑借自身140年的歷史積淀為催化研究提供穩(wěn)定可靠的分析儀器解決方案。
主題報告
報告題目：生物質(zhì)醇高效轉(zhuǎn)化的催化基礎(chǔ)
報告人：北京化工大學(xué) 何靜教授
何靜教授表示，人類已經(jīng)進入“第四次工業(yè)革命”即綠色工業(yè)。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)主要有生物柴油和生物乙醇兩類，生物柴油市場需求已經(jīng)超過4000萬噸/年，生物乙醇超過400萬噸/年。在雙碳目標(biāo)導(dǎo)向下，能源行業(yè)也將發(fā)展重點由石油能源轉(zhuǎn)向生物質(zhì)能源。何靜教授團隊主要研究了乙醇化學(xué)中乙醇化學(xué)鍵的定點活化與定向轉(zhuǎn)化，構(gòu)建了金屬-酸-堿多中心接力協(xié)同體系，大幅提升反應(yīng)選擇性。設(shè)計了MgAl-LDO、Ni-Li-LDO、Fe@GCN、Cu2O-SrTiCuO3-x等催化體系。此外何靜教授也在甘油化學(xué)中甘油伯仲位定點活化與高效定向氧化方面有研究。
報告題目：自適應(yīng)催化位點調(diào)控CO2定向轉(zhuǎn)化
報告人：天津工業(yè)大學(xué) 仲崇立教授
二氧化碳作為溫室氣體隨著人類生產(chǎn)生活等活動，在近幾十年內(nèi)急劇增加。仲崇立教授團隊基于在沸石催化體系長期積累，構(gòu)建了柔性多金屬單原子位點催化劑制備的平臺技術(shù)，利用EDTA取代MOF材料特定位點，通過EDTA與金屬的相互作用，得到了高度分散的多金屬單原子催化劑。并以Cu-Ni催化體系為例，利用球差電鏡、原位電子自旋共振等方法明確催化劑結(jié)構(gòu)，同時說明了柔性多金屬單原子催化劑在二氧化碳轉(zhuǎn)化方面展現(xiàn)了優(yōu)異的性能。
報告題目：離子液體強化CO2電催化過程
報告人：中國石油大學(xué) 張香平教授
二氧化碳電化學(xué)還原是潛力的領(lǐng)域。離子液體不揮發(fā)、穩(wěn)定、有催化、導(dǎo)電等特殊的性質(zhì)。張香平教授團隊針對離子液體的特性，在其穩(wěn)定性好的基礎(chǔ)上引入堿性官能團和多個活性位點，制備了[Bmim][Triz]等堿性離子液體和[P444][4-MF-PhO]等 芳香脂類的雙位點離子液體，并對離子液體在微環(huán)境的表現(xiàn)以及在電極秒面的性質(zhì)進行了考量。張香平教授還利用離子熱法制備硫化銦催化劑和利用電沉積法制備改性Pd和Ag催化劑，以及對離子液體中二氧化碳還原過程中產(chǎn)生的納米氣泡的生成原理進行了探究。此外，張香平還在電化學(xué)催化的成本方面，對之前做的研究應(yīng)用前景進行考量與分析。
報告題目：碳基硝基加氫催化劑的設(shè)計
報告人：中南大學(xué) 劉又年教授
芳香胺是關(guān)鍵基礎(chǔ)化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥和光電材料等，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要支撐作用。非貴金屬由于其含量大、成本低、催化性能好，通常為硝基催化加氫的理想催化劑，但相比于貴金屬催化劑也在穩(wěn)定性等方面存在缺點。劉又年教授利用金屬中心調(diào)節(jié)-多金屬位點的方法，構(gòu)建了基于Co和Zi雙活性中心的金屬催化劑，其性能優(yōu)于已有報道的納米粒子中心催化劑，并可以在常溫下對硝基苯類化合物催化加氫有較好的選擇性和催化效率。此外，在金屬中心合金化方面合成了Ni-Cu合金催化劑；在金屬中心單原子化方面合成了N、S共配位的Co催化劑。
報告題目：烷烴芳構(gòu)化研究
報告人：中科院山西煤炭化學(xué)研究所 樊衛(wèi)斌研究員
芳烴制備傳統(tǒng)工藝的原料通常來源于石油化工的裂解和石油餾分的重整。樊衛(wèi)斌研究員通過Ga/ZSM-5分子篩催化劑實現(xiàn)了丙烷芳構(gòu)化，BTX收率約為60%。跟據(jù)核磁共振分析，對這種Ga催化劑的結(jié)構(gòu)和配位狀態(tài)進行研究，明確了高度分散的Ga是實現(xiàn)反應(yīng)高活性和高穩(wěn)定性的關(guān)鍵。樊衛(wèi)斌研究員團隊通過DFT計算和原位表征技術(shù)深入分析并明確了丙烷芳構(gòu)化的反應(yīng)機理，解決了長期以來在反應(yīng)機理方面的爭議。在費托尾氣芳構(gòu)化方面，樊衛(wèi)斌構(gòu)建了兩段流化床的新工藝，增加了芳構(gòu)化效率；在長鏈烷烴芳構(gòu)化方面，以beta-分子篩為基礎(chǔ)構(gòu)建了一些列催化體系，增加長鏈烷烴如庚烷芳構(gòu)化的效率及收率。
報告題目：CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化與過程強化
報告人：天津大學(xué) 張生教授
張生教授團隊在二氧化碳電化學(xué)多層次轉(zhuǎn)化上以綠色化學(xué)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了從催化劑到電極，到反應(yīng)器再到工業(yè)點解槽的研究模式。在催化劑理性設(shè)計上設(shè)計了二氧化碳電化學(xué)制備甲酸反應(yīng)途徑，合成并表征了CeO2/SnO2催化劑，并在靜電紡絲表面構(gòu)建成異質(zhì)界面納米纖維。在電化學(xué)過程強化上，張生教授引入剛性四氟乙烯和柔性離聚物分別構(gòu)建了反應(yīng)物二氧化碳和質(zhì)子傳輸通道，協(xié)同強化二者傳遞過程。此外嘗試用其他多種材料增強點解反應(yīng)過程中電子傳輸效率。張生教授在報告的最后，介紹了團隊在二氧化碳工業(yè)化方面取得的進展。
報告題目：催化劑評價系統(tǒng)-微型反應(yīng)器搭檔氣質(zhì)聯(lián)用儀
報告人：島津分析計測事業(yè)部市場部GCMS產(chǎn)品專員 王子君
催化已經(jīng)滲入了生活的方方面面。島津公司開發(fā)了一套適用于實驗室催化劑快速篩選的系統(tǒng)，可以幫助催化領(lǐng)域的研究者加速對催化劑的研究。微型反應(yīng)器μ-Reactor是簡便的分析系統(tǒng)，可以對氣體、液體和固體樣品進行分析檢測；高性能微型反應(yīng)爐可以實現(xiàn)高精度溫度控制和快速升降溫；產(chǎn)物快速分析支持在線MS檢測，并且可以在8個溫區(qū)GC/MS分析。
報告題目：單原子催化劑的配位環(huán)境和動態(tài)演化行為研究
報告人：中科院大連化物所 王愛琴研究員
催化自提出開始便不斷受到化學(xué)家的重視。單原子催化劑是一類僅含相互孤立的個體原子作為催化活性中心的負(fù)載型催化劑。王愛琴研究員首先介紹了單原子催化劑的發(fā)展過程，標(biāo)準(zhǔn)研究規(guī)范，并將其概念進行拓展，以及單位點催化劑和單原子催化劑的區(qū)別與共通部分。這種催化劑的已經(jīng)不適用于傳統(tǒng)界面化學(xué)的定義，其帶來的新概念也帶來新的思考。介紹了單原子活性中心微配位環(huán)境的多樣性研究、微配位環(huán)境的精細(xì)調(diào)控的研究、Ru-N-C單原子催化中心微配位環(huán)境調(diào)控研究、Ru-N-C第二殼層配位環(huán)境的研究、Co-N-C單原子催化中心微配位環(huán)境調(diào)控研究等。在報告的最后，以銅基催化劑為例，介紹了在原位表征技術(shù)的輔助下，活性位點在反應(yīng)條件下由單原子到納米顆粒再到單原子的結(jié)構(gòu)動態(tài)變化。
報告題目：冷等離子增強作用下CO2在碳化鉬表面的定向活化與轉(zhuǎn)化
報告人：大連理工大學(xué) 石川教授
冷等離子有能打破原有熱力學(xué)平衡，低溫、快速高效，但也有定向性差等特點。石川教授借助冷等離子體構(gòu)建了冷等離子體-催化耦合CO2加氫催化制取CO體系。在溫和條件下，冷等離子體-催化耦合表現(xiàn)出的催化效率是TOF顆粒催化劑的2倍。通過等離子體系的使用，避免了反應(yīng)過程積碳的問題，提高了反應(yīng)穩(wěn)定性，解決了工程長期存在的問題。課題組進一步研究了等離子體-催化協(xié)同機制的特點，并用該方法研究了CH4-CO2重整反應(yīng)的催化研究。
報告題目：鐵基催化材料的理論設(shè)計基礎(chǔ)
報告人： 中科院山西煤炭化學(xué)研究所 溫曉東研究員
催化科學(xué)是借助數(shù)據(jù)科學(xué)與量子力學(xué)之間的學(xué)科，涉及材料化學(xué)、化學(xué)工程、分析測試、配位化學(xué)、表面科學(xué)、物理化學(xué)等諸多領(lǐng)域。計算化學(xué)作為理論工具已經(jīng)成為一種“微觀層面分析的手段”。以費托合成為多相催化技術(shù)研究的典型范例，課題組研究了工業(yè)鐵基催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。基于DFT優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，對鐵-碳催化劑形成的活性物相進行了辨析和調(diào)控研究，并對并針對新一代工業(yè)鐵基催化材料的預(yù)測和開發(fā)進行了討論。此外，溫曉東研究員團隊在煤炭間接液化制備油品技術(shù)方面，發(fā)明了260~290費托反應(yīng)催化劑活性的碳化/氧化動態(tài)穩(wěn)定化技術(shù)。
報告題目：沸石分子篩上活性位與催化反應(yīng)機制的固體核磁共振研究
報告人：中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所 徐君研究員
核磁共振在固體核磁、材料科學(xué)、表面化學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。沸石分子篩的物理化學(xué)性質(zhì)特殊，在催化領(lǐng)域中有重要應(yīng)用前景。徐君對ZSM-5分子篩骨架用借助固體NMR，對其Lewis酸性位活性進行評估。此外也用NMR觀測了Zn、Mo、Ga改性后的分子篩金屬活性中心，并且定了新的活性位點。徐君研究員也構(gòu)建了簡述協(xié)同活性中心的方法，利用NMR、IR等檢測手段，跟蹤了Mo/ZSM-5分子篩催化劑甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)、研究了Sn-分子篩Sn活性位點的醛酮交換反應(yīng)。位進介紹了分子篩不同T位點區(qū)分與反應(yīng)活性。此外，核磁共振也可以用于觀測分子篩中相互作用研究，例如：分子篩孔道與酸性影響雙分子反應(yīng)、非共價鍵相互總用對反應(yīng)活性影響等。
報告題目：同步輻射X射線譜學(xué)在能源小分子催化轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用
報告人：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 姜政教授
姜政教授介紹了X射線吸收能譜，以及SRXS方法與材料結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的信息。目前X射線樸學(xué)表征方法學(xué)利用原位該分辨XANES、模擬計算、Δ-μXANES和亞秒/秒級時間分辨+大數(shù)據(jù)分析。在小波變換方面通過原位XAF研究了Co2C的形成過程；在高分辨X射線發(fā)射譜方面，借助差譜特征判斷Co和Mn相關(guān)催化劑的結(jié)構(gòu)變化；通過原位發(fā)射譜研究Cu基催化劑還原CO2等。同步輻射光源譜學(xué)平臺已經(jīng)在北京、上海、合肥等多地完成建設(shè)。其中上海光源譜學(xué)平臺已經(jīng)有動力學(xué)線站、能源材料線站、稀有元素線站等多條分析線。
報告題目：數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)催化劑設(shè)計
報告人：天津大學(xué) 趙志堅教授
催化反應(yīng)工程從最遠處的試錯法，再到人為計算，再到如今的人工智能背景下的大數(shù)據(jù)計算，已經(jīng)取得了質(zhì)的飛躍。趙志堅教授介紹了其團隊開發(fā)的催化劑模型的算法，對合金特征進行模擬，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了CuZu納米催化劑。其催化劑與預(yù)測理論活性有較高的相似性，為設(shè)計新一代高效催化劑提供了理論基礎(chǔ)。此外，課題組也借助DFT計算了CuCo熱還原CO2反應(yīng)機理并進行了實際的實驗測試。在復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方面，利用機械學(xué)習(xí)和人工智能抽提描述符提出普適性設(shè)計準(zhǔn)則，完成對催化劑的快速篩選等功能。在耦合多尺度計算方法上，實現(xiàn)跨尺度按耦合模擬。
報告題目：超臨界流體色譜分離技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用
報告人：島津中國創(chuàng)新中心高級專家 郭彥麗
超臨界流體是指二氧化碳流體在低超臨界溫度和壓力下呈現(xiàn)的一種特殊的狀態(tài)。其密度與液體接近，有良好的溶劑化能力，同時粘度和擴散能力接近氣體，物質(zhì)交換效率，由于二氧化碳無毒無害因此也更加環(huán)保，且其和油脂互溶性好，適合油脂樣品分析。島津SFC可以在原本GC-FID系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行合并，完成從氣相色譜到超臨界流體色譜儀的升級。介紹了SFC-GC-FID柴油中芳烴快速定量、汽油中烯烴分析、油脂樣品在線凈化實現(xiàn)多環(huán)芳烴檢測的案例。除此超臨界色譜還可以與液相色譜聯(lián)用對食物油中成分進行分析測定。
島津杯
學(xué)術(shù)報告后，進行了第二屆“島津杯”天津大學(xué)化工學(xué)院優(yōu)秀博士生論文頒獎活動，通過post展示、現(xiàn)場答疑，參會的專家無記名投票選出了10篇優(yōu)秀論文，島津市場部陳志凌高級經(jīng)理對10位獲獎的優(yōu)秀論文作者進行了頒獎。
島津為墻報獲獎人員頒獎
同期也舉辦了學(xué)科建設(shè)研討會，天津大學(xué)化工學(xué)院的與部分參會學(xué)?；瘜W(xué)和化工學(xué)院的院長/副院長一起參加了研討，就學(xué)科建設(shè)中學(xué)科設(shè)立、人才引進、管理、考核等等各方方面進行了非常坦誠、充分的交流，與會者均表示收獲頗多。
催化學(xué)術(shù)研討會現(xiàn)場
參加論壇人員合影
