03.04 硬實力!大連理工大學科研取得重大突破,頻頻登上國際頂級期刊!

利用可再生能源從水中得到氫,並利用高效、高選擇性催化劑將溫室氣體CO2轉化為清潔燃料和化學品,對緩解CO2對氣候變化帶來的負面影響和減少對化石能源的依賴具有重要意義。最近,

大連理工大學化工學院郭新聞教授團隊與美國佐治亞理工學院姜瀟博士、美國萊斯大學Thomas P. Senftle教授、美國賓州州立大學宋春山教授及美國哥倫比亞大學陳經廣教授合作,針對CO2催化加氫制醇和烴類液體燃料開展了系列研究,取得了一系列創新性研究成果,相關成果發表在化學及催化領域國際頂級期刊Chemical Reviews、Advances in Catalysis、Journal of Catalysis和ACS Catalysis上。

硬實力!大連理工大學科研取得重大突破,頻頻登上國際頂級期刊!

郭新聞,男,1967年生,教授、博士生導師,大連理工大學化工學院黨委書記。1985年9月—1989年7月,就讀於大連理工大學高分子材料系,獲得工學學士學位;1989年9月—1994年9月,碩博連讀於大連理工大學工業催化專業,獲工學博士學位。畢業後留校任教至今。

CO2催化轉化制甲醇綜述

甲醇是一種重要化工原料,可作為內燃機和燃料電池的燃料,也可作為生產化學品和燃料的平臺分子。通過多相熱催化將CO2與H2轉化為甲醇是一種頗具前途的方法,在過去的幾十年裡受到了廣泛的關注。

近年來,研究人員在金屬、金屬氧化物、金屬間化合物等類型催化劑的開發、及其在CO2制甲醇領域取得了重要進展。此外,利用納米材料的催化特徵,可以有效調控催化劑的組成和表面結構,製備具有優勢的催化新材料。近年來,通過研究者的不斷努力,在催化材料研發上已經取得了長足進步,但現有催化材料在反應速率和穩定性方面仍需進一步提高。

最近,大連理工大學郭新聞教授團隊與美國佐治亞理工學院姜瀟博士合作,針對CO2加氫合成甲醇反應中催化劑性能、催化劑結構-活性關係、理解反應機理和確定設計改進催化劑的關鍵模擬參數的重要性進行了系統的綜述,發表在Chemical Reviews上

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CO2催化轉化制醇和烴類綜述

CO2加氫催化轉化在合成烴類和高碳醇產品方面也具有重要應用。該領域目前存在的關鍵科學問題是如何採用有效的催化劑和反應工藝使CO和CH4產品最小化,並選擇性促進CO2在較低溫度下轉化為醇類,特別是轉化為具有熱力學優勢的高碳醇。

基於過去十年來金屬基催化劑的研究成果,大連理工大學郭新聞教授團隊與美國佐治亞理工學院姜瀟博士合作綜述了多相催化CO2加氫制醇和烴類的研究進展。綜述了近年來在探明影響CO2轉化活性和選擇性的關鍵因素如金屬類型、載體和催化劑組成配比等方面的研究進展以及對反應途徑和催化劑構效關係的認識。在此基礎之上,為CO2加氫領域提出了潛在的研究方向和待解決的關鍵科學問題:需要提高對催化活性相、活性位點和反應機理的深入認識,也需要加強在節能二氧化碳轉化和利用方面的創新催化過程研發。該綜述文章發表在Advances in Catalysis上。

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CO2催化轉化研究新進展

氧化銦(In2O3)基催化劑在催化CO2加氫制甲醇方面具有優異的性能。最近,大連理工大學郭新聞教授團隊與美國佐治亞理工學院姜瀟博士合作,採用催化實驗結合密度泛函理論計算的方法,揭示了水在甲醇合成中的關鍵作用,併為額外加入H2O如何通過調節In2O3/ZrO2催化劑表面來促進CO2轉化為CH3OH的機制提供了新線索和研究基礎,相關工作發表在J.Catal.2020,383,283–296。

另一方面,瞭解催化劑的結構與催化活性之間的關係對於開發性能優良的新型催化劑至關重要。最近,郭新聞教授課題組與美國萊斯大學Thomas P. Senftle教授合作,採用催化實驗結合密度泛函理論計算的方法揭示了In2O3催化劑晶相在催化逆水氣變換(RWGS)反應中的重要性,為理解和設計高效RWGS催化劑提供了新線索,相關工作作為封面發表在ACS Catalysis上。

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作為世界一流大學A類建設高校,近年來,大連理工大學以科研育人為宗旨,以創新驅動發展為動力,搶抓機遇,堅持瞄準科學前沿和國家重大戰略需求,圍繞重大項目謀劃、科研創新團隊培育、重大科技成果凝練、科研基地建設等方面,精心組織、紮實推進,科技工作取得了豐碩的成果


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