【学术视频】中国化学会第四届中国能源材料化学研讨会 | 天津大学李新刚教授

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图 | 李新刚

题   目：钴基费托合成催化剂的理性设计及产物调控

报告人：李新刚

单   位：天津大学

时   间：2019-05-26

地   点：中科院大连化学物理研究所

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报告摘要

随着社会经济的飞速发展，能源供求矛盾日益突出。根据我国能源分布“富煤、贫油、 少气”的特点，采用煤基合成气经费托合成反应将储量丰富的煤炭转化为清洁液体燃料是实现能源结构优化和煤炭清洁高效利用的有效途径。设计并构建了酸性分子筛膜包裹Co催化剂的“核–壳”结构胶囊催化剂，利用分子筛孔道的空间限制，迫使直链烷烃在分子筛膜孔道内的酸性位上进行加氢裂化和异构化；采取物理溅射方法将金属钴纳米粒子直接担载于酸性分子筛表面，缩短中间产物从金属中心转移至酸中心的分子自由程。通过上述多功能催化剂的理性构筑，解决了酸中心与金属中心的功能化集成问题，使费托合成、加氢裂化和异构化反应在一个催化剂上完成，突破了Anderson-Schulz-Flory (ASF)定律的理论分布极限，高选择性地生成了汽油馏分异构烷烃。设计并开发了一种“西瓜籽”结构的限域Co/SiO₂费托合成催化剂，通过改变金属晶粒尺寸调控Co活性中心的电子结构，进而影响CO吸附、解离和产生碳链增长中间物种C*的难易程度，实现费托合成产物的可控分布。研究结果显示，当钴晶粒尺寸为7nm左右时柴油馏分产品选择性高达60%以上，当钴晶粒尺寸为11纳米左右时汽油馏分产品选择性可达 60%以上，以上结果未经二次反应即可打破ASF定律的理论限制。此外，还建立和发展 了一个环境绿色友好的氮原子掺杂碳基载体策略，合成出具有不同氮原子掺杂种类和含量的Co催化剂，发现氮原子向金属Co表面转移电子，其中吡咯氮与Co之间的相互作用最强，这对CO在金属Co表面解离、形成高浓度表面C*物种、加速碳链增长、提高高碳产品选择性和催化本征活性起到了关键作用。

个人简介

李新刚，天津大学化工学院教授，博导。1993年-2003年于中国科学技术大学化学物理系获得学士和博士学位，2003年-2006年法国国家科研中心IRCELyon研究所和希腊帕特雷大学化学工程系博士后，2007年至今在天津大学化工学院开展工作。现任天津大学长聘教授、工业催化学科负责人、催化科学与工程系主任。研究方向为低碳分子催化转化与大气污染物催化消除。相关成果发表在Nat. Commun.、Chem、Energy Environ. Sci.等国际高水平SCI学术期刊，共计90余篇。研究成果被Nat. Commun.等期刊遴选为Editors’ highlights论文，Chem. Sci.等期刊封面论文、热点论文。相关成果被人民网、美国化学会《Chem. & Eng. News》、英国皇家化学会、中国科学院官方网站、《中国化工报》等国内外科技媒体做专题报道。荣获由国际催化理事会授予的“青年科学家奖”（2008），入选教育部新世纪优秀人才（2010）及天津市131创新型人才第一层次人选（2015）。担任Wiley出版集团Journal of Chemical Technology & Biotechnology期刊副主编、Catalysis Today和《化工学报》期刊客座编辑、中国化学会分子筛专业委员会委员、中国稀土学会催化专业委员会委员、中国能源学会能源与环境专业委员会委员、全国青年催化学术会议程序委员会委员、全国环境催化与环境材料学术会议学术委员会委员等。

会议简介

中国化学会第四届中国能源材料化学研讨会于2019年5月25日~27日在中国科学院大连化学物理研究所召开。此次会议由中国化学会主办，中国科学院大连化学物理研究所承办。会议主要围绕“能源化学与材料化学”这一主题开展，内容主要包括：1、能源储存：储能电池和动力电池研究；2、能源催化：热催化和电催化研究, 催化表征与模拟；3、太阳能：太阳能转化材料与化学。

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