雁栖分子科学论坛

课程编码：180082070300P7004H 英文名称：Yanqi Molecular Science Forum 课时：20 学分：1.00 课程属性：科学前沿讲座 主讲教师：樊卫斌等

“雁栖分子科学论坛”是由化学所及国科大化学科学学院基于国科大夏季学期共同发起与主办的学术论坛讲座，自2018年起，每年暑期在国科大雁栖湖校区国际会议中心举行。本论坛旨在促进科教融合，并加强与化学学科国内外科研机构的学术交流和科技合作；同时培育研究生的创新意识，提升研究生的学术水平与科研视野，培养一流创新型化学研究人才。

1)刷一卡通入会场，需听满所有场次讲座，否则不计本课程学分;
2)最后一场讲座结束后，会有开卷答题环节。

第一章 各专家进行相关报告 20.0学时
第1节 各专家进行相关报告

1.马丁：北京大学化学与分子工程学院教授，院士。针对我国社会能源和资源优化利用过程，主要开展氢能制备与输运，废塑料转化，C1 化学， 以及催化反应机理研究等方面研究工作。获得2013年度北京大学青年教师教学比赛一等奖，2018年度北京大学十佳导师。担任ACS Catalysis, Journal of Catalysis, Catalysis Science & Technology等刊物副主编和编委，故宫博物院文化遗产与传承实验室学术委员会委员。报告题目：《低值碳资源高值化利用》，围绕面向可持续发展的“氢-碳循环”体系，系统介绍废塑料等低值碳资源的催化转化策略与技术路径。内容涵盖：全球塑料污染现状与挑战、废塑料的分子结构特点与分类转化思路、聚酯塑料（PLA、PET、PU等）与聚烯烃（PE、PP、PS等）的升级转化新途径，重点展示通过催化胺化、加氢裂解、氧化解聚、光热转化等手段，将废塑料高选择性转化为丙氨酸、甲基丙烯酸甲酯、液体燃料、合成气等高值化学品与材料。进一步探讨混合废塑料的复杂体系转化策略，包括分级解聚、单一产物定向转化、太阳光驱动转化以及光伏耦合焦耳加热等创新技术。最后，提出“废塑料作为氢能输运载体”的新理念，展望低值碳资源在氢碳循环体系中的战略价值。
2.Tang Junwang (唐军旺)教授，欧洲科学院院士（The Academia of Europaea）, 英国科学院-利弗休姆资深研究员,英国皇家化学会会士, 国际材料和矿物协会会士和中国化学会名誉会士。曾任伦敦大学学院大学材料中心主任，化学工程系材料化学和材料工程主席教授，中国国家高层次人才，教育部长江讲座教授，全英华人正教授协会副主席等。目前是清华大学化工系工业催化中心主任，清华大学首任碳中和讲席教授。Tang教授开创性的利用光和热协同催化活化小分子（H2O， N2、CH4， CO2）来实现可再生能源的转化和存储为氢能，绿氨和绿醇，以及微波催化来循环固废塑料。同时致力于用时间分辨光谱研究光和热耦合催化的机理。迄今已在国际杂志Nature, Nature Catalysis, Nature Energy, Nature Materials, Nature Sustainability, Nature Reviews Materials, JACS等能源和化学领域期刊共发表了>250篇文章，授权/申请25项专利， 也多次被评为科睿唯安高被引科学家。同时是5个国际杂志的编辑或者副主编，包括Applied Catalysis B，Chin J. Catal.， EES Solar。获得多个国际大奖。报告题目：《Photon-Phonon Co-driven Catalysis》，Photon-driven small molecules activation, eg. H2O splitting, is scientifically and industrially of significance as it promises an efficient pathway for green H2 production. However it is kinetically very challenging due to a multi-electron process [1]. For green chemicals synthesis, other inert molecules activation (e.g. N2, CO2 and CH4 etc) are equally important while rather challenging.Our early study on charge dynamics in inorganic catalysts reveals that the current low solar to fuel/chemical conversion efficiency is due to both fast charge recombination and sluggish oxidation reaction [2], we thus developed effective material strategies to improve the activities of catalysts. Typically, we found that photon-phonon codriven process over single atom catalysts could dramatially improve H2 production [3]. Then the first polymer-based Z-sheme for H2O splitting was demonstrated by us [4]. Such progress aslo stimulated us to store green H2 in NH3 by photon-driven activation of both H2O and N2 [5]. Furthermore, we coupled photons with phonons to co-drive catalytic methane conversion to C2 over Au loaded TiO2, achieving the benchmark results in this area [6]. Such photon-phonon co-driven catalysis was again demonstrated for methane to formaldehyde synthesis [7]. Very recently, we developed a new concept of an intramolecular junction, which is composed of alternate benzene and triazine motifs in CTF polymer. Such structure can facilitate fast charge separation and is characterised by spatially separated reduction and oxidation sites in one molecular unit, thus substantially improving the methane conversion to ethanol and mitigating the overoxidation to CO2, which together with photon-phonon co-driven catalysis results in an unprecedented ethanol yield and selectivity of 80% operated under mild condition [8].
3.傅强，1996年和2000年在北京理工大学分别获得学士和博士学位，2000年到2006年先后在德国马普学会金属研究所和Fritz Haber研究所做博士后研究；2006年受聘到中国科学院大连化学物理研究所工作至今。主要研究方向为催化与表界面化学。入选中国科学院"百人计划"、国家自然科学基金优秀青年基金和杰出青年基金项目、国家“万人计划”科技创新领军人才项目、中国化学会会士等。研究成果先后获辽宁省自然科学一等奖和国家自然科学一等奖。目前担任Journal of Physical Chemistry Letters期刊的senior editor。报告题目：《表面化学研究的守正与创新》，以Langmuir、Ertl等为代表的几代科学家发展和创立了表面化学学科和表面化学方法学；国内蔡启瑞、郭燮贤、邓景发等先生先后开创了我国的表面化学研究。经过六十多年的发展和进步，表面化学研究也正在从超高真空环境中的模型表面研究拓展到气-固、液-固、固-固等体系中的功能表界面研究。本报告我们主要介绍纳米与界面催化研究团队在表界面化学研究上的进展及展望：1）基于传统超高真空表面研究范式在原子和分子尺度上理解氧化物/金属界面催化效应，建立界面限域催化概念；2）进一步，表面研究技术已经突破真空限制实现在气氛中的原位表界面研究，探讨反应气氛中的动态限域催化效应；3）创新冷冻XPS（Cryo-XPS）等方法，表征液固界面现象以及电化学储能器件中的关键界面过程例如SEI结构。
4.樊卫斌，中国科学院山西煤炭化学研究所研究员、博导。入选中科院“引进海外杰出人才计划”和国家人才计划，中国化工学会煤化工专业委员会副主任，中国化学会催化专业委员会、分子筛专业委员会和二氧化碳化学专业委员会委员，中国能源学会能源与环境专业委员会委员，《化工学报》、《化工进展》和《燃料化学学报》编委。主要从事煤炭清洁转化和环保领域高效催化材料及反应工艺研究，在Science、Nat. Catal.和J. Am. Chem. Soc.等国际期刊上发表学术论文210多篇，在国内核心期刊上发表学术论文60 余篇，授权中国和国际发明专利约50件。获山西省自然科学一等奖3项、二等奖1项，山西省科技进步二等奖2项。报告题目：《CO2加氢制低碳烯烃高效催化剂研制及反应机理研究》，CO2化学转化制烃的成功开发和应用是面向“双碳”背景下的国家能源重大战略需求，对推动煤炭高效低碳利用、促进煤炭行业健康发展具有重要意义。相比于传统“费托合成路线”，经“甲醇中间体路线”转化CO2制烃更具有潜力。但涉及到C=O活化、C-C形成/增长等众多反应，导致产物组成复杂，高选择性合成目标或单一烃挑战性很大。为此，通过设计金属氧化物/分子筛复合催化体系，并定向调控金属氧化物表界面电子/几何结构、缺陷位点浓度以及分子筛孔道结构和酸性等，实现了对CO2加氢制烃选择性的控制。
尽管“甲醇中间体路线”在产物分布调控方面具有重要潜力，但该路线仍存在CO2转化率低、CO副产物选择性高等挑战，难以兼顾高转化率与高选择性。为此，团队提出了“低碳醇中间体”路线：通过调控CO*的解离活化与非解离吸附过程，促进低碳醇生成，并在分子筛上脱水生成低碳烯烃。采用Na-CuFeOx/H-GeAPO-34复合催化剂在320 °C、4MPa反应条件下，实现CO2转化率高达75.1%，CO选择性仅为3.3%，低碳烯烃收率达到36.6%，并且可稳定运行200h。
5. 路军岭，中国科学技术大学讲席教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。他长期围绕原子层沉积（ALD）技术开展催化剂精准设计研究。实现了单原子→双原子→三原子→双金属纳米颗粒的原子精准可控合成；开创性地实现了前线分子轨道理论在多相催化中的实验佐证与突破性应用。在Nature (2)、Science (1)、Nat. Nanotechnol.(2)、Nat. Catal.(1)等顶级期刊累计发表SCI论文140余篇，论文被引2万余次。研究成果入选教育部2019年度中国高等学校十大科技进展。曾荣获2021年度中国催化青年奖、2019年度中国化学会-英国皇家化学会青年化学奖、2次荣获中科大杰出研究校长奖（2019、2025年度），三次荣获中国科学院优秀导师奖（2019、2020、2023年度）等奖项。报告题目：《金属催化剂原子精准设计与选择性加氢》，负载型金属催化剂是一类重要的多相催化剂，在工业催化过程中应用广泛，尤其常用于催化加氢反应。加氢催化过程属于结构敏感型反应，催化活性位结构的原子级精准调控是实现高活性、高选择性加氢的关键。本报告将着重讨论以下三方面内容：（i）单原子催化选择性加氢。探讨金属-配位结构以及金属-载体轨道相互作用对单原子催化剂活性和稳定性的影响，并重点介绍前线轨道理论在单原子催化中的应用。（ii）高稳定低核团簇催化剂的精准设计与选择性加氢。探讨低核团簇内部原子-原子间的协同作用。（iii）金属-氧化物界面设计与COx选择性加氢。这部分将重点介绍我们课题组近期发展的金属-氧化物双界面协同串联催化新策略在COx选择性加氢反应中的应用。
6.王野，厦门大学教授。1986年南京大学本科毕业，1996年获东京工业大学博士学位。先后在日本东京工业大学、东北大学和广岛大学任教，曾任广岛大学副教授，2001年起任厦门大学教授、博士生导师。曾任固体表面物理化学国家重点实验室主任。曾担任中国化学会催化专业委员会副主任、国际催化协会理事。入选英国皇家化学会会士、中国化学会会士。现任ACS Catal.副主编，Acc. Chem. Res.、Catal. Rev.等刊物编委或顾问编委。主要研究方向为碳一化学与能源催化，研究成果在Science、Nat. Catal.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.等刊物发表论文300余篇，H-index 100。2006年获国家杰出青年科学基金。2010年获中国催化青年奖。2025年获教育部自然科学一等奖。基金委创新研究群体和科技部重点研发计划项目负责人。报告题目：《面向精准化学转化的催化剂设计与构建》，在追求目标产物100%选择性和化学合成100%原子经济性的背景下，亟需发展可实现精准化学转化的催化体系设计与构筑方法，以实现分子的定向活化和表面反应过程的精准控制。本报告从当前“活性相-助剂-载体”模式的催化剂设计策略出发，以丙烷脱氢制丙烯、合成气（CO+H2）转化制含两个及以上碳原子（C2+）产物这两类具有重大应用背景的反应为例，重点汇报报告人团队围绕精准催化目标所发展的多相催化剂设计与构筑方法。报告提出，接力催化是面向具有复杂反应网络以设计高选择性催化体系的有效策略。报告还将展示耦合可再生能源在实现温和条件下惰性化学键活化与碳基分子可控转化方面的巨大潜力。
7.肖丰收，教授，1963年1月出生于山东，目前是浙江大学求是特聘教授。他在吉林大学获得学士、硕士、博士学位，并在1986年至2009年在吉林大学工作，2009年至今在浙江大学工作，其主要研究方向为沸石分子筛的合成与催化，以通讯作者发表论文500余篇，包括Science论文4篇和Nature Catalysis论文6篇，他引36000余次，H因子101。当前，他是Industrial & Engineering Chemistry Research杂志副主编，国际沸石协会(IZA)副主席和亚太催化协会(APACS)主席。获得2021年中国分子筛成就奖，2025年国际分子筛协会成就奖(Breck Award)和2025年亚太催化协会(APACS)成就奖。报告题目：《沸石分子筛的绿色合成与高效催化》，沸石分子筛是石油炼制、能源化工及环境保护的基础和核心催化剂。当前工业广泛使用的沸石分子筛一般都是通过水热路线在强碱条件下来制备的，使用了昂贵的有机模板剂，并有大量废水的排放。我们提出了沸石合成过程中不添加水溶剂、不加入有机模板剂和中性条件合成沸石分子筛，并实现了工业化生产。在此基础上，发展了系列高效分子筛催化材料。
8.邓德会，中国科学院大连化物所研究员，博导，国家杰出青年科学基金获得者，国家重点研发计划首席科学家，国务院特殊津贴获得者。从事能源小分子催化转化方面的基础科学和应用研究。原创提出“铠甲催化”概念，开发出高活性、长寿命、低成本“铠甲催化剂”，研制出高性能电解水制氢制氧系统并实现产业应用。在Science、Nat. Catal.、Nat. Nanotechnol.、Nat. Synth.等国际知名刊物上发表SCI论文140余篇，他引2.6万余次，22篇ESI高被引论文（top 1%），单篇被引用超过1000次的论文7篇。申报国内外专利190余件。承担科技部国家重点研发计划、基金委卓越研究群体项目、辽宁滨海实验室工业示范项目、榆林创新研究院能源革命工业示范项目、英国bp公司国际合作项目等。获国家杰出青年基金支持（2022）和国务院特殊津贴（2024），入选中国化学会会士（2025）、中国科学院青年促进会优秀会员（2019）、科睿唯安全球“高被引科学家”（2022-2025）。获2020年度国家自然科学奖一等奖（第四完成人）、中国科学院青年科学家奖（2022）、中国科学院青年五四奖章（2022）、2023年度青山科技奖等荣誉。报告题目：《铠甲催化：从基础到应用》，催化学科经过近190年的发展，已建立了以“反应活化能”、“表面吸附”、“活性中心”等为代表的基础概念，为催化剂的设计和开发奠定了理论基础。然而，面向实际应用的催化剂开发，一个重要指标就是高的稳定性和耐久性。迄今为止，人们对高稳定性催化剂的开发基本上还停留在一个试错阶段，并没有形成统一的认识。报告人团队通过合成策略的创新，创造性地将非贵金属纳米粒子精准地封装在石墨烯等二维材料卷曲形成的“铠甲”中，发现高稳定的二维材料能够保护非贵金属免受苛刻环境如强酸、强碱等介质的刻蚀，而非贵金属的自由电子可以转移到二维材料“铠甲”表面并激发催化活性。基于此，在国际上率先提出“铠甲催化”概念，并在二维材料卷曲形成的零维、一维、三维“铠甲催化”体系中得到拓展和完善。成功实现了“铠甲催化剂”在强酸、强碱、高温等苛刻条件下的催化体系（燃料电池、电解水、电解硫化氢、二氧化碳转化等）中高活性和高稳定性地运行，为苛刻条件下高稳定性和高活性催化剂的设计提供了新途径。基于这一概念，开发出整体式非贵金属“铠甲催化剂”，并将其应用到电解水中，解决了电解水中非贵金属催化剂活性低和稳定性差的双重挑战。在此基础上，成功研制出高性能、长寿命、低成本的电解水制氢制氧装置和系统，并实现其在工业绿氢和生命健康等领域的应用。
9.刘海超，北京大学长江学者特聘教授，主要从事多相催化与可再生能源化学基础研究。曾获国家杰出青年科学基金资助（2008）、第四届中国催化青年奖（2012）、首届闵恩泽能源化工杰出贡献奖（2013）、中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖（2024）、教育部自然科学一等奖（2025）。担任Journal of Catalysis, Green Energy & Environment等副主编，兼任国际催化理事会理事、中国化学会催化专业委员会、绿色化学专业委员会和中国化工学会烃资源评价加工与利用专业委员会副主任。报告题目：《生物质高效催化转化合成化学品》，生物质是自然界最丰富的可再生碳资源，大量来源于农林废弃物。近年来，人们相继发展了以纤维素等木质纤维素为原料合成高附加值化学品和液体燃料的反应路径，它们有望替代现有的化石资源利用路径，减少二氧化碳排放。本报告结合国内外研究现状及生物质资源的结构特点，重点汇报近年来我们在纤维素及其葡萄糖、呋喃类化合物等衍生物催化选择转化方面的研究进展，包括二元醇、二元羧酸等重要含氧化学品的合成路径，着重讨论催化剂构-效关系、特定C-O、C-C等化学键的选择活化机理，并对未来生物质炼油化工厂的构建提出初步设想与展望。
10.韩布兴，中国科学院化学研究所院士。