項(xiàng)目簡介：  

本項(xiàng)目屬催化化學(xué)、功能材料和催化反應(yīng)工程交叉學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域。

本項(xiàng)目以發(fā)展實(shí)用固體催化劑設(shè)計(jì)理論為核心，將化學(xué)反應(yīng)分子軌道變換理論應(yīng)用于多相催化反應(yīng)基元過程，采用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)探求相結(jié)合的方法，系統(tǒng)深入研究了在常規(guī)反應(yīng)器和膜反應(yīng)器中進(jìn)行熱表面催化反應(yīng)(C-TSCR和M-TSCR)及按振動激發(fā)模式和電子激發(fā)模式進(jìn)行光表面催化反應(yīng)(V-LSCR和E-LSCR)的催化作用機(jī)制、動力學(xué)特性、催化劑設(shè)計(jì)原理和增效調(diào)控規(guī)律。

通過研究：揭示出反應(yīng)物分子反應(yīng)鍵吸附活化是TSCR和LSCR共通的首要步驟，提出了催化劑表面兩類活性位協(xié)同活化反應(yīng)鍵及利用兩類活性位給受電子能力調(diào)控反應(yīng)鍵活化程度的新理論；揭示出TSCR過程中化學(xué)鍵變換速度遵循前沿軌道能量相近快速變換原理，提出了其高效催化劑基元組分間前沿軌道能級匹配原則；揭示出膜反應(yīng)器調(diào)控TSCR反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度使其過程增效原理，提出了按Poiseuille→Knudsen→Surface擴(kuò)散機(jī)制設(shè)計(jì)膜反應(yīng)器分離通道的新構(gòu)思；揭示出V-LSCR過程振動能傳遞速度遵循振頻相近快速傳能原理，提出了其高效催化劑基元組分間振動結(jié)構(gòu)匹配原則；揭示出E-LSCR過程光生載流子傳輸速度遵循能級相近快速傳輸原理，提出了其高效催化劑基元組分間能帶結(jié)構(gòu)匹配原則；揭示出熱可有效加速反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物脫附過程而光可有效加速表面反應(yīng)過程的基本特性，提出了"光→表面←熱"協(xié)同作用催化反應(yīng)(T-LSCR)理論和過程增效調(diào)控規(guī)律；設(shè)計(jì)開發(fā)出15個(gè)TSCR體系和20個(gè)LSCR體系的高效固體催化劑及其過程調(diào)控。

本項(xiàng)目的理論成果：

為TSCR、LSCR和T-LSCR高效固體催化劑的設(shè)計(jì)和過程增效調(diào)控奠定了普適性的理論基礎(chǔ)，為發(fā)展新的一代催化反應(yīng)技術(shù)開拓出有效通道，具有重大的科學(xué)價(jià)值；已12次在大型國際催化會議上報(bào)告，并兩次做全國催化會議大會報(bào)告；在國內(nèi)外核心刊物發(fā)表論文216篇，SCI收錄81篇、EI收錄43篇、ISTP收錄6篇，其主要學(xué)術(shù)觀點(diǎn)他引622 次，其中SCI他引156次，在催化學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了很大影響。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：  (1)創(chuàng)立了固體表面兩類活性位(金屬位與Lewis酸位或Lewis堿位與Lewis酸位)協(xié)同作用吸附活化反應(yīng)物分子反應(yīng)鍵、利用兩類活性位給受電子能力調(diào)控反應(yīng)鍵活化程度的新理論，提出了高效TSCR和LSCR固體催化劑表面活性位匹配設(shè)計(jì)的基本原則；(催化化學(xué) 1503035，代表性論文1、2、4、7)

(2)創(chuàng)立了"熱-固體催化劑-吸附態(tài)分子"相互作用系集前沿分子軌道能量相近快速變換理論，提出了高效TSCR催化劑表面活性位與分子反應(yīng)鍵間和表面活性基元各組分間及其與載體基質(zhì)間前沿分子軌道能級匹配設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)開發(fā)出15個(gè)TSCR體系高效固體催化劑及其過程增效調(diào)控規(guī)律；(催化化學(xué) 1503035 ，代表性論文7、5、6、2)

(3) 創(chuàng)立了按Poiseuille擴(kuò)散→Knudsen擴(kuò)散→Surface擴(kuò)散機(jī)制設(shè)計(jì)膜反應(yīng)器分離通道、利用負(fù)載型有機(jī)-無機(jī)雜化膜層有機(jī)官能團(tuán)與無機(jī)活性位協(xié)同作用選擇性分離氣體分子的新理論，設(shè)計(jì)開發(fā)出4個(gè)M-TSCR體系高效負(fù)載型雜化膜反應(yīng)器及其偶合"催化-分離"過程增效調(diào)控規(guī)律；(材料化學(xué)4301050，代表性論文8、9)

(4)創(chuàng)立了"紅外激光-固體催化劑-吸附態(tài)分子"相互作用系集振動能振頻相近快速傳能理論，提出了高效V-LSCR固體催化劑表面活性位與分子反應(yīng)鍵間和表面活性基元各組分間及其與載體基質(zhì)間振動結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)開發(fā)出10個(gè)V-LSCR體系高效固體催化劑及其過程增效調(diào)控規(guī)律；(催化化學(xué)(光化學(xué)) 1503035，代表性論文3、4)

(5)創(chuàng)立了"紫外可見光-固體催化劑-吸附態(tài)分子"相互作用系集光生載流子能級相近快速傳輸理論，提出了高效E-LSCR固體催化劑表面活性位與分子反應(yīng)鍵間和表面活性基元各組分間及其與載體基質(zhì)間能帶結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)開發(fā)出10個(gè)E-LSCR體系的高效固體催化劑及其過程增效調(diào)控規(guī)律；(催化化學(xué)(光化學(xué)) 1503035，代表性論文10、2、3)

(6)創(chuàng)立了熱促反應(yīng)物分子吸附和產(chǎn)物分子脫附兩個(gè)基元過程、光促化學(xué)鍵變換表面反應(yīng)基元過程的"光→表面←熱"協(xié)同作用催化反應(yīng)理論，建立起與之相應(yīng)高效T-LSCR固體催化劑設(shè)計(jì)的基本原則和催化反應(yīng)過程的增效調(diào)控規(guī)律，為發(fā)展新一代條件溫和、能耗少和原料利用率高的多相催化反應(yīng)技術(shù)構(gòu)建出新通道.(化工動力學(xué) 50301025，代表性論文3、4、10、2)

主要完成人：

1.   鐘順和

本項(xiàng)目相關(guān)的1項(xiàng)國家重大基礎(chǔ)研究和7項(xiàng)國家或省部級自然科學(xué)基金的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，系列研究方案、技術(shù)路線制定和科學(xué)規(guī)律的總結(jié)人；代表性論文和主要論文1-216的第1作者或通訊作者；發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)-(6)創(chuàng)新規(guī)律的提煉人。投入該項(xiàng)研究的工作量占本人工作量的80%以上。

2.   高健

負(fù)載型雙核橋聯(lián)配合物催化劑設(shè)計(jì)和制備的研究者；CO2和EO合成EC M2(μ-X)2/SiO2催化體系的主要研究者；代表性論文5、6、7的第一作者；對發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(2)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。投入該項(xiàng)研究的工作量占本人工作量的70%以上。

3.   王希濤

國家重大基礎(chǔ)研究前期研究專項(xiàng)的主要參加人，光催化CO2和乙烷合成烴類氧化物反應(yīng)體系的主要研究者；代表性論文10的第一作者；對發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(5)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。投入該項(xiàng)研究的工作量應(yīng)占本人工作量的70%以上。

4.   李傳峰

CO2和甲醇合成DMC和負(fù)載型雜化膜反應(yīng)器的主要研究者；代表性論文9的第1作者，代表性論文8第二作者；對發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(3)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。投入該項(xiàng)研究的工作量占本人工作量的70%以上

10篇代表性論文：

1.   Study of the reactivity of chemisorbed CO on Rh/SiO2 catalyst /Journal of Catalysis, 100: 270-276

2.   Dimethyl carbonate synthesis from carbon dioxide and methanol over Ni-Cu/MoSiO(VSiO) catalysts/Studies in Surface Science and Catalysis, 130(B): 1565-1570

3.   Laser stimulated oxidative coupling of methane to ethene on LiClO4/Pb3(PO4)2/ Studies in Surface Science and Catalysis, 75: 2249-2252

4.   Laser stimulated CO+H2 to form C2H4 on the surface of nickel sulfate/ Studies in Surface Science and Catalysis, 90: 501-506

5.   Synthesis and characteriation of dihydroxo bridged dicopper (II) complex and its catalytic properties for catechol oxidation/J Mol Catal, 164: 1-7

6.   Dimanganese(II)-Catalase-like model compleses: synthesis, structure characterization and catalystic mechanism/J Mol Catal , 186(1-2):25-32

7.   Supported dicopper(Ⅱ) complex catalyst Cu2(Ⅱ)(μ-Br)2/SiO2: synthesis, characterization and catalytic properties for synthesis of ethylene carbonate/ Applied Catalysis A: General,220: 1-8

8.   Preparation and characterization of polyimide-silica hybrid membranes on kieselguhr-mullite supports/Journal of Membrane Science,199(1) :53-58

9.   application of membrane reactor In direct synthesis DMC from CO2 and CH3OH over Cu-KF/MgSiO catalyst/Catalysis Today, 82:83-90

10.  Photo-catalysis of ethane and carbon dioxide to produce hydrocarbon oxygenates over ZnO-TiO2/SiO2 catalyst/Journal of Molecular Catalysis. A, Chemical, 229(1-2) : 87-93