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包信和院士:神奇的化學與催化劑

http://finance.sina.com   2018年06月12日 23:54   北京新浪網

  生命是化學的,人也不例外。在我們的一生中,無時無刻不在發生神奇的化學反應。

  一見鍾情是化學反應:

  植物的光合作用,是化學反應;

  我們的新陳代謝,也是化學反應;在化學反應中,有一個非常重要的媒介,就是催化劑。比如幫助我們消化食物的唾液中的酶,就是催化劑。

唾液澱粉酶的結構示意圖 來源:見水印唾液澱粉酶的結構示意圖 來源:見水印

  催化劑有兩個重要的作用,一是降低反應溫度,就是降低能耗;二是控制化學轉化的路徑,有選擇性地得到目標產品;催化劑還可以提高轉化速度,提高生產效率,是我們工業生產中必不可少的重要媒介,也是化學家們一直研究的重要課題。

  能源,是人類文明和科技快速發展後最注重的資源之一。從20世紀開始,爲了掠奪能源、開採能源,引發了多個國家之間的戰爭,直至現在也未停息。中東地區因爲豐富的石油含量,引發了半個世紀的政治、宗教紛爭,也使得沙特阿拉伯等國家從沙漠中的部落崛起爲全球前列的富裕國家。

  俄羅斯因爲其豐富的天然氣儲量,常常影響着東歐政局變化;我國的能源儲備也十分豐富,但同時也是能源消耗大國。可以說,如果切斷某個國家的能源源頭,這個國家的人民很快就會面臨着通貨膨脹、生活物資缺乏等實際問題。因此,經濟發達國家以及中國這種高速發展國家,都十分重視能源的發掘、新開採技術,以及轉化。

  近年來,美國研發出了頁岩氣開採技術,使得美國從能源進口大國一躍成爲能源出口大國;這其中就有催化劑的功勞。頁岩氣的主要成分是甲烷,想要利用頁岩氣,必須活化甲烷,使其轉化爲其他液體燃料或重要化學品。化學家們通過催化劑設計,把甲烷轉化爲乙烯和其它高附加值化學品——這也是墨子沙龍本期嘉賓的重要工作之一。

  2018年墨子沙龍第三季第六期,邀請到了中國科學技術大學校長、中國科學院院士——包信和院士

  催化作爲關鍵和核心技術,在能源、環境、農業以及人類健康等領域將會發揮越來越重要的作用。除了前文提到的催化劑在能源中的應用,幾乎工業上所有化學轉化過程都需要使用催化劑,催化可以控制產物順反異構,在製藥、農藥的合成等方面,都發揮着重要的作用。

  科學家們藉助納米科學和技術的發展和進步,以納米體系的電子調製爲理論基礎,通過在納米層次對催化劑的組成、結構和形貌,以及電子態的調控,實現高效催化劑的理性設計和精準製備,以及真實催化反應條件下對催化劑和催化作用的高分辨和動態表徵是未來催化研究發展的重要方向。

  包信和院士的科普報告,將結合他的研究團隊提出和發展的納米“限域催化”的新概念,以納米氧化物與微孔分子篩複合催化劑將合成氣直接轉化製備低碳烯烴和氧化物晶格限域的單中心鐵催化劑將甲烷直接活化製備乙烯和高值化學品爲實例,對納米催化研究涉及的基礎理論、研究方法和關鍵科學問題進行了總結和分析,並對未來納米相關的催化研究在納米催化劑製備、催化過程的理論模擬、催化劑和催化作用的原位動態表徵和納米催化劑的工業應用等方面存在的機遇和挑戰進行了展望。

  嘉賓介紹:包信和,1959年8月出生於江蘇省揚中(縣)市。物理化學家,理學博士、研究員、教授。中國科學院院士、發展中國家科學院(TWAS)院士和英國皇家化學會榮譽會士(HonFRSC)。

  報告時間

  6月16日下午15:00-17:00

  報告地點

  上海市浦東新區秀浦路99號(靠近林海公路)中國科學技術大學上海研究院三號樓二樓

  內容相關

  報告嘉賓:包信和 院士(中國科學技術大學)

  主持嘉賓:潘建偉 院士(中國科學技術大學)

  報告主題:納米限域及能源分子催化轉化

  來源:墨子沙龍

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