“催化科學(xué)”意見稿——氫能是“重頭戲”等離激元首次入選

近日，科技部公布了“催化科學(xué)”、“干細(xì)胞研究與器官修復(fù)”“物態(tài)調(diào)控”“地球系統(tǒng)與全球變化”和“數(shù)學(xué)和應(yīng)用研究”5個重點專項2022年度項目申報指南公開征求意見。在碳達(dá)峰碳中和的大背景下，眾多研究領(lǐng)域中，“催化科學(xué)”引起高度關(guān)注。

《“催化科學(xué)”重點專項2022年度項目申報指南(征求意見稿)》(簡稱《意見稿》)明確，圍繞催化基礎(chǔ)與前沿交叉、催化劑創(chuàng)制、催化原位動態(tài)表征與模擬、可再生能源轉(zhuǎn)化與存儲的催化科學(xué)、化石資源轉(zhuǎn)化的催化科學(xué)、環(huán)境友好與碳循環(huán)的催化科學(xué)等6個重點任務(wù)進行部署，擬支持26個項目，同時擬支持20個青年科學(xué)家項目。

氫能是“重頭戲”

據(jù)了解，“催化科學(xué)”重點專項總體目標(biāo)是：闡明催化反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的活化、定向構(gòu)建規(guī)律和機理，發(fā)展相關(guān)理論;研制一系列高效催化劑和相關(guān)的精準(zhǔn)催化過程，實現(xiàn)精細(xì)化學(xué)品和功能材料生產(chǎn)的技術(shù)突破;創(chuàng)新可再生能源催化理論和過程。通過系統(tǒng)任務(wù)部署，推動我國催化科學(xué)快速發(fā)展，在若干重要方向?qū)崿F(xiàn)引領(lǐng);促進高效清潔催化技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，為我國經(jīng)濟社會綠色和可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

記者梳理《意見稿》發(fā)現(xiàn)，今年發(fā)布的催化科學(xué)“重頭戲”是氫能。涉及的氫能產(chǎn)業(yè)方面主要有6個，包括：電解水制氫耦合催化選擇氧化、陰離子交換膜電解水制氫研究、光電催化體系的界面精準(zhǔn)調(diào)控與微觀機制、高效加氫處理催化材料及過程研究、低碳烴類加/脫氫催化微區(qū)熱耦合機制研究和CO2催化加氫高效合成甲醇。以電解水制氫耦合催化選擇氧化為例，其研究內(nèi)容主要是，針對基于可再生能源電解水制氫的陽極析氧反應(yīng)過電位高、產(chǎn)氧價值低的問題，發(fā)展與電催化制氫相匹配的高附加值、高選擇性電催化陽極氧化反應(yīng)。通過耦合有機合成、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、塑料降解等反應(yīng)，降低電解水過電位，提升產(chǎn)氫效率，揭示氧化反應(yīng)和質(zhì)子還原反應(yīng)的協(xié)同機制;匹配電解反應(yīng)器中電解液、隔膜等單元，開發(fā)完整的小試裝置。

等離激元首次入選

特別值得注意的是，《意見稿》首次提到“表面等離激元催化”技術(shù)。鄭州大學(xué)、東南大學(xué)、中科院微電子研究所等眾多研究團隊均在研究等離激元。例如，近日，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院研究團隊在等離激元-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化研究領(lǐng)域取得重要進展，通過系統(tǒng)的對比實驗揭示了等離激元三相光催化系統(tǒng)所包含的獨特的電子行為和光子-電子作用過程，并將其用于高效光催化。再例如，鄭州大學(xué)在等離激元光催化二氧化碳還原反應(yīng)機理方面取得進展，為高效等離激元光催化劑的設(shè)計提供了新思路。

記者注意到，《意見稿》明確，“表面等離激元催化”研究領(lǐng)域是，發(fā)展結(jié)構(gòu)可控的表面等離激元催化劑，認(rèn)識納米結(jié)構(gòu)與光子相互作用的本質(zhì)，探索電磁場熱點的光熱和光電協(xié)同催化機理;利用時空分辨等先進表征技術(shù)，揭示局域光場、電場、電荷富集和催化活性位點之間的內(nèi)在聯(lián)系以及等離激元的動態(tài)馳豫機制，提出電荷分離新策略，聚焦重要等離激元誘導(dǎo)的催化反應(yīng)，實現(xiàn)高效等離激元催化體系理性設(shè)計。

轉(zhuǎn)自：中國日報網(wǎng)

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