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年度优秀

Excellent Staff

齐伟,沈阳材料科学国家联合实验室催化材料研究部,项目研究员。2009年12月于吉林大学化学学院获得物理化学专业博士学 位。2009年12月-2012年2月,在加州大学伯克利分校化学工程系从事催化反应机理研究工作。2012年2月加入沈阳材料科学国家( 联合)实验室,工作内容主要集中在功能非金属纳米碳催化剂的设计制备以及纳米碳催化机理和动力学探索。累计发表SCI论文30 余篇,获得授权中国发明专利3项,承担自然科学基金委,科技部,留学基金委和国家实验室科研项目共6项。

齐伟博士的研究工作主要集中在绿色环保可再生的非金属催化剂材料设计制备以及非金属催化反应动力学和机理研究领域。通 过微观反应动力学和催化剂原位结构表征手段解释非金属纳米碳催化的本质过程。催化剂表面的某些高能位点能够在反应条件下分 解底物,生成产物,是催化剂的活性中心。建立催化剂表观反应活性和活性中心数目之间的关系,测试催化剂的本征活性,即归一 化到单个活性中心的催化反应速率,是微观催化反应动力学的基础,也是在分子或原子尺度上认识催化反应过程的关键。

在2015年的研究工作中,齐伟博士的研究小组利用自行设计搭建的纳米碳催化乙苯氧化脱氢活性位点原位滴定装置,成功实现 了反应条件下催化活性中心的定量。在乙苯氧化脱氢反应达到稳态以后,随着滴定剂的加入,纳米碳催化剂表面的活性中心被选择 性移除,表观催化活性随之下降。通过乙苯转化率和滴定剂消耗量之间的线性关系曲线,首次实现通过原位方法单次实验测定纳米 碳催化剂活性中心数目和本征活性。进一步比较不同形貌的纳米碳催化材料本征活性,可以发现在较大尺寸范围内(石墨层弯曲半 径大于5 nm),石墨层微观形貌的变化不能够明显影响纳米碳催化材料的本征活性。这部分工作为详尽的动力学分析纳米碳催化过 程奠定了坚实的基础,是从分子尺度上认识纳米碳催化反应过程以及高活性纳米碳催化剂设计制备的关键。具体内容见Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 13682-13685。

图1 乙苯转化速率随滴定剂苯肼消耗量变化曲线。反应条件:温度538K,1.0 kPa 乙苯,2.0 kPa氧气,氦气平衡,200 mg催化剂。

图2 不同纳米碳催化剂氧化脱氢反应活性对比:乙苯转化率(柱状图)和归一化到单个活性中心的催化剂本征活性(TOF,三角形)对比。反应条件:温度538K,2.8 kPa 乙苯,1.4 kPa氧气,氦气平衡,100 mg催化剂。





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