配位场协调催化

主题: 配位场协调催化

主讲人:王卫超

地点: 延安路校区纺织科技创新中心楼217

时间: 2020-1-7  10:00:00

主讲人简介：

王卫超教授，2002年毕业于河南师范大学获学士学位；2005年毕业于中国科学院固体物理研究所，获硕士学位；2011年11月在美国得克萨斯大学达拉斯分校获材料科学与工程博士学位。随后分别在硅谷Nanostellar Inc.（工程师）和斯坦福（访问学者）以及万国半导体公司（高级工程师）任职。自2012年10月起担任美国德州大学达拉斯分校材料科学与工程系客座教，2012年6月至2013年6月任斯坦福大学电子工程系访问学者。2013年回国到南开大学工作，同年入选南开大学“百名青年学科带头人”，2017年入选天津131人才一层次，2017年获天津市首届杰出青年基金。兼任天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室副主任、中国材料计算协会委员会委员、天津市真空协会常务理事。从事锰基催化剂研究工作多年，曾主持和参与国家重点专项基金，天津市重点专项，国家自然基金在内的10项课题。主要的研究兴趣是基于高通量计算和实验相结合的能源存储和环境大气净化催化设计。在Science等国际著名期刊发表文章100余篇。成果受到了来自美国化学工程杂志(C&EN), 自然(Nature), 福克斯(Fox)，光明日报等媒体和杂志的关注和报道。

内容摘要：

能源短缺和环境大气污染是当前社会经济高速发展带来的两大难题。发展以燃料电池、电解池和空气电池等为代表的低碳新能源技术是减缓能源短缺的重要途径之一，然而，电催化反应受限于氧的缓慢动力学过程，大大制约了新能源技术的发展。电催化性能与氧的各类中间体在电极材料上的吸脱附能力直接相关，过强和过弱的吸附都会导致催化过程中超电势的增大。因此，如何结合理论计算优化材料设计过程，进而加速开发新型高效阴极催化剂是目前亟待解决的关键问题之一。类似的，大气的污染也需要高效的尾气处理系统，关键的技术核心也在于高效的催化剂设计。发展催化剂是个长周期、高风险的过程，原因之一来源于对催化的过程以及催化剂电子结构和催化性能理解的缺乏。围绕上述问题，依托理性设计的思想，理论结合实验，开展氧化物催化的探索。

鉴于贵金属催化剂储量有限、价格昂贵，课题组提出三元催化材料-过渡金属莫来石电催化剂(AB2O5,A=镧系,B=过渡金属)。我们发现莫来石材料具有超强的NO氧化能力(Science 2012)，同时该材料被拓展到VOC污染的治理中，实现了高效的转换。该材料具有B-O八面体和金字塔两类晶体场，其独特的电子结构显示费米能级附近的态密度主要由B-3dz2轨道贡献, 具备了优异的电催化剂的基本催化特征。2014年起，课题组率先开展了基于该系列材料的电催化理论研究及应用探索。初步的实验证实了通过调控莫来石的电子结构进而调控其电催化性能的理论预测(Nano Energy 2016, 2018; J. Mater. Chem. A 2017; J. Am. Chem. Soc. 2018)。本研究希望为其它催化材料的筛选和设计提供一条从基础理论到应用的研究思路。