郭新闻教授团队在二氧化碳加氢领域取得新进展

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在“双碳目标”的背景下，二氧化碳加氢制备高附加值的烃类化学品被认为是缓解环境和能源问题的有效策略之一，Fe基催化剂在该反应中具有较好的催化性能。然而，在反应中Fe物种复杂多样，同时存在金属铁、碳化铁、氧化铁等物种；且各类Fe物种处于动态变化中，不易调控。因此，理解该反应中催化剂动态结构演变规律，对优化表面竞争反应、调控催化剂结构和性能、进一步设计高效二氧化碳加氢催化剂尤为重要。

二氧化碳加氢Fe催化剂的结构演变示意图

       针对这一问题，精细化工国家重点实验室、辽宁省“兴辽英才计划”高水平创新团队郭新闻教授课题组，与美国莱斯大学Thomas Senftle教授、香港中文大学宋春山教授、大连化学物理研究所刘伟研究员、傅强研究员等课题组合作，在Science子刊Science Advances发表题为“Dynamic structural evolution of iron catalysts involving competitive oxidation and carburization during CO2 hydrogenation”的研究论文。该工作使用多种（准）原位表征方法，探究了金属Fe催化剂在二氧化碳加氢中的结构演变：在反应气氛下，金属Fe经过Fe3C转变为Fe5C2，随后生成大量Fe3O4，在稳态下生成Fe3O4@(Fe5C2+Fe3O4)的核壳结构。实验研究和表征分析及理论计算结果表明，催化剂的表面组成依赖于催化反应中的“碳化-氧化”动态平衡，且催化剂表面结构和反应微环境相互依赖、相互影响。其中，氧化过程主要受二氧化碳加氢生成的副产物水的影响。同时本文还将催化剂动态结构与反应性能演变关联，为开发高效催化剂提供了启示。

不同反应时间的催化剂形貌结构分析

催化剂结构演变示意图和理论计算的Fe物种相图

         上述工作近期发表在Science Advances 2022,8, eabm3629，论文第一作者为化工学院博士生朱杰，共同通讯作者为化工学院张光辉副教授、郭新闻教授和香港中文大学宋春山教授。工作得到了重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省“兴辽英才”计划等资助支持。
        文献链接：https://science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3629


       文章来源：大连理工大学
       郭新闻，男，1967年生，教授，博士生导师，催化学报、石油学报（石油加工）编委，国际期刊Chemical Engineering Technology编委，辽宁省“百千万人才工程”百人层次，教育部“新世纪优秀人才”人选。1985年9月-1989年7月，大连理工大学高分子材料系读本科，获得工学学士学位；1989年9月-1994年9月在大连理工大学工业催化专业硕博连读，获工学博士学位。1994年9月-1996年10月，大连理工大学工业催化系讲师，1996年10月-2001年4月，大连理工大学工业催化系副教授，2001年4月-至今，大连理工大学工业催化系教授。2001年4月-2002年4月年获得教育部“21世纪教育振兴行动计划”计划资助赴美国宾夕法尼亚州立大学做访问教授。2004年11月－2005年3月受到宾夕法尼亚州立大学宋春山教授的邀请再次对该校进行访问研究。2002年获中国石油和化学工业协会科技进步一等奖（排名3）；2003年获得国家科技进步二等奖（排名3）；2007年被评为大连市第四批优秀专家；2008年获得中国石油和化学工业协会青年科技突出贡献奖。已申请发明专利30项，授权15项，SCI收录论文260篇。主要研究方向：多相催化，分子筛催化，择形催化，选择氧化。