云南大学化学科学与工程学院方文浩

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方文浩，云南大学副教授。研究领域：新催化材料的制备与表征，分子层面催化反应机理的研究，生物质催化转化利用，能源与环境化学。现阶段工作内容侧重于构建高效环保的催化新材料与新工艺转化生物质及低碳原料制备有利于解决能源短缺以及环境污染问题的高附加值清洁化学品。


方文浩（博士，副教授，硕士生导师）
专业：物理化学（多相催化）
主讲课程：《工业催化》（校级双语课）,《化学专业英语》
电子信箱：wenhao.fang@ynu.edu.cn
受教育经历及工作经历：
2015 – 至今，副教授，云南大学
2013 – 2015，博士后，法国国家科学研究中心/比利时索尔维集团国际科研混合单位
2010 – 2013，博士，法国里尔大学
2007 – 2010，硕士，厦门大学
2003 – 2007，学士，厦门大学
研究领域和兴趣：
工业催化，精细化工，催化剂设计与制备，能源与环境化学，生物质平台分子催化增值，纳米材料
代表论文、专著：
1. Tianyu Gao, Yongxuan Yin, Wenhao Fang*, Qiue Cao, Highly dispersed ruthenium nanoparticles on hydroxyapatite as selective and reusable catalyst for aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid under base-free conditions, Mol. Catal. 2018, 450, 55-64. IF: 4.211
2. Youwei Dou, Shuai Zhou, Claudio Oldani, Wenhao Fang*, Qiue Cao, 5-Hydroxymethylfurfural production from dehydration of fructose catalyzed by Aquivion@silica solid acid, Fuel 2018, 214, 45-54. IF: 4.601
3. Tianqi Gao, Tianyu Gao, Wenhao Fang*, Qiue Cao, Base-free aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid in water by hydrotalcite-activated carbon composite supported gold catalyst, Mol. Catal. 2017, 439, 171-179 (selected as Editor’s Choice Paper). IF: 4.211
4. Wenhao Fang*, Zhaoyu Fan, Hui Shi, Sheng Wang, Wei Shen, Hualong Xu, Jean-Marc Clacens, Floryan De Campo, Armin Liebens, Marc Pera-Titus*, Aquivionò–carbon composites via hydrothermal carbonization: amphiphilic catalysts for solvent-free biphasic acetalization, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 4380-4385. IF: 8.867
5. Wenhao Fang*, Sheng Wang, Armin Liebens, Floryan De Campo, Hualong Xu, Wei Shen, Marc Pera-Titus, Jean-Marc Clacens*, Silica-immobilized Aquivion PFSA superacid: application to heterogeneous direct etherification of glycerol with n-butanol, Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 3980-3990. IF: 5.773
6. Wenhao Fang, Cyril Pirez, Sébastien Paul, Mónica Jiménez-Ruiz, Hervé Jobic, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Advanced functionalized Mg2AlNiXHZOY nano-oxyhydrides ex-hydrotalcites for hydrogen production from oxidative steam reforming of ethanol, Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41, 15443-15452 (highlighted by Advances in ENGINEERING). IF: 3.582
7. Cyril Pirez#, Wenhao Fang#, Mickaël Capron, Sébastien Paul, Hervé Jobic, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Steam reforming, partial oxidation and oxidative steam reforming for hydrogen production from ethanol over cerium nickel based oxyhydride catalyst, Appl. Catal. A 2016, 518, 78-86. IF: 4.339 (co-first authors)
8. Wenhao Fang, Sébastien Paul, Mickaël Capron, Ankush V. Biradar, Shubhangi B. Umbarkar, Mohan K. Dongare, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Highly loaded well dispersed stable Ni species in NiXMg2AlOYnanocomposites: application to hydrogen production from bioethanol, Appl. Catal. B 2015, 166-167, 485-496. IF: 9.446
9. Wenhao Fang, Sébastien Paul, Mickaël Capron, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Hydrogen production from bioethanol catalyzed by NiXMg2AlOY ex-hydrotalcite catalysts, Appl. Catal. B 2014, 152–153, 370-382. IF: 9.446
10.Wenhao Fang, Cyril Pirez, Sébastien Paul, Mickaël Capron, Hervé Jobic, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Room Temperature Hydrogen Production from Ethanol over CeNiXHZOY Nano-Oxyhydride Catalysts, ChemCatChem 2013, 5, 2207-2216 (selected as Inside/Back Cover Paper). IF: 4.803
11.Wenhao Fang, Cyril Pirez, Mickaël Capron, Sébastien Paul, Thirumalaiswamy Raja, Paresh L. Dhepe, Franck Dumeignil, Louise Jalowiecki-Duhamel*, Ce-Ni mixed oxide as efficient catalyst for H2 production and nanofibrous carbon material from ethanol in the presence of water, RSC Adv. 2012, 2, 9626-9634. IF: 3.108
12.Wenhao Fang, Jiashu Chen, Qinghong Zhang*, Weiping Deng, Ye Wang*, Hydrotalcite-Supported Gold Catalyst for the Oxidant-Free Dehydrogenation of Benzyl Alcohol: Studies on Support and Gold Size Effects, Chem. Eur. J. 2011, 17, 1247-1256. IF: 5.317
13.Wenhao Fang, Qinghong Zhang*, Jing Chen, Weiping Deng, Ye Wang*, Gold nanoparticles on hydrotalcites as efficient catalysts for oxidant-free dehydrogenation of alcohols, Chem. Commun. 2010, 46, 1547-1549(highlighted by Synfacts). IF: 6.319
科研项目：
1. 国家自然科学基金地区项目（No.21763031），2018-2021，主持
2. 国家自然科学基金青年项目（No.21603187），2017-2019，主持
3. 国家专项资金引智计划项目（No.C6176102），2016-2020，主持
4. 云南大学“东陆中青年骨干教师”培养计划（No.WX069051），2017-2019，主持
成果和专利：
1. 授权中国专利：发明人：L×迪阿梅尔，W×方，S×保罗，F×杜梅尼尔；专利名称：用于制备氢气的方法；专利号：ZL201480004239.4；专利保护期：2014.01.09-2034.01.09
2. 授权法国专利：发明人：DUHAMEL Louise，FANG Wenhao，PAUL Sébastien，DUMEIGNIL Franck；专利名称：Procédé de production d'hydrogène；专利号：FR3000737-A1；专利保护期：2013.01.10-2033.01.10
3. 授权中国专利：发明人：张庆红，邓卫平，方文浩，王野；专利名称：六元醇的制备方法；专利号：ZL200710009351.9；专利保护期：2007.08.09-2027.08.09
4. 申请国际专利：Wenhao Fang, Jean-Marc Clacens, Floryan De Campo, Carbon/Fluoropolymer Composite and methods of manufacturing the same, Pub. No.: WO/2016/095207, International Application No.: PCT/CN2014/094372, Publication Date: 23.06.2016, International Filing Date: 19.12.2014
5. 申请国际专利：Wen-Juan Zhou, Wenhao Fang, Floryan De Campo, Pascal Metivier, Process for oxidation of alcohols, Pub. No.: WO/2016/026132, International Application No.: PCT/CN2014/084984, Publication Date: 25.02.2016, International Filing Date: 22.08.2014
6. 申请国际专利：Wen-Juan Zhou, Wenhao Fang, Armin Liebens, Process for oxidation of alcohols using oxygen-containing gases, Pub. No.: WO/2016/183769, International Application No.: PCT/CN2015/079188, Publication Date: 24.11.2016, International Filing Date: 18.05.2015
7. 申请中国专利：方文浩，曹秋娥，窦有伟。一种乙酰丙酸的制备方法。申请号：201810074735.7。申请日：2018.01.25
奖励、荣誉和学术兼职：
2007-至今，中国化学会会员
2015年，入选“云南大学引进人才”
2016-至今，“物理化学”学位点负责人
2017年，入选云南大学“东陆中青年骨干教师”
2017年，获云南大学“第十一届教师课堂教学比赛”一等奖
2017年，入选云南省首批“云岭英才计划-云岭青年人才”
担任Energy & Environmental Science, Applied Catalysis B: Environmental, Journal of Material Chemistry A, Chemical Engineering Journal, Catalysis Science & Technology等国际重要学术期刊审稿人
课题组成员：
本课题组欢迎有志于做出一流科研成果、勤奋进取、刻苦踏实、服从指挥的优秀学生加入！
姓名        学历        课题        备注
吴世鹏        硕士生        含氮有机物的环境催化        在读
孙维骁        硕士生        复杂芳香化合物的催化脱氢        在读
高天宇        硕士生        生物质糠醛的选择氧化        在读
窦有伟        硕士生        生物质平台分子的水解与醚化        在读，已签约中国医学科学院医学生物学研究所
姜宇航        本科生        有机-无机复合固体酸的制备        在读，保送至厦门大学
朱珺        本科生        催化加氢        在读，保送至云南大学
尹永玄        本科生        功能氧化物的制备        在读
张梦圆        本科生        环境催化        在读
陈俊杰        本科生        催化氢转移        毕业，保送至复旦大学
周帅        本科生        固体酸催化        毕业，保送至四川大学
高天奇        本科生        催化氧化        毕业，已被美国佛罗里达大学录取攻读博士学位

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香草细腻柔和的奶香是大自然赠予人类的美妙滋味。原产于墨西哥与马达加斯加岛的热带野生植物香荚兰是人类最早发现并使用的香料之一，从其豆荚中提取的香兰素（即香草醛，4-羟基-3-甲氧基苯甲醛）是珍稀且昂贵的天然香料，被广泛应用于食品、饮品、烟草、化妆品等行业。目前，香荚兰仅适种于南北纬20度之间、海拔700米以下的坡地上，其种植面积十分有限，且香草荚的孕育几乎依赖于人工授粉，从而导致天然香兰素的产量极低，仅占全球年均需求量的16%，远远无法满足全球市场对香兰素日益增长的需求。
       目前，工业合成香兰素的主要途径有木质素法、愈创木酚-甲醛法和愈创木酚-乙醛酸法，但是这些化学合成方法仍存在诸多缺陷。譬如，反应需要添加强碱或有毒试剂作为助剂，产生大量工业废水；氧化程度难以控制，香兰素产率低，后期分离纯化工艺复杂；反应条件苛刻，能耗大，产品成本高。面对日益严峻的能源与环境危机，开发绿色高效的化学合成新方法符合可持续发展的战略。近年来，从北美云杉、野菊花等可再生的生物质原料中提取廉价香草醇的工艺趋于成熟。若能研发以香草醇为反应原料、一步计量转化香草醇为香兰素的选择氧化催化剂将具有广阔的应用前景。

图1：香兰素的来源与应用及其绿色催化合成新策略

       围绕上述问题，云南大学化学科学与工程学院方文浩课题组研发了香兰素绿色合成的钯碳（Pd/C）和锡钯碳（Sn-Pd/C）新型催化剂，可在无碱、温和条件下高效氧化香草醇制香兰素。该研究小组阐明了在氧化反应中Pd/C催化剂的纳米尺度效应和Sn4+助剂的电子效应。通过控制催化剂制备条件，该小组成功制备了一系列Pd纳米尺度在1.8nm至6.7nm范围内的高分散态Pd/C催化剂，继而在Pd/C（1.8nm）上研究了d区过渡金属助剂的电子效应。结合催化动力学数据与高角环形暗场扫描透射电镜、CO化学吸附、高分辨X射线光电子能谱、原位漫反射红外光谱等表征技术，研究人员观测到了Pd纳米催化剂在氧化反应中罕见的类结构敏感性行为，即Pd/C催化剂的本征转化频率依赖于Pd纳米尺度。结果显示，分布于金属态截顶八面体Pd纳米粒子的台阶与顶角位点上的具有低配位数的Pd原子主要负责香草醇分子的吸附与活化；而在催化剂中添加0.1%的Sn4+离子能够在Sn-Pd合金相的表界面上诱导产生具有高电子密度的金属态Pd原子，有利于显著降低反应的活化能并抑制香兰素的深度氧化。在120℃、常压氧气、6h的温和反应条件下，Sn-Pd/C催化剂上香兰素收率可达100%，唯一副产物为水，催化剂的转化频率达458h-1（即每小时完成催化循环458次），为目前文献报道的最高值。该工作对于生物质基芳香醇氧化增值的基础理论研究和实际应用具有指导意义。

图2：Sn-Pd/C催化剂上香草醇选择氧化制香兰素的Pd纳米尺度效应与Sn助剂电子效应

       相关成果以“Effective Control of Particle Size and Electron Density of Pd/C and Sn-Pd/C Nanocatalysts for Vanillin Production via Base-Free Oxidation”为题发表在催化化学顶级期刊ACS Catalysis上（影响因子：12.807， https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01849）。论文第一作者为2017级硕士生孙维骁，通讯作者为方文浩副教授，通讯单位为云南大学化工学院。该工作获得国家自然科学基金、云南省“青千”、“优青”及“后备人才”项目，以及云南大学“青年英才计划”的资助。

化学科学与工程学院 供稿

（编辑：李哲）

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高分散于载体表面的纳米Au粒子因其独特的物理化学性质，在醇类氧化以及烯烃和醛酮加氢反应中时常表现出令人意想不到的高活性和高选择性。但是，洁净的Au表面却无法吸附和活化分子氢。有报道指出Lewis酸性氧化物载体（例如ZnO和Fe2O3）负载的纳米Au粒子可以选择性催化巴豆醛、柠檬醛、肉桂醛等结构简单的不饱和醛类的C=O基进行加氢还原。糠醛是生物质基呋喃醛的代表，其加氢产物糠醇是一种高值可再生化学品，可用于医药、农药、涂料等众多领域，应用范围涵盖化工、农林、医药、机械和建筑等众多国民经济核心领域。

目前，从糠醛到糠醇的大宗制备工艺依赖于Adkins催化剂（Cu-Cr复合氧化物），反应需要在高温（200℃）高压（100个大气压）条件下进行。这类途径能耗大、风险高，且会产生含有致癌性的Cr金属废液。因此，如何在在常压低温条件下绿色高效地转化糠醛到糠醇，是当前面临的科学挑战。国际上关于Au催化的糠醛水相加氢还原体系的研究仍处于空白。
我院方文浩课题组报道了首例糠醛液相催化加氢Au基催化剂。他们通过在γ-Al2O3载体中掺杂少量的CuOx来修饰γ-Al2O3的Lewis酸碱性，可在载体表面诱导产生配位不饱和的Cu+物种，促进溶剂异丙醇的催化氢转移。更为重要的是，他们构筑了Au颗粒与Cu2O-Al2O3受阻路易斯酸对之间的协同作用，大幅增强了Au表面对H2的活化与解离，实现了糠醛的高效催化加氢。在120℃常压H2气氛下，以异丙醇作为溶剂，糠醇收率可达100%，且该催化剂具有优异的循环稳定性。该工作对于研创不饱和醛类选择加氢的Au催化剂具有重要指导意义。
相关成果以“Performant Au hydrogenation catalyst cooperated with Cu-doped Al2O3 for selective conversion of furfural to furfuryl alcohol at ambient pressure”为题发表在Green Energy & Environment（影响因子：6.395，https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.05.005）。GEE为中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊，论文第一作者为我院2013级本科生陈俊杰（保送复旦大学）和2017级硕士生孙维骁，通讯作者为方文浩副教授，通讯单位为云南大学化工学院。该工作获得国家自然科学基金 (21603187, 21763031)、云南省“青千”、“优青”及“后备人才”项目，以及云南大学“青年英才计划”的资助。

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近日，上海交通大学携手Science杂志发布了“125个新科学问题”，其中之一为“How can we better manage the world’s plastic waste?”。当今社会，大量难回收、高污染的石油基塑料制品的使用所导致的能源短缺和环境破坏及污染等问题亟待解决。塑料污染已经严重的危害到了我们的海洋、陆地、森林、野生动物乃至人类自身的健康。如何有效地解决塑料污染等问题已经迫在眉睫。

        以可再生的木质素生物质为原料，通过生物炼制的途径制备环境友好、可回收、易降解的生物基工程塑料，可有效缓解石油基塑料制品所带来的诸多问题。2,5-呋喃二甲酸（FDCA）可由5-羟甲基糠醛（HMF，木质素生物质的基本结构单元）选择氧化制备得到，被美国能源部列为21世纪12种高价值的生物基化学品，可代替石化衍生物对苯二甲酸用于合成可回收、易分解的环境友好型工程塑料PEF，具有广泛的应用前景。而目前PEF塑料的生产与应用极大地受限于2,5-呋喃二甲酸单体的合成成本和效率。转化HMF制备FDCA是一个多步骤的氧化反应，其反应中间体多，氧化副产物多。现今报道的大多数体系往往需要添加可溶性的无机碱、使用有机溶剂以及有机氧化剂等，这些添加剂的使用导致了副产物多、产物的分离纯化难、生产成本高等问题。因此，开发可以在无碱添加剂、以水为溶剂、氧气为氧化剂的绿色环保的条件下，高效氧化HMF制备FDCA的催化体系，是实现HMF氧化增值、促进生物基工程塑料PEF发展的有效绿色化学途径。
       鉴于上述背景，我院方文浩教授课题组设计合成了一种以Pt0为活性中心的介孔NiO负载催化剂。实现了以H2O为溶剂、O2为氧化剂、在不添加碱的条件下高效选择氧化HMF制备FDCA。通过调变NiO载体制备过程中的老化温度，构筑了含有不同Ni2+/Ni3+和Oads./Olatt.比例的Pt/NiO催化剂。研究发现，Ni3+离子有利于促进氧空位的形成，NiO载体表面的氧空位可以将游离的O2分子吸附活化，进而将其解离为活性晶格氧。而不同活性氧物种极大地影响着HMF与其反应中间体的氧化速率以及产物分布，金属态的Pt0活性位点与活性氧物种之间的相互作用则决定着催化剂的催化活性。最终，Pt/Ni25a催化剂在100℃、1MPa氧气、12h的反应条件下将HMF计量地氧化为FDCA，其产率达到22.2 molFDCA molPt-1 h-1，为目前已公开文献中Pt基催化剂的最高值，且催化剂表现出优异的循环稳定性。
       相关成果以“Tailoring the Reactive Oxygen Species in Mesoporous NiO for Selectivity-Controlled Aerobic Oxidation of 5‑Hydroxymethylfurfural on a Loaded Pt Catalyst”为题发表在化学领域著名期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（影响因子：7.63，中科院化学一区，https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c01398）。论文的第一作者为我院2019级硕士研究生张浩，通讯单位为云南大学化工学院。该工作获得了国家自然科学基金、“优青”及“后备人才”项目，以及云南大学“青年英才计划”、第十二届研究生科研项目的资助。