乔波涛课题组Chem：离子液体稳定的高效单原子催化剂

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中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究中心研究员乔波涛、中科院院士张涛团队和新加坡国立大学教授颜宁、日本京都大学教授Hiroyuki Asakura以及北海道大学教授Min Gao合作，发现离子液体可增加单原子团聚的活化能、可调节金属单原子的氧化价态，从而开发出离子液体稳定的高效单原子催化剂。

　　负载型单原子催化剂(SACs)以其原子利用率最大化和活性位均一等特点而展现出优异的催化性能，现已成为多相催化领域的研究前沿与热点。如何有效地稳定单原子催化剂，是这一领域的研究难点。在目前已有的多例高温稳定单原子催化剂报道中，还没有对单原子进行稳定的通用策略。
　　离子液体可以提供“电子保护层”从而有效稳定纳米粒子。颜宁团队首次提出采用离子液体稳定单原子的策略，研究了几种常见离子液体对不同载体负载的Pt1单原子的稳定效果；随后与大连化物所乔波涛团队合作，在HAP负载Pd1单原子上也取得成功，并应用于具有重要应用背景的乙炔选择加氢反应中，在保持活性不变甚至略有提高的条件下，显著抑制了催化剂中Pd1单原子的团聚，大大改善了催化剂稳定性，证明了该方法的普适性。由于离子液体的物化性质可通过对阴阳离子的改变而调控，因此利用离子液体稳定单原子催化剂成为一种简单的稳定单原子催化剂的通用策略。
　　该研究为高稳定单原子催化剂的开发提供了新思路，相关成果在线发表于《化学》（Chem）上。


      离子液体（或称离子性液体）是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐（室温离子液体常伴有氢键的存在，定义为室温熔融盐有点勉强）、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。


       乔波涛,中国科学院大连化学物理研究所研究员。1978年出生于山西省黎城县，2000年毕业于山西大学化学系；2007年于中国科学院兰州化学物理研究所获理学博士学位；2008年4月～2011年5月在大连化物所航天催化与新材料研究组从事博士后研究；2011年6月留组工作。2012年3月～2015年3月在Arizona State University进行访问并从事合作研究。主要从事负载型高分散金属催化剂的设计、制备以及表征，特别是亚纳米及单原子催化剂的研究与开发。目前已在《Nat Chem》、《Nat Commun.》、《J. Am. Chem. Soc.》、《Angew. Chem. Int. Ed.》、《ACS Catal.》、《Chem. Commun.》、《J. Catal.》、《Appl. Catal.》等国际顶级期刊和催化主流刊物上发表研究论文30余篇，被引用800余次。
      
       张涛，男，汉族，1963年生。中共党员，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2013年当选为中国科学院院士。1989年在中国科学院大连化学物理研究所获博士学位，1989年至1990年在英国伯明翰大学做访问学者，回国后，历任大连化学物理研究所研究组副组长、组长、室主任、副所长、党委书记等职务，曾兼任国家催化工程技术研究中心主任，2007年2月至2017年2月任大连化学物理研究所所长。2016年12月任中国科学院副院长、党组成员。


        颜宁教授于2000-2009年在北京大学化学与分子工程学院就读本科和博士学位。其后荣获欧盟颁发的玛丽-居里博士后奖学金，赴瑞士洛桑联邦工学院进一步深造。2012年加盟新加坡国立大学化工系担任助理教授，成立并领导绿色催化研究室至今。颜宁课题组专注于可再生资源的催化转化，以及新型多相催化剂的开发与应用，在Nature,PNAS, Nature Communications, JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等刊物发表论文100余篇，专利多项，出版专著一部。他获得了联合国教科文组织颁发的首届2014年度"GreenChemistry for Life" 青年学者奖，新加坡国立大学2015年度"YoungInvestigator Award"，全球绿色化学联盟首届2015年度"YoungResearcher Award"，英国皇家化学会2017年度"Energy,Environment, and Sustainability Early Career Award"，及美国化学会2018年度颁发的"SustainableChemistry & Engineering Lectureship Award"等奖励。颜宁教授目前在中国大连化学物理研究所，日本北海道大学，法国图卢斯大学兼任访问研究员或访问教授职务，并担任多个国际期刊编委或青年编委（如ACSCatalysis, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Catalytic Science &Technology, Molecular Catalysis等）。