“催化科學”意見稿

　　近日，科技部公布了“催化科學”、“干細胞研究與器官修復”“物態(tài)調(diào)控”“地球系統(tǒng)與全球變化”和“數(shù)學和應用研究”5個重點專項2022年度項目申報指南公開征求意見。在碳達峰碳中和的大背景下，眾多研究領域中，“催化科學”引起高度關注。

　　《“催化科學”重點專項2022年度項目申報指南（征求意見稿）》（簡稱《意見稿》）明確，圍繞催化基礎與前沿交叉、催化劑創(chuàng)制、催化原位動態(tài)表征與模擬、可再生能源轉(zhuǎn)化與存儲的催化科學、化石資源轉(zhuǎn)化的催化科學、環(huán)境友好與碳循環(huán)的催化科學等6個重點任務進行部署，擬支持26個項目，同時擬支持20個青年科學家項目。

　　氫能是“重頭戲”

　　據(jù)了解，“催化科學”重點專項總體目標是：闡明催化反應過程中化學鍵的活化、定向構建規(guī)律和機理，發(fā)展相關理論；研制一系列高效催化劑和相關的精準催化過程，實現(xiàn)精細化學品和功能材料生產(chǎn)的技術突破；創(chuàng)新可再生能源催化理論和過程。通過系統(tǒng)任務部署，推動我國催化科學快速發(fā)展，在若干重要方向?qū)崿F(xiàn)引領；促進高效清潔催化技術轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，為我國經(jīng)濟社會綠色和可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

　　記者梳理《意見稿》發(fā)現(xiàn)，今年發(fā)布的催化科學“重頭戲”是氫能。涉及的氫能產(chǎn)業(yè)方面主要有6個，包括：電解水制氫耦合催化選擇氧化、陰離子交換膜電解水制氫研究、光電催化體系的界面精準調(diào)控與微觀機制、高效加氫處理催化材料及過程研究、低碳烴類加/脫氫催化微區(qū)熱耦合機制研究和CO2催化加氫高效合成甲醇。以電解水制氫耦合催化選擇氧化為例，其研究內(nèi)容主要是，針對基于可再生能源電解水制氫的陽極析氧反應過電位高、產(chǎn)氧價值低的問題，發(fā)展與電催化制氫相匹配的高附加值、高選擇性電催化陽極氧化反應。通過耦合有機合成、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、塑料降解等反應，降低電解水過電位，提升產(chǎn)氫效率，揭示氧化反應和質(zhì)子還原反應的協(xié)同機制；匹配電解反應器中電解液、隔膜等單元，開發(fā)完整的小試裝置。

　　等離激元首次入選

　　特別值得注意的是，《意見稿》首次提到“表面等離激元催化”技術。鄭州大學、東南大學、中科院微電子研究所等眾多研究團隊均在研究等離激元。例如，近日，東南大學電子科學與工程學院研究團隊在等離激元-半導體異質(zhì)結(jié)構光催化研究領域取得重要進展，通過系統(tǒng)的對比實驗揭示了等離激元三相光催化系統(tǒng)所包含的獨特的電子行為和光子-電子作用過程，并將其用于高效光催化。再例如，鄭州大學在等離激元光催化二氧化碳還原反應機理方面取得進展，為高效等離激元光催化劑的設計提供了新思路。

　　記者注意到，《意見稿》明確，“表面等離激元催化”研究領域是，發(fā)展結(jié)構可控的表面等離激元催化劑，認識納米結(jié)構與光子相互作用的本質(zhì)，探索電磁場熱點的光熱和光電協(xié)同催化機理；利用時空分辨等先進表征技術，揭示局域光場、電場、電荷富集和催化活性位點之間的內(nèi)在聯(lián)系以及等離激元的動態(tài)馳豫機制，提出電荷分離新策略，聚焦重要等離激元誘導的催化反應，實現(xiàn)高效等離激元催化體系理性設計。