包信和院士：神奇的化学与催化剂

　　生命是化学的，人也不例外。在我们的一生中，无时无刻不在发生神奇的化学反应。

　　一见钟情是化学反应：





　　植物的光合作用，是化学反应；



　　我们的新陈代谢，也是化学反应；在化学反应中，有一个非常重要的媒介，就是催化剂。比如帮助我们消化食物的唾液中的酶，就是催化剂。


唾液淀粉酶的结构示意图来源：见水印

　　催化剂有两个重要的作用，一是降低反应温度，就是降低能耗；二是控制化学转化的路径，有选择性地得到目标产品；催化剂还可以提高转化速度，提高生产效率，是我们工业生产中必不可少的重要媒介，也是化学家们一直研究的重要课题。

　　能源，是人类文明和科技快速发展后最注重的资源之一。从20世纪开始，为了掠夺能源、开采能源，引发了多个国家之间的战争，直至现在也未停息。中东地区因为丰富的石油含量，引发了半个世纪的政治、宗教纷争，也使得沙特阿拉伯等国家从沙漠中的部落崛起为全球前列的富裕国家。



　　俄罗斯因为其丰富的天然气储量，常常影响着东欧政局变化；我国的能源储备也十分丰富，但同时也是能源消耗大国。可以说，如果切断某个国家的能源源头，这个国家的人民很快就会面临着通货膨胀、生活物资缺乏等实际问题。因此，经济发达国家以及中国这种高速发展国家，都十分重视能源的发掘、新开采技术，以及转化。

　　近年来，美国研发出了页岩气开采技术，使得美国从能源进口大国一跃成为能源出口大国；这其中就有催化剂的功劳。页岩气的主要成分是甲烷，想要利用页岩气，必须活化甲烷，使其转化为其他液体燃料或重要化学品。化学家们通过催化剂设计，把甲烷转化为乙烯和其它高附加值化学品――这也是墨子沙龙本期嘉宾的重要工作之一。



　　2018年墨子沙龙第三季第六期，邀请到了中国科学技术大学校长、中国科学院院士――
包信和院士
。

　　催化作为关键和核心技术，在能源、环境、农业以及人类健康等领域将会发挥越来越重要的作用。除了前文提到的催化剂在能源中的应用，几乎工业上所有化学转化过程都需要使用催化剂，催化可以控制产物顺反异构，在制药、农药的合成等方面，都发挥着重要的作用。

　　科学家们借助纳米科学和技术的发展和进步，以纳米体系的电子调制为理论基础，通过在纳米层次对催化剂的组成、结构和形貌，以及电子态的调控，实现高效催化剂的理性设计和精准制备，以及真实催化反应条件下对催化剂和催化作用的高分辨和动态表征是未来催化研究发展的重要方向。

　　包信和院士的科普报告，将结合他的研究团队提出和发展的纳米
“限域催化”
的新概念，以纳米氧化物与微孔分子筛复合催化剂将合成气直接转化制备低碳烯烃和氧化物晶格限域的单中心铁催化剂将甲烷直接活化制备乙烯和高值化学品为实例，对纳米催化研究涉及的基础理论、研究方法和关键科学问题进行了总结和分析，并对未来纳米相关的催化研究在纳米催化剂制备、催化过程的理论模拟、催化剂和催化作用的原位动态表征和纳米催化剂的工业应用等方面存在的机遇和挑战进行了展望。



　　嘉宾介绍：包信和，1959年8月出生于江苏省扬中（县）市。物理化学家，理学博士、研究员、教授。中国科学院院士、发展中国家科学院（TWAS）院士和英国皇家化学会荣誉会士（HonFRSC）。

　　报告时间

　　
6月16日下午15：00-17：00

　　报告地点

　　
上海市浦东新区秀浦路99号（靠近林海公路）中国科学技术大学上海研究院三号楼二楼

　　内容相关

　　
报告嘉宾：包信和 院士（中国科学技术大学）

　　
主持嘉宾：潘建伟 院士（中国科学技术大学）

　　
报告主题：纳米限域及能源分子催化转化

　　
来源：墨子沙龙