李福偉研究員團隊

 

李福偉老師現(xiàn)任中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員，博士生導(dǎo)師，中科院特聘研究員，國家優(yōu)秀青年基金獲得者。2005年于中科院蘭州化學(xué)物理研究所夏春谷研究員組獲物理化學(xué)博士學(xué)位，隨后在中科院過程工程研究所張鎖江院士研究組從事綠色化工研究，2006年4月-2009年12月在新加坡國立大學(xué)化學(xué)系賀子森教授（Professor Andy Hor, 現(xiàn)香港大學(xué)副校長）研究組開展博士后研究。2010年入選中科院“百人計劃”并于同年獲擇優(yōu)支持，在蘭州化學(xué)物理研究所開始獨立研究工作，研究領(lǐng)域為面向清潔能源和先進合成的綠色催化，主要開展功能含氮雜環(huán)化合物的高效催化合成以及可再生碳資源（生物質(zhì)、二氧化碳）的增值催化轉(zhuǎn)化研究。已發(fā)表研究論文80余篇，論文H因子30，其中2011年以來以通訊作者在Chem. Rev., Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., J. Catal., Appl. Catal. B: Environ., Green Chem.等期刊上發(fā)表50余篇論文。編著中英文專著2個章節(jié)，申請授權(quán)中國發(fā)明專利10余項。曾獲中國化學(xué)會催化委員會首屆“中國催化新秀獎”（2012）、中科院院長優(yōu)秀獎（2005）等。2015年獲國家自然科學(xué)基金“優(yōu)秀青年基金”資助。

 

均多相融合選擇性催化制備生物基可降解聚酯單體

 

羥基脂肪酸酯（PHA）是制備生物可降解聚酯高分子材料的重要單體, 現(xiàn)有制備方法存在催化效率和選擇性低等不足。從可再生的生物基碳氧資源出發(fā),發(fā)展簡便、高效、高選擇性的催化制備生物基羥基烷酸酯聚酯單體技術(shù)具有重要意義和潛在應(yīng)用價值。中科院蘭州化學(xué)物理研究所李福偉研究員團隊從半纖維素下游產(chǎn)品糠醇出發(fā)，發(fā)現(xiàn)Pd與具有一定咬角結(jié)構(gòu)的雙膦配位后能夠高效、高選擇性地實現(xiàn)均相催化切斷糠醇的羥基C-O鍵，插入制備PHA所需要的羧酸酯官能團，催化轉(zhuǎn)化數(shù)（TON）高達104以上。減壓蒸餾出呋喃乙酸酯產(chǎn)物后，催化劑可以循環(huán)使用二十次而不失活，為生物質(zhì)的“量體裁衣”增碳提供了一個新的方法。

 

以糠醛衍生物呋喃乙酸的C-O鍵氫解制備6-羥基羧酸酯為例，開發(fā)制備了非貴金屬催化劑Ni/CeO2，并表現(xiàn)出高的催化活性和穩(wěn)定性；如圖4所示，利用in situ XPS技術(shù)詳細(xì)分析了xNi/CeO2催化劑中Ni物種的結(jié)構(gòu)特點及Ni物種在制備過程中的演變規(guī)律，結(jié)果顯示8Ni/CeO2中存在金屬Ni0物種和界面Nin+-VO-Ce物種。研究了Ni/CeO2表界面Ni物種類型及相對含量，發(fā)現(xiàn)催化劑界面Ni物種主要為Ni0和Niδ+，結(jié)合動力學(xué)分析，推斷Ni0是C=C加氫的活性中心，而Niδ+是C-O氫解的活性中心。通過改變Ni負(fù)載量優(yōu)化Ni0和Niδ+相對含量，實現(xiàn)C=C加氫和C-O氫解反應(yīng)速率的動力學(xué)匹配，獲得理想催化性能。相較于傳統(tǒng)的石油基制備方法而言，其合成策略顯示出：高的原子經(jīng)濟性，高能源利用率，原料來源可持續(xù)，并避免了易爆過氧化物的使用。

 

儀器介紹

 

島津分析儀器：中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心自2012年引進島津AXIS ULTRA DLD型XPS以來，為本所及全國多家科研及高校單位累計服務(wù)達數(shù)萬余機時，支持完成多項科研項目及發(fā)表論文千余篇；此外針對多相催化表征中的反應(yīng)條件多樣性需求，中心在原有準(zhǔn)原位基礎(chǔ)上開發(fā)了“多功能準(zhǔn)原位XPS表征系統(tǒng)”，適用于有多種氣氛、液相反應(yīng)物參與、反應(yīng)預(yù)活化、程序升溫、粉末或塊體樣品、靜態(tài)吸附、在線GC-MS檢測、真空-常壓-低壓下氣/液-固相靜態(tài)及流動反應(yīng)體系準(zhǔn)原位XPS測試技術(shù)，為認(rèn)識催化劑在原位反應(yīng)狀態(tài)下的表面化學(xué)態(tài)信息、物種組成及分布狀況、反應(yīng)過程中催化劑表面電荷變化、界面相互作用、配位狀態(tài)和結(jié)構(gòu)變化規(guī)律等，并為揭示催化作用機制、化學(xué)反應(yīng)歷程、實現(xiàn)對催化劑結(jié)構(gòu)、組成和性能的精準(zhǔn)調(diào)控提供更加直觀可靠的分析依據(jù)。