碳-氧键构建与重组催化剂的纳米结构设计和规模化制备新技术

课题1作为整个项目的基础和技术支撑，开展纳米催化剂精准构筑和超重力规模化制备催化剂研究，选取草酸二甲酯加氢、选择性氧化等作为模型反应，针对催化剂的表/界面以及组成的精准调控开展了系统的研究工作，结合多种原位表征手段，揭示活性中心结构和催化性能之间的关联。取得的主要成果有：（1）首次发现富勒烯对铜硅催化剂的电子缓冲效应，C60可作为“电子缓冲剂”稳定体系中的Cu+物种，这种C60电子缓冲Cu+可在反应过程中充分保持平衡，并增强对DMO底物的吸附活化，实现草酸二甲酯常压加氢制乙二醇，打通常压乙二醇合成“卡点”，相关成果发表于Science。（2）发展超重力规模化制备催化剂技术，构建了吨级催化剂规模化制备装置，通过行业内专家现场考核；与课题3合作实现了钒磷氧催化剂的超重力放大制备，应用于丁烷催化氧化反应，马来顺酐选择性和收率高达73 mol%和66 mol%，显著高于商业催化剂水平。（3）总结并完善了亚稳态纳米晶催化剂调控理论；以丙烯环氧化反应为例，通过晶面控制制备Cl掺杂的菱形十二面体Cu2O (110)催化剂，实现100%的环氧丙烷选择性；开展CO2资源化利用研究，采用耦合催化、热催化、光催化、电催化、光电催化等方式，将CO2转化为高附加值化学品。