学科建设

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“先进催化协同创新”研究团队在能源与环境催化研究领域取得重要进展

时间:2018-10-23浏览:557来源:化学化工学院作者:

化学化工学院先进催化协同创新团队由我校门勇教授于2013年领衔组建,主要研究方向为能源化工和环境催化;团队核心成员门勇教授、安炜教授及王金果副教授均有海外高水平研究机构学习和工作经历,在应用催化、理论计算催化和纳米材料组装等方面具有丰富的研究经验,目前该团队承担国家级和上海市各类科研项目10余项。从去年6月份以来该团队在催化和能源领域顶级期刊如Appl. Catal. BIF11.698,一区,2篇), Journal of Power SourcesIF6.945,一区, 1篇),Chemical Engineering Journal(IF6.735,一区, 1),Journal of Hazardous Materials(IF6.434,一区, 1), Nanoscale (IF7.233,一区, 1), Journal of Catalysis(IF6.844,一区, 1)等上发表系列标志性学术成果,署名有上海工程技术大学工作单位的合计17SCI论文,累计影响因子92,研究团队成员研究方向已形成一定特色,部分研究成果处于国内乃至国际领先水平。该团队近一年来在环境催化、能源催化、光催化及理论计算催化方面获得了重要的阶段性成果:

1.环境催化领域

近日,该团队在柴油机尾气碳烟颗粒低温燃烧领域取得重要进展,通过合成不同形貌的Mn3O4催化剂(六边形纳米片,八面体和纳米颗粒),并在接近真实反应条件下获得了优异的碳烟催化燃烧效果,优化筛选出暴露特定(112)晶面的Mn3O4六边形纳米片催化剂。该研究结果为解决汽车尾气污染及PM2.5危害提供了重要的技术支持,研究成果已发表在Elsevier顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental 242 (2019) 227-237

  

Applied Catalysis B: Environmental 242 (2019) 227-237 SCI 一区 IF=11.698

此外,利用Co3O4单晶催化剂,通过调控催化剂所暴露出的晶面,来提高催化剂表面所暴露的氧空位和三价钴离子含量,进而提高了催化剂对碳烟的氧化能力,为柴油机尾气中碳烟颗粒的净化提供了一种新的方法思路。同时,在催化消除NO和碳烟颗粒的研究领域中取得重要进展,利用3DOM Co3O4-CeO2复合氧化物催化剂,通过调控催化剂对NO氧化能力,来提高催化剂对碳烟消除反应的催化活性。该部分成果已发表在Wiley高级期刊Chemical Engineering Journal (2018,337,488-498)Journal of Hazardous Materials (2019,363,214-226)上。

  

Chemical Engineering Journal (2018,337,488-498) SCI 一区 IF=6.735

  

Journal of Hazardous Materials (2019,363,214-226) SCI 一区 IF=6.434

2. 能源催化转化领域

该团队在在甲醇蒸汽重整制氢领域取得重要进展,在低铂高活甲醇催化重整制氢催化剂研制方面取得重要进展,对比前期5-15wt.%Pt含量的催化剂配方,通过对Pt-In双金属催化剂的优化设计,将贵金属含量降低到1wt.%,同时保持很好的甲醇制氢的活性和选择性。通过H2O-TPD首次获得了不同催化剂活化水分子产氢的直接证据,并且和产物的选择性取得了很好的关联,据此提出了Pt-In2O3金属-氧化物界面是甲醇重整制氢的活性中心,这给后续研究中催化剂的设计思路提供了重要的理论支持。利用Pt/3In2O3/CeO2 催化剂PtIn2O3CeO2之间强相互作用,开发出有一定应用前景的高活性、高选择性 Pt/3In2O3/CeO2甲醇水蒸汽重整催化剂,有望应用于移动和分布式H2燃料PEMFC系统。研究成果已发表在Elsevier顶级期刊Journal of Power Sources 364 (2017) 341-350上。

  

Journal of Power Sources 364 (2017) 341-350 SCI 一区 IF=6.945

3. 光催化领域

成功制备了微观形貌为核壳,空壳,实心球的WO3光催化剂,特殊的核壳结构较空壳和书实心球能增加光在腔室里的反射进而增加光的吸收,另外小的晶粒尺寸有效抑制了光生空穴与电子的复合,并探索了不同结构在醇选择性氧化方面的本质区别,揭示了醇选择性光催化氧化机理;利用水热和离子交换方法合成的核壳结构的确能拓展光吸收范围,提高光的利用效率;该方向研究成果已发表在Elsevier顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental 218 (2017) 825–832

  

Applied Catalysis B: Environmental 218 (2017) 825–832 SCI 一区 IF=11.698

4. 理论计算催化领域:

近一年来, 安炜计算催化课题组在木质素生物质油催化升级反应理论研究领域取得重要进展。使用密度泛函理论(DFT)计算和微动力学建模技术,系统研究了在Ni111)、NiFe111)、PtFe(111)表面上间甲基苯酚和邻甲氧基苯酚的加氢脱氧反应(HDO)机理和动力学特征,揭示了亲氧性元素Fe对促进C-OH键断裂反应提高烃类产物选择性的关键作用,微动力学模型很好地解释了实验条件下的产物分布差异,对未来高效HDO催化剂的设计提供了理论指导。研究成果已发表在催化研究领域的顶级期刊Journal of Catalysis359 (2018) 272 (一区,IF= 6.844)

  


Journal of Catalysis359 (2018) 272-286SCI 一区 IF=6.844

此外, 在现有氢气燃料电池(PEMFC)阴极氧气还原反应(ORR)的研究基础上,还新开辟了CO2电催化还原研究课题,通过DFT理论计算系统地研究了在C2N石墨烯上负载12种金属单原子电催化活化CO2的惰性键,详细分析了CO2电催化还原的反应Gibbs自由能势能图、反应机理、限速步骤和电子结构等方面的信息,预测了在筛选的12种金属中, TiMnFeCoNiRu可有效降低电催化还原CO2过程中的过电位(0.58V~0.80V)。阶段性研究成果已发表在英国皇家化学学会(RSC)的顶级期刊Nanoscale 10201815262(一区 IF=7.233)以及化工领域的顶级期刊Chemical Engineering Science, 184 (2018) 239(二区,IF= 2.895)。


Nanoscale 10201815262-15272 SCI 一区 IF=7.233

以上工作受到国家自然科学基金、上海市教委、上海市科委、上海汽车工业科技发展基金、上海市人才发展基金和上海工程技术大学人才计划(志宏计划、展翅计划)的支持。


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