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研究方向

   

      我们研究领域主要集中在固核磁技术的发展及其在各种催化材料上的应用,包括微孔分子筛、杂多酸、复合金属氧化物、无机-有机杂化材料以及介孔材料等。研究内容为活性位的局部结构,主客体相互作用,表面酸碱性及催化活性与反应机理。另外我们利用理论计算的方法解释核磁实验结果并获得材料的详细结构与功能。

 

目前我们研究方向主要集中在:

 

 

1. 多相催化反应的机理研究

 

     利用原位及非原位的固体核磁共振技术研究催化剂表面上发生的催化反应过程。通过对反应物原子核进行选择性标记,跟踪反应物的吸附、转化与分离。观察并鉴定关键反应中间体物种,研究其反应活性,推导反应路径。

 

 

 

 

2. 固体核磁方法与技术的开发与应用

 

    围绕NMR观测中普遍存在的灵敏度和分辨率问题发展固体NMR实验新方法与新技术。包括设计脉冲序列提高多相催化材料中的普遍存在的四极核(如27Al,11B,23Na,17O等)观测灵敏度,发展低灵敏度核自旋或超宽线核自旋(67Zn,39K,195Pt等)的灵敏度增强及高效观测固体NMR实验新方法等。设计MAS条件下以J耦合或偶极耦合为媒介的高效同核\异核一维、二维相关实验,获取核与核之间键连或空间临近等结构信息。发展并建立超极化增强技术(PHIP,DNP)为固体NMR在多相催化剂的构效关系、催化反应机理等方面研究提供技术保障。

 

 

 

 

3. 固体催化剂结构与活性位研究

 

     利用固体核磁共振表征固体催化剂上活性物种类型、价态及配位形式等信息;通过双共振和多维异核相关技术研究催化剂上活性位载体、反应物、反应中间体间的相互作用和空间临近性。建立固体催化剂的具体结构模型;获得活性位的微观结构、探索活性位与反应物或中间体间的相互作用;指导高效固体催化剂的可控筑构。

 

 

 

 

4. 先进功能材料的结构和动力学研究

 

      利用多核、多维固体核磁共振研究反应功能材料分子结构信息微观化学环境、核与核之间空间临近性及定量距离信息、成分组成等。利用变温固体核磁共振从多个时间尺度、多个空间尺度研究功能材料的动力学行为。从功能材料的结构和动力学性质上关联其存在着的构效关系

 

 

 

 

5. 分子筛催化剂合成及晶化机理研究

 

     利用固体核磁共振技术研究分子筛催化剂的晶化反应过程,通过对反应原料自组装过程的跟踪,分析反应物之间的空间相互作用,进而提出分子筛催化剂的晶化机理。为有效确定分子筛催化剂的活性位,研究其催化反应活性,推导催化反应路径创造基础。

 

 

 

 

6. 光催化材料的活性位与反应机理研究

 

   利用固体核磁共振技术研究光催化材料的构-效关系,并通过跟踪反应物和催化剂本身原子在反应过程中的历程,探索光致电子-空穴的转移机制,为开发高效、稳定的光催化材料提供基础。

 

 

 

 

7. 催化过程中的理论计算研究

 

    利用量子化学理论计算的方法在原子分子水平上揭示催化剂活性中心的结构、性能以及催化反应机理。构建一系列的结构,优化得到它们的电子结构、稳定能以及各种光谱参数,筛选出反应过程中反应中间体与产物的具体结构。根据中间体和产物的结构理论预测反应过渡态的特征,通过密度泛函理论计算获取反应活化能、反应能、速率常数等信息,揭示催化反应具体的反应途径。