作者：黄伟新

2009年中国化学会青年化学奖获得者

“中国化学会青年化学奖”是中国化学会授予不超过35岁的青年化学工作者的崇高荣誉。2013年是“中国化学会青年化学奖”创立30周年，作为2009年获奖者，我非常荣幸获邀撰写纪念文章。与已经取得杰出成就的众多获奖者相比，我还在努力开拓属于自己的科学研究方向，因此在此文中浅谈自己在催化表面化学研究中的感受，供青年化学工作者参考。

我的研究领域是催化表面化学，主要是研究多相催化反应体系催化剂的表面组成/结构-催化性能关系和表面催化反应机理。催化表面化学研究对于新催化反应体系的研发非常重要，但由于多相催化剂的结构复杂性/不均匀性和表面科学研究技术的局限性，催化表面化学研究具有很大的挑战性。针对催化剂纳米粒子结构复杂性/不均一性这一挑战，结合20世纪60年代起不断发展的超高真空电子能谱表面科学研究技术，基于单晶表面的模型催化剂超高真空表面化学研究是催化表面化学最主要的研究方法，并取得巨大成功。德国马普学会Fritz-Haber研究所的Gehard Ertl教授因其建立了模型催化剂体系表面化学研究方法体系，并实现了对合成氨和CO氧化等重要催化反应体系在原子分子层次的理解而获得了2007年诺贝尔化学奖。但单晶模型催化剂超高真空表面化学研究与真实催化反应体系之间存在所谓的“材料鸿沟”和“压力鸿沟”，经常导致其研究结果不能够有效推广到真实催化反应体系。因此如何克服“压力鸿沟”和“材料鸿沟”，在尽可能接近真实催化反应体系的条件下来开展催化表面化学研究是该研究领域的新突破点和机遇。

我1996年师从包信和院士攻读博士学位，以及在其后的博士后和洪堡学者研究中，一直从事基于单晶表面的模型催化剂超高真空表面化学研究，对催化表面化学研究有着深刻的理解。克服“压力鸿沟”的关键科学问题在于发展催化表面化学原位动态研究方法；而克服“材料鸿沟”的关键科学问题在于发展能够体现粉末催化剂全部结构特征并且结构均一的新模型催化剂体系。过去十几年来，纳米科学的发展实现了结构均一纳米粒子的控制合成。我敏感地认识到结构均一纳米粒子可以发展为新型催化剂体系，而且结构均一纳米粒子作为模型催化剂能够体现影响材料催化性能的全部结构因素，也能够在真实催化反应条件下开展催化表面化学研究。因此自2004年底回国在中国科学技术大学独立工作以来，就提出了“从单晶到纳米晶的模型催化体系研究”创新理念，并在该研究理念的指导下，构筑从单晶到纳米晶的模型催化剂体系，开展催化表面化学研究。经过努力工作，目前取得的研究结果充分证实了该研究理念的科学性，系统阐述了“氧缺陷控制的氧化物催化表面化学”和“晶面控制的氧化物催化表面化学”概念，并提出了“晶面控制的催化剂表面重构和催化性能”的新概念，得到了国际和国内学术同行的认可。

总结在催化表面物理化学领域的研究心得，有以下几点感受：第一，需要发自内心的研究兴趣，广泛阅读文献和进行学术交流，深刻和清醒地认识研究领域现状和挑战，并保持思索如何去解决研究领域中挑战；第二，需要开阔的研究视野和开放的研究思维，关注相关研究领域的新进展，并借鉴其研究进展来创新自己的研究思路；第三，需要持之以恒的研究精神和乐观的研究态度，确定研究思路后坚持方向，不畏惧失败，不轻言放弃；第四，需要善于总结和学以致用的科学研究方法，一个实验无论是成功还是失败，都要从中吸取经验教训，并应用到新实验方案中。在上述研究心得的基础上，我希望通过坚持开展基于“从单晶到纳米晶的模型催化体系研究”创新理念指导的催化表面化学系统研究，真正实现在原子分子水平理解真实催化反应条件下的表面组成/结构-催化性能关系和表面催化反应机理，为高效新催化材料的结构设计提供指导。