代表性成果介绍

成果一 设计高效多孔材料用于二氧化碳催化转化（二氧化碳化学）

1. 光催化二氧化碳转化

2. 热催化二氧化碳转化

成果二  氢能源化学

1. 光催化产氢

2. 常温常压合成氨

氨气是一种良好的储氢载体，单位储氢密度高达17wt%，而且利用成熟的液氨运输途径可以解决输氢的难题，通过氨气产氢也不会产生碳排放的问题。工业化的Haber-Bosch合成氨工艺需要400~500℃和15~25MPa的反应条件，由此产生的CO₂排放量占全球碳排放的1~2%。如果使用尾气中氮氧化物（NOx）合成氨气，可以避免活化N≡N所需的高能耗，同时可以减少固定源NOx的排放量。基于团队在加氢催化剂方面的研究基础（Chem. Eur. J. 2023, 29, e202203108；Cell Reports Physical Science, 2022, 3, 100705），提出了一条常温常压条件下合成NH₃的路线，包括如下三步：（1）碱液吸收NOx转化为亚硝酸盐；（2）亚硝酸盐加氢转化为氨；（3）氨脱除和回收氨气，其中开发新的亚硝酸盐加氢催化剂是研究的重点。研究从理论计算亚硝酸盐加氢转化为N₂和NH₃的反应路线开始，考察了不同反应路线的速控步骤和活性中间物种，发现Pd2+/Pd0双活性位点是合成NH₃的关键，通过调控Pd2+/Pd0比例可以实现两种位点在加氢反应中的协同效应，实现NH₃的高效合成，减少副产物N2的选择性。研究选用富含N原子的共价三嗪骨架材料（CTF）为载体，利用丰富的三嗪环N结构锚定Pd2+物种，通过调控Pd的负载量控制Pd纳米颗粒尺寸在3.3 nm左右，在常温常压条件下实现了亚硝酸盐完全加氢转化为铵根离子，NOx加氢转化为氨气的单程收率可达70%。值得一提的是，吸收NOx的碱液可以重复使用，整个反应过程无污染排放，反应条件温和，表现出低能耗、高环保性的特点，具有很高的放大应用潜力。（Appl. Catal. B: Environ., 2023, 329, 122548）

邓伟侨，山东大学教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者（2015年）。在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition 等期刊上发表论文200余篇，他引10000余次，H-index 62。2015年获得辽宁省自然科学一等奖，2022年入选国际先进材料协会会士和中国化学会理论化学专业委员会委员，2023年获得国际先进材料协会科学家奖章。研究方向为材料模拟与设计，针对所需求性能材料，结合理论和实验，以发展性能预测的理论方法为核心，用计算机模拟筛选设计材料，并高效合成所设计的材料。