催化与人类生活紧密相关！现代化学工业、石油加工工业、能源、制药工业以及环境保护领域等广泛使用催化剂，约有80%以上的化学工业生产过程使用催化剂。因此，催化科学技术对国家的经济、环境和公众健康起着关键作用。通过新型催化材料的开发和绿色、环保、高效、节能、低成本、可持续催化技术的探索，实现催化反应过程的高效化。 

　　一、研究内容 

　　面向国家和社会的重大需求，本课题组催化方向聚焦于碳资源优化利用中的催化科学基础研究和低碳环保的应用催化研究，重点关注新型催化材料的设计、制备与应用，探讨催化剂表面物理化学性质、相互作用力、尺寸效应、构效关联等关键科学技术问题。研究热/光化学条件下CO_x小分子的还原活化新策略、C-H键的定向转化、反应中间物种的电子化学特性、催化协同/集成效应、低碳资源的优化利用等国际前沿热点。围绕纳米金属催化剂表面电子/几何结构的调控和氧化物表面缺陷态的调变等方面开展研究，系统认识催化剂制备的关键因素对活性、选择性和稳定性的影响，揭示反应物分子在催化剂表面的吸附、活化、选择还原的调控机制。具体研究内容包括： 

• 二氧化碳及合成气的高效催化转化 

1. 热催化转化制能源化学品 
2. 太阳光辅助催化转化 

• 单原子催化材料的设计、制备及应用 

　　化废为宝-CO₂的高值利用 

　　二、代表成果 

　　利用电弧法成功实现了石墨烯在Ni纳米粒子表面的包覆，所得“核壳”结构材料Ni@G可促进Ni核与石墨烯间的电荷迁移、包覆能促进H₂和CO在催化剂表面的吸附解离、提高Ni基材料的甲烷化反应催化性能。同时，氮掺杂催化剂Ni@G-N在450 °C条件下反应100 h依然能维持高达98.6%的CO转化率和90%的CH₄产率，明显优于无石墨烯包覆的Ni NPs的催化性能。 

包覆型镍基材料催化CO甲烷化反应（J. Catal. 2016, 334, 42） 

　　表面具有丰富氧空位的锐钛矿负载金纳米团簇催化剂拥有强金属-载体相互作用，可高效催化CO₂加氢直接合成高附加值化学品乙醇。在200 ^oC、总压力6 MPa时，Au/a-TiO₂对CO₂加氢合成乙醇的选择性在99%以上、时空产率达942.8 mmol g_Au^-1 h^-1，远高于目前文献报道中的催化剂的活性，并表现出良好的稳定性。 

　Au/a-TiO₂高效催化CO₂加氢直接合成乙醇（Chem. Commun. 2016, 52, 14226） 

太阳光驱动黑色二氧化钛催化还原CO₂制甲烷