大连化物所无机膜与催化新材料研究组 引领新型催化材料的创新之路

在化学工业的可持续发展中，催化材料扮演着至关重要的角色。中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）的无机膜与催化新材料研究组，正是这一前沿领域的一支劲旅。该研究组长期致力于无机膜材料与催化新材料的交叉融合研究，在新型催化材料的设计、合成及应用方面取得了一系列具有国际影响力的成果。

一、研究定位与方向

无机膜与催化新材料研究组以“膜催化”和“催化新材料”为核心，旨在通过材料创新解决能源、环境、化工等领域的重大需求。研究方向包括：

1. 新型分子筛与多孔材料：开发具有特定孔道结构和活性位点的催化材料，用于高效催化反应。
2. 无机膜材料与膜反应器：研制高性能无机膜（如沸石膜、金属膜、陶瓷膜等），并耦合催化反应，实现反应与分离一体化。
3. 催化剂设计与表界面调控：从原子/分子尺度理解催化机理，指导高活性、高稳定性催化剂的设计。
4. 催化新材料的工业应用：推动实验室成果向工业转化，服务于石油化工、精细化工、环保等领域。

二、代表性新型催化材料

研究组在新型催化材料开发上成果斐然，以下是几个典型代表：

1. 高硅沸石分子筛：通过调控合成条件，制备出具有高硅铝比、优异水热稳定性的沸石材料，在烷基化、异构化等反应中表现出卓越性能。
2. 金属有机框架（MOFs）衍生材料：利用MOFs作为前驱体，热解得到多孔碳或金属氧化物催化材料，应用于电催化、选择性氧化等。
3. 二维层状材料：如改性石墨烯、层状双金属氢氧化物（LDH）等，用于光催化、电催化析氢等能源转化过程。
4. 中空纤维膜材料：开发出高强度、高通量的中空纤维无机膜，用于气体分离和膜催化反应。
5. 单原子催化剂：将金属原子分散在氮掺杂碳等载体上，极大提高金属利用率，在加氢、氧化等反应中展现独特活性。

三、创新技术与方法

研究组注重方法学创新，结合原位表征技术（如原位XRD、原位红外、环境电镜等）和理论计算（DFT、分子模拟），深入揭示催化材料的结构-性能关系。研究组还发展了多种先进合成策略，如：

• 晶种法合成沸石膜：通过预涂晶种二次生长，获得致密无缺陷的沸石膜。
• 模板剂设计：开发新型有机模板剂，导向特定孔道结构的分子筛合成。
• 后处理改性：通过脱铝、补硅、金属负载等手段调变催化材料酸性及氧化还原性能。

四、应用前景与贡献

研究组开发的新型催化材料已在多个领域展现应用潜力：

• 石油化工：用于重油裂化、芳烃烷基化等过程，提高目标产物收率。
• 精细化学品合成：实现择形催化，提高反应选择性，减少副产物。
• 环境治理：催化降解挥发性有机物（VOCs）、脱硝等，助力蓝天保卫战。
• 能源转化：用于燃料电池、电解水制氢等新能源技术。

五、展望

面向大连化物所无机膜与催化新材料研究组将继续坚持“基础研究与应用开发并重”的理念，聚焦国家战略需求和国际科学前沿。通过多学科交叉融合，推动新型催化材料的理性设计与精准合成，并加速其在工业过程中的应用，为实现绿色化工和低碳发展贡献更多力量。

可以预见，随着研究的不断深入，该研究组将在新型催化材料领域续写更多创新篇章，成为引领全球催化科学发展的重要力量之一。