一、科學(xué)目標(biāo)
以調(diào)控二維固體的表面、電子、限域效應(yīng)為手段，以優(yōu)化催化性能為目標(biāo)，聚焦低碳能源轉(zhuǎn)化中二氧化碳還原、催化加氫和甲烷活化轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵反應(yīng)。構(gòu)建和完善二維固體制備方法學(xué)，從電子結(jié)構(gòu)層面揭示二維空間受限催化過程中電子轉(zhuǎn)移、化學(xué)鍵活化機(jī)制和產(chǎn)物選擇性調(diào)控規(guī)律，揭示若干二維表面催化新反應(yīng)機(jī)制與過程，豐富和發(fā)展表界面配位化學(xué)相關(guān)理論；創(chuàng)制高效二維固體催化新體系，力爭實(shí)現(xiàn)若干二維催化劑的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；培育一支國際上有重要影響的研究隊(duì)伍，提升我國在二維固體催化基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)研究的源頭創(chuàng)新能力。
二、研究內(nèi)容
?。ㄒ唬┒S催化劑的設(shè)計(jì)與宏量可控制備。
圍繞原子層厚二維納米固體的可控制備和本征物性維度效應(yīng)等科學(xué)問題，通過原位表征和多尺度模擬，解析二維材料的基本結(jié)構(gòu)和生長機(jī)制；發(fā)展和完善若干厚度可控、尺寸均勻二維催化劑合成新策略，并實(shí)現(xiàn)宏量制備；深入研究二維材料構(gòu)效關(guān)系，協(xié)同優(yōu)化表面能、本征電導(dǎo)和催化活性位結(jié)構(gòu)。
?。ǘ┒S半導(dǎo)體催化的二氧化碳還原。
針對二氧化碳催化還原過程中電子轉(zhuǎn)移路徑和關(guān)鍵決速步，設(shè)計(jì)并構(gòu)筑若干二維催化材料體系，調(diào)控二維半導(dǎo)體的費(fèi)米面態(tài)密度、帶隙寬度、能級(jí)匹配度等，揭示催化劑的電子結(jié)構(gòu)與二氧化碳還原活性、選擇性和 穩(wěn)定 性的內(nèi)在聯(lián)系；研制 穩(wěn)定 高效的二氧化碳催化還原的原型器件。
（三）二維金屬材料催化的選擇性加氫。
針對金屬納米催化劑表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣導(dǎo)致其參與眾多加氫催化選擇性差的難題，重點(diǎn)以對催化選擇性要求高的硝基、炔基加氫等反應(yīng)為研究對象，構(gòu)筑二維納米金屬模型催化劑，解析催化活性位點(diǎn)的表面配位結(jié)構(gòu)，在分子水平上理解并揭示相關(guān)表面配位基元對催化活性和選擇性的調(diào)控本質(zhì)，以發(fā)展兼顧催化活性和選擇性的金屬納米催化材料制備新策略，推進(jìn)綠色催化加氫的工業(yè)應(yīng)用。
（四）二維非貴金屬催化的甲烷轉(zhuǎn)化。
針對甲烷C-H鍵選擇活化和定向轉(zhuǎn)化的難題，利用二維固體表面對催化活性中心的限域調(diào)控作用，構(gòu)筑多級(jí)有序二維非貴金屬催化材料，探索和揭示二維限域催化的反應(yīng)機(jī)制和轉(zhuǎn)化新途徑，提高甲烷等能源小分子轉(zhuǎn)化的催化選擇性和效率，發(fā)展具有工業(yè)應(yīng)用前景的天然氣低碳轉(zhuǎn)化二維固體催化體系。
三、申請注意事項(xiàng)
?。ㄒ唬┥暾垥母阶⒄f明選擇“面向低碳能源轉(zhuǎn)化關(guān)鍵反應(yīng)的二維催化劑設(shè)計(jì)與應(yīng)用”。
?。ǘ┥暾埲松暾埖闹苯淤M(fèi)用預(yù)算不得超過2000萬元/項(xiàng)（含2000萬元/項(xiàng)）。
?。ㄈ┍卷?xiàng)目由化學(xué)科學(xué)部負(fù)責(zé)受理。
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