2017年2月23日晚七点，本学期的第一次科学前沿进展名家系列讲座在中国科学院大学玉泉路校区阶一4教室举行。本次讲座主讲嘉宾是中科院化学研究所宋卫国研究员，宋卫国研究员同时也是国科大本科生《化学原理》课程的主讲老师，不少上学期选过宋老师的《化学原理》课程的同学都慕名来听讲座。讲座的题目为《纳米结构材料在催化和吸附中的应用》。在讲座中，宋老师介绍了纳米结构材料的独特性质及其特殊应用。
讲座一开始，宋老师便展示了一张图片，图片上写着“化学创造美好生活”的字样，从人们的日常生活，到航空航天等巨大工程，无不显现了化学的作用，“化学不是万恶的，相反，正是化学，创造了我们的美好生活！”
讲座的第一个部分是纳米催化。宋老师首先介绍了催化在能源、环境治理，石油化工等领域的重要应用。宋老师特别指出，近百分之九十的化学化工产业都与催化有关。催化技术帮助人们摆脱了饥饿——如果没有合成氨技术和化肥，世界粮食产量至少要减半。
紧接着，宋老师向大家介绍了催化剂的基本作用。催化剂的三大基本作用包括加快反应速度，改变反应途径，降低化学反应活化能等。而且催化剂还具有产物选择性，可以控制竞争反应中特定反应的速度。在介绍完催化剂的基本作用之后，宋老师还向同学们介绍了催化剂的研究范围，包括固体表面的吸附，催化反应动力学，催化剂的制备等八大问题。之后，宋老师以氢气和氧气反应生成水的反应为例，介绍了催化反应的基本特征，并讲述了催化剂三种类型Homogeneous Molecule、Homogeneous Enzyme,、Heterogeneous Pellet，并分别介绍了它们的优缺点，比较了它们在催化过程中能级变化的规律。
“做催化剂就是炒菜”，宋老师生动地解释了为什么说催化是“技艺”。但是，催化的目标是从艺术到科学。由于催化剂的活性与制备条件关系很大，并且晶体和表面结构对催化活性有决定性影响，催化剂不易制备。此外，催化学科的机会在于表面原子键力的不饱和、缺陷和位错以及表层原子的作用，但是目前大部分仪器分析手段做的是体相分析。正是基于这样的背景，纳米催化开始兴起。纳米催化抓住了纳米催化剂的活性来自表面的特点，纳米材料可以为催化研究提供相当丰富的表面。
讲座的下一个部分是纳米催化的进展，宋老师介绍了纳米催化在直接合成大宗基础化学品原料和在碳资源的优化利用等领域的进展，讲述了甲烷重整、高效水汽转换催化剂、高选择性Pd-Sn催化剂直接制备过氧化氢等例子，让大家深入地了解了纳米催化的进展。
宋老师指出，纳米催化目标无非就是构建稳定分散的活性中心、短而畅通的扩散通道与均匀混合的反应体系，并介绍了纳米磁子和高性能贵金属催化剂等一些高新领域的进展。在讲座的最后，宋老师向大家着重讲述了水处理等领域的现状和进展。
（文、图/张旭升 来源/国科大记者团）
【延伸阅读】
“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生与教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为周琪院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。
