项目简介：  

本项目属催化化学、功能材料和催化反应工程交叉学科技术领域。

本项目以发展实用固体催化剂设计理论为核心，将化学反应分子轨道变换理论应用于多相催化反应基元过程，采用理论计算和实验探求相结合的方法，系统深入研究了在常规反应器和膜反应器中进行热表面催化反应(C-TSCR和M-TSCR)及按振动激发模式和电子激发模式进行光表面催化反应(V-LSCR和E-LSCR)的催化作用机制、动力学特性、催化剂设计原理和增效调控规律。

通过研究：揭示出反应物分子反应键吸附活化是TSCR和LSCR共通的首要步骤，提出了催化剂表面两类活性位协同活化反应键及利用两类活性位给受电子能力调控反应键活化程度的新理论；揭示出TSCR过程中化学键变换速度遵循前沿轨道能量相近快速变换原理，提出了其高效催化剂基元组分间前沿轨道能级匹配原则；揭示出膜反应器调控TSCR反应物或产物浓度使其过程增效原理，提出了按Poiseuille→Knudsen→Surface扩散机制设计膜反应器分离通道的新构思；揭示出V-LSCR过程振动能传递速度遵循振频相近快速传能原理，提出了其高效催化剂基元组分间振动结构匹配原则；揭示出E-LSCR过程光生载流子传输速度遵循能级相近快速传输原理，提出了其高效催化剂基元组分间能带结构匹配原则；揭示出热可有效加速反应物吸附和产物脱附过程而光可有效加速表面反应过程的基本特性，提出了"光→表面←热"协同作用催化反应(T-LSCR)理论和过程增效调控规律；设计开发出15个TSCR体系和20个LSCR体系的高效固体催化剂及其过程调控。

本项目的理论成果：

为TSCR、LSCR和T-LSCR高效固体催化剂的设计和过程增效调控奠定了普适性的理论基础，为发展新的一代催化反应技术开拓出有效通道，具有重大的科学价值；已12次在大型国际催化会议上报告，并两次做全国催化会议大会报告；在国内外核心刊物发表论文216篇，SCI收录81篇、EI收录43篇、ISTP收录6篇，其主要学术观点他引622 次，其中SCI他引156次，在催化学术界产生了很大影响。

主要发现点：  (1)创立了固体表面两类活性位(金属位与Lewis酸位或Lewis碱位与Lewis酸位)协同作用吸附活化反应物分子反应键、利用两类活性位给受电子能力调控反应键活化程度的新理论，提出了高效TSCR和LSCR固体催化剂表面活性位匹配设计的基本原则；(催化化学 1503035，代表性论文1、2、4、7)

(2)创立了"热-固体催化剂-吸附态分子"相互作用系集前沿分子轨道能量相近快速变换理论，提出了高效TSCR催化剂表面活性位与分子反应键间和表面活性基元各组分间及其与载体基质间前沿分子轨道能级匹配设计的基本原则，设计开发出15个TSCR体系高效固体催化剂及其过程增效调控规律；(催化化学 1503035 ，代表性论文7、5、6、2)

(3) 创立了按Poiseuille扩散→Knudsen扩散→Surface扩散机制设计膜反应器分离通道、利用负载型有机-无机杂化膜层有机官能团与无机活性位协同作用选择性分离气体分子的新理论，设计开发出4个M-TSCR体系高效负载型杂化膜反应器及其偶合"催化-分离"过程增效调控规律；(材料化学4301050，代表性论文8、9)

(4)创立了"红外激光-固体催化剂-吸附态分子"相互作用系集振动能振频相近快速传能理论，提出了高效V-LSCR固体催化剂表面活性位与分子反应键间和表面活性基元各组分间及其与载体基质间振动结构匹配设计的基本原则，设计开发出10个V-LSCR体系高效固体催化剂及其过程增效调控规律；(催化化学(光化学) 1503035，代表性论文3、4)

(5)创立了"紫外可见光-固体催化剂-吸附态分子"相互作用系集光生载流子能级相近快速传输理论，提出了高效E-LSCR固体催化剂表面活性位与分子反应键间和表面活性基元各组分间及其与载体基质间能带结构匹配设计的基本原则，设计开发出10个E-LSCR体系的高效固体催化剂及其过程增效调控规律；(催化化学(光化学) 1503035，代表性论文10、2、3)

(6)创立了热促反应物分子吸附和产物分子脱附两个基元过程、光促化学键变换表面反应基元过程的"光→表面←热"协同作用催化反应理论，建立起与之相应高效T-LSCR固体催化剂设计的基本原则和催化反应过程的增效调控规律，为发展新一代条件温和、能耗少和原料利用率高的多相催化反应技术构建出新通道.(化工动力学 50301025，代表性论文3、4、10、2)

主要完成人：

1.   钟顺和

本项目相关的1项国家重大基础研究和7项国家或省部级自然科学基金的项目负责人，系列研究方案、技术路线制定和科学规律的总结人；代表性论文和主要论文1-216的第1作者或通讯作者；发现点(1)-(6)创新规律的提炼人。投入该项研究的工作量占本人工作量的80%以上。

2.   高健

负载型双核桥联配合物催化剂设计和制备的研究者；CO2和EO合成EC M2(μ-X)2/SiO2催化体系的主要研究者；代表性论文5、6、7的第一作者；对发现点(2)做出了创造性贡献。投入该项研究的工作量占本人工作量的70%以上。

3.   王希涛

国家重大基础研究前期研究专项的主要参加人，光催化CO2和乙烷合成烃类氧化物反应体系的主要研究者；代表性论文10的第一作者；对发现点(5)做出了创造性贡献。投入该项研究的工作量应占本人工作量的70%以上。

4.   李传峰

CO2和甲醇合成DMC和负载型杂化膜反应器的主要研究者；代表性论文9的第1作者，代表性论文8第二作者；对发现点(3)做出了创造性贡献。投入该项研究的工作量占本人工作量的70%以上

10篇代表性论文：

1.   Study of the reactivity of chemisorbed CO on Rh/SiO2 catalyst /Journal of Catalysis, 100: 270-276

2.   Dimethyl carbonate synthesis from carbon dioxide and methanol over Ni-Cu/MoSiO(VSiO) catalysts/Studies in Surface Science and Catalysis, 130(B): 1565-1570

3.   Laser stimulated oxidative coupling of methane to ethene on LiClO4/Pb3(PO4)2/ Studies in Surface Science and Catalysis, 75: 2249-2252

4.   Laser stimulated CO+H2 to form C2H4 on the surface of nickel sulfate/ Studies in Surface Science and Catalysis, 90: 501-506

5.   Synthesis and characteriation of dihydroxo bridged dicopper (II) complex and its catalytic properties for catechol oxidation/J Mol Catal, 164: 1-7

6.   Dimanganese(II)-Catalase-like model compleses: synthesis, structure characterization and catalystic mechanism/J Mol Catal , 186(1-2):25-32

7.   Supported dicopper(Ⅱ) complex catalyst Cu2(Ⅱ)(μ-Br)2/SiO2: synthesis, characterization and catalytic properties for synthesis of ethylene carbonate/ Applied Catalysis A: General,220: 1-8

8.   Preparation and characterization of polyimide-silica hybrid membranes on kieselguhr-mullite supports/Journal of Membrane Science,199(1) :53-58

9.   application of membrane reactor In direct synthesis DMC from CO2 and CH3OH over Cu-KF/MgSiO catalyst/Catalysis Today, 82:83-90

10.  Photo-catalysis of ethane and carbon dioxide to produce hydrocarbon oxygenates over ZnO-TiO2/SiO2 catalyst/Journal of Molecular Catalysis. A, Chemical, 229(1-2) : 87-93