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xueshan199鐵桿木蟲 (著名寫手)
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[交流]
借一篇Angew和J. Catal.討論下多相催化的研究目的，思路以及熱點 已有23人參與
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前言： 今天碰巧同時看到了這兩篇文獻，覺得挺有意思的，跟大家簡單分享下我的見解。主要討論兩個問題：1）多相催化的研究目的與思路；2）怎樣的文章是好的研究論文？多相催化中什么是熱點？  第一篇是催化大師Avellino Corma在Angew. Chem. Int. Ed.上面寫的一篇評論，文章的題目叫做“Heterogeneous Catalysis: Understanding for Designing, and Designing for Applications”. 我非常喜歡這個題目，簡短精湛卻飽含深度。寥寥數語，很好地概括了多相催化的研究目的與思路。 A. 研究多相催化的最終目的是什么呢？Applications.多相催化從本質上來說是要解決實際問題，為工業(yè)生產筑基，這是終極目標。 B. 研究思路？Designing for Applications: 為了更好地用于實際生產，我們需要設計更加高效，更加先進的催化劑;Understanding for Designing: 而要想實現(xiàn)更加有效地催化劑設計，必須對催化活性中心，催化劑結構與催化活性之間相互關系，催化反應機理等有更加深刻的理解。 Corma的文章從上圖所示的兩個方面進行了闡述，其實跟我上次跟大家分享的Dumesic提出的多相催化的三個層面有類似之處，感興趣的朋友可以去回顧下。 http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=10122166 而針對這兩點，可以衍生出哪些重要的研究內容呢？（不完整，僅總結文中提到的部分） 1. 單原子催化和原子團簇催化：不僅有助于從分子甚至原子尺度來理解多相催化反應的復雜機理，同時也對發(fā)展低成本、高活性的負載型催化劑也具有重要的指導意義。 2. 納米催化：通過控制納米顆粒的尺寸，形貌，組成等來研究其催化活性變化，進而理解催化反應機理，并進一步指導先進催化劑的設計 3. 多功能催化：包括hybrid zeolites, periodic mesoporous organosilicas (PMOs),metal–organic frameworks (MOFs)等有機無機雜化材料以及復合型催化劑，可以整合多催化中心，實現(xiàn)多功能催化等 4. 結合DFT理論計算，原位表征技術和先進的材料合成技術是目前多相催化的主流方向，通過這樣的方式可以更好地理解多相催化的實質，進而指導先進催化材料的制備，實現(xiàn)理想的催化生產。 5. 表界面研究：solid-gas和solid-liquid interfaces. (先總結到這，歡迎大家留言補充) 第二篇是大師AlexisT. Bell在J.Catal. 上面發(fā)表的一篇文章，研究的內容挺有意思，是通過原位TEM觀察Pt納米顆粒積碳的形成過程。之所以將這篇文章放在這里，第一是為了印證上面Corma所說的，原位表征的技術為多相催化的發(fā)展帶來了很多前所未有的便利；第二，也是為了闡述一個問題，那就是“多相催化中什么是熱點？” 文章Abstract摘抄如下（其實不是關鍵，不過方便大家了解還是放這吧）： Carbon deposition on MgO-supported Pt nanoparticles from ethylene decomposition wasstudied by in situ transmission electron microscopy (TEM) at the atomic level. An imaging strategy was established for controlling beam-gas-sample interactions that minimizes beam-induced changes of the reaction. Using this strategy, it was possible to observe how carbon encapsulation occurs on Pt nanoparticles and the role of the Pt surface morphology. The evidence suggeststhat multiple partial layers grew simultaneously prior to full encapsulation of the nanoparticle. The growth of carbon on Pt nanoparticles was found to induce significant changes in the nanoparticle shape, resulting in particles becoming rounder as coking progressed. Closer examination of the surface structure revealedthat in some cases carbon growth induced step formation. 好了，接著我再來胡說八道一下。到底多相催化中什么是熱點？ 其實我覺得這個問題不是個好問題，因為從Corma上面提到的兩點（understanding for designing, designing for applications）來說，多相催化中無論什么研究內容都是熱點。 那可以換個方式來表述這個問題，什么樣的文章是一篇好的多相催化的文章？ 1. 個人覺得，多相催化中，好的文章與研究的內容本身并沒有關系，而在于你如何將你要研究的問題弄清楚以及你研究的內容對于別人有多大的啟發(fā)作用。以Bell的這篇文章為例，Pt納米顆粒表面的積碳這個現(xiàn)象很早就已經被人知道了，在脫氫催化反應中，比如說丙烷脫氫中，Pt催化劑的一個重要的問題就是積碳，而引入Sn等元素，減少載體酸性位點等就是為了抑制積碳(經典催化劑：PtSn/Al2O3)。人們也已經對這個問題進行了一系列研究，那為什么Bell的文章可以發(fā)J.Catal，為什么這篇文章可以稱之為一篇好文章呢？關鍵在于如何將研究的問題弄得更清楚，在于研究的深度與文章對于別人的啟發(fā)。 2. Bell這篇文章的切入點是什么？How multiple carbon layers form on top of each other and what the role of the Pt surface is during carbon encapsulation. 要點是什么？A careful investigationof the carbon deposition reaction was carried out in which the electron illumination was systematically optimized to establish an approach allowing for conducting the experiments with suppressed electron beam-induced changes while elucidating the mechanism by which Pt nanoparticles coke at high spatial resolution. 給人們帶來的啟發(fā)是什么？1) 提供了一種有效研究積碳行為的方式；2）揭示了Pt表面積碳的過程，對于人們理解這個過程有很大的幫助，積碳機理的明確可以有效地指導人們研究如何避免積碳；3）提出了積碳過程中Pt的重構及重構對積碳的影響等有意思的研究問題。 3.一篇好的文章絕對不是告訴別人一個問題的結束，而是指引著人們利用這篇文獻中提到的有用信息來解決更多的問題。那么在Bell的這篇文章基礎上還可以進行哪些研究？留給大家思考。我提一個最簡單的：前面有提到Sn或者In的引入可以有效地抑制Pt表面積碳的形成，那么如果采用原位TEM來研究PtSn合金呢?再和這篇文章進行對照，是不是就可以更加明確如何抗積碳呢？（僅僅一種思路，供大家思考） 以上純屬個人見解，不一定很正確，如果有什么不對的地方，歡迎大家留言指正。 思考：最后大家如果有興趣的話，可以去思考一個問題，H2O在Au催化CO氧化中的作用？看看人們是如何一步一步理解這個問題的，其實蠻有意思的，感興趣的朋友可以去研究下，多思考有利于科研思路的拓展，哈哈。 備注：本文優(yōu)先發(fā)布于微信公眾號rationalscience，歡迎大家關注，相關文獻請查閱本帖附件，鼓勵大家踴躍討論，幫助我進步哈！  |
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- 附件 2 : Heterogeneous_Catalysis__Understanding_for_Designing,_and_Designing_for_Applications.pdf
2016-04-06 10:19:45, 4.55 M
2016-04-06 10:19:47, 602.09 K
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evildran
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謝謝樓主的推薦與分享，我也更加認同樓主的觀點“多相催化中無論什么研究內容都是熱點”。就樓主的文字，我說點我的理解：1. JC 是物化領域的優(yōu)秀期刊，是催化領域的頂級期刊，被某些組織劃分成“一區(qū)刊物”，間接表明了它的地位與水準，但這并不代表JC接收的文章都是“熱點”；2. JC之所以在催化領域被看重，近年IF卻不斷被后起超過，正是因為它重基礎而輕逐熱的特點，而這也恰是許多催化人喜歡它的原因；3. AT Bell這篇文章能在JC上發(fā)表，不一定表明它是現(xiàn)階段催化領域的“研究熱點”，但表明文章中有對某一問題更為深入透徹的機理性理解。 個人觀點，不喜就噴。 正好看到樓主的文字，還沒閱讀文章就來瞎說，不當之處，見諒。 |
12樓2016-04-07 08:57:01
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5樓2016-04-06 13:54:33
xueshan199
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6樓2016-04-06 14:04:09
xueshan199
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