题目：金属活性团簇原子精度加工与二维碳催化材料界面调控

　　报告人：杨冰 副研究员

　　　　　　中国科学院大连物理化学研究所能源研究技术平台　　

　　时间：2017年12月11日（周一），上午9:00-10:30

　　地点：李薰楼468室

　　欢迎参加！

　　报告人简介：

　　杨冰，男，理学博士，中国科学院大连物理化学研究所能源研究技术平台副研究员。曾在美国阿贡国家实验室，德国马普学会Fritz-Haber研究所等研究机构，长期从事基础催化和低维表面纳米结构研究。在表界面催化、单中心催化剂尺寸-界面调控、原位高分辨表征技术等前沿领域取得了一系列研究成果，迄今在J. Am. Chem. Soc., Nano Lett., Angew. Chem. Int. Ed., Phys. Rev. Lett.等国际著名学术期刊发表论文40余篇，引用980余次，H-因子17；第一/通讯作者期刊论文IF之和>100。多项创新成果获得Science，Nature Chemistry等学术杂志撰文报道，以及C&EN News，Chemical Views等科学媒体的专访。作为项目负责人和研究骨干主要承担科学院仪器设备功能开发技术创新项目、美国能源部基础科学基金、德国自然科学基金以及Shell国际公司研发项目等多个项目基金。曾获德国马普学会奖学金、中国科学院物理研究所所长表彰奖等，并受邀担任美国国家自然科学基金会（NSF-GRFP）和美国能源部研究发展委员会（DOE-LDRD）项目基金评审，以及长期担任多家国际知名期刊的评审工作。

　　报告摘要：

　　金属活性团簇原子精度加工与二维碳催化材料界面调控

　　纳米技术的不断发展，使得对材料加工精度的要求也逐渐增高。特别是随着近期单原子催化材料的成功研制，在原子精度上控制催化活性结构，从而精确调控其催化性能成为新型催化材料加工的前沿课题。本报告将从金属活性团簇与碳材料载体界面两方面，阐述针对催化纳米材料的原子精度加工与调控方法。

　　（1）利用磁控溅射和质量分离软着陆的方法，成功实现金属团簇的原子精度分离和atom-by-atom选择制备；并以此为基础，在氧化铝载体薄膜上精准制备了Cu3, Cu4, Cu20三种不同原子尺寸的单中心催化剂。研究结果表明Cu4在氢气解离和CO2吸附两方面的卓越性质，在常压条件下可获得高达4.0x10-4 s-1•atom-1的甲醇转换频率，催化性能显著优于以往文献报道的其他催化剂。而仅少一个原子的Cu3催化剂仅为其反应活性的一半，原位X射线吸收谱不仅证实了金属价态铜与甲醇活性的直接关系，还指出Cu3/Al2O3低活性的根本原因在于金属团簇与载体界面的电荷转移。相关结果（J. Am. Chem. Soc. 137 8676 2015；J. Phys. Chem. C, 121 10406 2017）首次揭示了载体界面对亚纳米催化剂不可忽视的调制作用，对亚纳米尺度上单中心催化剂的优化设计具有前瞻性指导意义。

　　（2）二维碳材料因其低维特性在在微纳电子学、光电器件、能源催化等前沿技术领域具有广泛的应用前景。其中，定向表面功能化是有效提升其催化性能的关键技术。我们选用二溴菲醌（DBPQ）作为前驱体，利用Yamamoto偶联反应在Au(100)、Ag(100)、Cu(100)三种衬底表面，自下而上制备高度有序的功能化二维碳材料。依托扫描隧道显微镜，研究了其表面辅助聚合的微观催化-偶联过程，并直接观察DBPQ多聚体的分子结构及其与表面金属原子的相互作用。相关结果揭示了不同金属衬底对卤素的解离能力（Cu > Ag > Au）对分子聚合结构的影响，为二维碳材料自助装制备与可控功能化提供了重要科学依据。