固体表面物理化学国家重点实验室


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  固体表面物理化学国家重点实验室的研究目标为:建立和发展固体表面物理化学的先进实验方法和理论体系,为新催化材料与过程和电化学体系与技术的开发提供科学基础,进而解决与能源、化工、材料、生命、信息和环境等领域关系极为密切的某些重大科学技术问题。

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实验室简介


1984年,国家计委根据邓小平同志的科学技术是第一生产力的战略指导思想,远见卓识地组织实施国家重点实验室建设项目计划,先后在全国建立了155个国家重点实验室。厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室(以下简称实验室)就是其中之一。1986年实验室通过论证,1987年获国家计委批准并拨专款进行建设,1990年建成验收并对外开放。


主要研究内容


(1) 建立和发展原位、动态表征技术,通过对催化剂和电极表面活性中心、界面结构及反应性能的研究,阐明表面微观结构对于其谱学、反应等性质的结构效应。


(2) 在分子、原子水平上研究固体表面的活性及非活性物种和固/气、固/液界面的反应,揭示化学反应的动态过程和微观机理,发现和总结反应规律。


(3) 建立能准确反映固体表面和固/气、固/液界面化学反应特性的理论模型,对活性中心和反应机理进行理论模拟,并关联实验研究。


(4) 在微观、介观尺度上对催化剂和电极进行设计、修饰和加工,提高反应选择性和调控反应速度。


(5) 合成原子团簇和纳米结构材料,制备有特殊结构和功能的新型材料,组装和构筑有序纳米结构表面。


(6) 开展理论化学计算方法研究,发展适合复杂体系研究的理论化学计算方法,开发具有知识产权的相关程序。


(7) 把表界面物理化学基本原理和方法应用于生命科学相关体系,开展生物物理化学研究。


固体表面物理化学国家重点实验室的研究目标为:建立和发展固体表面物理化学的先进实验方法和理论体系,为新催化材料与过程和电化学体系与技术的开发提供科学基础,进而解决与能源、化工、材料、生命、信息和环境等领域关系极为密切的某些重大科学技术问题。


研究成果


近年来,实验室面向高效能源存储与转化、碳资源优化利用和关键电子(信息)器件制造等国家重大战略需求,建立和发展了表界面研究的新理论、新方法和新仪器,在原子团簇的结构与性质,电催化剂的表面结构效应、设计合成和反应机理,金属纳米材料的表面配位化学,电化学表面增强拉曼光谱学,碳基资源高效利用等领域取得突破。


近年来取得了以下代表性成果:


利用发展反应耦合方法,成功构建合成气高选择性制汽油、柴油和低碳烯烃的双功能催化剂,突破Anderson-Schulz-Flory分布;成功设计和研制出草酸酯加氢制乙二醇高性能铜基催化剂;结合模型催化和谱学表征,获得了催化剂表面合成气和低碳烷烃转化机理方面重要信息;发展低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢新催化剂体系;发展了纤维素及相关平台分子直接制备乳酸、己二酸等重要含氧化合物新催化体系。


利用发展壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱方法将表面拉曼光谱发展成为通用的表面分析手段;发展出钓鱼式和电化学针尖增强拉曼光谱技术,从纳米尺度为电化学和分子电子学体系提供分子指纹信息;发展了金属纳米晶体表面结构控制和生长的电化学方法,制备出由高指数晶面暴露的贵金属纳米晶,显著提高了铂等贵金属纳米催化剂的活性等。


利用利用小分子实现了多类纳米晶体的表面结构和性能的调控;推导出了晶体的表面能与晶体生长过程过饱和度成正比的原理,指导了微纳米晶高表面能晶面的控制合成;合成了一系列具有相邻五元环单元的新型富勒烯和金属杂芳香化合物;合成了系列贵金属、稀土金属及其合金纳米团簇结构,为相关纳米颗粒的表面修饰、表界面构效关系等研究提供了精准的表面结构模型。


利用研发完成具有独自特色和知识产权的从头算价键计算程序XMVB,该程序是目前国际上使用最多的两个价键计算程序之一;发展了基于密度泛函理论框架上激发态电子结构新方法,并写入国际主流的Q-Chem计算化学软件包中;通过发展量子动力学方法和对组合QM/MM计算方法的完善与发展,实现了复杂体系激发态性质、材料中载流子动力学和催化机理的理论研究;将物理化学基本原理和新思路与实验结合应用于关键高新技术的发展。


队伍建设


田昭武院士、万惠霖院士、田中群院士、谢兆雄教授和王野教授先后担任实验室主任,蔡启瑞院士、张乾二院士、万惠霖院士和孙世刚院士先后担任学术委员会主任。在老一辈科学家引领和感召下,实验室形成“敢为先、重细节、合为贵”的科研文化。


实验室的4位带头人

(左起:张乾二、田昭武、蔡启瑞、万惠霖)


实验室现有固定人员94人,其中研究人员82人,技术与管理人员12人,包括5位中科院院士,19位国家杰出青年科学基金获得者,12位其他高层次人才计划获得者,30位四青人才获得者,获批5个国家自然科学基金委创新研究群体、2个教育部创新团队。


在人才培养方面,2000年~2019年期间,实验室共计培养硕士生1519人,博士生1014人,自2017年~2019年,每年培养硕士生/博士生100多人。


所获荣誉


在迄今为止的五次国家重点实验室评估(1994、1999、2004、2009免评、2014年)中均获评优秀,在迄今为止的两次总结表彰会(国家重点实验室建设十周年、二十周年)上均被授予先进集体称号,荣膺“金牛奖”。2020年4月,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室被共青团福建省委、福建省青年联合会授予第十七届“福建青年五四奖章集体”荣誉称号。


实验室先后荣膺的“金牛奖”


参考来源:

固体表面物理化学国家重点实验室

百度百科:固体表面物理化学国家重点实验室(厦门大学)

冯文瑶,等:厦门科研机构中的国家队──厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室,厦门科技


(中国粉体网编辑整理/昧光)

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作者:昧光

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